CN217692800U - 一种基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备，包括单片机、数据采集单元、通信单元、执行单元、状态监测单元、电源转换单元、时钟电路、数据存储单元和人机交互单元；所述单片机用于进行数据处理并发送和接收相关执行指令；所述数据采集单元用于采集一次电路的供电数据，并将一次电路的供电数据发送至单片机；所述通信单元与单片机电连接，通信单元与云平台无线连接，用于发送和接收数据；所述执行单元与单片机电连接，用于接收单片机发出的指令并执行相应动作，控制配电单元对通信设备进行供备电；所述状态监测单元分别与单片机和执行单元电连接。

Description

一种基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备

技术领域

本实用新型属于智能备电领域，尤其涉及一种基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备。

背景技术

随着我国通信事业的快速发展和智能手机等移动终端设备的爆发式增长，各大运营商不断加大对硬件设施的投入。为扩大通信覆盖范围，运营商积极推进偏远地区的基站建设和信号全覆盖。目前，偏远铁塔基站的主要供电方式有3种：(1)新建供电电路实现市电供电；(2)采用采油机现场发电并持续供电；(3)采用新能源发电，并通过储能调节持续供电。

在西北偏远地区，基站供电建设新能源基站主要采用第三种方案，通过太阳能或者风能发电来给基站设备供电，采用蓄电池作为备电储能设备为各个通信设备备电，实现风光储一体化供电。在天气状况良好的日间，发电量足以应对基站设备的能耗需求，但是在阴雨天气或夜间无光照的情况下，发电量不足以提供设备能耗需求，因此需要通过蓄电池储能作为备电电源短时间给设备供电，如果设备负载比较大或者长时间备电则会导致蓄电池过度放电，造成蓄电池不可逆的损害。在特定时间段，例如夜间至凌晨时段，基站一般接入的通信服务量都比较低，尤其是偏远地区基站根本没有通信服务接入，而基站的通信设备仍然是全开运行，造成极大的能源浪费。

目前，在偏远地区新能源基站的建设中，在节约能耗和蓄电池保护这一领域技术还比较落后，常用的方法有两种：(1)采用智能断路器实现远程遥控通电、断电，该方案功能单一且需要借助第三方软件平台；(2)通过蓄电池电压检测装置或者定时装置自动通断负载设备，该方案可实现保护蓄电池的目的，但是智能化程度比较低，不能应对复杂的天气状态以及能耗分析统计功能。

实用新型内容

为了解决上述背景技术存在的技术问题，本实用新型旨在提供一种基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备，通过控制接触器的通断为通信设备供备电，设备具备控制各分户电路通断、电量监测及状态监测等功能，可依据定时通断、备电时长、备电电压、备电电量、免责时间及油机发电购买情况等条件对通信设备进行供备电，实现5G基站差异化备电智能控制。

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备，包括单片机、数据采集单元、通信单元、执行单元、状态监测单元、电源转换单元、时钟电路、数据存储单元和人机交互单元。

所述单片机用于进行数据处理并发送和接收相关执行指令。

所述数据采集单元用于采集一次电路的供电数据，并将一次电路的供电数据发送至单片机。

所述通信单元与单片机电连接，通信单元与云平台无线连接，用于发送和接收数据。

所述执行单元与单片机电连接，用于接收单片机发出的指令并执行相应动作，控制配电单元对通信设备进行供备电。

所述状态监测单元分别与单片机和执行单元电连接，用于监测执行单元工作状态信号，并将执行单元的工作状态信号发送至单片机。

所述工作电源通过电源转换单元对单片机、数据采集单元、通信单元进行供电。

通过与云平台连接，设备具备和当地天气数据相关联的功能，设备通过云平台获取当地天气信息，根据当地天气状态自动调节基站非必要大功率负载的供电时间与断电时间，实现差异化供配电，避免了在阴雨天气发电不足的情况下，蓄电池过度放电造成电池寿命缩减。

通过云端数据平台，可在任何地点网站登录系统查看所有设备的安装地点、定位分布情况以及设备的在线状态、通信信号强度与设备运行电量数据等信息。

进一步的，所述单片机的型号为STM32F103RCT6。

进一步的，所述供电数据包括电流信息、电压信息和电量信息，所述数据采集单元包括电压采集运放电路和电流采集霍尔传感器，所述电压采集运放电路用于采集一次电路的电压信息，所述电流采集霍尔传感器用于采集一次电路的电流信息，通过数据采集单元可实现每日基站发电量与耗电量统计并上报云端平台，在云平台动环监控界面可查询每日能耗数据和能耗趋势曲线。可根据发电数据与耗电数据自我调节负载的夜间通电时长，实现蓄电池储备电能的最大化利用。

进一步的，所述通信单元包括4G模块，4G网络通信选用全网通CAT1模组EC600N实现，相对于有线通信方式节约大量布线成本，且能实现超远距离通信。

进一步的，所述执行单元包括中间继电器和直流接触器，所述单片机通过中间继电器控制直流接触器的通断，所述供电设备通过直流接触器与通信设备电连接，所述直流接触器与接入分户一一对应连接，直流接触器响应于单片机的执行信号，所述直流接触器选用常闭型，在设备出现故障时，不影响通信设备正常工作。设备具有执行单元故障自检功能，可通过设备运行指令和接触器前后端电压等条件判断执行单元故障，设备具有执行单元故障自检功能，可通过设备运行指令和直流接触器前后端电压等条件判断执行单元故障，所述执行单元通过控制直流接触器的通断，实现备电电源对分路的供备电。

进一步的，所述状态监测单元包括接触器检测电路，所述接触器检测电路与直流接触器电连接，接触器检测电路通过光电耦合器与单片机电连接，所述状态监测模块用于监测直流接触器的通断，判断供备电路是否通路。

进一步的，还包括分别与单片机电连接的人机交互单元、存储单元和时钟电路，所述人机交互单元用于显示数据并接收信息的输入，人机交互单元包括OLED显示屏和操作按键，设备采用双重控制的方式实现基站蓄电池保护功能。通过人机交互单元或远程后台可设置次要负载的定时通断时间和设备低电压保护限值。当夜间至凌晨低业务量时断，可通过定时装置对非必要大功率负载断电，防止电池过度亏电，当蓄电池电压下降到设定保护值时，所有负载断电，防止电池因过度亏电造成不可逆的损伤，所述存储单元用于存储备电信息，所述时钟电路用于备电计时，可以根据时长进行备电，通过时钟电路，能够自动获取网络时间功能，采用R8025AC高精度时钟芯片为系统提供时间，并实时从云端获取网络时间，进行自动校时，保证设备系统时间和网络时间同步，做到时钟零误差。

进一步的，所述电源转换单元包括DC48V-DC5V变换器、用于对通信模块供电的DC5V-DC3.8V变换器、用于对单片机供电的DC5V-DC3.3V变换器、用于电流采集霍尔传感器供电的DC5V-±12V逆变器。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型具有实现偏远新能源基站差异化智能供配电功能。设备能够实时监测新能源基站配电参数与能耗统计，并将统计数据上传至云平台，形成每日能耗曲线，为基站维护人员能耗分析提供了数据依据。

2、本实用新型具有定时通断功能，在夜间低业务需求时间段关断不必要的大功率负载，降低不必要的能源损耗；设备具有电压保护功能，在蓄电池电压下降到设定门限值时进行负载断电，避免蓄电池过度放电，有效的保护蓄电池，延长蓄电池的使用寿命。

3、本实用新型具有与天气系统相关联功能，通过获取云端天气状态自我调节设备的差异供电策略与供电时间。该设备通过“云端管理+终端自治”，基本达到了基站能耗分析与蓄电池保护的目的，为运营商节约了大量人力物力成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中单片机的电路图；

图3为图1中电压采集运放电路图；

图4为图1中4G模块的电路图；

图5为本实用新型中电流信号滤波电路图；

图6为本实用新型中SIM卡电路图；

图7为图1中直流继电器控制电路图；

图8为本实用新型中接触器状态监测电路图；

图9为图1中电源转换单元电路图；

图10为图1中时钟电路图；

图11为图1中储存模块电路图；

图12为图1中按揭输入接口电路图；

图13为图1中OLED显示接口电路图；

图14为本实用新型中通信单元指示电路图；

图15为本实用新型中通信单元状态指示电路图；

图16为开机电路图；

图17为复位电路图。

具体实施方式

下面结合附图及附图标记对本实用新型作进一步阐述。

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

实施例1：

如图1所示，一种基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备，包括单片机、数据采集单元、通信单元、执行单元、状态监测单元、电源转换单元、时钟电路、数据存储单元和人机交互单元。

所述单片机用于进行数据处理并发送和接收相关执行指令。

所述数据采集单元用于采集一次电路的供电数据，并将一次电路的供电数据发送至单片机。

所述通信单元与单片机电连接，通信单元与云平台无线连接，用于发送和接收数据。

所述执行单元与单片机电连接，用于接收单片机发出的指令并执行相应动作，控制配电单元对通信设备进行供备电。

所述状态监测单元分别与单片机和执行单元电连接，用于监测执行单元工作状态信号，并将执行单元的工作状态信号发送至单片机。

所述工作电源通过电源转换单元对单片机、数据采集单元、通信单元进行供电。

通过与云平台连接，设备具备和当地天气数据相关联的功能，设备通过云平台获取当地天气信息，根据当地天气状态自动调节基站非必要大功率负载的供电时间与断电时间，实现差异化供配电，避免了在阴雨天气发电不足的情况下，蓄电池过度放电造成电池寿命缩减。

通过云端数据平台，可在任何地点网站登录系统查看所有设备的安装地点、定位分布情况以及设备的在线状态、通信信号强度与设备运行电量数据等信息。

实施例2：

如图1-17所示，一种基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备，包括单片机、数据采集单元、通信单元、执行单元、状态监测单元、电源转换单元、时钟电路、数据存储单元和人机交互单元。

所述单片机用于进行数据处理并发送和接收相关执行指令。

所述数据采集单元用于采集一次电路的供电数据，并将一次电路的供电数据发送至单片机。

所述通信单元与单片机电连接，通信单元与云平台无线连接，用于发送和接收数据。

所述执行单元与单片机电连接，用于接收单片机发出的指令并执行相应动作，控制配电单元对通信设备进行供备电。

所述状态监测单元分别与单片机和执行单元电连接，用于监测执行单元工作状态信号，并将执行单元的工作状态信号发送至单片机。

所述工作电源通过电源转换单元对单片机、数据采集单元、通信单元进行供电。

通过与云平台连接，设备具备和当地天气数据相关联的功能，设备通过云平台获取当地天气信息，根据当地天气状态自动调节基站非必要大功率负载的供电时间与断电时间，实现差异化供配电，避免了在阴雨天气发电不足的情况下，蓄电池过度放电造成电池寿命缩减。

通过云端数据平台，可在任何地点网站登录系统查看所有设备的安装地点、定位分布情况以及设备的在线状态、通信信号强度与设备运行电量数据等信息。

所述单片机的型号为STM32F103RCT6。

所述供电数据包括电流信息、电压信息和电量信息。

所述数据采集单元包括电压采集运放电路和电流采集霍尔传感器，所述电压采集运放电路用于采集一次电路的电压信息，所述电流采集霍尔传感器用于采集一次电路的电流信息。

通过数据采集单元可实现每日基站发电量与耗电量统计并上报云端平台，在云平台动环监控界面可查询每日能耗数据和能耗趋势曲线。可根据发电数据与耗电数据自我调节负载的夜间通电时长，实现蓄电池储备电能的最大化利用。

所述通信单元包括4G模块，4G网络通信选用全网通CAT1模组EC600N实现，相对于有线通信方式节约大量布线成本，且能实现超远距离通信。

所述执行单元包括中间继电器和直流接触器，所述单片机通过中间继电器控制直流接触器的通断，所述供电设备通过直流接触器与通信设备电连接，所述直流接触器与接入分户一一对应连接，直流接触器响应于单片机的执行信号。

所述直流接触器选用常闭型，在设备出现故障时，不影响通信设备正常工作。设备具有执行单元故障自检功能，可通过设备运行指令和接触器前后端电压等条件判断执行单元故障。

设备具有执行单元故障自检功能，可通过设备运行指令和直流接触器前后端电压等条件判断执行单元故障，所述执行单元通过控制直流接触器的通断，实现备电电源对分路的供备电。

所述状态监测单元包括接触器检测电路，所述接触器检测电路与直流接触器电连接，接触器检测电路通过光电耦合器与单片机电连接。

所述状态监测模块用于监测直流接触器的通断，判断供备电路是否通路。

还包括分别与单片机电连接的人机交互单元、存储单元和时钟电路。

所述人机交互单元用于显示数据并接收信息的输入，人机交互单元包括OLED显示屏和操作按键。

设备采用双重控制的方式实现基站蓄电池保护功能。通过人机交互单元或远程后台可设置次要负载的定时通断时间和设备低电压保护限值。当夜间至凌晨低业务量时断，可通过定时装置对非必要大功率负载断电，防止电池过度亏电，当蓄电池电压下降到设定保护值时，所有负载断电，防止电池因过度亏电造成不可逆的损伤。

所述存储单元用于存储备电信息。

所述时钟电路用于备电计时，可以根据时长进行备电。

通过时钟电路，能够自动获取网络时间功能，采用R8025AC高精度时钟芯片为系统提供时间，并实时从云端获取网络时间，进行自动校时，保证设备系统时间和网络时间同步，做到时钟零误差。

所述电源转换单元包括DC48V-DC5V变换器、用于对通信模块供电的DC5V-DC3.8V变换器、用于对单片机供电的DC5V-DC3.3V变换器、用于电流采集霍尔传感器供电的DC5V-±12V逆变器。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备，其特征在于：包括单片机、数据采集单元、通信单元、执行单元、状态监测单元、电源转换单元、时钟电路、数据存储单元和人机交互单元；

所述单片机用于进行数据处理并发送和接收相关执行指令；

所述数据采集单元用于采集一次电路的供电数据，并将一次电路的供电数据发送至单片机；

所述通信单元与单片机电连接，通信单元与云平台无线连接，用于发送和接收数据；

所述执行单元与单片机电连接，用于接收单片机发出的指令并执行相应动作，控制配电单元对通信设备进行供备电；

所述状态监测单元分别与单片机和执行单元电连接，用于监测执行单元工作状态信号，并将执行单元的工作状态信号发送至单片机；

所述工作电源通过电源转换单元对单片机、数据采集单元、通信单元进行供电。

2.根据权利要求1所述的基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备，其特征在于：所述数据采集单元包括电压采集运放电路和电流采集霍尔传感器，所述电压采集运放电路用于采集一次电路的电压信息，所述电流采集霍尔传感器用于采集一次电路的电流信息。

3.根据权利要求1所述的基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备，其特征在于：所述通信单元包括4G模块。

4.根据权利要求1所述的基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备，其特征在于：所述执行单元包括中间继电器和直流接触器，所述单片机通过中间继电器控制直流接触器的通断。

5.根据权利要求4所述的基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备，其特征在于：所述直流接触器选用常闭型。

6.根据权利要求1所述的基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备，其特征在于：所述状态监测单元包括接触器检测电路，所述接触器检测电路与直流接触器电连接，接触器检测电路通过光电耦合器与单片机电连接。

7.根据权利要求1所述的基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备，其特征在于：还包括分别与单片机电连接的人机交互单元、存储单元和时钟电路；

所述人机交互单元用于显示数据并接收信息的输入，人机交互单元包括OLED显示屏和操作按键；

所述存储单元用于存储备电信息；

所述时钟电路用于备电计时，可以根据时长进行备电。

8.根据权利要求1所述的基于“云端管理+终端自治”的基站差异化配电设备，其特征在于：所述电源转换单元包括DC48V-DC5V变换器、用于对通信模块供电的DC5V-DC3.8V变换器、用于对单片机供电的DC5V-DC3.3V变换器、用于电流采集霍尔传感器供电的DC5V-±12V逆变器。

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