CN219643659U - 一种智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路；使用光伏输入直流电压检测单元检测外部的光伏发电电源电路输出的第一直流电压，交流输入电压检测单元检测外部的220V交流市电的交流电压；输出直流电压检测单元检测输出至外部的楼宇用电设备的第二直流电压，输出电流检测单元检测输出至楼宇用电设备的直流电流；使用微控制器将光伏输入直流电压检测单元、交流输入电压检测单元和输出直流电压检测单元以及输出电流检测单元输出的模拟信号转换为数字信号并发送至GPRS通讯单元；GPRS通讯单元将第一直流电压，交流电压和第二直流电压以及直流电流发送至远程服务器进行远程监控；实现了对智能楼宇系统的交直流混合双供电模式的远程监控。
Description
技术领域
本实用新型涉及楼宇交直流供电监控电路技术领域，更具体地说，涉及一种智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路。
背景技术
专利号为CN202222152307.6的中国实用新型授权专利公开了一种智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电电路，其实现了对楼宇用电设备的光伏和市电、交直流混合双供电模式，但其并未对交直流混合双供电的状态进行监控，存在着智能化程度低，需要人工现场进行状态监控，人力开销大，使用成本高。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可以远程监控交直流混合双供电模式的工作状态的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路，包括GPRS通讯单元和直流电压检测单元以及输出电流检测单元；其中，所述直流电压检测单元包括输出所述直流电压检测单元和光伏输入所述直流电压检测单元；
输出所述直流电压检测单元和所述输出电流检测单元均连接微控制器，光伏输入所述直流电压检测单元和交流输入电压检测单元也均与所述微控制器连接，所述微控制器与所述GPRS通讯单元连接；
光伏输入所述直流电压检测单元用于检测外部的光伏发电电源电路输出的第一直流电压，所述交流输入电压检测单元用于检测外部的220V交流市电的交流电压；输出所述直流电压检测单元用于检测输出至外部的楼宇用电设备的第二直流电压，所述输出电流检测单元用于检测输出至所述楼宇用电设备的直流电流；
所述微控制器将光伏输入所述直流电压检测单元、所述交流输入电压检测单元和输出所述直流电压检测单元以及所述输出电流检测单元输出的模拟信号转换为数字信号并发送至所述GPRS通讯单元；
所述GPRS通讯单元用于将所述第一直流电压，所述交流电压和所述第二直流电压以及所述直流电流发送至远程服务器进行远程监控。
本实用新型所述的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路，其中，所述微控制器具有模数转换功能且型号为STC12C5410AD。
本实用新型所述的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路，其中，所述直流电压检测单元包括第一电阻和第二电阻以及第一电容，所述第一电阻的第一端为所述直流电压检测单元的正极检测端且第二端与所述第二电阻连接，所述第二电阻的另一端为所述直流电压检测单元的负极检测端，所述第一电阻的第二端为所述直流电压检测单元的检测输出端且与所述第一电容连接，所述第一电容的另一端接地，所述第二电阻的另一端也接地；
输出所述直流电压检测单元的正极检测端与所述楼宇用电设备的电源正极连接且负极检测端与所述楼宇用电设备的电源负极连接，输出所述直流电压检测单元的检测输出端与所述微控制器的P1.2/ADC2端连接；
光伏输入所述直流电压检测单元的正极检测端与所述光伏发电电源电路的正极输出端连接且负极检测端与所述光伏发电电源电路的负极输出端连接，光伏输入所述直流电压检测单元的检测输出端与所述微控制器的P1.1/ADC1端连接。
本实用新型所述的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路，其中，所述输出电流检测单元包括分流器、第三电阻和第四电阻以及第二电容；
所述分流器的输入端和输出端串联在所述楼宇用电设备的正极供电线上且输出端与所述楼宇用电设备的电源正极连接，所述分流器的第一输出端和第二输出端与所述第三电阻并联且第一输出端还连接所述第四电阻，所述分流器的第二输出端接地，所述第四电阻的另一端为所述输出电流检测单元的检测输出端且与所述第二电容的另一端连接，所述第二电容的另一端接地；
所述输出电流检测单元的检测输出端与所述微控制器的P1.3/ADC3端连接。
本实用新型所述的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路，其中，所述交流输入电压检测单元包括电压互感器和整流桥以及第一二极管、第五电阻；
所述电压互感器的初级线圈的第一输入端和第二输入端与所述220V交流市电的火线和零线一对一连接、且次级线圈的第一输出端和第二输出端与所述整流桥的第一输入端和第二输入端一对一连接；
所述整流桥的正极输出端为所述交流输入电压检测单元的检测输出端与所述微控制器的P1.4/ADC4端连接；
所述整流桥的正极输出端还分别与所述第一二极管的正极和所述第五电阻连接，所述第一二极管的负极与4.3V电源的正极连接，所述第五电阻的另一端接地。
本实用新型所述的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路，其中，所述GPRS通讯单元包括：通讯模块和SIM卡座以及静电保护管
所述通讯模块的SIM_DATA端与所述SIM卡座的I/O端连接且SIM_CLK端与所述SIM卡座的CLK端连接，所述通讯模块的SIM_RST端与所述SIM卡座的RST端连接且SIM_VDD端与所述SIM卡座的VCC端连接；所述SIM卡座的VCC端连接有第一电容，所述第一电容的另一端接地，所述SIM卡座的GND端也接地；
所述静电保护管的K1端与所述SIM卡座的CLK端连接且K3端与所述SIM卡座的I/O端连接，所述静电保护管的K4端与所述SIM卡座的RST端连接且K5端与所述SIM卡座的VCC端连接，所述静电保护管的A端接地；
所述通讯模块的UART1_TXD端与所述微控制器的P3.0/RXD端连接且UART1_RXD端连接所述微控制器的P3.1/TXD端连接；所述通讯模块的型号SIM800C。
本实用新型所述的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路，其中，所述通讯模块的GSM_ANT端连接有第三电容和GPRS天线，所述第三电容的另一端接地，所述GPRS天线的第一端与所述通讯模块的GSM_ANT端连接且第二端接地。
本实用新型的有益效果在于：
使用光伏输入直流电压检测单元检测外部的光伏发电电源电路输出的第一直流电压，交流输入电压检测单元检测外部的220V交流市电的交流电压；输出直流电压检测单元检测输出至外部的楼宇用电设备的第二直流电压，输出电流检测单元检测输出至楼宇用电设备的直流电流；以及使用微控制器将光伏输入直流电压检测单元、交流输入电压检测单元和输出直流电压检测单元以及输出电流检测单元输出的模拟信号转换为数字信号并发送至GPRS通讯单元；GPRS通讯单元将第一直流电压，交流电压和第二直流电压以及直流电流发送至远程服务器进行远程监控；从而实现了对智能楼宇系统的交直流混合双供电模式的远程监控，大大提高了智能化程度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
图1是本实用新型较佳实施例的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路的微控制器的电路原理图；
图2是本实用新型较佳实施例的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路的直流电压检测单元的电路原理图；
图3是本实用新型较佳实施例的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路的输出电流检测单元的电路原理图；
图4是本实用新型较佳实施例的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路的交流输入电压检测单元的电路原理图；
图5是本实用新型较佳实施例的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路的通讯模块的电路原理图；
图6是本实用新型较佳实施例的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路的SIM卡座的电路原理图；
图7是本实用新型较佳实施例的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路的静电保护管的电路原理图；
图8是本实用新型较佳实施例的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路的供电单元的电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
本实用新型较佳实施例的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路如图1所示，同时参阅图2至图8；包括GPRS通讯单元(如图5至图7所示)和直流电压检测单元200以及输出电流检测单元300；直流电压检测单元200包括输出直流电压检测单元200和光伏输入直流电压检测单元200；
输出直流电压检测单元200和输出电流检测单元300均连接微控制器U1，光伏输入直流电压检测单元200和交流输入电压检测单元400也均与微控制器U1连接，微控制器U1与GPRS通讯单元连接；
光伏输入直流电压检测单元200用于检测外部的光伏发电电源电路输出的第一直流电压，交流输入电压检测单元400用于检测外部的220V交流市电的交流电压；输出直流电压检测单元200用于检测输出至外部的楼宇用电设备的第二直流电压，输出电流检测单元300用于检测输出至楼宇用电设备的直流电流；
微控制器U1将光伏输入直流电压检测单元200、交流输入电压检测单元400和输出直流电压检测单元200以及输出电流检测单元300输出的模拟信号转换为数字信号并发送至GPRS通讯单元；
GPRS通讯单元用于将第一直流电压，交流电压和第二直流电压以及直流电流发送至远程服务器进行远程监控；
使用光伏输入直流电压检测单元200检测外部的光伏发电电源电路输出的第一直流电压，交流输入电压检测单元400检测外部的220V交流市电的交流电压；输出直流电压检测单元200检测输出至外部的楼宇用电设备的第二直流电压，输出电流检测单元300检测输出至楼宇用电设备的直流电流；以及使用微控制器U1将光伏输入直流电压检测单元200、交流输入电压检测单元400和输出直流电压检测单元200以及输出电流检测单元300输出的模拟信号转换为数字信号并发送至GPRS通讯单元；GPRS通讯单元将第一直流电压，交流电压和第二直流电压以及直流电流发送至远程服务器进行远程监控；从而实现了对智能楼宇系统的交直流混合双供电模式的远程监控，大大提高了智能化程度。
如图1所示，微控制器U1具有模数转换功能且型号为STC12C5410AD；成本低，省去了模数转换器以缩小了产品体积。
如图1和图2所示，直流电压检测单元200包括第一电阻R102和第二电阻R103以及第一电容C104，第一电阻R102的第一端为直流电压检测单元200的正极检测端且第二端与第二电阻R103连接，第二电阻R103的另一端为直流电压检测单元200的负极检测端，第一电阻R102的第二端为直流电压检测单元200的检测输出端且与第一电容C104连接，第一电容C104的另一端接地，第二电阻R103的另一端也接地；其中，第一电阻R102和第二电阻R103用于分压，第一电容C104用于滤波；
输出直流电压检测单元200的正极检测端与楼宇用电设备的电源正极连接且负极检测端与楼宇用电设备的电源负极连接，输出直流电压检测单元200的检测输出端与微控制器U1的P1.2/ADC2端连接；
光伏输入直流电压检测单元200的正极检测端与光伏发电电源电路的正极输出端连接且负极检测端与光伏发电电源电路的负极输出端连接，光伏输入直流电压检测单元200的检测输出端与微控制器U1的P1.1/ADC1端连接；电路简单，成本低，体积小。
如图1和图3所示，输出电流检测单元300包括分流器R1、第三电阻R105和第四电阻R106以及第二电容C106；
分流器R1的输入端和输出端串联在楼宇用电设备的正极供电线上且输出端与楼宇用电设备的电源正极连接，分流器R1的第一输出端和第二输出端与第三电阻R105并联且第一输出端还连接第四电阻R106，分流器R1的第二输出端接地，第四电阻R106的另一端为输出电流检测单元300的检测输出端且与第二电容C106的另一端连接，第二电容C106的另一端接地；
输出电流检测单元300的检测输出端与微控制器U1的P1.3/ADC3端连接；使用分流器R1进行电流检测，以满足检测大电流的使用需求，其中，第三电阻R105用于输出保护，第二电容C106用于滤波，第四电阻R106用于限流保护微控制器U1。
如图1和图4所示，交流输入电压检测单元400包括电压互感器TR100和整流桥BR100以及第一二极管D15、第五电阻R115；
电压互感器TR100的初级线圈的第一输入端和第二输入端与220V交流市电的火线和零线一对一连接、且次级线圈的第一输出端和第二输出端与整流桥BR100的第一输入端和第二输入端一对一连接；
整流桥BR100的正极输出端为交流输入电压检测单元400的检测输出端与微控制器U1的P1.4/ADC4端连接；
整流桥BR100的正极输出端还分别与第一二极管D15的正极和第五电阻R115连接，第一二极管D15的负极与4.3V电源的正极连接，第五电阻R115的另一端接地；使用电压互感器TR100进行电压检测提高了安全性，以及进行了隔离。
如图1和图5至图7所示，GPRS通讯单元包括：通讯模块U2和SIM卡座U4以及静电保护管U5；
通讯模块U2的SIM_DATA端与SIM卡座U4的I/O端连接且SIM_CLK端与SIM卡座U4的CLK端连接，通讯模块U2的SIM_RST端与SIM卡座U4的RST端连接且SIM_VDD端与SIM卡座U4的VCC端连接；SIM卡座U4的VCC端连接有第一电容C104，第一电容C104的另一端接地，SIM卡座U4的GND端也接地；
静电保护管U5的K1端与SIM卡座U4的CLK端连接且K3端与SIM卡座U4的I/O端连接，静电保护管U5的K4端与SIM卡座U4的RST端连接且K5端与SIM卡座U4的VCC端连接，静电保护管U5的A端接地；
通讯模块U2的UART1_TXD端与微控制器U1的P3.0/RXD端连接且UART1_RXD端连接微控制器U1的P3.1/TXD端连接；通讯模块U2的型号SIM800C；使用RS232协议通信电路简单，成本低，提高了智能化程度。
如图5所示，通讯模块U2的GSM_ANT端连接有第三电容C10和GPRS天线(图中未显示)，第三电容C10的另一端接地，GPRS天线的第一端与通讯模块U2的GSM_ANT端连接且第二端接地；提高了智能化程度，其中，第三电容C10用于滤波。
如图1和图5以及图8所示，还包括供电单元800，供电单元800包括蓄电池BAT1和三端稳压管U6以及第二二极管D16，三端稳压管U6的VI端与楼宇用电设备的电源正极连接且GND端与楼宇用电设备的电源负极连接并接地，蓄电池BAT1的正极与楼宇用电设备的电源正极连接且负极接地；三端稳压管U6的VO端输出5V直流电为微控制器U1提供电力供应，二极管的正极与三端稳压管U6的VO端连接且负极输出4.3V的直流电为通讯模块U2提供电力供应以及第一二极管D15进行电压钳位；其中，蓄电池BAT1具有充满自停保护功能，用以提供备用供电确保在停电后能够进行短时间的电路工作，三端稳压管U6降压输出5V直流电，第二二极管D16压降0.7V以满足通讯模块U2的工作电压范围。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路，包括GPRS通讯单元和直流电压检测单元以及输出电流检测单元；其特征在于，所述直流电压检测单元包括输出所述直流电压检测单元和光伏输入所述直流电压检测单元；
输出所述直流电压检测单元和所述输出电流检测单元均连接微控制器，光伏输入所述直流电压检测单元和交流输入电压检测单元也均与所述微控制器连接，所述微控制器与所述GPRS通讯单元连接；
光伏输入所述直流电压检测单元用于检测外部的光伏发电电源电路输出的第一直流电压，所述交流输入电压检测单元用于检测外部的220V交流市电的交流电压；输出所述直流电压检测单元用于检测输出至外部的楼宇用电设备的第二直流电压，所述输出电流检测单元用于检测输出至所述楼宇用电设备的直流电流；
所述微控制器将光伏输入所述直流电压检测单元、所述交流输入电压检测单元和输出所述直流电压检测单元以及所述输出电流检测单元输出的模拟信号转换为数字信号并发送至所述GPRS通讯单元；
所述GPRS通讯单元用于将所述第一直流电压，所述交流电压和所述第二直流电压以及所述直流电流发送至远程服务器进行远程监控。
2.根据权利要求1所述的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路，其特征在于，所述微控制器具有模数转换功能且型号为STC12C5410AD。
3.根据权利要求1所述的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路，其特征在于，所述直流电压检测单元包括第一电阻和第二电阻以及第一电容，所述第一电阻的第一端为所述直流电压检测单元的正极检测端且第二端与所述第二电阻连接，所述第二电阻的另一端为所述直流电压检测单元的负极检测端，所述第一电阻的第二端为所述直流电压检测单元的检测输出端且与所述第一电容连接，所述第一电容的另一端接地，所述第二电阻的另一端也接地；
输出所述直流电压检测单元的正极检测端与所述楼宇用电设备的电源正极连接且负极检测端与所述楼宇用电设备的电源负极连接，输出所述直流电压检测单元的检测输出端与所述微控制器的P1.2/ADC2端连接；
光伏输入所述直流电压检测单元的正极检测端与所述光伏发电电源电路的正极输出端连接且负极检测端与所述光伏发电电源电路的负极输出端连接，光伏输入所述直流电压检测单元的检测输出端与所述微控制器的P1.1/ADC1端连接。
4.根据权利要求1所述的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路，其特征在于，所述输出电流检测单元包括分流器、第三电阻和第四电阻以及第二电容；
所述分流器的输入端和输出端串联在所述楼宇用电设备的正极供电线上且输出端与所述楼宇用电设备的电源正极连接，所述分流器的第一输出端和第二输出端与所述第三电阻并联且第一输出端还连接所述第四电阻，所述分流器的第二输出端接地，所述第四电阻的另一端为所述输出电流检测单元的检测输出端且与所述第二电容的另一端连接，所述第二电容的另一端接地；
所述输出电流检测单元的检测输出端与所述微控制器的P1.3/ADC3端连接。
5.根据权利要求1所述的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路，其特征在于，所述交流输入电压检测单元包括电压互感器和整流桥以及第一二极管、第五电阻；
所述电压互感器的初级线圈的第一输入端和第二输入端与所述220V交流市电的火线和零线一对一连接、且次级线圈的第一输出端和第二输出端与所述整流桥的第一输入端和第二输入端一对一连接；
所述整流桥的正极输出端为所述交流输入电压检测单元的检测输出端与所述微控制器的P1.4/ADC4端连接；
所述整流桥的正极输出端还分别与所述第一二极管的正极和所述第五电阻连接，所述第一二极管的负极与4.3V电源的正极连接，所述第五电阻的另一端接地。
6.根据权利要求1所述的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路，其特征在于，所述GPRS通讯单元包括：通讯模块和SIM卡座以及静电保护管；
所述通讯模块的SIM_DATA端与所述SIM卡座的I/O端连接且SIM_CLK端与所述SIM卡座的CLK端连接，所述通讯模块的SIM_RST端与所述SIM卡座的RST端连接且SIM_VDD端与所述SIM卡座的VCC端连接；所述SIM卡座的VCC端连接有第一电容，所述第一电容的另一端接地，所述SIM卡座的GND端也接地；
所述静电保护管的K1端与所述SIM卡座的CLK端连接且K3端与所述SIM卡座的I/O端连接，所述静电保护管的K4端与所述SIM卡座的RST端连接且K5端与所述SIM卡座的VCC端连接，所述静电保护管的A端接地；
所述通讯模块的UART1_TXD端与所述微控制器的P3.0/RXD端连接且UART1_RXD端连接所述微控制器的P3.1/TXD端连接；所述通讯模块的型号SIM800C。
7.根据权利要求6所述的智能楼宇系统的交直流混合微电网协调供电监控电路，其特征在于，所述通讯模块的GSM_ANT端连接有第三电容和GPRS天线，所述第三电容的另一端接地，所述GPRS天线的第一端与所述通讯模块的GSM_ANT端连接且第二端接地。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |