CN220290084U - 一种用于动力环境监测的综合控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于动力环境监测的综合控制器，包括：下行有线通信单元，与下行检测传感设备有线通信，包括分别与中央处理器单元连接的两路RS485通信电路和两路CAN通信电路；下行无线通信单元，与下行检测传感设备无线通信，包括分别与中央处理器单元连接的LoRa无线通信电路和ZigBee无线通信电路；上行通信单元，与外部服务器通信，包括分别与中央处理器单元连接的5G/4G通信电路和千兆网口通信电路；数据检测输入单元与中央处理器单元连接，用于转换下行检测传感设备的输出信号；外设控制驱动单元与中央处理器单元连接，用于驱动控制外设设备动作；液晶显示单元与中央处理器单元连接，用于控制器的参数显示。
Description
技术领域
本实用新型涉及安全生产及动力环境监测技术领域，具体涉及一种用于动力环境监测的综合控制器。
背景技术
动力环境监控系统是在机房或者机房设备内的对机房的环境及动力环境进行监控的一套软、硬件。动力环境监控系统监控的对象一般是机房内的温湿度、漏水、新风、空调、电力、UPS蓄电池、消防、网络环境、视频监控、安防监控、门禁等系统。动力环境监控系统的特点是对机房内的环境以及多机房的环境进行集中监控，避免各个系统之间的信息孤岛问题，降低区域内机房的维护成本。动力环境监控系统的基本功能与工作原理机房动力设备通过智能数据接口或者增加采集传感设备接入动力环境监控系统，实现设备运行正常状态监测、异常状态预测、在线智能故障诊断等功能。动力设备及服务器、传输交换设备的工作环境，如温湿度、漏水、消防等环境参量监测、机房空调监测接入动力环境监控系统，实现数据实时监测、告警阀值设定、告警预测、告警时结合应急预案采取相应处理策略，确保工作环境处于健康状态，为设备可靠运行提供有力保障。
现有的动力环境监测系统中，采用的监测传感器，由于监测传感器厂家及种类过于繁多，通信接口及通信协议等很难保持不一致。并且，基于商业上的考虑，大部分厂家的监测传感器的上行通信通信接口是不开放的，还设置了过多的服务端。因此，现有动力环境监测系统中对于控制器的要求更高，但现有一般作为控制器使用的单片机由于通信接口及数据采集接口功能单一，往往无法满足动力环境监测系统的需求。
发明内容
为了解决上述问题，有必要提供一种带有多种通信接口及数据采集（模拟量、开关量等）接口，以达到能够将不同厂家、不同输出接口的设备连接到此控制器，实现一个控制器就能达到动力环境监测系统中监测目的的用于动力环境监测的综合控制器。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
本实用新型提供一种用于动力环境监测的综合控制器，包括：
中央处理器单元、下行有线通信单元、下行无线通信单元、上行通信单元、数据检测输入单元、液晶显示单元、外设控制驱动单元以及电源供电单元；
所述下行有线通信单元，用于与下行检测传感设备有线通信，包括分别与所述中央处理器单元连接的两路RS485通信电路和两路CAN通信电路；
所述下行无线通信单元，用于与下行检测传感设备无线通信，包括分别与所述中央处理器单元连接的LoRa无线通信电路和ZigBee无线通信电路；
所述上行通信单元，用于与外部服务器通信，包括分别与所述中央处理器单元连接的5G/4G通信电路和千兆网口通信电路；
所述数据检测输入单元与所述中央处理器单元连接，用于转换下行检测传感设备的输出信号；
所述外设控制驱动单元与所述中央处理器单元连接，用于驱动控制外设设备动作；
所述液晶显示单元与所述中央处理器单元连接，用于控制器的参数显示；
所述电源供电单元用于向中央处理器单元、下行有线通信单元、下行无线通信单元、上行通信单元、数据检测输入单元、液晶显示单元、外设控制驱动单元供电。
基于上述，所述RS485通信电路包括双通道数字隔离芯片和低功耗RS485收发器芯片，所述低功耗RS485收发器与所述双通道数字隔离芯片连接，所述双通道数字隔离芯片与所述中央处理器单元连接；
所述双通道数字隔离芯片为荣湃2Pai_π121U31双通道数字隔离芯片；所述低功耗RS485收发器芯片为SN65HVD3082。
基于上述，所述CAN通信电路包括高速双通道数字隔离芯片和CAN收发器芯片，所述CAN收发器芯片与所述高速双通道数字隔离芯片连接，所述高速双通道数字隔离芯片与所述中央处理器单元连接；
所述高速双通道数字隔离芯片为2Pai_π121M31双通道数字隔离芯片，所述CAN收发器为MCP2551。
基于上述，所述ZigBee无线通信电路包括ZigBee无线通信模块和滤波电容，所述ZigBee无线通信模块采用顺舟智能的SZ05-L-PRO通信模块。
基于上述，所述LoRa无线通信电路包括LoRa无线通信模块和滤波电容，所述LoRa无线通信模块采用亿佰特科技的E220-400T30S通信模块。
基于上述，所述数据检测输入单元包括0-10V模拟量输入电路、4-20mA模拟量输入电路和开关量输入电路。
基于上述，所述电源供电单元采用可充电锂电池供电，所述电源供电单元的充电管理芯片采用如韵电子的CN3765。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型通过设计RS485、CAN、ZigBee、LoRa、5G/4G、千兆网等多种通信接口及数据采集（模拟量、开关量等）接口，能够将不同厂家、不同输出接口的设备连接到此控制器，实现一个控制器就能达到动力环境监测系统中监测目的，同时还减少了4G无线通信模块的使用数量，降低了整个监测系统的运行功耗从而可以降低建设及使用成本。
附图说明
图1是本实用新型的设计原理框图。
图2是本实用新型的RS485通信电路图。
图3是本实用新型的CAN通信电路图。
图4是本实用新型的ZigBee无线通信电路图。
图5是本实用新型的LoRa无线通信电路图。
图6是本实用新型的5G/4G通信电路图。
图7是本实用新型的千兆网口通信电路图。
图8是本实用新型的数据检测输入电路图。
图9是本实用新型的外设控制驱动电路图。
图10是本实用新型的液晶显示电路图。
图11是本实用新型的充电管理电路图。
图12是本实用新型的中央处理器单元的芯片电路图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。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。
实施例1
本实施例提供一种用于动力环境监测的综合控制器，包括：
中央处理器单元、下行有线通信单元、下行无线通信单元、上行通信单元、数据检测输入单元、液晶显示单元、外设控制驱动单元以及电源供电单元；
所述下行有线通信单元，用于与下行检测传感设备有线通信，包括分别与所述中央处理器单元连接的两路RS485通信电路和两路CAN通信电路；
所述下行无线通信单元，用于与下行检测传感设备无线通信，包括分别与所述中央处理器单元连接的LoRa无线通信电路和ZigBee无线通信电路；
所述上行通信单元，用于与外部服务器通信，包括分别与所述中央处理器单元连接的5G/4G通信电路和千兆网口通信电路；
所述数据检测输入单元与所述中央处理器单元连接，用于转换下行检测传感设备的输出信号；
所述外设控制驱动单元与所述中央处理器单元连接，用于驱动控制外设设备动作；
所述液晶显示单元与所述中央处理器单元连接，用于控制器的参数显示；
所述电源供电单元用于向中央处理器单元、下行有线通信单元、下行无线通信单元、上行通信单元、数据检测输入单元、液晶显示单元、外设控制驱动单元供电。
本实用新型通过设计RS485、CAN、ZigBee、LoRa、5G/4G、千兆网等多种通信接口及数据采集（模拟量、开关量等）接口，能够将不同厂家不同输出接口的设备连接到此控制器，实现一个控制器就能达到动力环境监测系统中监测目的的。
实施例2
如图2-图8所示，本实施例提供一种用于动力环境监测的综合控制器的具体实现方式：
如图2所示，所述RS485通信电路包括双通道数字隔离芯片和低功耗RS485收发器芯片，所述低功耗RS485收发器分别与所述双通道数字隔离芯片和485接口连接，用于通过所述485接口与采用RS485通信的监测传感设备交换数据；所述双通道数字隔离芯片与所述中央处理器连接，用于隔离监测传感设备与安全生产及动力环境监测综合控制器的中央处理器供电。所述双通道数字隔离芯片为荣湃2Pai_π121U31双通道数字隔离芯片；所述低功耗RS485收发器为SN65HVD3082；
如图3所示，所述CAN通信电路包括高速双通道数字隔离芯片和CAN收发器芯片，所述CAN收发器芯片分别与所述高速双通道数字隔离芯片和CAN接口连接，用于通过所述CAN接口与采用CAN通信的监测传感设备交换数据；所述高速双通道数字隔离芯片与所述中央处理器连接，用于隔离监测传感设备与安全生产及动力环境监测综合控制器的中央处理器供电。所述高速双通道数字隔离芯片为2Pai_π121M31双通道数字隔离芯片，所述CAN收发器为MCP2551。
如图4所示，所述ZigBee无线通信电路包括ZigBee无线通信模块和滤波电容组成，用于和采用ZigBee无线通信的监测传感设备交换数据；所述ZigBee无线通信模块采用顺舟智能的SZ05-L-PRO通信模块，通信距离可达视距1000米。
如图5所示，所述LoRa无线通信电路包括LoRa无线通信模块和滤波电容组成，用于和采用LoRa无线通信的监测传感设备交换数据；所述LoRa无线通信模块采用亿佰特科技的E220-400T30S通信模块，通信距离可达视距3000米。
如图6所示，所述5G/4G通信电路包括5G/4G模块连接器、滤波电容、模块复位电路、状态等。
如图7所示，所述千兆网口通信电路包括以太网芯片YT8521SH-CA及外围电路、 静电放电(ESD)保护器件、带千兆变压器的RJ45网口座等，实现千兆以太网通信。
如图8所示，所述数据检测输入单元包括0-10V模拟量输入电路、4-20mA模拟量输入电路和开关量输入电路。
如图9所示，所述外设控制驱动单元包括继电器驱动达林顿晶体管阵列芯片ULN2003和ULN2001D、继电器动作指示灯、继电器，可以控制多路外设设备。
如图10所示，所述液晶显示单元包括LCD液晶滤波电容等外围电路和液晶屏连接器。
如图11所示，充电管理芯片采用如韵电子的CN3765，可对多节锂电池进行充电，充电电流可达4A，输入电压范围可以达到6.6V到30V。
在具体实现时，如图12所示，所述中央处理器模块单元采用创龙科技的SOM-TLT3-B核心板。SOM-TLT3-B核心板提供板载CPU、ROM、RAM、晶振、电源、LED 等硬件资源，并通过工业级B2B连接器引出 IO。核心板所有元器件（包括 B2B连接器）均采用国产工业级方案，国产化率100%。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种用于动力环境监测的综合控制器，其特征在于，包括：
中央处理器单元、下行有线通信单元、下行无线通信单元、上行通信单元、数据检测输入单元、液晶显示单元、外设控制驱动单元以及电源供电单元；
所述下行有线通信单元，用于与下行检测传感设备有线通信，包括分别与所述中央处理器单元连接的两路RS485通信电路和两路CAN通信电路；
所述下行无线通信单元，用于与下行检测传感设备无线通信，包括分别与所述中央处理器单元连接的LoRa无线通信电路和ZigBee无线通信电路；
所述上行通信单元，用于与外部服务器通信，包括分别与所述中央处理器单元连接的5G/4G通信电路和千兆网口通信电路；
所述数据检测输入单元与所述中央处理器单元连接，用于转换下行检测传感设备的输出信号；
所述外设控制驱动单元与所述中央处理器单元连接，用于驱动控制外设设备动作；
所述液晶显示单元与所述中央处理器单元连接，用于控制器的参数显示；
所述电源供电单元用于向中央处理器单元、下行有线通信单元、下行无线通信单元、上行通信单元、数据检测输入单元、液晶显示单元、外设控制驱动单元供电。
2.根据权利要求1所述的用于动力环境监测的综合控制器，其特征在于：
所述RS485通信电路包括双通道数字隔离芯片和低功耗RS485收发器芯片，所述低功耗RS485收发器与所述双通道数字隔离芯片连接，所述双通道数字隔离芯片与所述中央处理器单元连接；
所述双通道数字隔离芯片为荣湃2Pai_π121U31双通道数字隔离芯片；所述低功耗RS485收发器芯片为SN65HVD3082。
3.根据权利要求1所述的用于动力环境监测的综合控制器，其特征在于：
所述CAN通信电路包括高速双通道数字隔离芯片和CAN收发器芯片，所述CAN收发器芯片与所述高速双通道数字隔离芯片连接，所述高速双通道数字隔离芯片与所述中央处理器单元连接；
所述高速双通道数字隔离芯片为2Pai_π121M31双通道数字隔离芯片，所述CAN收发器为MCP2551。
4.根据权利要求1所述的用于动力环境监测的综合控制器，其特征在于：所述ZigBee无线通信电路包括ZigBee无线通信模块和滤波电容，所述ZigBee无线通信模块采用顺舟智能的SZ05-L-PRO通信模块。
5.根据权利要求1所述的用于动力环境监测的综合控制器，其特征在于：所述LoRa无线通信电路包括LoRa无线通信模块和滤波电容，所述LoRa无线通信模块采用亿佰特科技的E220-400T30S通信模块。
6.根据权利要求1所述的用于动力环境监测的综合控制器，其特征在于：
所述数据检测输入单元包括0-10V模拟量输入电路、4-20mA模拟量输入电路和开关量输入电路。
7.根据权利要求1所述的用于动力环境监测的综合控制器，其特征在于：所述电源供电单元采用可充电锂电池供电，所述电源供电单元的充电管理芯片采用如韵电子的CN3765。
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