CN102055166A - 电力设备及其高温自我保护方法 - Google Patents

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刘晋梅
郝松
李勇权
李常波
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Abstract

一种电力设备及其高温自我保护方法，该电力设备包括完全密封的外壳和设置于该外壳所围成的腔体中的多个功能模块以及控制各功能模块运行的主芯片。主芯片具有自动调节自身工作频率和协调各功能模块工作的功能。功能模块包括温度控制模块和多个通信模块，如WiFi，LAN，GSM/GPRS，PLC，RS485，RS232等。温度控制模块负责检测设备腔体中的温度，并与温度控制芯片内部预设的阈值进行比较，将比较的结果以电信号的形式通知主芯片，主芯片根据收到的信号调节自身工作频率和各子功能模块工作方式，进而调节设备内部功耗和发热量。该电力设备无须气窗，也无须风扇，可大大延长使用寿命。

Description

电力设备及其高温自我保护方法
技术领域
本发明涉及一种电力设备，尤其涉及电力设备内部工作温度环境的自动调节。
背景技术
由于电力设备长期工作在无人值守的室外空间，面对高温、严寒、雨水、灰尘等恶劣环境，同时作为电力电子设备，又必须要求性能稳定，成本低。因此，电力设备必须拥有一种完善的内部工作温度环境自动调节机制。
一般地，各类电力设备是采用风扇、气窗和导热通道来处理发热。由于存在气窗，水汽和灰尘就比较容易进入电力设备内部，会影响到电力设备内部各电子元器件的工作性能，进而影响整个电子产品的性能，同时，风扇的使用寿命也大大降低了整个电力设备的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电力设备及其高温自我保护方法，其内部工作温度环境的自动调节无须气窗，也无须风扇，从而可大大延长使用寿命。
为了实现上述的目的，本发明提出一种电力设备的高温自我保护方法，该电力设备包括完全密封的外壳和设置于该外壳所围成的腔体中的多个功能模块以及控制各功能模块运行的主芯片。主芯片具有自动调节自身工作频率和协调各子功能模块工作的功能，通过自动调节自身工作频率、启用或者关闭各功能模块来增加或减少整个电力设备的功耗。功能模块包括温度控制模块和至少一通信模块，如WiFi，LAN，GSM/GPRS，PLC，RS485，RS232等。该温度控制模块为一个温度控制电路，包括连接成一体的温度探测部分和温度比较判断部分，该温度探测部分不断地将检测到温度检测点的温度转换为电信号送给该温度比较判断部分，该温度比较判断部分根据其内部预设的阈值与该温度的电信号的比较结果而确定其输出信号；该温度控制电路与该主芯片电连接，该主芯片根据其获得的温度控制电路的输出信号而调节自身工作频率和各子功能模块工作方式，进而调节设备内部功耗和发热量。
该温度比较判断部分内部预设的阈值包括高温保护阈值和低温启动阈值，相应地，该温度比较判断部分的输出信号包括用以表示高温高出阈值的第一报警信号和用以表示低温低出阈值的第二报警信号，该主芯片在收到该第一报警信号时降低该电力设备的功耗，该主芯片在收到该第二报警信号时增加该电力设备的功耗。
该温度比较判断部分还包括温度降幅判断电路，其在该第一报警信号发生时启动定时器，于该定时器设定的时间间隔到时，将当前的温度信号值与高温保护阈值进行比较并输出用以表示温度降幅是否达到预设的阈值而输出第三报警信号给该主芯片以调节该电力设备的功耗。
该主芯片调节该电力设备的功耗的过程包括：
步骤一、该主芯片在收到该第一报警信号时，降低其自身的工作频率；
步骤二、该主芯片在收到该第三报警信号时，如果温度降幅达到了预设的阈值，表明该主芯片降频达到了降温的预期效果，该主芯片维持当前的功耗运行状态，否则的话，进行下一步骤；
步骤三、该主芯片进一步通过关闭全部或部分***功能来降低该电力设备的功耗，直到该主芯片收到该第二报警信号时，该温度控制电路向该主芯片发送硬件复位信号，迫使该电力设备进入正常运行状态。
进一步地，为了实现上述的目的，本发明提供一种能够实现上述高温自我保护方法的电力设备。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在无须气窗，也无须风扇的情况，可有效地对电力设备内部工作温度环境进行自动调节，从而大大延长整个电力设备的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的电力设备的电路结构框图。
图2是本发明的电力设备的高温自我保护方法的工作原理流程图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
本发明的电力设备的电路结构框图，如图1所示，包括：
主芯片1为电力设备的中央处理单元；
温度控制模块2为电力设备的温度控制模块，负责监控和检测主芯片1的温度，并将检测结果发送给主芯片1。当检测温度大于温度保护阈值时通知主芯片1降频；当主芯片1降频后温度仍然未降到预期温度范围内时，通知主芯片1关闭***。当检测温度低于低温启动阈值时，通知主芯片1恢复***功能。
LAN模块3为电力设备提供以太网接口。
WiFi模块4为电力设备的无线通信模块，它可以通过无线路由设备接入Internet，也可以与附近的其他无线设备通信
GSM/GPRS模块5为电力设备提供基于GSM***的数据交换接口。
PLC模块6为电力设备提供基于电力线的载波通信接口。
RS485模块7为电力设备提供基于485协议的通信接口。
RS232模块8为电力设备提供基于RS232协议的通信接口。
本发明的工作原理在于：在电力设备内部加入温度控制模块2，用于监测设备内部腔体温度或主发热芯片温度，在温度控制模块2内设定温度保护阈值，检测温度达到设定阈值时，主芯片1可以选择降低工作频率、关闭设备软件***或硬件***的部分功能(温度控制模块2功能除外)。当设备发热减少，温度降低之后，温度控制模块2检测温度低于温度保护阈值，此时温度控制模块2可通知主芯片1提高工作频率、启动设备软件或硬件***的全部或部分功能。与此同时，设备选用良好的导热材料(比如铜结构件)连接发热芯片和设备外壳，将热量直接导出到设备外壳，利用设备外壳的大散热面积与设备外界环境直接进行热交换。从而设备可以不用风扇并且完全密封。
在本实施例，温度控制模块2采用温度传感器和微处理器实现。微处理器中可保存多个预设的阈值，微处理器对通过温度传感器测得的温度值进行分析和判断，以送出多种的输出信号给主芯片1以供其调节整个电力设备的功耗。
在此电力设备的运行过程中，温度控制模块2始终处于工作状态，其他模块可能处于运行状态，也可能处于关闭状态。
当温度控制模块2检测发现主芯片1的温度高于温度保护阈值时，通知主芯片1降频。在主芯片1降频一段时间后，温度控制模块2判断检测温度大于(温度保护阈值P-温度降幅幅值ΔQ)时，通知主芯片1关闭功能模块：GSM/GPRS模块5，PLC模块6，WiFi模块4，LAN模块3，RS485模块7，RS232模块8。在本实施实例中，主芯片1是同时关闭PLC模块6、WiFi模块4、RS485模块7以及RS232模块8，而GSM/GPRS模块5重启***的功能和LAN模块3的网络唤醒功能未被关闭。
在设备温度降低后，当温度控制模块2判断检测温度大于低温启动温度时，温度控制模块2通知主芯片1恢复***。在本实施实例中，温度控制模块2向主芯片1发送重置信号，所有功能模块重新启动。
如果因为某种缘故，低温启动温度阈值设置的过低，导致功能模块功能无法恢复时，可以由其他的方式来启动功能模块。在本实施实例中，可以通过GSM/GPRS模块5的重置信号和基于LAN模块3的网络唤醒数据包来重新启动整个***。
需要说明的是，可以通过增加或减少电力设备的功能模块来满足各种不同情况下的设备功能需要，也可以改变现有的各功能模块组织方式来实现更加灵活的设备功能和自我保护的机制。
与现有技术相比，采用本发明的电力设备，具备智能温度控制，可长期运行于无人值守的恶劣环境、防尘、防水、高寿命等特点。
本发明的电力设备的高温自我保护方法的工作原理流程图，如图2所示，其中，参数说明如下：
高温保护阈值P：设备运行的温度上限。当温度控制模块2的检测温度达到此值时，会通知主芯片1采取高温保护措施。
温度降幅幅值ΔQ：指主芯片1采取降频措施后，温度下降幅度的最小值。如果温度下降达到此值，表明主芯片1降频达到预期降温效果，否则主芯片1必须采取进一步的降温措施。
低温启动阈值S：主芯片1采取各种措施降低设备温度的同时，也影响了设备的诸多功能。当设备温度降低达到低温启动阈值S时，主芯片1会恢复***功能。
温度控制模块2检测温度Q：指温度控制模块2检测到的主芯片1的当前温度。
具体步骤如下：
S1：通过设备的软件***向温度控制模块2设置高温保护阈值P，设置温度降幅幅值ΔQ，设置低温启动阈值S。
S2：温度控制模块2检测主芯片1温度Q
S3：温度控制模块2判断检测温度Q是否大于温度保护阈值P，即判断Q＞P是否成立，如果成立，跳转至S4，否则返回S2
S4：温度控制模块2通知主芯片1降低工作频率
S5：主芯片1已低频率运行，温度控制模块2继续检测主芯片1温度Q
S6：在主芯片1在降低工作频率工作一定时间后，温度控制模块2判断检测温度Q是否比温度保护阈值P低ΔQ(温度幅值)，即判断Q＜P-ΔQ是否成立，如果成立说明主芯片1降频达到降温预期效果，返回S5；如果不成立，说明主芯片1降频未达到降温的预期效果，跳转至S7。
S7：温度控制模块2通知主芯片1关闭全部或部分***功能
S8：温度控制模块2继续检测主芯片1温度Q，主芯片1发热大大减少；
S9：温度控制模块2判断检测温度是否低于低温启动阈值S，即判断Q＞S是否成立，如果成立，转S10，否则转S8
S10：温度控制模块2向主芯片1发送硬件复位信号，重新启动整个***，***启动后转S2。
以上该仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。比如：
可以向温度控制模块2添加或减少参数，以适应更加灵活多变的设备温度控制需要。比如向温度控制模块2内添加“降频等待时间”来等待主芯片1降频降温完成，设置“多级温度降幅幅值”来对应设备各功能模块的开启和关闭等等。
温度控制模块2参数可以选择由设备软件***设置，也可以选择直接固化。
温度控制模块2可以检测主芯片1的温度，也可以检测多芯片的温度或者检测整个设备腔体的温度。
温度控制模块2在判断出检测温度高于高温保护温度阈值时，可以通知主芯片1降频，也可以通知主芯片1关闭功能模块，或者仅通知主芯片1有高温报警，由主芯片1决定采取那种方式来降低设备温度。
主芯片1在采取降温措施时，可以是仅降频、仅关闭某功能模块或者是降频和关闭各功能模块的组合形式，也可以是将高温报警传递给与用户交互的软件，由人工决定采取那种降温措施。
主芯片1采取降温措施之后，设备温度降低，温度值必须降低到低温启动阈值S，设备才可以恢复***功能。为了避免因低温启动阈值设置过低而导致***功能无法恢复这种情况，可以添加其他措施来重启或者恢复***功能，这些措施可以是网络唤醒(WOL)设备、GPRS唤醒设备、GPRS重启设备、按钮硬复位设备等等。
主芯片1在恢复设备高温保护之前的状态时，可以是先恢复***功能，也可以是先提高工作频率，或者是两者的结合形式。恢复***功能时，可以是一次性恢复所有***功能，也可以是逐次恢复各功能模块功能。

Claims (10)

1.一种电力设备，包括完全密封的外壳和设置于该外壳所围成的腔体中的多个功能模块以及控制这些功能模块运行的主芯片，该主芯片具有自动调节自身工作频率和协调所述各功能模块工作的功能，所述多个功能模块包括至少一个通信模块，其特征在于，所述多个功能模块还包括温度控制模块，该温度控制模块包括连接成一体的温度探测部分和温度比较判断部分，该温度探测部分将检测到温度检测点的温度转换为电信号送给该温度比较判断部分，该温度比较判断部分根据其内部预设的阈值与该温度的电信号的比较结果而确定其输出信号；该温度控制模块与该主芯片电连接，该主芯片根据其获得的温度控制模块的输出信号而调节自身工作频率和所述各功能模块的工作方式，以调节设备内部功耗和发热量。
2.如权利要求1所述的电力设备，其特征在于，该温度比较判断部分内部预设的阈值包括高温保护阈值和低温启动阈值，相应地，该温度比较判断部分的输出信号包括用以表示高温高出阈值的第一报警信号和用以表示低温低出阈值的第二报警信号，该主芯片在收到该第一报警信号时降低该电力设备的功耗，该主芯片在收到该第二报警信号时增加该电力设备的功耗。
3.如权利要求2所述的电力设备，其特征在于，该温度比较判断部分还包括温度降幅判断电路，其在该第一报警信号发生时启动定时器，于该定时器设定的时间间隔到时，将当前的温度信号值与高温保护阈值进行比较并输出用以表示温度降幅是否达到预设的阈值而输出第三报警信号给该主芯片以调节该电力设备的功耗。
4.如权利要求1所述的电力设备，其特征在于，该主芯片的功耗本身是可调节的。
5.如权利要求1至3任一所述的电力设备，其特征在于，该温度检测点是指设备腔体中的主发热电路的温度，而该主发热电路是通过导热性能好的材料与该外壳直接接触而进行散热。
6.如权利要求5所述的电力设备，其特征在于，该主发热电路是指该主芯片。
7.一种电力设备的高温自我保护方法，该电力设备包括完全密封的外壳和设置于该外壳所围成的腔体中的多个功能模块以及控制这些功能模块运行的主芯片，该主芯片具有自动调节自身工作频率和协调所述各功能模块工作的功能，所述多个功能模块包括至少一个通信模块，其特征在于，在所述多个功能模块包括温度控制模块，该温度控制模块包括连接成一体的温度探测部分和温度比较判断部分，该温度探测部分不断地将检测到温度检测点的温度转换为电信号送给该温度比较判断部分，该温度比较判断部分根据其内部预设的阈值与该温度的电信号的比较结果而确定其输出信号；该温度控制模块与该主芯片电连接，该主芯片根据其获得的温度控制模块的输出信号而调节自身工作频率和所述各功能模块的工作方式，以调节设备内部功耗和发热量。
8.如权利要求7所述的高温自我保护方法，其特征在于，该温度比较判断部分内部预设的阈值包括高温保护阈值和低温启动阈值，相应地，该温度比较判断部分的输出信号包括用以表示高温高出阈值的第一报警信号和用以表示低温低出阈值的第二报警信号，该主芯片在收到该第一报警信号时降低该电力设备的功耗，该主芯片在收到该第二报警信号时增加该电力设备的功耗。
9.如权利要求8所述的高温自我保护方法，其特征在于，该温度比较判断部分还包括温度降幅判断电路，其在该第一报警信号发生时启动定时器，于该定时器设定的时间间隔到时，将当前的温度信号值与高温保护阈值进行比较并输出用以表示温度降幅是否达到预设的阈值而输出第三报警信号给该主芯片以调节该电力设备的功耗。
10.如权利要求9所述的高温自我保护方法，其特征在于，该主芯片调节该电力设备的功耗的过程包括：
步骤一、该主芯片在收到该第一报警信号时，降低其自身的工作频率；
步骤二、该主芯片在收到该第三报警信号时，如果温度降幅达到了预设的阈值，表明该主芯片降频达到了降温的预期效果，该主芯片维持当前的功耗运行状态，否则的话，进行下一步骤；
步骤三、该主芯片进一步通过关闭全部或部分***功能来降低该电力设备的功耗，直到该主芯片收到该第二报警信号时，该温度控制模块向该主芯片发送硬件复位信号，迫使该电力设备进入正常运行状态。
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