CN111884328A - 一种基于多源融合的电源自适应***及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于多源融合的电源自适应***，其中，包括控制器、储能模块、GSM通信模块、温度监测模块、电池参数监测模块、升温模块和散热模块，所述接入口、储能模块、GSM通信模块、温度监测模块、电池参数监测模块、升温模块和散热模块均与所述控制器连接，所述控制器上设有用于连接被测电源的接入口。本发明还提供一种基于多源融合的电源自适应***工作方法。本发明能够实时监测智能电网终端被测电源的健康状态，能够维持被测电源的温度在合理范围，提高了通信电源的可靠性和稳定性。

Description

一种基于多源融合的电源自适应***及其工作方法
技术领域
本发明涉及电源管理技术领域，更具体地，涉及一种基于多源融合的电源自适应***及其工作方法。
背景技术
智能电网终端目前常见的供电方式是通信交换机与自动化终端共用直流电源。而自动化终端配套直流电源因其负载种类多，需求差异大，存在诸多局限性。如电源故障必将导致配网自动化***的通信中断，并且单个节点的电源故障又会影响整条链路的正常通信。另外，由于通信电源无远程监控功能，电源运行状态和故障告警信息无法及时上传主站，增加配电网通信***的运行维护难度。中国公开专利号CN210350857U，公开日期2020年4月17号，该专利名称是多源融合配电网站点的智能监测装置，该专利公开了处理器，处理器的输出端分别电连接有报警模块、风机、存储模块、除湿器、摄像头、无线传输模块和传感器模块，处理器的输入端分别电连接有数据输入模块和电源模块，无线传输模块的输出端电连接有移动终端，传感器模块包括温度传感器、湿度传感器和烟雾传感器。但是该专利并不能监测被测电源性能的基本参数，只对电源的湿度和温度等物理参数进行监测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的智能电网终端中电源缺少对性能参数的监测和自适应改进的缺点，提供一种基于多源融合的电源自适应***。本发明能够实时监测智能电网终端被测电源的健康状态，能够维持被测电源的温度在合理范围，提高了通信电源的可靠性和稳定性。
本发明还提供一种基于多源融合的电源自适应***的工作方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于多源融合的电源自适应***，包括控制器、储能模块、GSM通信模块、温度监测模块、电池参数监测模块、升温模块和散热模块，所述储能模块、GSM通信模块、温度监测模块、电池参数监测模块、升温模块和散热模块均与所述控制器连接，所述控制器上设有用于连接被测电源的接入口。本技术方案中，被测电源从接入口接入控制器，与控制器连接的温度监测模块和电池参数监测模块对被测电源的温度、电池电容和电池内阻进行测量，控制器中提前设置了温度阈值范围，当温度监测模块测得的温度处于阈值范围内时，控制器不对升温模块和散热模块发出指令，当测得的温度高于阈值范围，控制器对散热模块发出指令，散热模块启动对被测电源进行散热降温，当测得的温度低于阈值范围，控制器对升温模块发出指令，升温模块启动对被测电源进行加热升温；解决了被测电源温度在多因素影响下骤升骤降的难题，提高了终端电源工作的稳定性；控制器将被测电源运行状态及测得的相关数据输入GSM通信模块，GSM通信模块通过无线方式发送给运维人员，让运维人员能随时随地对被测电源运行状态进行掌控。
进一步的，所述储能模块包括蓄电池组、风力发电单元和太阳能发电单元，所述风力发电单元和太阳能发电单元分别与所述蓄电池组连接，所述蓄电池组与所述控制器连接。控制器的供电由储能模块的风力发电单元和太阳能发电单元进行提供，被测电源不需要对本***进行电力供应，避免在被测电源出现故障时，***由于失去供电不能进行使用。
进一步的，所述温度检测模块包括温度传感器和模拟/数字转换器，所述温度传感器上设有用于检测被测电源温度的探测试针，所述温度传感器与所述模拟/数字转换器连接，所述模拟/数字转换器与所述控制器连接。探测试针位于被测电源，探测试针将探测温度传输到温度传感器上，模拟/数字转换器在对温度进行数字转换后输入控制器。
进一步的，所述电池参数监测模块包括电池容量计算单元和电池内阻计算单元，所述电池容量计算单元的输出端和电池内阻计算单元的输出端分别与所述控制器连接，所述电池容量计算单元的输入端和电池内阻计算单元的输入端分别与所述接入口连接。所述电池容量计算单元和电池内阻计算单元集成在所述控制器上，所述控制器采用的是STM32F103单片机。控制器上集成的电池容量计算单元和电池内阻计算单元对被测电源的电池容量和电池内阻的参数进行测量，控制器再将这些数据信息进行整合。
进一步的，所述GSM通信模块通过RS232串口与所述控制器连接。控制器通过RS232串口将数据信息输入GSM通信模块进行数据传输。
进一步的，电源自适应***还包括用于报警的声音告警模块，所述声音告警模块与所述控制器连接。当控制器对被测电源的数据信息进行整合中，若发现数据信息超出正常范围或被测电源发生故障，控制器让声音告警模块发出警报声。
进一步的，电源自适应***还包括OLED显示模块，所述OLED显示模块与所述控制器连接。控制器对被测电源的数据信息进行整合，将所有信息数据输入OLED显示模块，让OLED显示模块对被测电源的所有参数信息进行显示。
一种基于多源融合的电源自适应***的工作方法，包括以下步骤：
S1.在控制器中设定温度阈值范围；
S2.将被测电源通过接入口接入控制器，再将温度监测模块的探测试针与被测电源紧贴，控制器、电池参数监测模块和温度监测模块对被测电源的性能参数进行测量，并传输给控制器；
S3.若控制器从温度监测模块获取的实时温度结果高于预设温度阈值范围，则启动散热模块对被测电源进行降温处理；若控制器从温度监测模块获取的实时温度结果低于预设温度阈值范围，则启动升温模块对被测电源进行升温处理；若实时温度在温度阈值范围之间，散热模块和升温模块均不工作；
S4.控制器将接收到的被测电源的性能参数整合输入GSM通信模块，GSM通信模块通过无线方式发送给运维人员。
进一步的，所述步骤S2中，被测电源的性能参数包括被测电源的电压、电流、电池容量、电池内阻和电池温度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过控制器和电池参数监测模块的配合，通过GSM通信模块实时监测反馈给运维人员智能电网终端被测电源的运行状态；
2.本发明采用了风力取电技术和太阳能取电技术，在智能电网终端的被测电源故障中断的情况下，仍有电能进行支撑。
3.本发明通过温度监测模块、控制器、升温模块和散热模块的配合，能够实时监测智能电网终端被测电源的温度状态，具有超温保护、低温补偿的控制效果，解决了电源温度在多因素影响下骤升骤降的难题，提高了终端电池工作的稳定性。
附图说明
图1为本发明一种基于多源融合的电源自适应***的整体结构示意图。
图2为本发明一种基于多源融合的电源自适应***中风力发电单元的电路图。
图3为本发明一种基于多源融合的电源自适应***中太阳能发电单元的电路图。
图4为本发明一种基于多源融合的电源自适应***中温度监测模块的电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
如图1至图4所示为本发明一种基于多源融合的电源自适应***的实施例，包括控制器、储能模块、GSM通信模块、温度监测模块、电池参数监测模块、升温模块和散热模块，储能模块、GSM通信模块、温度监测模块、电池参数监测模块、升温模块和散热模块均与控制器连接，控制器上设有接入口。本技术方案中，智能电网终端的被测电源通过接入口接入控制器，升温模块与散热模块放置在被测电源上，控制器、温度监测模块和电池参数监测模块对被测电源的相关参数进行测量，控制器将这些参数信息进行整合，当被测电源的温度不在预设阈值内，则控制器启动散热模块或升温模块对被测电源进行降温或升温动作，使得被测电源的温度位于合适的范围内，解决了电源温度在多因素影响下骤升骤降的难题，提高了终端电池工作的稳定性。储能模块为本实施例所有模块及控制器进行供电。控制器将被测电源的参数信息整合后输入GSM通信模块，通过无线方式发送给运维人员，让运维人员能随时随地对电源运行状态进行掌控。
其中，储能模块包括蓄电池组、风力发电单元和太阳能发电单元，如图2所示为风力去电单元的电路图，如图3所示为太阳能发电单元的电路图，风力发电单元和太阳能发电单元产生的电能进入蓄电池组中进行储存使用，蓄电池组与控制器连接，为控制器及其他模块提供电能。
本实施例中，电池参数监测模块包括电池容量计算单元和电池内阻计算单元，电池容量计算单元和电池内阻计算单元集成在控制器上，电池容量计算单元的输出端和电池内阻计算单元的输出端分别与控制器连接，电池容量计算单元的输入端和电池内阻计算单元的输入端分别与接入口连接，控制器采用的是STM32F103单片机。电池容量计算单元和电池内阻计算单元能够测量出被测电源的电池容量和内阻相关参数，其中控制器上还集成设有电压互感器TV1005M和电流互感器TA1005M分别检测被测电源的电压和电流值；需要说明的是，电池容量计算单元和电池内阻计算单元是现有成熟的计算单元，能够集成在STM32F103单片机上。控制器将被测电源的参数信息整合后输入GSM通信模块。
本实施例中，温度监测模块的电路图如图4所示，温度监测模块包括温度传感器和模拟/数字转换器，其中温度传感器上设有探测试针，探测试针紧贴在被测电源上，温度传感器与模拟/数字转换器连接，探测试针将探测温度传输到温度传感器上，模拟/数字转换器在对温度信息进行数字转换后输入控制器。
本实施例中，升温模块由碳膜加热片组成，其中碳膜加热片贴在被测电源的表面和间隔处，在控制器的控制下可以对被测电源均匀加热升温。散热模块由半导体制冷器TEC1-12706和风扇组成，半导体制冷器TEC1-12706和风扇安装在被测电源上，在控制器的控制下可以对被测电源进行散热降温。
本实施例中，GSM通信模块与控制器之间采用RS232串口进行连接，其中GSM通信模块采用的是InDTU332系列工业无线数据终端，以4G/3G/2.5G网络为承载网，为工业用户提供TCP/IP之上的无线数据传输通道，实现了现场串口设备与中心控制***间的无线数据通信，采用的加密芯片和数据的加解密算法及协议完全符合国家电网公司安全性规范及要求，轻松完成对现场设备的远程数据采集和控制。
本实施例的工作原理如下文所示，被测电源从控制器的接入口接入，控制器上集成的电池容量计算单元和电池内阻计算单元对被测电源的容量和内阻，控制器上的电压互感器TV1005M和电流互感器TA1005M分别检测被测电源的电压和电流值；控制器由于预先对被测电源的温度设定了阈值，故当温度监测模块测量到被测电源的温度不在阈值范围内时，控制器启动散热模块或升温模块对被测电源进行降温或升温动作，使得被测电源的温度位于合适的范围内，解决了电源温度在多因素影响下骤升骤降的难题，提高了终端电池工作的稳定性。另外控制器还会将被测电源的参数信息整合后通过串口输入GSM通信模块，通过无线方式发送给运维人员，让运维人员能随时随地对电源运行状态进行掌控。
实施例2
本实施例与实施例1类似，所不同之处在于，本实施例中还包括用于报警的声音告警模块和OLED显示模块，声音告警模块和OLED显示模块与控制器连接。当控制器对被测电源的数据信息进行整合中，若发现数据信息超出正常范围或被测电源发生故障，控制器让声音告警模块发出警报声，其中，声音告警模块由WT588D语音模块组和喇叭驱动组成，对应不同可告警要求，可以输出不同的告警语音；控制器对被测电源的数据信息进行整合，会将所有信息数据输入OLED显示模块，让OLED显示模块对被测电源的所有参数信息进行显示。
实施例3
一种基于多源融合的电源自适应***的工作方法，包括以下步：
S1.在控制器中设定温度阈值范围；
S2.将被测电源通过接入口接入控制器，再将温度监测模块的探测试针与被测电源紧贴，控制器、电池参数监测模块和温度监测模块对被测电源的性能参数进行测量，并传输给控制器；
S3.若控制器从温度监测模块获取的实时温度结果高于预设温度阈值范围，则启动散热模块对被测电源进行降温处理；若控制器从温度监测模块获取的实时温度结果低于预设温度阈值范围，则启动升温模块对被测电源进行升温处理；若实时温度在温度阈值范围之间，散热模块和升温模块均不工作；
S4.控制器将接收到的被测电源的性能参数整合输入GSM通信模块，GSM通信模块通过无线方式发送给运维人员。
本实施例中，控制器、电池参数监测模块和温度监测模块检测的相关参数包括以下指标：被测电源的电压、电流、电池容量、电池内阻和电池温度。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多源融合的电源自适应***，其特征在于：包括控制器、储能模块、GSM通信模块、温度监测模块、电池参数监测模块、升温模块和散热模块，所述储能模块、GSM通信模块、温度监测模块、电池参数监测模块、升温模块和散热模块均与所述控制器连接，所述控制器上设有用于连接被测电源的接入口。
2.根据权利要求1所述的一种基于多源融合的电源自适应***，其特征在于：所述储能模块包括蓄电池组、风力发电单元和太阳能发电单元，所述风力发电单元和太阳能发电单元分别与所述蓄电池组连接，所述蓄电池组与所述控制器连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于多源融合的电源自适应***，其特征在于：所述温度检测模块包括温度传感器和模拟/数字转换器，所述温度传感器上设有用于检测被测电源温度的探测试针，所述温度传感器与所述模拟/数字转换器连接，所述模拟/数字转换器与所述控制器连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于多源融合的电源自适应***，其特征在于：所述电池参数监测模块包括电池容量计算单元和电池内阻计算单元，所述电池容量计算单元的输出端和电池内阻计算单元的输出端分别与所述控制器连接，所述电池容量计算单元的输入端和电池内阻计算单元的输入端分别与所述接入口连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于多源融合的电源自适应***，其特征在于：所述电池容量计算单元和电池内阻计算单元集成在所述控制器上，所述控制器采用的是STM32F103单片机。
6.根据权利要求1所述的一种基于多源融合的电源自适应***，其特征在于：所述GSM通信模块通过RS232串口与所述控制器连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于多源融合的电源自适应***，其特征在于：电源自适应***还包括用于报警的声音告警模块，所述声音告警模块与所述控制器连接。
8.根据权利要求7所述的一种基于多源融合的电源自适应***，其特征在于：电源自适应***还包括OLED显示模块，所述OLED显示模块与所述控制器连接。
9.一种基于多源融合的电源自适应***的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.在控制器中设定温度阈值范围；
S2.将被测电源通过接入口接入控制器，再将温度监测模块的探测试针与被测电源紧贴，控制器、电池参数监测模块和温度监测模块对被测电源的性能参数进行测量，并传输给控制器；
S3.若控制器从温度监测模块获取的实时温度结果高于预设温度阈值范围，则启动散热模块对被测电源进行降温处理；若控制器从温度监测模块获取的实时温度结果低于预设温度阈值范围，则启动升温模块对被测电源进行升温处理；若实时温度在温度阈值范围之间，散热模块和升温模块均不工作；
S4.控制器将接收到的被测电源的性能参数整合输入GSM通信模块，GSM通信模块通过无线方式发送给运维人员。
10.根据权利要求9所述的一种基于多源融合的电源自适应***的工作方法，其特征在于：所述步骤S2中，被测电源的性能参数包括被测电源的电压、电流、电池容量、电池内阻和电池温度。
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