具備遠程監控功能的鎳氫防爆電源箱的製作方法
2023-05-06 17:16:41
具備遠程監控功能的鎳氫防爆電源箱的製作方法
【專利摘要】本實用新型名稱為「具備遠程監控功能的鎳氫防爆電源箱」，可以提供在煤礦井下使用，並具有防爆功能和遠程監控功能。同時本實用新型還具有對鎳氫電池的管理和監測功能，並且設有通訊接口，可以將電池的狀態信息發送到外部管控機，利用紅外遙控及LCD顯示功能，實現對電源箱工作狀態的控制及對電源箱電池狀態的監測，填補了普通電源箱此類功能的空白；另外本實用新型在能夠實現防爆電源功能的前提下，實現遠程監控功能，可以有效提高系統的可靠性、安全性，所以更能安全有效的應用於煤礦井下的防爆場所。
【專利說明】具備遠程監控功能的鎳氫防爆電源箱
【技術領域】
[0001]本實用新型系一種應用於煤礦井下防爆場所的具備遠程監控功能的鎳氫防爆電源箱。本裝置可以在防爆場所為其它的用電設備供電，本裝置設有後備電池，當主電斷電時，可以為礦用通信基站設備提供2小時以上的用電量。本裝置結構簡單、功能多樣，並且具有遠程監測功能，可以極大的方便井下防爆場所使用和管理。
【背景技術】
[0002]在煤礦井下的防爆場所，各種用電設備很多。具有防爆功能的電源箱是不可缺少的電氣設備。當前，煤礦井下所應用的電源箱中，使用鉛酸電池作為後備電源的產品佔大多數，因為鉛酸電池的價格比較低廉。但在煤礦井下這種特殊的環境下，由於鉛酸電池體積較大，能效比較低，所以以鎳氫電池和鋰電池為代表的新型電池就得到了廣泛的應用。
[0003]鋰電池的能量密度比鎳氫電池大，但就安全性來講鋰電池要比鎳氫電池差，所以鋰電池在工作時要配備非常完善的保護和管理系統，一旦保護電路失效，就有可能發生燃燒或爆炸的危險。相對鋰電池來講，鎳氫電池的抗過度充電和過度放電的能力要遠遠高於鋰電池，因此本裝置採用的是安全性更高的鎳氫電池。
[0004]當前，煤礦井下的防爆場所使用的電源箱，一般只是具有單純的後備電源功能，電源箱中的電池的性能和狀態無法判斷。在實際工作中電源箱的電池如果出現問題，只能在主電斷電後才能發現。煤礦井下對安全性要求非常高，如果斷電後再發現是電源箱出現的問題，就可能會危及工作人員的安全。針對上述情況，本實用新型具有的紅外遙控及IXD顯示功能，實現了對電源箱工作狀態的控制及對電源箱電池狀態的監測，填補了普通電源箱此類功能的空白，所以更能安全有效的應用於煤礦井下的防爆場所。
【發明內容】
[0005]本實用新型可以提供在煤礦井下使用，並具有防爆功能和遠程監控功能的鎳氫防爆電源箱。同時電源箱還具有對鎳氫電池的管理和監測功能，並且設有通訊接口，可以將電池的狀態信息發送到外部管控機。
[0006]為實現以上技術目的，本實用新型的技術方案是:
[0007]具備遠程監控功能的鎳氫防爆電源箱是由包括殼體和殼體內的控制電路組成。殼體採用鋼板焊接而成並完成隔離防爆功能。控制電路包括:變壓器、AC/DC模塊、鎳氫電池組、電源管理板、中央控制板、通訊隔離板、LCD顯示屏、紅外遙控器；
[0008]殼體內部控制電路中，電源管理板上設有電池充電電路、電池電壓監測電路、過壓過流保護電路及與鎳氫電池組的連接接口，此連接接口用於採集鎳氫電池組每節電池的電壓；中央控制板上設有電源管理板控制接口，用於採集鎳氫電池組的工作狀態數據和控制本裝置的工作狀態；中央控制板上設有LCD顯示屏，用於顯示本裝置的工作狀態；中央控制板上設有紅外接收裝置，用於接收遙控器發送的紅外信號；中央控制板上設有乙太網接口，用於連接外部管控機；中央控制板上設有通訊接口，用於連接通訊隔離板。
[0009]本實用新型的優點在於:
[0010]1、具用RS485通訊接口，使用標準的MODBUS通訊協議，很容易通過連接PLC設備接入管理系統；
[0011]2、具用乙太網通訊接口，通過WEB瀏覽器也能獲取到電源箱的狀態，通用性強；
[0012]3、使用單片機作為主要的控制單元，結構簡單，成本低，功耗低；
[0013]4、使用隔離的外部管控機通訊接口，以防止引入通訊迴路幹擾；
[0014]5、通訊迴路電路採用本質安全設計，應用廣泛；
[0015]6、本裝置採用鎳氫電池作為後備電源，安全性高；
[0016]7、本裝置支持交流660V和交流127V兩種電壓接入，應用方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型具備遠程監控功能的鎳氫防爆電源箱的電氣部分原理框圖。
[0018]圖中:1變壓器，2 AC/DC模塊，3鎳氫電池組，4電源管理板，5中央控制板，6紅外遙控器，7 IXD顯示屏，8通訊隔離板。
【具體實施方式】
[0019]本實用新型的一個具體實施例中:本領域的技術人員通過電源管理技術和計算機通訊技術進行研究和整合，將新的通訊技術融合到電源箱的控制管理中，從而在滿足電源的常規功能前提下實現了對電源箱的狀態的遠程監測。
[0020]以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0021]參照圖1，本實用新型具備遠程監控功能的鎳氫防爆電源箱包括:殼體和安裝在殼體內的變壓器1、AC/DC模塊2、鎳氫電池組3、電源管理板4、中央控制板5、紅外遙控器6、LCD顯示屏7、通訊隔離板8。其核心部分是安裝在殼體內的控制電路部分。
[0022]本實用新型的工作原理為:
[0023]交流660V或127V電源經變壓器I變壓，變換為交流160V電壓輸出；交流160V電壓接入AC/DC模塊2的輸入端，經AC/DC模塊2變壓輸出為直流24V電壓；直流24V電壓接入到電源管理板4 ;通過電源管理板4的過壓過流保護電路，由電源管理板4輸出，成為本電源箱的輸出；電源管理板4上有電壓變換電路，將直流24V變換為直流3.3V，為本裝置供電。電源管理板4上有電池充電電路，使用直流24V，為電池充電。電源管理板4上的電池狀態監測電路，通過電壓採集接口，可採集鎳氫電池組3的狀態信息，並把採集到的電池組信息數據上傳到中央控制板控制5 ;中央控制板5控制電源管理板4為鎳氫電池組3充放電，並接收電源管理板4採集的電源狀態信息。電源狀態信息一方面輸出到LCD顯示屏7顯示，另一方面通過RS485總線發送給通訊隔離板8輸出。中央控制板5上有本質安全的乙太網接口電路，通過乙太網總線，在遠程計算機上就可以讀取電源箱的狀態信息。中央控制板5通過接收紅外遙控器6的紅外信號，控制電源輸出。
[0024]通訊隔離板8可以接收中央控制板5發送的電源箱的狀態信息數據，通過RS485總線，通訊隔離板8把中央控制板5發送的狀態信息數據，進行電氣隔離，變換為本質安全的電信號上傳到外部管控機。
[0025]本實用新型的兩種通訊接口可以同時使用，也可以單獨使用任意一個。本裝置靈活的通訊接口，易於被設計到新的系統中。
[0026]本實用新型使用的AC/DC模塊2是臺灣明緯公司的型號為RS_100_24模塊電源；鎳氫電池組3使用的是遼寧九夷三普電池有限公司的HK-F14型號的鎳氫電池；變壓器I為北京核原科電電氣有限公司的型號為AC2081-01的電源變壓器。另外，為防止引入通訊迴路幹擾，電源箱使用隔離模塊對外部管控機通訊接口進行電氣隔離。
[0027]綜上，本實用新型在能夠完成防爆功能，為其它設備完成供電的前提下，不僅結構新穎、安全可靠、通訊功能強大，而且使用也極為方便，能夠大大地提高煤礦井下設備的可靠性、安全性和使用效率。
[0028]對於本領域的技術人員來說，在不背離本實用新型精神和範圍的情況下，任何基於本實用新型技術方案基礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬於本實用新型保護範圍之內。
【權利要求】
1.具備遠程監控功能的鎳氫防爆電源箱，其包括: 殼體和殼體內的控制電路，殼體採用鋼板焊接而成並完成隔離防爆功能；控制電路包括:變壓器、AC/DC模塊、鎳氫電池組、電池管理板、中央控制板、通訊隔離板、IXD顯示屏、紅外遙控器； 殼體內部控制電路中，電源管理板上設有電池充電電路、電池電壓監測電路、過壓過流保護電路及與鎳氫電池組的連接接口，此連接接口用於採集鎳氫電池組每節電池的電壓； 中央控制板上設有電源管理板控制接口，用於採集鎳氫電池組的工作狀態數據和控制本裝置的工作狀態；中央控制板上設有LCD顯示屏，用於顯示本裝置的工作狀態；中央控制板上設有紅外接收裝置，用於接收遙控器發送的紅外信號；中央控制板上設有乙太網接口，用於連接外部管控機；中央控制板上設有通訊接口，用於連接通訊隔離板；通訊隔離板上設有的通訊接口，用於連接外部管控機。
2.具備遠程監控功能的鎳氫防爆電源箱，其特徵在於:本裝置殼體採用兩個防爆腔體設計，腔體間由多芯防爆接線端子連接；殼體內部電源管理板上使用的是LTC6803晶片與鎳氫電池組的連接接口 ；殼體內部通訊隔離板上通過具有本質安全的隔離的RS485總線接口，用於連接外部管控機；殼體內部中央控制板上設有鎳氫電池溫度採集接口，用於採集電池內部的熱敏電阻溫度，中央控制板上還設有本質安全的隔離的乙太網接口，用於連接外部管控機。
【文檔編號】H02J13/00GK204118859SQ201420617872
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月24日 優先權日:2014年10月24日
【發明者】樊紅傑, 張佔軍, 董殿崢, 辛二鵬, 車彬彬 申請人:營口瑞華高新科技有限公司