智能交流配電監控系統的製作方法
2023-10-25 05:14:02
專利名稱：智能交流配電監控系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及智能交流配電監控系統，特別是一種適用於無人值守型天文望遠鏡配
電中的智能監控系統。
背景技術：
受人類活動及自然環境的影響，天文望遠鏡往往建造在比較偏遠的地方，這些地方的生活、工作條件比較差，給工作人員帶來了不便。如果能夠減少人員的駐守，甚至無人值守，而通過遠程控制的方式實現對望遠鏡的操作，將具有重要的現實意義。目前，望遠鏡的遠程控制主要集中在觀測數據的遠程傳輸上，而對整個儀器及附屬設備的供電操作及異常處理，均需要現場工作人員來實現，這並不能實現真正的無人值守操作。
發明內容
本發明的目的是提出一種具有狀態監測、故障診斷，並可以網絡遠程控制的智能交流配電監控系統，以解決無人值守型望遠鏡遠程上電的要求。
本發明是通過以下技術方案實現的 智能交流配電監控系統，主要由系統控制單元、配電輸出單元、電量監測單元、人機接口模塊、AC/DC電源等五大部分組成。 系統控制單元，作為智能交流配電監控系統的控制核心，與配電輸出單元、電量監測單元、人機接口模塊相連接，它將電量監測單元採集的電壓、電流信息，送與人機接口模塊進行本地顯示處理，同時將採集的電量信息及系統當前狀態通過乙太網網絡接口傳遞給遠程控制計算機，遠程操作人員發送的指令信息也通過乙太網網絡傳遞給系統控制單元，實現對配電輸出單元的操控。 配電輸出單元接受系統控制單元發送來的命令，主要通過九路繼電器的閉合與斷開，實現九路交流供電電源的通斷。 電量監測單元主要完成配電輸出單元中九路交流供電電源的電壓、電流等參數的監測，並將監測到的數據通過串行通信的方式發送給系統控制單元，以實現系統工作狀態的實時監控。 人機接口模塊包括本地手動輸入按鈕、指示燈和LCD顯示模塊，本地手動輸入按鈕用來實現智能交流配電監控系統的本地操控，按下按鈕指示燈亮，對應的交流供電電源導通；LCD顯示模塊則顯示電量監測單元發送來的交流電壓、電流值及九路交流供電電源的通斷狀態等信息。 配電輸出單元將輸入的三相電源通過三相空開分配給九路繼電器，實現九路可控交流輸出電源，另外，取三相電源中的一相，通過AC/DC電源給系統中的控制、監測、顯示等單元提供直流電源。 本發明的工作原理是智能交流配電監控系統設有本地工作模式和遠程操控模式兩種。當系統處於本地工作模式時，系統控制單元通過讀取人機接口模塊中的手動輸入按
3鈕狀態，控制對應的交流供電電源的通斷，同時把九路交流供電電源的通斷狀態及對應的 電壓、電流值送與LCD顯示單元顯示，供工作人員查看；當系統處於遠程操控模式時，遠程 計算機通過乙太網網絡給本系統的系統控制單元發送指令，系統控制單元根據用戶指令， 控制對應的交流供電電源的通斷，同時，系統控制單元把九路交流供電電源的通斷狀態及 對應的電壓、電流值回送給遠程計算機，實現系統的遠程監測和控制。 本發明擁有傳統配電箱的所有特性，又完全超越了傳統配電箱，它可以使用戶通 過網絡任意設定各路交流電源的通斷，也可以使用戶隨時了解配電箱內各路電源的工作狀 態，保障配電安全，因此具有智能化程度高、使用方便、控制靈活等特點，可以實現無人值守 型望遠鏡配電系統的遠程操作與監控。
圖1為本發明智能交流配電監控系統的原理框圖。
具體實施例方式
以下結合附圖給出的實施例對本發明作進一步詳細說明。 參照圖l，一種智能交流配電監控系統，由系統控制單元、配電輸出單元、電量監測 單元、人機接口模塊、AC/DC電源五部分組成； 所述系統控制單元，包括以單片機C8051F020為核心的主處理電路、手動接口 、顯 示接口、網絡控制器、RS485通信接口、九路繼電器驅動電路； 所述配電輸出單元，包括九路繼電器、九路單相空開、九路交流電源濾波器、九路 交流電源輸出接口； 所述電量監測單元，包括用於測量三相交流電壓的電壓互感器、用於測量三相交 流電流的電流互感器、數據處理器； 所述人機接口模塊，包括本地手動輸入按鈕、指示燈和LCD顯示模塊； 系統控制單元，通過手動接口與本地手動輸入按鈕相連接，實現本地輸電操控；通
過顯示接口與LCD顯示模塊相連接，實現由電量監測單元反饋的電壓、電流參數的顯示；通
過網絡控制器與乙太網網絡接口相連接，實現系統控制單元同遠程操控計算機的網絡通
信；通過九路繼電器驅動電路分別與九路繼電器控制連接；通過RS485通信接口與電量監
測單元的數據處理器相連接，電量監測單元的電壓互感器、電流互感器與配電輸出單元中
的九路交流電源輸出接口相連接，以完成將測得的各路輸出電路的電壓、電流參數發送給
系統控制單元；所述九路繼電器分別通過三相空開與三相交流電源相連接；所述AC/DC電
源的輸入端與三相交流電源中的一相相連接，其輸出端為所述智能交流配電監控系統中的
控制、監測、顯示等單元提供直流供電電源。 其中所述的單片機C8051F020構成的主處理電路，用於通過RS485接口完成與電 量監測單元的通信，以讀取輸出交流電源的電壓、電流參數；用於通過顯示接口將九路交流 電源的通斷狀態及電壓、電流參數送與LCD顯示模塊顯示；用於配置、控制網絡控制器完成 與遠程操控計算機的數據交互；用於讀取手動輸入按鈕狀態；用於通過九路繼電器驅動電 路控制九路交流電流的通斷。 所述的九路繼電器驅動電路由兩片TPIC6B595級聯構成，控制信號由C8051F020單片機通過SPI總線發送給TPIC6B595，用於驅動繼電器、控制交流電源通斷。所述的網絡控制器主要以CP2200單晶片網絡控制器為核心，通過乙太網網絡接口實現系統控制單元同遠程操控計算機的網絡通信。 電量監測單元屬於從系統，系統控制單元屬於主系統，主系統定時給從系統發送
查詢命令，從系統只有接收到查詢命令後才能將監測數據發送給主系統。 九路繼電器用於實現弱點對強電的控制；九路交流電源濾波器用於交流電源濾
波，提高輸出電源質量；九路交流電源輸出接口主要由六路Y2-5圓形接口 、三路插排接口
組成，具有接口靈活、使用方便等特點。 LCD顯示模塊通過顯示接口同系統控制單元相連接，所述的顯示接口主要由兩片74LS245組成，用以實現C8051F020單片機與液晶顯示模塊之間的信號電平轉換；所述的LCD顯示模塊採用256X64全圖形點陣式液晶顯示模塊，用於顯示交流電壓值、交流電流值、九路交流電源通斷狀態等參數。 手動輸入按鈕及指示燈作為人機接口模塊的一部分，主要由九路帶指示燈的按鍵開關組成，用來實現智能交流配電監控系統的本地操控，按下按鈕指示燈亮，對應的交流供電電源導通。 軟體程序根據系統功能特點採用模塊化設計，使用C語言編程實現，分為主工作程序、顯示程序、乙太網網絡通信程序、RS485通信程序四大部分。其中，乙太網網絡通信程序採用客戶_伺服器模式、基於精簡的TCP/IP協議來實現，其中智能交流配電監控系統作為伺服器，遠程操控計算機作為客戶，本發明定義的遠程操控計算機是現有的普通計算機，它通過網線與智能交流配電監控系統連接，在客戶端不需要安裝額外的軟體程序，只需要WEB瀏覽器，通過HTTP協議即可實現對智能交流配電監控系統的控制與狀態查詢。
權利要求
一種智能交流配電監控系統，其特徵在於，由系統控制單元、配電輸出單元、電量監測單元、人機接口模塊、AC/DC電源五部分組成；所述系統控制單元，包括以單片機C8051F020為核心的主處理電路、手動接口、顯示接口、網絡控制器、RS485通信接口、九路繼電器驅動電路；所述配電輸出單元，包括九路繼電器、九路單相空開、九路交流電源濾波器、九路交流電源輸出接口；所述電量監測單元，包括用於測量三相交流電壓的電壓互感器、用於測量三相交流電流的電流互感器、數據處理器；所述人機接口模塊，包括本地手動輸入按鈕、指示燈和LCD顯示模塊；系統控制單元，通過手動接口與本地手動輸入按鈕相連接，實現本地輸電操控；通過顯示接口與LCD顯示模塊相連接，實現由電量監測單元反饋的電壓、電流參數的顯示；通過網絡控制器與乙太網網絡接口相連接，實現系統控制單元同遠程操控計算機的網絡通信；通過九路繼電器驅動電路分別與九路繼電器控制連接；通過RS485通信接口與電量監測單元的數據處理器相連接，電量監測單元的電壓互感器、電流互感器與配電輸出單元中的九路交流電源輸出接口相連接，以完成將測得的各路輸出電路的電壓、電流參數發送給系統控制單元；所述九路繼電器分別通過三相空開與三相交流電源相連接；所述AC/DC電源的輸入端與三相交流電源中的一相相連接，其輸出端為所述智能交流配電監控系統中的控制、監測、顯示等單元提供直流供電電源。
2. 根據權利要求1所述的智能交流配電監控系統，其特徵在於，所屬的九路繼電器驅 動電路是由兩片TPIC6B595級聯構成。
全文摘要
本發明涉及智能交流配電監控系統，特別是一種適用於無人值守型天文望遠鏡配電中的智能交流配電監控系統。它由系統控制單元、配電輸出單元、電量監測單元、人機接口模塊、AC/DC電源等五大部分組成，系統控制單元與配電輸出單元、電量監測單元、人機接口模塊相連接，它將電量監測單元採集的電壓、電流信息，送與人機接口模塊進行本地顯示處理，同時將採集的電量信息及系統當前狀態通過乙太網網絡接口傳遞給遠程控制計算機，遠程操作人員發送的指令信息也通過乙太網網絡傳遞給系統控制單元，實現對配電輸出單元的操控。本系統可實現安全、靈活的無人值守型望遠鏡配電系統的遠程操作與監控。
文檔編號H02J13/00GK101719693SQ20091021806
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月22日 優先權日2009年12月22日
發明者張斌, 李洪文, 王帥, 陰玉梅 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所