一种用于数据中心密集型母线的智能监控单元的制作方法

发电;变电;配电装置的制造技术1.本实用新型属于电力系统监控技术领域，具体为一种用于数据中心密集型母线的智能监控单元。背景技术：2.随着数据中心面临持续高增长的发展环境，快速部署、低碳节能和降本增效成了数据中心建设的主要发展趋势；传统建设模式建设周期长、初期投资大，各系统之间相互孤立，规划和建设分离，拼凑式建设模式给后期运维管理带来极大难度。因此，数据中心级架构简化成为主流，模块化逐渐从弱电设备和环境设备向整个数据中心延伸，从模块化ups、模块化温控和模块化母线等部件到电力模块、水力模块、微模块和it模块等模块化解决方案。因此也就对产品提出了预制化和模块化的需求，对其的运维也提出自动化和智能化的需求。3.目前，密集型母线作为数据中心配电系统重要的组成产品，母线本体的预制化、产品化和监控单元的模块化和智能化是其目前的主要发展趋势，监控系统的模块化和智能化为其在安装部署阶段和后期运维阶段带来了极大便利。但在一些现场中，电力监控、温度监控、报警系统和电动操作机构控制系统等作为不同的电子监控系统出现，为监控系统的组网和信息管理带来了困难，且数据中心对可靠性的要求和对母线监控系统的稳定性也有较高的要求；为此，需要设计一种用于数据中心密集型母线的智能监控单元。技术实现要素：4.针对上述情况，为解决目前电力监控、温度监控、报警系统和电动操作机构控制系统等作为不同的电子监控系统出现，为监控系统的组网和信息管理带来了困难，且数据中心对可靠性的要求和对母线监控系统的稳定性也有较高的要求的问题；本实用新型提供一种用于数据中心密集型母线的智能监控单元，有效的实现了对密集型母线的电力参数、温度监测与告警、通过软件指令对电动操作机构进行驱动控制，其中电动操作机构可以实现对断路器的分闸、合闸操作，同时智能监控单元提供了rs485接口用于与上位机进行通信。5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于数据中心密集型母线的智能监控单元，包括供电电源模块和主控mcu模块，所述主控mcu模块电性连接有温度检测电路模块、电能参数检测电路模块、市电状态检测电路模块和电操机构驱动电路模块，且所述主控mcu模块数据通信连接有rs485通信接口，其中所述主控mcu模块用于控制温度检测电路模块、电能参数检测电路模块、市电状态检测电路模块和电操机构驱动电路模块并进行数据处理，再采用rs485通信接口进行数据通信，所述供电电源模块用于为主控mcu模块、温度检测电路模块、电能参数检测电路模块、市电状态检测电路模块、电操机构驱动电路模块和rs485通信接口供电。6.优选的，所述主控mcu模块采用意法半导体的mcu作为主控制芯片，且所述主控mcu模块还电性连接有按键sw1和蜂鸣器bz1，其中所述按键sw1用于用户输入，而所述蜂鸣器bz1用于告警用户。7.优选的，所述温度检测电路模块外接有负温度系数ntc热敏电阻，且所述温度检测电路模块用于将负温度系数ntc热敏电阻的阻值变化转换为电压变化并输送至主控mcu模块内部设置有的adc转换接口。8.优选的，所述电能参数检测电路模块采用rn8302b三相多功能电计量芯片及其检测电路制成，并能对三相电的电压、电流、功率、电量和谐波进行计量和检测，所述电能参数检测电路模块的检测数据输出至主控mcu模块内部设置有的spi接口。9.优选的，所述市电状态检测电路模块采用el357光耦并配合阻容电路制成，还搭建了数字量信号输入接口电路和数字量信号输出接口电路，所述市电状态检测电路用于将外部强电与温度检测电路模块和电能参数检测电路模块进行隔离，所述市电状态检测电路还用于检测外部电路的开关量状态，并输出开关量信号控制电操机构驱动电路模块。10.优选的，所述电操机构驱动电路模块采用一个单刀单掷继电器k1以及三个单刀双掷继电器k2、k3和k4制成，三个所述单刀双掷继电器k2、k3和k4用于将电动操作机构的反馈触点状态信号接入到市电状态检测电路模块中的数字量信号输入接口电路，所述单刀单掷继电器k1用于在完成操作后切断三个单刀双掷继电器k2、k3和k4的电源。11.优选的，所述rs485通信接口采用基于max485e的u13通讯接口电路，所述rs485通信接口内部设置有tvs管、自恢复型保险丝和压敏电阻，所述tvs管用于降低通信线路上的脉冲冲击给通信芯片的影响，所述自恢复型保险丝用于避免通信线路上电流过高导致通信芯片损坏，所述压敏电阻用于避免通信过压导致通信芯片损坏。12.优选的，所述供电电源模块采用lh10-23b12r2型ac-dc模块作为电源，所述供电电源模块能将220v交流电源转换为12v直流电源供电，且还能直接接入12v的dc电源供电。13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：14.（1）、本实用新型采用了ac-dc电源模块作为电源，不仅能将220v交流电源转换为12v直流电源供电，还能直接接入12v的dc电源供电，有效的实现了该装置能够通过采用交流市电和直流电源任一供电方式，且能兼容不同的使用环境。15.（2）、本实用新型采用了rn8302b三相电能监测集成电路芯片构成的电能参数检测电路模块，并在设计上减少了电路的复杂性，提升了可靠性。16.（3）、本实用新型通过市电状态检测电路模块在接口电路的设计上采用光耦隔离的方式能将智能监控单元的电路与外部系统隔离，并能有效减少外部电信号冲击带来的干扰，同时提升了安全性。17.（4）、本实用新型将电力参数检测、温度检测、电动操作机构驱动功能电路通过模块化的方式集成在一起，并在嵌入式软件上结合一定的算法实现在一定温度、市电状态和电量参数条件下的自动重合闸和远程分合闸等功能。18.（5）、本实用新型采用模块化的设计，且所描述的各个模块之间接口相互独立，并分别接入主控mcu，这样能根据实际情况在设计时灵活裁剪功能。附图说明19.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：20.图1为本实用新型的整体框图；21.图2为本实用新型的供电电源模块电路示意图；22.图3为本实用新型的主控mcu模块最小系统电路示意图；23.图4为本实用新型的温度检测电路模块示意图；24.图5为本实用新型的电能参数检测电路模块示意图；25.图6为本实用新型的电能参数检测电路模块外接电路示意图；26.图7为本实用新型的市电状态检测电路模块示意图；27.图8为本实用新型的el357光耦搭建接口电路示意图；28.图9为本实用新型的电操机构驱动电路模块示意图；29.图10为本实用新型的rs485通信接口示意图。具体实施方式30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例31.由图1给出，本实用新型一种用于数据中心密集型母线的智能监控单元，包括供电电源模块和主控mcu模块，所述主控mcu模块电性连接有温度检测电路模块、电能参数检测电路模块、市电状态检测电路模块和电操机构驱动电路模块，且所述主控mcu模块数据通信连接有rs485通信接口，其中所述主控mcu模块用于控制温度检测电路模块、电能参数检测电路模块、市电状态检测电路模块和电操机构驱动电路模块并进行数据处理，再采用rs485通信接口进行数据通信，所述供电电源模块用于为主控mcu模块、温度检测电路模块、电能参数检测电路模块、市电状态检测电路模块、电操机构驱动电路模块和rs485通信接口供电，通过设置有的主控mcu模块能将电力参数检测、温度检测、电动操作机构驱动功能电路通过模块化的方式集成在一起，并在嵌入式软件上结合一定的算法实现在一定温度、市电状态和电量参数条件下的自动重合闸和远程分合闸等功能。32.如图3所示，所述主控mcu模块采用意法半导体的mcu作为主控制芯片，且所述主控mcu模块还电性连接有按键sw1和蜂鸣器bz1，其中所述按键sw1用于用户输入，而所述蜂鸣器bz1用于告警用户，通过主控mcu模块实现了具有用户输入控制和告警用户的功能。33.如图4所示，所述温度检测电路模块外接有负温度系数ntc热敏电阻，且所述温度检测电路模块用于将负温度系数ntc热敏电阻的阻值变化转换为电压变化并输送至主控mcu模块内部设置有的adc转换接口，温度检测电路模块通过采用外接负温度系数ntc热敏电阻的方式实现了温度检测功能。34.如图5和图6所示，所述电能参数检测电路模块采用rn8302b三相多功能电计量芯片及其检测电路制成，并能对三相电的电压、电流、功率、电量和谐波进行计量和检测，所述电能参数检测电路模块的检测数据输出至主控mcu模块内部设置有的spi接口，通过接入电流互感器和电压互感器能实现三相电的电压和电流检测，再转换后送入电计量芯片接口进行处理，且该电计量芯片作为集成电路芯片，能实现对三相电各种参数的计量，并有效的减少了检测电路和放大电路的使用。35.如图7和图8所示，所述市电状态检测电路模块采用el357光耦并配合阻容电路制成，还搭建了数字量信号输入接口电路和数字量信号输出接口电路，所述市电状态检测电路用于将外部强电与温度检测电路模块和电能参数检测电路模块进行隔离，所述市电状态检测电路还用于检测外部电路的开关量状态，并输出开关量信号控制电操机构驱动电路模块；当所检测线路的市电通过接线端子接入ua、ub、uc和un正常接入时，在输出接口ua-t、ub-t和uc-t可以检测到低电平信号，而当所检测线路的市电停电时，在输出接口可以检测到高电平信号。36.如图9所示，所述电操机构驱动电路模块采用一个单刀单掷继电器k1以及三个单刀双掷继电器k2、k3和k4制成，三个所述单刀双掷继电器k2、k3和k4用于将电动操作机构的反馈触点状态信号接入到市电状态检测电路模块中的数字量信号输入接口电路，所述单刀单掷继电器k1用于在完成操作后切断三个单刀双掷继电器k2、k3和k4的电源，通过结合控制软件，实现了对三个电动操作机构对断路器的分合闸控制，并在驱动电源部门提供了公共接线端子，还可以根据电动操作机构的供电方式和操作方式灵活配置，其中单刀单掷继电器用于在完成操作后切断继电器的电源，以提高继电器使用寿命、防止信号干扰导致误操作以及降低智能监控单元的电源消耗。37.如图10所示，所述rs485通信接口采用基于max485e的u13通讯接口电路，所述rs485通信接口内部设置有tvs管、自恢复型保险丝和压敏电阻，所述tvs管用于降低通信线路上的脉冲冲击给通信芯片的影响，所述自恢复型保险丝用于避免通信线路上电流过高导致通信芯片损坏，所述压敏电阻用于避免通信过压导致通信芯片损坏，通过rs485通信接口采用单独电源供电和光耦信号隔离的方式能将通信接口电路与智能监控单元主要电路实现物理隔离，还能有效的降低通信线路异常给智能监控单元带来的影响。38.如图2所示，所述供电电源模块采用lh10-23b12r2型ac-dc模块作为电源，所述供电电源模块能将220v交流电源转换为12v直流电源供电，且还能直接接入12v的dc电源供电，通过供电电源模块采用lh10-23b12r2型ac-dc模块作为电源实现了能够采用交流市电和直流电源任一供电方式，且能兼容不同的使用环境。39.使用时，首先通过供电电源模块能将220v交流电源转换为12v直流电源供电，且还能直接接入12v的dc电源供电，接着通过主控mcu模块能对控制温度检测电路模块、电能参数检测电路模块、市电状态检测电路模块和电操机构驱动电路模块并进行数据处理，再采用rs485通信接口进行数据通信，随后通过温度检测电路模块能将负温度系数ntc热敏电阻的阻值变化转换为电压变化并输送至主控mcu模块内部设置有的adc转换接口，以实现了温度的控制，再通过电能参数检测电路模块能对三相电的电压、电流、功率、电量和谐波进行计量和检测，并将检测数据输出至主控mcu模块内部设置有的spi接口，以完成相应数据的读写，然后通过市电状态检测电路模块能搭建数字量信号输入接口电路和数字量信号输出接口电路，并将外部强电与温度检测电路模块和电能参数检测电路模块进行隔离，还能检测外部电路的开关量状态，并输出开关量信号控制电操机构驱动电路模块，再通过电操机构驱动电路模块能将电动操作机构的反馈触点状态信号接入到市电状态检测电路模块中的数字量信号输入接口电路，实现了对三个电动操作机构对断路器的分合闸控制，且在驱动电源部门提供了公共接线端子，可以根据电动操作机构的供电方式、操作方式灵活配置，最后通过rs485通信接口采用单独电源供电和光耦信号隔离的方式能将通信接口电路有智能监控单元主要电路实现物理隔离，并能有效的降低通信线路异常给智能监控单元带来的影响。40.本实用新型采用的各个模块均是采用现有技术生产的成品产品，并能在市场上购买而得；部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。41.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。42.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。









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