基于多模态能源和信号输入的PSE装置及其控制方法 专利技术说明

发电;变电;配电装置的制造技术基于多模态能源和信号输入的pse装置及其控制方法技术领域1.本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于多模态能源和信号输入的pse装置及其控制方法。背景技术：2.poe(power over ethernet，以太网供电)可以通过10base t、100base tx、1000base t实现以太网网络供电，可靠的实现了集中式电源供电并且使用方便，网络终端不需外接电源，只需要一根网线就可以供电。3.一个完整的poe系统包括pse(power sourcing equipment，供电设备)和pd(powered device，受电设备)两部分。其中，pse是为以太网客户端设备供电的设备，同时也是整个poe以太网供电过程的管理者。而pd是接受供电的pse负载，即poe系统的客户端设备，如led智能照明系统、led定位系统等。4.现有技术中，应用于照明系统或定位系统等设备上的pse装置，采用的为220v的交流供电方式，且以市电作为能源输入，能源输入方式较为单一，极大地增加了市电的负载，同时不利于绿色环保。技术实现要素：5.基于此，本发明的目的是提出基于多模态能源和信号输入的pse装置及其控制方法，通过提供一种支持多能源输入的全新pse装置，以丰富能源输入场景，同时节省了市电能源消耗，极大程度地减轻了市电负载问题。6.根据本发明提出的一种基于多模态能源和信号输入的pse装置，所述装置包括多模态供电模块、pse模块以及通信模块，其中：7.所述多模态供电模块包括与第三方能源接通的第一供电单元以及与市电接通的第二供电单元，所述第一供电单元包括第三方能源转换子单元、与所述第三方能源转换子单元电连接的充放电控制子单元以及与所述充放电控制子单元电连接的能源储备子单元，所述能源储备子单元分别与所述pse模块和所述通信模块电连接，所述充放电控制子单元与所述第二供电单元电连接；8.所述第三方能源转换子单元用于将第三方能源转换为电能，所述能源储备子单元用于分别给所述pse模块和所述通信模块供电，所述充放电控制子单元用于监测所述能源储备子单元的电量，并控制第三方能源和/或市电对所述能源储备子单元进行充电。9.进一步地，所述第二供电单元包括：10.交流转换子单元，其输入端与市电连接，用于将接收到的交流电转化为直流电；11.市电互补控制子单元，与所述交流转换子单元电连接，用于在第三方能源发电不足时控制所述交流转换子单元开启，以控制市电对所述能源储备子单元进行充电；12.dc-dc升压子单元，与所述市电互补控制子单元电连接，用于对经所述交流转换子单元输出的市电电压进行升压。13.进一步地，所述通信模块包括：14.第三方信号检测单元，用于检测第三方信号的信号类型；15.以太网转换单元，与所述第三方信号检测单元电连接，用于根据第三方信号的信号类型调取对应的接口标准，并根据与所述第三方信号对应的所述接口标准将接收到第三方信号转换为以太网信号。16.进一步地，所述通信模块还包括：17.信号速率控制单元，与所述以太网转换单元电连接，用于控制不同接口标准下的第三方信号转换为以太网信号的传输速率；18.电压转换单元，与所述信号速率控制单元电连接，用于将基于接口标准下的传输电压转换为第一预设电压，所述第一预设电压为以太网信号进行数据传输时对应的偏置电压。19.进一步地，所述通信模块还包括：20.以太网信号输出单元，其第一输入端与所述电压转换单元电连接，第二输入端与一以太网信号输入单元电连接，用于将从所述以太网信号输入单元中接收的以太网信号以及从所述以太网转换单元中接收的以太网信号传输至所述pse模块；21.所述以太网信号输入单元通过一信号传输模块与移动终端连接，所述以太网信号输入单元用于接收移动终端下发的光照亮度信号。22.进一步地，所述pse模块包括：23.pse控制单元，通过一电源接入单元与所述能源储备子单元电连接；24.第一phy单元，用于为数据链路层提供传输原始比特流的物理标准接口。25.进一步地，所述装置还包括多个pd模块，所述pse模块还包括一第一poe单元，所述第一poe单元通过一rj45接口与至少一个pd模块负载连接。26.进一步地，所述pd模块包括mcu微处理单元、与所述mcu微处理单元电连接的驱动单元以及与所述驱动单元电连接的led单元，所述mcu微处理单元与所述第一poe单元连接，所述mcu微处理单元用于根据接收到的以太网信号向所述驱动单元发出控制指令，所述驱动单元根据控制指令驱动所述led单元开启。27.与现有技术相比：通过采用多模态能源输入的方式进行供电，以取代传统单纯采用市电进行供电的方式，极大地降低市电的负载，同时提高了供电稳定性，节省了能源消耗。此外，利用多模态信号传输进行控制、同步以及数据通信，可以避免或者减轻信号的电磁干扰，缓解或者解决以太网电缆通信性能不稳定的缺陷，提高网络的鲁棒性。28.本发明还提供一种基于多模态能源和信号输入的pse装置的控制方法，通过上述的基于多模态能源和信号输入的pse装置实现，所述控制方法包括：29.充放电控制器会每隔第一预设时间获取能源储备子单元的当前电量信息，并判断所述当前电量信息是否低于第一预设电量阈值；30.若所述当前电量信息低于第一预设电量阈值，则控制第三方能源转换子单元开启；31.根据相邻时刻的能源储备子单元的电量信息计算得到能源储备子单元的电量变化值，并判断所述电量变化值是否小于零；32.若所述电量变化值小于零，则控制市电互补控制子单元开启，以使市电互补控制子单元向所述能源储备子单元输入直流电压。33.进一步地，所述方法还包括：34.第三方信号检测单元检测到其输入接口是否有以太网输入信号，若存在以太网输入信号，则禁用其他信号的输入功能，以优先使用以太网直通模式，以将该输入信号传输至以太网信号输出单元；35.若第三方信号检测单元检测其接口无以太网输入信号，则检测其他信号的输入类型，并根据其他信号的输入类型以及信号传输给以太网转换单元，以使该输入信号按以外网协议进行编码、重组；36.待输入信号重组完成后，信号速率控制单元检测获取到的接口数据信号速率是否大于预设传输速率；37.若接口数据信号速率大于预设传输速率，信号速率控制单元则对该输入信号做数据缓冲处理，以按照预设传输速率将该输入信号进行输出；38.若接口数据信号速率大于预设传输速率，信号速率控制单元则按照当前接口数据信号速率进行传输；39.当电压转换单元接收到输入信号后，则根据以太网信号标准将该输入信号进行转换，并传输至以太网信号输出单元。40.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。附图说明41.图1为本发明第一实施例提出的基于多模态能源和信号输入的pse装置的结构示意图；42.图2本发明第二实施例中基于多模态能源和信号输入的pse装置的控制方法的流程图；43.图3为本发明第二实施例中关于通信模块的控制方法的流程图。44.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。具体实施方式45.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。46.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。47.请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的基于多模态能源和信号输入的pse装置的结构示意图，该系统包括多模态供电模块10、pse模块30以及通信模块20，其中：48.多模态供电模块10用于给pse模块30和通信模块20进行供电，该多模态供电模块10包括与第三方能源60接通的第一供电单元101以及与市电接通的第二供电单元102，在本实施例中，第三方能源60主要指水能、风能以及光能等其他形式的能源，第一供电单元101具体包括第三方能源转换子单元1011、与第三方能源转换子单元1011电连接的充放电控制子单元1012以及与充放电控制子单元1012电连接的能源储备子单元1013，能源储备子单元1013分别与pse模块30和通信模块20电连接，以通过能源储备子单元1013分别向pse模块30和通信模块20供电，充放电控制子单元1012与第二供电单元102电连接，其中的第三方能源转换子单元1011用于将第三方能源转换为电能，充放电控制子单元1012用于监测能源储备子单元1013的电量，并控制第三方能源60和/或市电70对能源储备子单元1013进行充电，通过设置第三方能源60进行供电，进而能够节省市电的负载。49.进一步地，第二供电单元102包括交流转换子单元1021、市电互补控制子单元1022以及dc-dc升压子单元1023，交流转换子单元1021的输入端与市电70连接，并用于将接收到的交流电转化为直流电；市电互补控制子单元1022还分别与所述交流转换子单元1021和充放电控制子单元1012电连接，并用于在第三方能源60发电不足时控制所述交流转换子单元1021开启，以控制市电70对所述能源储备子单元1013进行充电，即方案中的pse装置设定是首先由第三方能源进行供电，在第三方能源供电不足的情况下，才会和市电共同供电；dc-dc升压子单元1023与所述市电互补控制子单元1022电连接，用于对经所述交流转换子单元1021输出的市电电压进行升压，以转换成能符合pse装置供电标准的48v直流电压。50.示例而非限定，充放电控制子单元1012为一充放电控制器，能源储备子单元1013为一电池，交流转换子单元1021为一ac转dc开关电源。51.进一步地，在实现对通信模块20和pse模块30多模态供电的同时，该通信模块20还支持多模态网络通信，该通信模块具体包括第三方信号检测单元201和以太网转换单元202，其中第三方信号检测单元201与第三方信号输入单元90连接，用于接收第三方输入单元90发送的第三方信号，并检测第三方信号的信号类型，以太网转换单元202与所述第三方信号检测单元201电连接，其用于根据第三方信号的信号类型调取对应的接口标准，并根据与所述第三方信号对应的所述接口标准将接收到第三方信号转换为以太网信号。还需说明的是，第三方信号输入单元通过其他接口标准与第三方信号检测单元电连接，第三方信号包括但不限于pcie、usb、光纤等。第三方信号检测单元201首先检测模态输入信号的类型，而后以太网转换单元202再根据输入信号的类型调取出对应的接口标准，以将对应的模态信号转换为以太网信号。52.进一步地，该通信模块20还包括信号速率控制单元203和电压转换单元204，该信号速率控制单元203与所述以太网转换单元202电连接，并用于控制不同接口标准下的第三方信号转换为以太网信号的传输速率；该电压转换单元204与所述信号速率控制单元203电连接，用于将基于接口标准下的传输电压转换为第一预设电压，所述第一预设电压为以太网信号进行数据传输时对应的偏置电压。53.为了实现通信功能，该通信模块还包括以太网信号输出单元205，其第一输入端与所述电压转换单元204电连接，以接收由第三方信号转换的以太网信号，第二输入端与一以太网输入单元80电连接，以直接接收以太网信号输入单元80发送的以太网信号，进而得以将从所述以太网信号输入单元80中接收的以太网信号以及从所述以太网转换单元202中接收的以太网信号一并传输至所述pse模块30。通过将输入的pcie、usb、光纤等多种信号转换为以太网信号，弥补了基于poe实现多模态信号通信的空白，利用多模态信号传输进行控制、同步以及数据通信，可以避免或者减轻信号的电磁干扰，缓解或者解决以太网电缆通信性能不稳定的缺陷，提高网络的鲁棒性。54.示例而非限定，在本实施例中，以太网转换单元202为一芯片，该以太网芯片还连接有一滤波电路，以过滤掉在信号转换过程中来自于其他信号的干扰。55.还需说明的是，pse模块30还包括：56.电源接入单元301，用于接收来自能源储备子单元的供电信号，以分别为pse控制单元302和第一poe单元304供电。57.pse控制单元302，通过一电源接入单元与所述能源储备子单元1013电连接，用于按照ieee 802.3bt标准向以太网电缆提供电力，可以检测具有某一有效特征的受电设备(pd模块)，根据其分类确定器件的电源要求并进行供电；58.第一phy单元303，用于为数据链路层提供传输原始比特流的物理标准接口，该物理层位于osi最底层，物理层协议定义电气信号、线的状态、时钟要求、数据编码和数据传输用的连接器，为数据链路层提供传输原始比特流的物理标准接口连接。59.进一步地，该pse装置还包括多个pd模块40，所述pse模块30还包括第一poe单元304，所述第一poe单元304通过一rj45接口50与至少一个pd模块负载连接，具体地，所述pd模块40包括mcu微处理单元401、与所述mcu微处理单元401电连接的驱动单元402以及与所述驱动单元402电连接的led单元403，该pd模块中还包括第二phy单元406以及第二poe单元405，该第二poe单元405和第一poe单元304通过rj45接口50连接，rj45接口50接收由超五类电缆线传输而来的信号于pse模块30，其网口接入pd模块40，以实现可见光通信，进而控制pd模块40实现led照明，同时也可连接路由器和控制终端，基于互联网通过终端设备进行远程控制和信息交互实现智能调光功能。60.具体地，所述mcu微处理单元401与所述第二poe单元连接，所述mcu微处理单元401用于根据接收到的以太网信号向所述驱动单元402发出控制指令，所述驱动单元402根据控制指令驱动所述led单元开启。所述以太网信号输入单元80通过一信号传输模块与移动终端连接，所述以太网信号输入单元用于接收移动终端下发的光照亮度信号，基于互联网通过终端设备进行远程控制和信息交互能够实现智能调光功能。61.综上，根据本发明提出的基于多模态能源和信号输入的pse装置，通过采用多模态能源输入的方式进行供电，以取代传统单纯采用市电进行供电的方式，极大地降低市电的负载，同时提高了供电稳定性，节省了能源消耗。此外，利用多模态信号传输进行控制、同步以及数据通信，可以避免或者减轻信号的电磁干扰，缓解或者解决以太网电缆通信性能不稳定的缺陷，提高网络的鲁棒性。62.请参阅图2所示为本发明第二实施例中的基于多模态能源和信号输入的pse装置的控制方法的流程图，该控制方法包括步骤s01至步骤s04，其中：63.步骤s01：充放电控制器每隔第一预设时间获取能源储备子单元的当前电量信息，并判断所述当前电量信息是否低于第一预设电量阈值；64.为了实现优先第三方能源供电，以最大程度地降低市电的负载，并达到节省能源消耗的目的，充放电控制器会实时持续监测能源储备子单元的当前电量信息，以判断其实时电量是否低于第一预设电量阈值，设置第一预设电量阈值的目的是为了监测能源储备子单元的电量值是否处于较低的水平，由于第一预设电量阈值与具体的使用需求有关，在本实施例中，不对第一预设电量阈值作详细限定。65.步骤s02：若所述当前电量信息低于第一预设电量阈值，则控制所述第三方能源转换子单元开启；66.需要说明的是，当监测到能源储备子单元电量较低时，为了保证该pse装置能够持续供电，充放电控制器则会控制第三方能源转换子单元开启，即开始对能源储备子单元进行充电。67.步骤s03：根据相邻时刻的能源储备子单元的电量信息计算得到能源储备子单元的电量变化值，并判断所述电量变化值是否小于零；68.在采用第三方能源优先对能源储备子单元进行充电的过程中，充放电控制器还会监测能源储备子单元的电量变化值，以判断在采用第三方能源充电时，能源储备子单元的电量是否在增加。69.步骤s04：若所述电量变化值小于零，则控制所述市电互补控制子单元开启，以使市电互补控制子单元向所述能源储备子单元输入直流电压。70.可以理解的，若监测到的电量变化值小于零，则说明在采用第三方能源充电的情况下，能源储备子单元的电量还是在减少，基于此，为了维持pse装置的稳定供电，此时充放电控制器会控制互补控制器子单元开启，以使第三方能源和市电共同为能源储备子单元充电。71.需要说明的是，该控制过程在照明系统使用时就会开始监测，通过设置第一预设时间以实时持续监测能源储备子单元的电量情况，进而判断能源储备子单元的电量是否偏低，以优先控制第三方能源进行充电，同时会根据相邻时刻获得的能源储备子单元的电量信息计算出其实时的变化情况，若发现在采用第三方能源进行充电的过程中，能源储备子单元的电量仍在下降，此时需要控制市电互补控制子单元开启，以对该能源储备子单元进行补充充电，通过对该多模态供电模块进行精确控制，以实现优先使用第三方能源进行供电的作用，只有在第三方能源充电不足的情况下才会控制市电一起配合供电，极大地降低了市电的负载，节省了能源消耗，有利于绿色环保。72.此外，还需重点说明的是，请参阅图3，为了实现多模态通信，本实施例中关于通信模块的控制方法还包括：73.步骤s101：第三方信号检测单元检测到其输入接口是否有以太网输入信号；74.步骤s102：若存在以太网输入信号，则禁用其他信号的输入功能，以优先使用以太网直通模式，以将该输入信号传输至以太网信号输出单元；75.步骤s103：若第三方信号检测单元检测其接口无以太网输入信号，则检测其他信号的输入类型，并根据其他信号的输入类型以及信号传输给以太网转换单元，以使该输入信号按以外网协议进行编码、重组；76.步骤s104：待输入信号重组完成后，信号速率控制单元检测获取到的接口数据信号速率是否大于预设传输速率；77.步骤s105：若接口数据信号速率大于预设传输速率，信号速率控制单元则对该输入信号做数据缓冲处理，以按照预设传输速率将该输入信号进行输出；78.步骤s106：若接口数据信号速率大于预设传输速率，信号速率控制单元则按照当前接口数据信号速率进行传输；79.步骤s107：当电压转换单元接收到输入信号后，则根据以太网信号标准将该输入信号进行转换，并传输至以太网信号输出单元。80.通过实现多模态信号的传输，进而实现数据通信，以实现pse模块与可见光通信的结合，进而避免或者减轻信号的电磁干扰，缓解或者解决以太网电缆通信性能不稳定的缺陷，提高网络的鲁棒性。81.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。82.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。









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