端相连接，所述MPPT控制器112与太阳能供电安 全保护电路114相连接，所述太阳能供电安全保护电路114的输出端与直流母线113相连 接，且所述的太阳能供电安全保护电路114包括过流保护电路1141和过热保护电路1142 ;
[0036] 所述的蓄电池储能单元12的结构如图4所示：包括若干蓄电池121、若干蓄电池 充放电控制电路122、若干输入输出接口 123及若干蓄电池安全保护电路124,每一个输入 输出接口 123均与一个蓄电池充放电控制电路122相连接，每一个蓄电池充放电控制电路 122均与至少两个蓄电池121相连接，若干蓄电池121之间相互串联连接，每两个蓄电池 121构成一组，与一个蓄电池充放电控制电路122相连接，每一个蓄电池充放电控制电路 122与一个蓄电池安全保护电路相124连接，每一个蓄电池安全保护电路124与一个输入输 出接口 123相连接，每个输入输出接口 123与所述直流母线113相连接，并且所述蓄电池安 全保护电路124包括短接保护电路1241、反接保护电路1242、过充保护电路1243和过放保 护电路1244 ;
[0037] 所述的输出供电单元13的结构如图5所示：包括若干并联的调压电路131和若干 整流二极管132,每一个调压电路131的输入端均与一个蓄电池121的输出端相连接，每一 个调压电路131的输出端均与一个整流二极管132相连接，所有整流二极管132的输出端 并联形成供电单元的输出端。
[0038] 本实施例所述的电源隔离单元的电路图如图6所示：包括DC-DC隔离电源芯片 B1212S-1W和LD0稳压芯片78L05，12V供电电源经过DC-DC隔离电源芯片B1212S-1W后输 出为+12VDC隔离电源，然后使+12VDC隔离电源经过LD0稳压芯片78L05转化为+5VDC 的直流电源，从而为温度采样单元3供电。为了防止供电电源反接保护，电路中可增加二极 管D4,另外，电路中的电容El，E2及E3是用于储能及滤波；所述电路可使每个温度采样单 元3的绝缘电压等级达1KV以上，从而保障每个温度采样单元3之间的无干扰采集。
[0039] 本实施例所述的温度采样单元的电路图如图7所示：是基于超低功耗芯片STM8L 型号单片机，具有485总线接口（管脚3)、分时控制接口（管脚4)、485总线发送接 口（管脚TO5)和485总线接收接口（管脚ro6)。
[0040] 本实施例所述的485总线接口的电路图如图8所示：所述485总线接口电路是基 于MAX485芯片，主控单元2通过控制接收和发送管脚3可实现对温度采样单元3的读 取与发送控制，从而保证了 485总线的分时控制。同时为了增加系统的输出驱动能力，增加 两个4. 7K的上拉及下拉电阻，并在输出端通过两个10欧姆的电阻，以实现输出线路的匹配 和短路保护。
[0041]当采用单节点供电方式时，其结果如表1所示：经过测试系统的供电电压为12V， 供电电流为〇. 07A，系统的功耗为0. 84W;当将输入电压减小为10V时，系统的输入电流仍然 为0. 07A，但系统的功耗却仅为0. 7W;当降低系统的输入电压时，系统的输入电流并未出现 增加，单个温度采样单元的功率由0.84W减小至0.7W，减小了 16% ;因此，为了降低系统的 功耗，需要在保障系统正常工作下，减小系统的输入电压。
[0042]
[0043] 表1单个温度采样单元功耗
[0044] 然而，因供电采用总线结构，系统的供电电压会因供电负载的接入而存在线压降。 此时，又需要增加系统的供电电压。由此可知在供电电压与线压降之间存在一定的矛盾。为 了解决该矛盾，本发明采用环形节点供电通讯方式，即：在通讯总线的输入和输出端口处分 别进行供电，测试后电压数值如表2所示。
[0045]
[0046] 表2采用环形节点供电与单节点供电方式对比
[0047] 由表2可见：采用单节点供电方式时，输入电压为12V，末端电压仅为8. 5V，线压降 为3. 5V，造成末端温度采样模块的电压较低，甚至无法正常工作；当采用环形供电方式时， 输入节点电压为12V，中端节点电压为10. 6V，线压降为1. 4V，仅为单温度采样单元线压降 的40%，可保证每个温度采样单元正常工作，因此有效解决了因供电线较长造成的线上压 降较大从而引起采样单元无法正常工作的缺点。
[0048] 通讯总线采用485总线，设定通讯频率为200ms每次，经过12个小时的测试和统 计，系统的通讯偏差率小于0. 1 %。在增加通讯校验后，系统的出错率能够控制在0. 01 %， 可满足通讯采集的要求。
[0049] 综上所述可见：本发明提供的轨道板温度远程监测系统，通过采用隔离供电模式， 提高了抗干扰能力，增强了监测系统的鲁棒性；另外，通过采用电磁隔离芯片的总线隔离通 讯方式，在减小系统体积的前提下，实现了系统的隔离通讯，保障了各个采样单元间的独立 性，降低了采样单元间的依赖度，提高了监测系统的可靠性；尤其是，通过采用环形节点供 电通讯方式，即：在总线的输入和输出端口处分别进行供电，有效解决了因供电线较长所造 成线上压降较大而引起的采样单元无法正常工作的问题；可实现抗干扰能力强、维护成本 低、高效率远程监测轨道板温度，具有明显的实用价值。
[0050] 最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明 的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种轨道板温度远程监测系统，包括供电单元、主控单元和若干温度采样单元，其特 征在于：所述供电单元的一路输出与主控单元相连接，所述供电单元的另一路输出与电源 隔离单元相连接，所述主控单元与电磁隔离芯片相连接，所述电磁隔离芯片通过485总线 与每一个温度采样单元相连接，每一个温度采样单元与其对应的多个温度传感器相连接； 所述电源隔离单元与每一个温度采样单元均相连接，并且，所述主控单元具有DTU无线数 据透传模块，所述温度采样单元采用环形供电。2. 根据权利要求1所述的轨道板温度远程监测系统，其特征在于：所述供电单元包括 太阳能输入供电单元、蓄电池储能单元以及输出供电单元；所述太阳能输入供电单元包括 若干太阳能电池板、MPPT控制器以及直流母线，所述蓄电池储能单元包括若干蓄电池、若干 蓄电池充放电控制电路以及若干输入输出接口，所述输出供电单元包括若干并联的调压电 路；每一个太阳能电池板的输出端均与所述MPPT控制器的输入端相连接，所述MPPT控制器 的输出端与直流母线相连接，所述直流母线与输入输出接口相连接，每一个输入输出接口 均与一个蓄电池充放电控制电路相连接，每一个蓄电池充放电控制电路均与至少两个蓄电 池相连接，每一个蓄电池的输出端均与一个调压电路的输入端相连接，所有调压电路的输 出端并联形成供电单元的输出端。3.根据权利要求2所述的轨道板温度远程监测系统，其特征在于：所述太阳能输入供 电单元还包括太阳能供电安全保护电路，所述太阳能供电安全保护电路介于所述MPPT控 制器与直流母线之间；所述蓄电池储能单元还包括蓄电池安全保护电路，所述蓄电池安全 保护电路介于所述输入输出接口与蓄电池充放电控制电路之间；所述输出供电单元还包括 若干整流二极管，每一个调压电路的输出端均与一个整流二极管相连接，所有整流二极管 的输出端并联形成供电单元的输出端。4.根据权利要求3所述的轨道板温度远程监测系统，其特征在于：所述太阳能供电安 全保护电路包括过流保护电路和过热保护电路；所述蓄电池安全保护电路包括短接保护电 路、反接保护电路、过充保护电路和过放保护电路。5.根据权利要求1所述的轨道板温度远程监测系统，其特征在于：所述主控单元为 STM32F107VC处理器，采用实时多任务操作系统。6. 根据权利要求1或5所述的轨道板温度远程监测系统，其特征在于：所述主控单元 还包括触摸屏显示单元和SD存储卡。7.根据权利要求1所述的轨道板温度远程监测系统，其特征在于：所述电源隔离单元 包括DC-DC隔离电源芯片和LDO稳压芯片。8. 根据权利要求1所述的轨道板温度远程监测系统，其特征在于：所述电磁隔离芯片 选用ADM2582E或ADM2587E芯片。9.根据权利要求1所述的轨道板温度远程监测系统，其特征在于：所述温度采样单元 为STM8L系列的单片机，具有485总线接口、分时控制接口、485总线发送接口和485总线接 收接口。10.根据权利要求9所述的轨道板温度远程监测系统，其特征在于：所述485总线接口 包括基于MAX485芯片的485总线接口电路。
【专利摘要】本发明公开了一种轨道板温度远程监测系统，其包括供电单元、主控单元和若干温度采样单元，所述供电单元的一路输出与主控单元相连接、另一路输出与电源隔离单元相连接，所述主控单元与电磁隔离芯片相连接，所述电磁隔离芯片通过485总线与每一个温度采样单元相连接，每一个温度采样单元与其对应的多个温度传感器相连接；所述电源隔离单元与每一个温度采样单元均相连接，并且，所述主控单元具有DTU无线数据透传模块，所述温度采样单元采用环形供电。采用本发明所述装置可实现抗干扰能力强、维护成本低、高效率远程监测轨道板温度，具有明显的实用价值。
【IPC分类】G01K1/02, H02J7/35, B61K9/08
【公开号】CN105371969
【申请号】CN201510887963
【发明人】李再帏, 路宏遥, 朱文发, 何越磊, 李培刚
【申请人】上海工程技术大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月4日