基于卫星和以太网联合授时电铃控制系统

1.本实用新型属于公共设施的电铃，具体是涉及一种用于指挥作息时间的响铃控制系统。


背景技术：

2.电铃广泛应用于大型公共场合，如学校、医院、工厂和机关单位，通过设置规律时间响铃来指挥人员日常作息时间。
3.已知的电铃控制系统有两种：一种如中国专利文献cn104880982a所述的自动校时的电铃控制器，基于gps模块获得精准授时打铃；另一种如中国专利文献cn206209343u所述的基于以太网授时和通信的电铃控制器，基于以太网获得精准授时打铃。
4.然而，无论是基于gps信号还是以太网网络进行授时打铃，都会存在信号差、断网等异常情况，严重影响了作息规律；还由于电铃普遍挂装在室外，各个电铃之间距离达3米以上，经过长时间运行后，难免出现故障，例如线圈熔断或线圈短路等，临时抢修和人工定期检修 (调校)都是相当浪费人力。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种自动校时、授时持续且不间断、实时掌握运行情况、便于检修的基于卫星和以太网联合授时电铃控制系统。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种基于卫星和以太网联合授时电铃控制系统，包括单片机，单片机通过驱动电路控制电铃延时继电器，所述单片机连接卫星定位模块和以太网模块，单片机切换卫星授时模式或以太网授时模式。
7.进一步地，所述驱动电路与电铃延时继电器之间串联过电流继电器和电流互感器，驱动电路控制过电流继电器的通断，电流互感器将感应电压输入单片机内置的a/d转换器。
8.进一步地，所述单片机还连接通讯模块，单片机将电铃异常情况输出通讯模块，通讯模块将电铃异常信息发送给移动通讯终端。
9.进一步地，所述卫星定位模块为gps模块或北斗模块。
10.实施本实用新型技术方案，通过单片机组合采集gps信号的时间信息及以太网上的ntp 服务器时间信息而实现精准的铃声控制，同时实现主、副信号输入采集时间信息，实现复杂环境使用环境下的时钟精准性，还能通过电流互感器检测电铃的运行状态以对终端电铃健康状态及线路进行在线诊断，发现异常时通过通信模块发送短信通知管理人员，做到无需人工定时较时情况下自动精准走时，始终保证打铃精确的打铃时间，有效减轻电铃管理人员对电铃系统的日常较时和对终端打铃器检查的工作负担。
附图说明
11.图1为基于卫星和以太网联合授时电铃控制系统的电路方框图。
12.图2为电铃故障在线检测的原理图。
13.图3为电铃供电主线电流变化表。
具体实施方式
14.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成干涉就可以相互组合。
15.如图1所示，基于卫星和以太网联合授时电铃控制系统主要由atk2126型gps模块、2.8 寸lcd彩色液晶屏、stm32f103zet6单片机、sim800c移动通信模块、w5500以太网模块、hk00 电流互感器，jsz3a-a延时继电器和键盘输入阵列等组成。gps模块、以太网模块、电流互感器和键盘输入单片机，单片机输出通信模块、驱动电路、继电器和液晶屏。
16.gps模块用于获得gps卫星授时，其与单片机的pa9脚和pa10脚连接。以太网模块用于获得互联网授时，其与单片机的pa2脚和pa3脚连接。移动通信模块用于给移动终端设备发送故障信息，其与单片机的pc10脚和pc11脚连接。电流互感器与单片机的pd2脚连接，驱动电路与单片机的pd1脚连接。
17.电铃控制系统的工作原理：给电铃控制系统通电时，单片机复位，gps模块、以太网卡初始化，液晶屏显示时间及控制信息。gps模块以及以太网卡不断给单片机传输数据，通过单片机内部控制程序设置，将gps设置为主信号模式，用来做电铃控制系统本地时钟较准信号，每隔5分钟较准一次。当gps信号出现异常，如天线断开或是天线被遮挡等接收不到卫星信号时，单片机程序切换至采取本地以太网卡信号的备用模式，抓取ntp服务器上的时钟信息用来校正本地时钟，其中gps信号模块与单片机第一串口进行通信，以太网卡与单片机第二串口进行通信，通过主、副双信号进行备份。而且每5分钟进行较准一次，大大提高了本地铃声的精准性，从而不会担心由于控制系统使用时间长而引起的晶振频率漂移而引来的时钟失准问题，也不会导致控制系统走时不准而影响铃声控制时间点而影响作息时间。同样道理，也可以选择以太网信号为主、gps信号为副的授时模式。总之，一个主、一个副的互为备用使用，大大提高系统可靠性。
18.如图2所示，220v供电主线并联多个延时继电器，延时继电路控制电铃。当打铃时间到时，单片机向驱动电路输出驱动信号，驱动电路控制过电流继电器吸合，这时电流互感器产生感应的电压，互感电压会送进单片机内置的a/d转换器，转换器会将采得的数值送到单片机内部的程序，数值会赋给预先编好的程序变量。
19.如图3所示，过电流继电器刚吸合时，连接在220v供电主线的延时继电器先通电，由于继电器电流较小，这时电流互感器感应到较低的电压，单片机接收的电流测量数值较小，在一下值上，每个延时继电器均比前一个继电器多延时3秒，随着继电器相继吸合，单片机测量到的供电主线电流程梯级上升。
20.供电主线电流表达式：i主＝i延时继电器+i电铃1+i电铃n。在单片机内部flash设置与电铃数量一样多的计数器(变量)r1，r2，r3，rn，其中r1用来存储电铃1的打铃次数， r2用来记录电铃2的打铃次数，r3用来记录电铃3的打铃次数，rn用来记录电铃n的打铃次数，r1，r2，r3，rn为可记忆变量，当正常打完一次铃时，r1，r2，r3，rn值+1，断电后仍然保留现有
的数值。
21.同时在单片机内部程序设计时间计数器t，当单片机输出打铃信号时，t同时开始计数，当t计数器计数到3时，来自供电主线电流采集到的数据相应增加，但要在一定幅度内，如果太小时，或没有变化时，单片机会判断电铃1处于断路状态，当数据升幅过大时，单片会判断该电铃1处于短路状态，这时单片机内部程序会控制单片机进行相应的处理，如果是断路时，继续保持打铃，控制sim800c通讯模块向用户发送电铃断路短信，如果是短断时，关断打铃控制继电器，关闭电铃，向用户发送电铃短路短信。
22.同理，当t计算器计数到第6秒时，单片机内部的程序会控制单片机做电铃2运行状态检测，对检测结果作相应的处理，后续单片机会用类似的检测算法对后面各个电铃进行运行状态检测，直到挂在供电主线的各电铃检测完为止，其中r1，r2、r3，rn变量数可跟据电铃数量而进行增减。当电铃出现故障时，计数器停止计数，直到电铃修好后，用户确认是否将计数器清铃或是维持后，计数器再重新计数，例如电铃更换后，用户可以将计数器清零，如果只是线路断开，重新接回计数可以在原来的基础上计数。当计数器计数大于一定数值(例如35000次)，可以认为电铃使用寿命到，可提前更换使用时限久的电铃，减少在使用过程中损坏。用户可以在铃声控制器的液晶显示屏上查看电铃打铃次数或故障位置做出维护维修或做出更换电铃的计划。
23.以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。