智能电源与配电一体化系统及多功能智能装置的制作方法

1.本技术涉及智能电气技术领域，特别是一种智能电源与配电一体化系统及多功能智能装置。


背景技术：

2.户外的电气及电子设备作为城市中的基础设施，遍布于城市内外道路的各个角落。现有的城市建设普遍对道路上的智能照明、信息交互、移动通信、安全及环境监测等设备实行分别供电与监管，大大增加了维护成本。由于这些设备基本处于无人值守的状态下，且大部分需要24小时不间断运行，如遇雷电、强降雨、大风、高温等恶劣天气，极易引起供电中断或安全隐患。并且多数设备后台对上述故障情况无法监测，导致设备运维困难，增加了后期维护的成本，影响了工作效率。智能装置的出现可以解决以上这些问题，智能装置可以通过集成多个电子及电子设备以实现多功能的复用，如智能杆等多功能智能装置可应用于智慧路灯、智慧交通、智慧安全、智慧气象等多个场景，可以有效解决重复投资、孤岛效应的问题。由于多功能集成系统需要对各个设备进行分别管理，因此，需要一种智能电源与配电一体化系统。


技术实现要素：

3.鉴于上述背景描述所涉及的障难，发明人提供了一种智能电源与配电一体化系统和一种包括智能电源与配电一体化系统的多功能智能装置来解决上述问题。本技术实用新型所提供的智能电源与配电一体化系统具备功能多样化、高可靠性与安全性、高集成度、结构紧凑、负载接入灵活、功能模块化、维护方便的特点，适用在不同类型的道路多功能智能杆、道路智慧路灯、户外公安监控、交通监控与引导设备、移动通信基站、城市户外宣传设备等杆体或机柜、机箱内进行安装。
4.本技术的专利提供的智能电源及配电一体化系统具有智能化的特点。系统通过内部各个模块的协同工作，实现对各个负载、线路及关键电气部件的实时监测与智能控制，从而降低内外部环境及线路或负载引起的故障而造成的风险。系统中的智能监控模块不仅可以对上述内外部环境及线或负载的相关数据实时采集，还可以上传至外部管理平台，并在必要时进行报警，便于后台快速检测定位出现的故障点，提醒运维人员及时进行维护，从而提升维修效率。对于因环境温度过高或长时间运行出现死机的负载设备，系统外部的管理平台可以从后端发出指令对系统内的负载、断路器进行重启或关断，对负载进行智能供电，以激活出现死机的负载，让其重新工作，起到节约维护能耗的效果。
5.本实用新型产品可应用于城市多功能智能杆、智慧灯杆、交通行业机电设备、城市安防系统、城市气象与环境监测系统、旅游风景区户外电子设备、移动通信基站、智能家居系统、城市户外宣传设备等众多场景。本实用新型起到了对相关领域的精细化管理和城乡道路交通电气及电子设施的正常运行及资源集约化利用的技术保障作用。
6.本技术专利的一种实施例中提供了一种智能电源与配电一体化系统，包括集成于
安装板上的输入端、可选择性地安装的智能电表模块、智能复位断路器模块、微型断路器、可选择性地安装的防雷模块、智能电源模块、智能监控模块、输出端、可选择性地安装的负载检修插座。
7.所述输入端电连接系统外部的交流供电电源。所述输入端包括第一路输入端和第二路输入端，所述输入端都是单相输入。
8.所述输出端电连接于负载，所述输出端包括第一类输出端、第二类输出端和第三类输出端，以上输出端分别连接于第一类交流负载、第二类交流负载、直流负载。
9.所述微型断路器，具有线路或负载漏电与过流保护功能，连接于所述第一路输入端与所述第一类输出端之间，用于控制至少一个第一类交流负载的通断。
10.所述智能复位断路器模块电连接于所述第二路输入端，并位于第二路输入端和第二类输出端、第三类输出端之间。在系统中设置有智能电表的情况下，所述智能电表电连于第二路输入端和智能复位断路器模块之间。
11.所述智能复位断路器模块不仅具有线路或负载漏电与过流保护功能，特别地，还可以用于对断路器本身以及至少一个第二类交流负载或直流负载进行周期性自动检测。当短暂性故障(如雷电干扰等外部环境干扰引起的故障)消失后，智能复位断路器会执行自动复位，使负载自动恢复供电。当故障表现为线路或负载过流、漏电、断路器本身出现老化问题(永久性故障)时，智能复位断路器在断开负载的同时，会对此类故障实时进行告警输出至监控后台。对断路器本身进行周期性检测与告警输出为智能复位断路器的可选功能。
12.智能电源模块电连接于所述智能复位断路器模块与第三类输出端之间。可根据负载需要，智能化的向至少一个直流负载提供多种不同规格的直流电源。
13.智能监控模块不仅可以采集智能电表模块以及智能复位断路器模块、智能电源模块的相关数据，而且可以执行对智能复位断路器模块、所述智能电源模块的通断控制，还可以让后台人员通过系统外部的远程管理系统对智能电源模块、智能复位器模块、可选择性地安装的门禁系统、可选择性地安装的散热风扇实行控制。
14.进一步地，一种实施例中，所述智能电源与配电一体化系统可选择性地安装有智能电表模块。对以上交、直流负载进行采集、显示，并传输到智能监控模块。
15.所述智能电表模块电连接于所述第二路输入端和所述的智能复位断路器模块之间，并受到防雷模块的保护。
16.进一步地，一种实施例中，所述智能电源与配电一体化系统可选择性地安装有防雷模块，所述防雷模块连接于所述第二路输入端和所述智能电表模块之间。所述防雷模块对所有微型断路器、智能复位断路器、智能电表模块、智能监控模块、有所有负载进行防雷击及过电压保护。另外，防雷模块上设有干接点信号接口，其工作状态及雷击动作次数，以信号输出的方式被智能监控模块所采集。相关数据可作为后台人员监控与运维的重要依据。
17.进一步地，一种实施例中，所述智能电源与配电一体化系统还包括电路板和安装板，所述电路板固定于所述安装板上；所述电表模块和所述防雷模块可拆卸地安装于所述安装板上；所述智能复位断路器模块与所述防雷模块并列设置在所述安装板的正面；所述电路板和所述电表模块、所述智能监控模块并列安装于所述安装板的背面；所述智能电源模块固定于系统的外壳上。
18.进一步地，一种实施例中，所述智能电源与配电一体化系统中的智能监控模块可选择的设置有环境智能监控功能，所述智能监控模块电连接于温湿度传感器、浸水传感器、门禁模块、烟雾传感器中的至少一种，采集其相关信号，并通过后台的软件管理系统对其进行监控。
19.进一步地，一种实施例中，所述智能电源模块包括ac/dc整流单元和电表采集与控制单元。外部交流电源经过智能断路复位器模块，由智能电源模块将接收到的外部交流电源整流转换成直流电源，通过第三类输出端按需供应给直流负载。
20.本技术实施例所提供的一种多功能智能装置，所述多功能智能装置包括上述任一项的所述的智能电源与配电一体化系统。
附图说明
21.下面将结合附图及实施例对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明，附图中：
22.图1是本技术实施所示智能电源与配电一体化系统的电路原理示意图。
23.图2是图1所示智能电源与配电一体化系统的硬件部分的剖面图。
24.图3是图1所示智能电源与配电一体化系统的硬件部分的一角度的示意图。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。现结合附图，对本技术的较佳实施例作详细说明。
26.参照图1，图1是本技术实施所示智能电源与配电一体化系统的电路原理示意图。本技术实施例所提供的一种智能电源与配电一体化系统100，智能电源与配电一体化系统200通过网关200与外部平台可通信地连接。
27.智能电源与配电一体化系统至少包括输入端60、微型断路器311、智能复位断路器模块310、智能电源模块32、智能监控模块11、输出端40。上述各个模块可插拔的安装于安装板，使得各个模块可根据用户的需求进行个性化配置，具有灵活性高的特点。
28.输入端60用于电连接外部电源以接收电源信号，所述外部电源提供的电源信号为交流市电。所述输入端60为单相交流输入，所述输入端60包括第一路输入端61和第二路输入端62。
29.输出端40电连接于负载，所述输出端40包括第一类输出端41、第二类输出端42和第三类输出端43，以上输出端分别连接于第一类交流负载、第二类交流负载、直流负载以向对应的负载进行供电。
30.在一种实施例中，第一类输出端41连接的第一交流负载可以是但不限于是用于照明的负载。
31.在一种实施例中，第二类输出端42连接的第二类交流负载可以是但不限于是用于5g或6g通信的负载。
32.在一种实施例中，第三类输出端43可以向直流负载供给5v、12v、24v 等直流电。
33.微型断路器311具有线路或负载漏电与过流保护功能。微型断路器311电连接于第一路输入端61与第一类输出端41之间，用于控制第一类交流负载的通断。微型断路器311可
以是2p微型断路器，也可以根据实际需求采用不同的微型断路器。
34.临时性或短暂性故障指的是由外部环境造成的故障，如高温、潮湿、雷击干扰等，会引起断路器跳闸。
35.永久性故障指的是由线路、负载自身引起的故障，也会引起断路器跳闸。
36.在一种实施例中，当第一类交流负载所在的电路故障或损坏的情况下，微型断路器311能自动跳闸断电，保护第一类交流负载。
37.智能复位断路器模块310可包括至少一个智能复位断路器。如图1所示，智能复位断路器模块310包括智能复位断路器312、313，并可按照需要进行配置。智能复位断路器312电连接于第二路输入端62，并位于所述第二路输入端 62和第二类输出端42之间。智能复位断路器312电连接于第二路输入端62，并位于所述第二路输入端62和第三类输出端43之间。
38.所述智能复位断路器模块310是由带过流保护功能的电磁式漏电断路器及智能检测复位模块组成的，所述智能复位断路器模块具有漏电保护、过流保护、短路保护及智能检测、智能复位(restart)、智能控制、远程告警等功能。当出现跳闸现象时，智能单元会对负载进行自动检测，如出现短路、漏电等故障时，将不执行自动复位，并进行报警。如遇到临时性故障或干扰引起的偶然性跳闸，将立即执行自动复位，保障供电的持续性，而传统的rccb(漏电保护器)无法进行检测以排除临时性干扰、也不能代替人工对临时性干扰引起的跳闸进行复位，且无法保障供电的持续性。
39.在一种实施例中，在智能电源与配电一体化系统中设置有智能电表模块12 的情况下，智能电表模块12电连于所述第二路输入端62和智能复位断路器模块310之间。
40.在一种实施例中，智能复位断路器模块310可以对电磁式漏电断路器进行周期性智能自检，可每个月进行一次检测，且在检测时不会引起卡顿，能保障供电的连续性，不会影响负载的工作，在提高运营效率的同时，可有效减少后期维护工作量。当rccb损坏时，会触发跳闸。当rccb处于检修状态时，会自行锁定，不执行合闸。
41.在一种实施例中，当出现线路、负载引起的短路、过载和漏电流过大等永久性故障而引起的跳闸现象时，智能复位断路器模块310将不执行自动复位，智能复位断路器模块310在断开负载的同时，会对此类故障执行告警并输出至监控后台。
42.在一种实施例中，当出现因临时性干扰而引起的跳闸现象时，智能复位断路器模块310会进行自动检测，并执行复位。可有效排除无效故障实现复位或对故障进行报警，从而降低故障带来的不良影响，实现智能监控和自动复位。
43.所述智能电源模块32电连接智能复位断路器模块313，并位于所述智能复位断路器模块313和第三类输出端43之间。所述智能电源32包括ac/dc整流单元及电表采集与控制单元，具有电量采集控制以及电能转换的功能。所述 ac/dc整流单元可以将ac电源信号转换为dc电源信号。电量采集与控制单元用于采集每一个直流负载的电量，并且控制输出至每一个直流负载的电量，对于不同的直流负载，采取分别控制的方式，互不影响，即使出现故障，也不会造成全部供电中断。智能电源模块可以向直流负载按需提供5v、12v、24v 等多种不同规格中的至少一个电源信号。使得本智能电源与配电一体化系统可适用于多种不同的负载设备，应用范围广。
44.在一种实施例中，外部交流电源从第二路输入端62经过智能复位断路器 313后，由智能电源模块32通过ac/dc整流转换单元将其整流转换成直流电源，电量采集与控制单
元用于采集每一个直流负载的电量，并且控制输出至每一个直流负载的电量，并经过第三类输出端43根据直流负载的需求，向直流负载输出5v、12v、24v等多种规格的直流电源。
45.在一种实施例中，智能电源与配电一体化系统100可以选择性地安装智能电表模块12，智能电表模块12位于第二路输入端62与智能断路复位器模块310 之间，所述智能电表模块12可以对第一类交流负载、第二类交流负载、直流负载进行数据的采集、显示，并传输到所述智能监控模块。通过设置智能电表模块12，可以实时采集电量、电压、电流、频率、能耗等相关数据，该相关数据可经由智能监控模块11发送至外部装置，便于运维以保障设备的稳定、安全运行。
46.在一种实施例中，所述智能电源与配电一体化系统可选择性地安装有防雷模块44，防雷模块44电连接于第二路输入端42与智能电表模块12之间，防雷模块44可以对微型断路器311、智能复位断路器模块310、智能电表模块12、智能监控模块11、第一类交流负载、第二类交流负载、直流负载进行防雷击及过电压保护，防雷模块44上设有干接点信号接口，其工作状态及雷击动作次数，以信号输出的方式被智能监控模块11所采集。在本实施例中，防雷模块44是 b和c级主动能量控制技术(aec)组合的防雷产品，也可以是根据需求设置不同的防雷产品。
47.在一种实施例中，所述防雷模块44为b+c级防浪涌保护器，吸收本领大，限制电压低，最大冲击电流可达100ka(10/350μs)，所述防雷模块采用了自点火技术实现了b和c级之间的能量配合，且线路工作不受工作电流的大小限制，所述防雷模块在b级和c级防雷之间，不需要安装退耦电感，可节省空间，且相应速度快(小于等于1μs)；所述防雷模块具有电源指示功能，可以有效监视火花间隙的工作状态，所述防雷模块具有插拔式c级保护器，具有视窗劣化指示功能，显示绿色时代表正常工作，红色时表示失效；所述防雷模块还带有远程报警端，可以实现集中报警功能；所述防雷模块具有4个标准模块化结构设计，可方便的安装在35mm导轨上。通过设置所述防雷模块，基于所述防雷模块采集到的数据，所述智能监控模块可在监控到异常情况时向外部发出信号，既能抵抗直击雷对设备造成的攻击，同时又能防止感应雷的破坏，可以将残压有效限制在2000v电压的安全范围以内，保障后端设备的安全。
48.相较于现有技术，本实施例所提供的智能电源与配电一体化系统100，通过设置所述智能监控模块11，可实现对各个模块进行监管及控制，从而实现远程智能控制，可及时有效地对各个模块进行控制以降低故障风险，还可报警以降低故障带来的进一步地风险问题。同时也能便于快速检测定位故障模块并维修，从而提升维修效率。
49.智能监控模块11电连接于第二路输入端62，并位于所述第二路输入端62 与智能复位断路器模块310之间。智能监控模块11可以监控微型断路器模块 311、智能复位断路器模块310的工作状态，并采集智能复位断路器模块310、智能电源模块32、智能电表模块12的相关数据，而且可以执行对智能复位断路器模块310、智能电源模块32的通断控制。
50.在一种实施例中，智能监控模块11中可选择性的设置有环境智能监控功能，本实施例所提供的智能电源与配电一体化系统100可选择性的设置有温湿度传感器50c、浸水传感器50b、门禁模块50a、烟雾传感器50d中的至少一种，智能监控模块11电连接于温湿度传感器50c、浸水传感器50b、门禁模块50a、烟雾传感器50d中的至少一种，并采集上述至少一种传感器的信号，以监控温度、湿度、浸水、门禁、烟雾等数据的情况。所述智能监控模块11
用于将获取的信号中的至少一种提供至外部装置。
51.在一种实施例中，智能监控模块11可用于侦测获得所述门禁模块50a提供的验证信号。当所述验证信号与所述预设信号匹配时，所述智能监控模块11可将数据上传至外部装置以控制打开所述智能电源与配电一体化系统100所在的仓体的仓门，从而实现智能控制，可以有效提高仓体的安全性。
52.在一种实施例中，智能监控模块11可通过温湿度传感器50c来检测负载设备内的温度值、湿度值的数据，便于对负载设备的工作环境进行智能监测并将数据上传。
53.在一种实施例中，通过设置所述浸水传感器50b，所述智能监控模块11可监测负载设备的浸水情况，并将监测的数据上传，从而在浸水的时候便于控制电源的关闭，进而降低故障带来的风险。
54.在一种实施例中，通过所述门禁模块50a，可实现智能控制系统所在的仓体的仓门的开启，并能在信号不匹配时报警，提高仓体的安全性。
55.在一种实施例中，通过设置烟雾传感器50d，可以感测装置内的烟雾情况，以达到防火的目的。
56.在一种实施例中，智能电源与配电一体化系统100可以选择性的设置有负载检修插座，以便于对负载所在的电路进行检修。
57.在一种实施例中，负载检修插座33电连接于智能断路复位器模块313和 32智能电源模块之间。
58.在一种实施例中，负载检修插座33电连接于智能电表12和智能断路复位器模块310之间。
59.所述智能电源与配电一体化系统100可选择地设置有散热风扇45。散热风扇45电连接于智能监控模块11。温湿度传感器50c可以检测外壳10内部的温度，当智能监控模块接收到的温度数据超过阈值时，智能监控模块11控制散热风扇45启动；当外壳10内部温度降低到正常范围内时，智能监控模块11控制散热风扇45关闭。
60.参阅图2-3，所述智能电源与配电一体化系统100还包括具有收纳腔11的外壳10、设置于所述收纳腔11中的安装板20、设置于所述收纳腔11中的电路板901，电路板901固定于所述安装板20上。
61.智能复位断路器模块312、313、微型断路器311、防雷模块44、负载检修插座33依次设置在安装板20的正面，上方设置有三个智能电源32的电路板 901、智能监控模块11、电表模块12依次设置在安装板20的背面。其中，智能电表模块12、防雷模块44以及检修用插座33可根据需要选择性地安装。智能电源模块32位于电路板901的上方，并固定于所述智能电源与配电一体化系统100的外壳10内壁上。根据上述安装结构，可以有效地利用狭小的空间，结构紧凑，使资源集约化。且上述结构使用导轨131以进行导轨式插拔安装，通过这种可拆卸的安装方式，使得整体结构紧凑，有效地利用了狭小的空间，能解决安装空间不足的问题，可根据需求有效利用资源，方便后期整体维护更换，能节省维护成本及提高工作效率。
62.在一种实施例中，本实用新型提供一种多功能智能装置，所述多功能智能装置包括智能电源与配电一体化系统100。所述多功能智能装置可应用于城市多功能智能杆、交通行业机电系统、城市安防系统、旅游风景区、移动风景区、移动通信基站、智能家居系统等众多场景。当然，多功能智能装置中包括的智能电源与配电一体化系统100也可以内置或外挂
于任何所需的环境，在此不作限定。
63.应当理解的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本技术所附权利要求的保护范围。