一种电源集中监测系统及其监控方法与流程

本发明涉及通信、消防等领域，特别是一种电源集中监测系统及其监控方法。
背景技术：
：在大型建筑的消防系统内，有消防电梯、消防栓、应急照明、防火卷帘等数量庞大的带电设备需要对其电压、电流以及功率等指标进行在线监测，确保其运行的稳定安全。在消防监控系统内，电源电能是主要的监测指标之一。而在一幢楼内往往有成千上百的检测节点，这样我们想对每个节点数的数据进行集中监控，就需要一种支持分布式控制和实时控制的现场总线，将各个节点串起来，进行数据的采集和传输。CAN总线恰好符合这一需求。CAN总线是一种多主方式的串行通信总线，具有优良的稳定性、实时性、远程通信能力以及超强的硬件CRC纠错等特性；CAN总线技术的应用不再仅限于汽车行业，而是扩展到了机械、纺织、控制等行业，并被公认为是最有前途的现场总线之一。然而由于受制于CAN收发器，CAN总线通信距离和网络中节点数被分别限制在10km和110个之内。但是在稍大型的CAN总线系统中，这往往是不够的，这时就需要用CAN总线中继器对CAN总线网络进行扩展。在CAN总线扩展时，需要利用CAN中继器。而现有的CAN中继器设计大多采用MCU加CAN控制器的双芯片或多芯片解决方案。在处理数据或信息传送过程中，实现具有不同波特率的CAN总线数据或信息传递中转时，其处理器的负荷较大，难以满足大型CAN总线网络的数据或信息的高效传输。技术实现要素：针对上述问题，本发明提供了一种电源集中监测系统及其监控方法，解决了现有技术中一种或以上的技术问题，达到系统的、实时的控制电源的目的。实现上述目的的技术方案是：一种电源集中监测系统，包括多个电源监测模块，每一所述电源监测模块用于其所对应的电源数据或信息；多路CAN/RS485总线，所述电源监测模块连接于其所对应的一CAN/RS485总线上；一控制柜，每一所述CAN/RS485总线连接于所述控制柜，所述CAN/RS485总线用于将所述电源监测模块所监测到的电源数据或信息传递至所述控制柜；所述控制柜解析所接收到的电源数据或信息，并将所述电源数据或信息显示在控制柜的触控屏上，同时，实时将所述电源数据或信息上传到一本地用户信息传输模块，通过所述本地用户信息传输模块将所述电源数据或信息传送至一云端。本发明一实施例中，所述的电源集中监测系统，还包括至少一中继器，每一所述中继器连接于上下两层级的所述CAN/RS485总线之间，所述中继器用于将所述电源数据或信息从下层级所述CAN/RS485总线转发至上层级所CAN/RS485总线。本发明一实施例中，所述的电源集中监测系统，所述中继器包括一第一收发器，用于与其对应连接的CAN/RS485总线进行数据或信息的传递；一第二收发器，用于与其对应连接的CAN/RS485总线进行数据或信息的传递；一第一微控制器，用于处理接收到的电源数据或信息；以及设置中继器的接收数据过滤寄存器的值和发送数据过滤寄存器的值，所述中继器的接收数据过滤寄存器的值与所述电源监测模块的发送数据过滤寄存器的值对应，所述中继器的发送数据过滤寄存器的值与所述控制柜的接收数据过滤寄存器的值对应。本发明一实施例中，所述电源监测模块包括一第五收发器，用于与其对应连接的CAN/RS485总线进行数据或信息的传递；一第二微控制器，用于处理监测到的电源数据或信息；以及设置电源监测模块的发送数据过滤寄存器的值。本发明一实施例中，所述控制柜还包括一第三收发器，用于与其对应连接的CAN/RS485总线进行数据或信息的传递；一第四收发器用于将电源数据或信息传递至本地用户信息传输模块；一第三微控制器，用于处理接收到的电源数据或信息；以及用于设置所述控制柜的接收数据过滤寄存器的值和发送数据过滤寄存器的值，所述控制柜的发送数据过滤寄存器的值与所述本地用户信息传输模块的接收数据过滤寄存器的值对应；一SWD模块，连接于所述第三微控制器，所述SWD模块用于程序的更新下载调试；一EPROM模块，连接于所述第三微控制器，所述EPROM模块用于存储数据或信息；一电源模块，连接于所述第三微控制器，所述电源模块用于为所述控制柜提供电源。本发明一实施例中，所述第三收发器包括一第三CAN收发器和/或第三RS485收发器；所述第四收发器包括一第四CAN收发器和/或一WIFI通信模块。本发明一实施例中，所述的电源集中监测系统还包括一客户端，用于从所述云端获取所述电源数据或信息。本发明的另一个目的是：一种电源集中监测系统的监控方法，包括以下步骤，S1）控制柜创建任务，包括电源数据或信息采集任务和触控屏的界面显示任务、读取触控屏信息指令的任务；S2）控制柜选择和确立通信方式；S3）控制柜监听所述电源监测模块采集电源数据或信息；S4）所述电源监测模块通过CAN/RS485总线将电源数据或信息传输至所述控制柜；S5）所述控制柜接收并处理所述电源数据或信息，将处理后的电源数据或信息实时显示在所述触控屏上，以及将所述电源数据或信息传递至本地用户信息传输模块；S6）所述本地用户信息传输模块将所述电源数据或信息传递至云端。在本发明一实施例中，当上下两层级CAN/RS485总线之间连接有一中继器时，所述步骤S4）还包括以下步骤，所述电源监测模块通过CAN/RS485总线将电源数据或信息传输至中继器，所述中继器通过CAN/RS485总线将电源数据或信息传输至所述控制柜。在本发明一实施例中，所述步骤S2）和步骤S3）之间还包括以下步骤，S7）第一微控制器、第二微控制器、第三微控制器配置各自的信息参数，该信息参数包括各ID信息，各收发器的波特率，数据采样频率。本发明的优点是：本发明的电源集中监测系统及其监控方法，通过“由近及远”的三种连接方式分层分级连接，如监测节点距离控制柜较近且节点数量较少时可直接挂载在电源控制柜引出的CAN/485总线回路中；当监测节点数量较多且离控制柜较远时，需要用到中继器对其进行中继，以扩展总线距离、调节波特率；当部分监测节点距离较远时，可在控制柜引出回路挂载近距离监测节点，离控制柜较远节点通过中继器进行中继。在电源集中监控系统内，所有监测节点所采集的电源信息通过CAN/485总线的形式传递到电源监控控制柜；增加了系统的结构合理性和系统性，增强了系统的管理，实现电源电能的集中监控和节点数据的接收显示和转发；充分利用以CortexM3为内核的STM32的优势，内部集成双bxCAN控制器简化了硬件电路的设计；丰富的固件库函数缩短了开发周期；屏幕显示采用低功耗设置，具有唤醒功能，可对程序实现远程在线升级；集成UCOS实时操作系统，保证数据采集、传输、显示的实时性；集成Modbus、CANBUS、TCPIP通信协议，数据传输柔性化。附图说明下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。图1为本发明实施例1的电源集中监测系统模块示意图。图2为本发明实施例的控制柜模块示意图。图3为本发明实施例1的监控方法步骤流程图。图4为本发明实施例2的电源集中监测系统模块示意图。图5为本发明实施例2的中继器模块示意图。图6为本发明实施例2的监控方法步骤流程图。其中：1电源监测模块；2CAN/RS485总线；3控制柜；4本地用户信息传输模块；5云端；6客户端；11第二微控制器；12第五CAN收发器；31第三收发器；32第四收发器；33第三微控制器；34SWD模块；35EPROM模块；36电源模块；311第三CAN收发器；312第三RS485收发器；321第四CAN收发器；322WIFI通信模块；7中继器；71第一CAN收发器；72第二CAN收发器；73第一微控制器。具体实施方式以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。实施例1如图1所示，一种电源集中监测系统，包括多个电源监测模块1、多路CAN/RS485总线2、一控制柜3以及一本地用户信息传输模块4、一云端5和至少一客户端6。每一电源监测模块1用于其所对应用电设备的电源数据或信息。其中，每一电源监测模块1包括一第二微控制器11、一第五收发器。其中，第二微控制器用于处理监测到的电源数据或信息；以及设置电源监测模块1的发送数据过滤寄存器的值。第五收发器均连接于第二微控制器11，第二微控制器11将采集的电源数据或信息打包通过第五收发器转发至CAN/RS485总线2。其中，第五收发器包括一第五CAN收发器12和/或第五RS485收发器，下面以第五CAN收发器12和CAN总线为例对本实施例进行具体的说明。本实施例中，与电源监测模块1连接的CAN总线为一级总线（下层级总线），每一CAN总线具有多个连接接口，本实施例中为110个连接接口，多个电源监测模块1通过第五收发器并联于这些连接接口，当传输距离较近时，即一级总线能够完成传输任务，则多个电源监测模块1通过一CAN总线直接连接于控制柜3。每一CAN/RS485总线2连接于控制柜3，CAN/RS485总线2用于将所述电源监测模块1所监测到的电源数据或信息传递至控制柜3。控制柜3解析所接收到的电源数据或信息，并将所述电源数据或信息显示在控制柜3的触控屏上，同时，实时将所述电源数据或信息上传到一本地用户信息传输模块4，通过所述本地用户信息传输模块4将所述电源数据或信息传送至一云端5。客户端6用于从所述云端5获取电源数据或信息。具体的，所述控制柜3还包括一第三收发器31、一第四收发器32、一第三微控制器33、一SWD模块34、一EPROM模块35、一电源模块36。其中，第三收发器31包括一第三CAN收发器311和/或第三RS485收发器312，第四收发器32包括一第四CAN收发器321和/或一WIFI通信模块322。同样的以CAN总线为例，对控制柜3进行说明。第三CAN收发器311具有10个CAN接口，因此控制柜3可以直接连接电源监测模块1。第三微控制器33为整个系统的主控制器，采用意法半导体的STM32为主控制器，STM32是以ARMCortex—M3为内核的32位微处理器，主频可高达72MHz，内置Flash和SRAM，其容量可分别高达512KB和64KB；内部集成双bxCAN控制器。它支持CAN协议V2．0A和V2．0B，波特率最高可达1Mb/s，具有3个发送邮箱和2个3级深度的FIFO，能够以最小的处理器负荷来高效处理大量收到的报文。第三CAN收发器311与其对应连接的CAN总线进行数据或信息的传递；如连接于CAN总线的接口上。第三RS485收发器312具有预留的数据接口，当节点需要485通信或向上的数据传输要兼容MODBUS协议时，我们可以采用预留的RS485数据接口进行数据传输，同时RS485收发器与CAN收发器和WIFI通信模块322可实现CAN收发转RS485收发和TC/PIP转MODBUS通信。当电源监测模块1将电源数据或信息直接传输至控制柜3时，电源监测模块1的发送数据过滤寄存器的值按下表1设置；控制柜3的接收数据过滤寄存器的值按下表2设置；这样每个电源监测模块1发送的数据都会被控制柜3接收。表1接收数据过滤寄存器的值CAN_FxR1CAN_FxR20x500fffff-0x5fffffff0x70000000表2发送数据过滤寄存器的值CAN_FxR1CAN_FxR20x200fffff-0x2fffffff0xffffffff第四收发器32用于将电源数据或信息传递至本地用户信息传输模块4；在进行数据或信息传递时，可以选择信息传递方式，如可以选择WIFI数据传输或者CAN总线传输。当选择WIFI数据传输时，本模块将采集到的节点信息按照CANBUS协议解析，重新打包，通过WIFI通信模块322，按照TC/PIP协议传输到用户信息传输模块。WIFI通信模块322和第三微控制器之间是串口通信，当第三微控制器检测不到WIFI时通过复位电路将其进行复位，重新连接。第三微控制器33同时控制其他模块的工作，实现数据的接收解析、显示、打包和发送，具体包括用于处理接收到的电源数据或信息；以及用于设置所述控制柜3的接收数据过滤寄存器的值和发送数据过滤寄存器的值，控制柜3的发送数据过滤寄存器的值与所述本地用户信息传输模块4的接收数据过滤寄存器的值对应；接收数据过滤寄存器的值和发送数据过滤寄存器的值设置时，均如上述表1和表2所示。SWD模块34，连接于所述第三微控制器，所述SWD模块34用于程序的更新下载调试。EPROM模块35，连接于所述第三微控制器，所述EPROM模块35用于存储数据或信息。EPROM模块35主要实现存储一些参数，如控制柜3设置的ID、CAN波特率、网络名称、IP地址、端口号、路由器密码、楼层等参数。这样断电或复位后参数能都够保存下来。电源模块36，连接于所述第三微控制器，所述电源模块36用于为所述控制柜3提供电源。电源模块36采用12-36V的柔性输入接口，经稳压降压电路转换为3.3V和5V的电压后供电给第三微控制器、WIFI通信模块322、触控屏及其他模块。触控屏为7寸液晶触摸显示屏，主要供操作人员设定一些参数，本控制柜3的数据传输WIFI、以太网以及CAN三种工作方式，都可以通过触摸屏手动选择。同时可通过屏幕设置电源控制柜3的ID,网络连接的IP地址和端口号、路由器名称和密码、以及CAN的通信波特率、同时将与之相连的各节点的电源模块36的监测信息及状态予以实时显示。LED指示模块，用于指示电源通断、程序的正常运行、通信故障及硬件故障。控制柜3可按需选择通信模式，设置控制柜参数，且各参数都具有调电保护功能。系统具有自组网、断网重连等功能；充分利用以CortexM3为内核的STM32的优势，内部集成双bxCAN控制器简化了硬件电路的设计；丰富的固件库函数缩短了开发周期；屏幕显示采用低功耗设置，具有唤醒功能，可对程序实现远程在线升级；集成UCOS实时操作系统，保证数据采集、传输、显示的实时性；集成Modbus、CANBUS、TCPIP通信协议，数据传输柔性化。方法实施例1一种电源集中监测系统的监控方法，包括以下步骤。S1）控制柜3创建任务，包括电源数据或信息采集任务、触控屏的界面显示任务、读取触控屏信息指令的任务。其中，电源数据或信息采集任务为主任务。S2）在主任务中，控制柜3选择和确立通信方式。如选择下级电源数据或信息采集各模块之间的通信方式和选择与上级本地用户信息传输模块4的通信方式。读取触控屏信息指令的任务，实时读取该触控屏上工作人员的操作指令等。S7）第二微控制器11和第三微控制器配置各自的信息参数，该信息参数包括各ID信息，各收发器的波特率，数据采样频率。S3）控制柜3监听所述电源监测模块1采集电源数据或信息。S4）所述电源监测模块1通过CAN/RS485总线2将电源数据或信息传输至所述控制柜3。S5）所述控制柜3接收并处理所述电源数据或信息，将处理后的电源数据或信息实时显示在所述触控屏上，以及将所述电源数据或信息传递至本地用户信息传输模块4；S6）所述本地用户信息传输模块4将所述电源数据或信息传递至云端5。实施例2本实施例与实施例1的区别在于：所述的电源集中监测系统还包括至少一中继器7，每一所述中继器7连接于上下两层级的所述CAN/RS485总线2之间，所述中继器7用于将所述电源数据或信息从下层级所述CAN/RS485总线2转发至上层级所CAN/RS485总线2。本实施例适用于较长距离的电源数据或信息的传递，在本实施例中，以CAN总线为例，最下层级的CAN总线连接各个电源监测模块1，然后最下层级的CAN总线通过一中继器7连接于上一层级的CAN总线，这样层层分级，最后通过一CAN总线连接至控制柜3。或者，在上述的各级CAN总线上，均连接电源监测模块1，电源监测模块1由远及近按照距离对应连接至CAN总线上。具体的，所述中继器7包括一第一收发器、一第二收发器、一第一微控制器73或者还包括一第一拨码开关、一第二拨码开关。下面以CAN总线通信方式进行具体说明。第一收发器为一第一CAN收发器71，第二收发器为一第二CAN收发器72，第一CAN收发器71、第二CAN收发器72用于与其对应连接的CAN总线进行数据或信息的传递。第一微控制器73用于处理接收到的电源数据或信息；以及设置中继器7的接收数据过滤寄存器的值和发送数据过滤寄存器的值，所述中继器7的接收数据过滤寄存器的值与所述电源监测模块1的发送数据过滤寄存器的值对应，所述中继器7的发送数据过滤寄存器的值与所述控制柜3的接收数据过滤寄存器的值对应。接收数据过滤寄存器的值和发送数据过滤寄存器的值参照实施例1中表1和表2设置，对此不再赘述。第一拨码开关用于配置一ID信息；第二拨码开关用于配置一第一波特率、第二波特率以及MCU的BOOT模式。第一微控制器73还用于从所述第一拨码开关读取ID信息；以及用于将该ID信息设置为该中继器7的ID信息；以及用于从所述第二拨码开关读取所述第一波特率和第二波特率；以及用于将所述第一波特率配置给所述第一CAN收发器71，将所述第二波特率配置给所述第二CAN收发器72；以及用于控制所述第一CAN收发器71、第二CAN收发器72数据或信息的接收和发送。在本实施例中，第一微控制器73、第二微控制器以及第三微控制器33均设置有接收中断标志，其中，控制柜3设中的第三微控制器33控制整个系统的通信中断，以达到数据的实时有序的接收和发送。方法实施例2一种电源集中监测系统的监控方法，包括以下步骤。S1）控制柜3创建任务，包括电源数据或信息采集任务、触控屏的界面显示任务、读取触控屏信息指令的任务。其中，电源数据或信息采集任务为主任务。S2）在主任务中，控制柜3选择和确立通信方式。如选择下级电源数据或信息采集各模块之间的通信方式和选择与上级本地用户信息传输模块4的通信方式。在读取触控屏信息指令的任务，实时读取该触控屏上工作人员的操作指令等。S7）第一微控制器73、第二微控制器11和第三微控制器配置各自的信息参数，该信息参数包括各ID信息，各收发器的波特率，数据采样频率。S3）控制柜3控制所述电源监测模块1采集电源数据或信息。S4）所述电源监测模块1通过CAN/RS485总线2将电源数据或信息传输至所述控制柜3。当上下两层级CAN/RS485总线2之间连接有一中继器7时，所述步骤S4）还包括以下步骤，所述电源监测模块1通过CAN/RS485总线2将电源数据或信息传输至中继器7，所述中继器7通过CAN/RS485总线2将电源数据或信息传输至所述控制柜3。为了提高中继器7数据传输的实时性，CAN报文的接收采用中断方式。即：在接收到报文时，其标识符首先与配置在其标识符列表模式下的过滤器相比较。如果匹配上，报文就被存放到相关联的FIFO中，并且所匹配的过滤器的序号被存入过滤器匹配序号中；如果没有匹配，报文标识符接着与配置在屏蔽位模式下的过滤器进行比较；如果报文标识符没有跟过滤器中的任何标识符相匹配，那么硬件就丢弃该报文，且不会对软件有任何打扰。S5）所述控制柜3接收并处理所述电源数据或信息，将处理后的电源数据或信息实时显示在所述触控屏上，以及将所述电源数据或信息传递至本地用户信息传输模块4；触控屏每隔一定的时间（10ms）刷新一下界面的显示内容。S6）所述本地用户信息传输模块4将所述电源数据或信息传递至云端5。应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。当前第1页1 2 3