智能电器系统的制作方法

本发明涉及交通行业内的电控技术领域，具体提供一种智能电器系统。

背景技术：

为顺应行业发展需求，目前交通行业内的检测系统或者设备如雨后春笋般飞速发展，特别是在铁路和地铁领域，走行部监测、弓网检测、能耗监测、障碍物检测、脱轨检测等系统或设备的发展已经初具规模，并形成了比较可用的标准。但是，有关车辆硬线电路的监控，一直是这个行业内的空白，而且根据调查统计，因车辆电路故障造成的清客及救援事件(车辆有责)占到了60％以上。因此，以对车辆硬线电路实时监控为目的，同时提高车辆电路及辅助系统的集成度、实现车辆电路状态可视化的智能电器系统，成为目前亟需解决的技术问题。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种智能电器系统，其结构新颖、合理、集成化程度高，可实现应用系统工作状态可视化，可有效提升应用系统整体的安全性和可靠性。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能电器系统，包括一智能控制单元、一用于检测继电器触点动作信息的i/o接口模块、一供与应用系统中的电器件及硬线电路相连接的电气监控接口模块、一供与应用系统中的检测器件相连接的模拟量接口模块和一供与应用系统中的其它控制系统相连接的网络通讯接口模块，且所述i/o接口模块、所述电气监控接口模块、所述模拟量接口模块和所述网络通讯接口模块均分别通过双can通讯总线与所述智能控制单元相连接。

作为本发明的进一步改进，所述智能控制单元具有嵌入式系统、两个相互独立的供电给所述嵌入式系统的电源板、以及分别与所述嵌入式系统相连接的外部接口和数据存储模块；

所述i/o接口模块、所述电气监控接口模块、所述模拟量接口模块和所述网络通讯接口模块均分别通过所述双can通讯总线与所述外部接口相连接。

作为本发明的进一步改进，所述嵌入式系统集成有arm处理器、以及分别与所述arm处理器相连接的ram存储器和flash存储器；

所述电源板采用1+1型冗余电源板；所述外部接口采用数字接口和模拟接口中的至少一种；所述数据存储模块采用内存容量不小于1tb的固态硬盘。

作为本发明的进一步改进，所述电气监控接口模块包括有用以监测直流电压信息的直流电压监控接口模块、及用以检测交流电压信息的交流电压监控接口模块，其中，所述直流电压监控接口模块具有一供与直流电压监控端口相连接以形成电压采样信号的对地分压电阻、一与所述对地分压电阻的非接地端相连接的电压跟随放大电路、一与所述电压跟随放大电路的输出端相连接的信号放大电路、以及一连接于所述信号放大电路的输出端与所述外部接口之间的保护电路a；

所述交流电压监控接口模块具有一供与交流电压监控端口相连接的限流电路、一与所述限流电路相连接的电流型电压互感器、一与所述电流型电压互感器的输出端相连接以形成电压采样信号的采样电阻、一与所述采样电阻相连接的运算放大电路、以及一连接于所述运算放大电路的输出端与所述外部接口之间的保护电路b。

作为本发明的进一步改进，所述模拟量接口模块包括有供与应用系统中的温度传感器相连接的温度信号接口模块，所述温度信号接口模块具有一与热敏电阻相连接以进行分压的精密电阻、一连接于外部电源与所述精密电阻一端之间的基准电压源芯片、以及一连接于所述精密电阻另一端与所述外部接口之间的数模转换器。

作为本发明的进一步改进，应用系统中的电器件包括有断路器、继电器、接触器和电磁阀；检测器件包括有烟火报警传感器、照度传感器、温度传感器和湿度传感器；其它控制系统包括有车辆监控系统。

本发明的有益效果是：本发明所述的智能电器系统集成了“替代继电器硬线电路(逻辑电路)”功能、“监控电器件及硬线电路”功能、“集成为应用系统中子系统的控制单元”功能、以及“与应用系统网络以总线方式通讯”功能等多种功能，因此，该智能电器系统不仅集成化程度高，可有效减少应用系统的施工难度和施工成本，及可有效提升应用系统整体的安全性和可靠性；还可实现应用系统工作状态可视化，即可通过可视化实现应用系统工作状态(如硬线电路状态)的监控，从而实现了预先发现故障隐患、提高故障发生的排查和处置效率，进而提高了应用系统的安全性和可靠性。

附图说明

图1为本发明所述智能电器系统的工作原理方框图；

图2为本发明所述直流电压监控接口模块的电路图；

图3为本发明所述交流电压监控接口模块的电路图；

图4为本发明所述温度信号接口模块的电路图。

结合附图，作以下说明：

1—智能控制单元；10—嵌入式系统；11—电源板；12—外部接口；13—数据存储模块；2—i/o接口模块；3—电气监控接口模块；30—直流电压监控接口模块；31—交流电压监控接口模块；4—模拟量接口模块；40—温度信号接口模块；5—网络通讯接口模块；6—双can通讯总线。

具体实施方式

以下借由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技艺的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

实施例1：

请参阅附图1所示，其为本发明所述智能电器系统的工作原理方框图。

本发明所述的智能电器系统包括一智能控制单元1、一用于检测继电器触点动作信息(具体为触点动作时间等)的i/o接口模块2、一供与应用系统中的电器件及硬线电路的关键节点、母线和接地点等相连接的电气监控接口模块3、一供与应用系统中的检测器件相连接的模拟量接口模块4和一供与应用系统中的其它控制系统相连接的网络通讯接口模块5，且所述i/o接口模块2、所述电气监控接口模块3、所述模拟量接口模块4和所述网络通讯接口模块5均分别通过双can通讯总线6与所述智能控制单元1相连接。即该智能电器系统集成了“替代继电器硬线电路(逻辑电路)”功能、“监控电器件及硬线电路”功能、“集成为应用系统中子系统的控制单元”功能、以及“与应用系统网络以总线方式通讯”功能等多种功能，因此，该智能电器系统具有以下优点：①集成化程度高，这样不仅可有效减少应用系统的施工难度和施工成本，还可有效提升应用系统整体的安全性和可靠性；②可实现应用系统工作状态可视化，即可通过可视化实现应用系统工作状态(如硬线电路状态)的监控，从而实现了预先发现故障隐患、提高故障发生的排查和处置效率，进而提高了应用系统的安全性和可靠性。

在本实施例中，优选的，所述智能控制单元1具有嵌入式系统10、两个相互独立的供电给所述嵌入式系统10的电源板11、以及分别与所述嵌入式系统10相连接的外部接口12和数据存储模块13；

所述i/o接口模块2、所述电气监控接口模块3、所述模拟量接口模块4和所述网络通讯接口模块5均分别通过所述双can通讯总线6与所述外部接口12相连接。

进一步优选的，所述嵌入式系统10集成有arm处理器、以及分别与所述arm处理器相连接的ram存储器和flash存储器；说明：本发明所用的嵌入式系统属于常规专用的计算机系统，不涉及到计算机程序创新和改进；

所述电源板11采用1+1型冗余电源板，所述电源板的输入电压范围为43～160v、输出电压恒定为5v，且输入与输出隔离；另外，所述电源板还具有输出过欠压保护、过温保护、输出过载保护、短路保护及故障自恢复等功能；

所述外部接口12采用数字接口和模拟接口中的至少一种，如可采用spi接口、i/o接口、或http接口等；

所述数据存储模块13采用内存容量不小于1tb的固态硬盘，如可采用三星860ev0固态硬盘，可确保能够连续存储至少30天的数据容量。

在本实施例中，优选的，所述电气监控接口模块3包括有用以监测直流电压信息的直流电压监控接口模块30、及用以检测交流电压信息的交流电压监控接口模块31，其中，所述直流电压监控接口模块30具有一供与直流电压监控端口相连接以形成电压采样信号的对地分压电阻r17、一与所述对地分压电阻r17的非接地端相连接的电压跟随放大电路、一与所述电压跟随放大电路的输出端相连接的信号放大电路、以及一连接于所述信号放大电路的输出端与所述外部接口12之间的保护电路a；所述电压跟随放大电路、所述信号放大电路和所述保护电路a均可采用电气行业中常用到的电路结构，比如：可采用附图2所示的电路结构，所述电压跟随放大电路主要由运算放大器u2a、连接于运算放大器u2a的同相输入端上的对地电阻r13、连接于运算放大器u2a的反向输入端上的输入电阻r16和r21、及连接于运算放大器u2a的反向输入端与输出端之间的电阻r20等构成；所述信号放大电路主要由运算放大器u1b、连接于运算放大器u1b的同相输入端上的对地电阻r18、及连接于运算放大器u1b的反向输入端与输出端之间的电阻r1等构成；所述保护电路a主要由串联在一起的二极管d2和d4等组成；另外说明：所述电气监控接口模块3还包括有用来监控电流信息的电流监控接口模块，且所述电流监控接口模块可采用与所述直流电压监控接口模块相同的电路结构；

所述交流电压监控接口模块31具有一供与交流电压监控端口相连接的限流电路、一与所述限流电路相连接的电流型电压互感器t1、一与所述电流型电压互感器t1的输出端相连接以形成电压采样信号的采样电阻r6、一与所述采样电阻r6相连接的运算放大电路、以及一连接于所述运算放大电路的输出端与所述外部接口12之间的保护电路b；所述限流电路、所述运算放大电路、及所述保护电路b亦均可采用电气行业中常用到的电路结构，比如：可采用附图3所示的电路结构，所述限流电路由串联于所述电流型电压互感器t1的输入端上的电阻r2、r3、r4、r8、r9和r10组成；所述运算放大电路主要由运算放大器u1a、连接于采样电阻r6一端与运算放大器u1a的反向输入端之间的电阻r5、连接于采样电阻r6另一端与运算放大器u1a的同相输入端之间的电阻r15、以及连接于运算放大器u1a的反向输入端与输出端之间的电阻r19等构成；所述保护电路b主要由串联在一起的二极管d1和d3等组成。

在本实施例中，优选的，所述模拟量接口模块4包括有供与应用系统中的温度传感器相连接的温度信号接口模块40，请参阅附图4所示，所述温度信号接口模块40具有一与热敏电阻ntc相连接以进行分压的精密电阻r16、一连接于外部电源与所述精密电阻r16一端之间的基准电压源芯片u3、以及一连接于所述精密电阻r16另一端与所述外部接口12之间的数模转换器u2。

说明：因应用系统中的检测器件包括烟火报警传感器、照度传感器、温度传感器和湿度传感器等，因此所述模拟量接口模块4也是有多个；上述温度信号接口模块40除了与热敏电阻ntc配合使用外，也可与湿度传感器配合使用；此外，也可将上述直流电压监控接口模块30应用于模拟量监控中，比如可将所述直流电压监控接口模块30与照度传感器配合使用。

在本实施例中，优选的，应用系统中的电器件包括有断路器、不能被所述i/o接口模块2替代的继电器、接触器和电磁阀；检测器件包括有烟火报警传感器、照度传感器、温度传感器和湿度传感器；其它控制系统包括有车辆监控系统tcms。

综上所述，本发明所述智能电器系统通过结构创新，集成了智能控制单元1、i/o接口模块2、电气监控接口模块3、模拟量接口模块4和网络通讯接口模块5，其中，a、借由所述i/o接口模块2可替代部分继电器(即取代继电器的逻辑电路)，进而减少车载电器件数量，解决当前因用户日益增加的功能性需求而大量增加电器件数量与有限的车辆设备安全控件的矛盾问题；b、借由所述电气监控接口模块3可实现对电器件(断路器、继电器、接触器和电磁阀等)及硬线电路的关键节点、母线和接地点等进行实时在线监测，实现车辆硬线电路的全状态可视化，为车辆智能运维、诊断排故、phm、寿命估算提供基础数据支持，为未来列车的状态修提供系统性基础支持；c、借由所述模拟量接口模块4接入应用系统中的检测器件(烟火报警传感器、照度传感器、温度传感器和湿度传感器等)，并由所述嵌入式系统10控制，可实现车辆辅助功能的深度集成，简化车辆系统、减少设备安全空间需求、减少故障点、维修点和备件需求；d、借由所述网络通讯接口模块5、车辆控车网络mvb和维护网络(工业以太网)与车辆监控系统tcms相连接，实现将所述i/o接口模块2、所述电气监控接口模块3及所述模拟量接口模块4采集到的数据均传输给车辆监控系统tcms，从而大大减少列车配置需求，减少车辆及列车级布线施工，提高列车集成度。总之，本发明所述智能电器系统的集成化程度高，可实现应用系统工作状态可视化，可有效提升应用系统整体的安全性和可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为在本发明的保护范围内。