专利名称：具有预警功能的太阳能供电系统控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种太阳能供电系统控制器，特别涉及的是一种具有预警 功能的太阳能供电系统控制器。
背景技术：
太阳能作为一种高效的新型能源，已经越来越受到人们的重视，目前的太 阳能市场已经普遍采用PWM控制方式调节太阳能光伏电池的发电量和蓄电池组的充 放电管理，尤其是中小功率的太阳能发电设备全部采用PWM调节方式。目前现有太阳能供电系统多采用RS485/RS232通信接口转换器实现远程控 制。告警形式单一，传输通道硬件资源易受客观环境影响，造成信息丢失，在 紧急情况发生时无法得到及时处理。太阳能供电系统告警信息上传后由监控中 心进行数据处理，维护人员需从监控中心值班员处得到告警信息，工作模式为 设备-设备-人，时效性较差，容易出现由于人为因素影响故障处理，而导致 故障延伸。通常的太阳能监控系统通过监控中心对太阳能发电站设备进行远程 监控，监控系统采用通用的技术手段，并没有结合太阳能发电站生产的特殊性， 对维护人员的没有做到人就其位，责任到人。研究一种适用于太阳能发电站特 性加强维护人员管理的新型监控系统是太阳能发电站安全生产的有力保障。请参阅图l所示，其现有的太阳能供电系统控制器的功能结构图，其包括 太阳能功率的控制模块、供电系统直流检测与控制模块04、交流检测与控制模块02、 供电系统主控制器01以及高频开关整流模块03;如何应用现有的太阳能供电系统控 制器实现对太阳能供电系统自身的运行情况以及环境情况进行判定，在出现问 题的时候进行告警一直是本领域技术人员一直在努力改进的地方。发明内容本发明的目的在于，提供一种具有预警功能的太阳能供电系统控制器，用 以克服上述缺陷。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，提供一种具有预警功能的 太阳能供电系统控制器，用以对太阳能供电系统运行情况进行信息采集预警， 其设置于一太阳能供电系统控制器本体中，所述的太阳能供电系统控制器本体具有一主控制器，其特征在于，还包括系统运行情况信息采集预警模块，其 包括电源模块、信号输入模块、处理器模块、信号输出模块，其中，所述的 电源模块为整个装置的运行提供电力，其包括一第一电源、 一第二电源以及一 第三电源；所述的信号输入模块包括开关量输入接口和模拟量输入接口 ，用以获得表 征太阳能供电系统自身的运行情况以及环境情况对应的开关量和模拟量，其与 所述的主控制器相连；所述的处理器模块与所述的信号输入模块相连，判断太阳能供电系统运行 情况是否正常，并储存获得的数据信息；所述的信号输出模块与所述的处理器模块相连，在所述处理器模块的控制 下，根据不同接收对象对数据的接收形式的要求，将所述表征太阳能供电系统 运行情况的数据转化为对应形式的信号发射出去；较佳的，所述的处理器模块包括 一片用于存储程序代码的闪存， 一片用 于存储数据的闪存，以及两片作为内存的动态随机存储器，以及一片与上述四 片器件相连接的CPU、还包括一个接口板，所述的接口板包括接口电路以及 一电压变换电路，所述的CPU通过接口电路与所述的信号输入模块以及信号输 出模块相连，所述的电压变换电路与所述的第 一 电源相连；较佳的，还包括一模拟量/数字量转化芯片以及光耦管，其设置于所述的信 号输入模块与处理器模块的接口电路之间，对模拟输入量进行电平信号转换处 理，对开关量进行光电隔离；所述的开关量接口为8路开关输入量，其支持干 节点、5v电平量、48v电平量三种模式；所述的模拟量接口包括电压输入接口 ， 温度输入接口 ，电流输入接口 ；较佳的，所述的信号输出模块其包括，公共电话交换接口电路、GSM/GPRS 数据传输电路、以太网交换电路、RS232/RS485接口电路、开关量输出电路以 及电力线通信接口电路；较佳的，所迷的信号输入模块，所述的开关量接口与模拟量接口都与所述 的第二电源相连，通过采用单独的电源供电，使外部输入信息与信息采集设备 之间的信号完全隔离； 较佳的，还包括一音频转换电路，其包括 一音频解码器和一个音频功率放大器，所述的音频解码器与所述的处理器模块相连，获得声音信号；较佳的，还包括一个扩展模块，所述的扩展模块为视频设备、无线通信发射设备或电力线通信接口其中之一或任意两组合或三个，其通过所述的RS232/RS485接口电路中至少一路RS232接口或所述的以太网交换电路接口 ，实现与所述处理器模块的连接；较佳的，还包括一按键和显示电路，其与所述的处理器模块相连，其包括至少两个在外部设置的自检按键和止铃按键以及8个指示灯；所述的指示灯与所述的开关量接口的8路开关量输入相对应；较佳的，所述的GSM/GPRS数据传输电路与所述的第三电源相连； 较佳的，所述的模拟输入量包括太阳能供电系统电压、环境温度、太阳能供电系统负载电流，所述的开关输入量为自定义水禁、烟禁、门禁、交流故障、直流故障、模块故障、负载开路、熔丝开路。
图1为现有的太阳能供电系统控制器的功能结构图；图2为本发明具有预警功能的太阳能供电系统控制器的功能结构图；图3为本发明具有预警功能的太阳能供电系统控制器中系统运行情况信息采集预警模块的功能模块简图；图4为本发明具有预警功能的太阳能供电系统控制器中系统运行情况信息采集预警模块的中处理器模块的功能结构简图；图5为本发明具有预警功能的太阳能供电系统控制器中系统运行情况信息采集预警模块一较佳实施例的功能模块图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。 请参阅图2所示，其为本发明具有预警功能的太阳能供电系统控制器的功 能结构图，其与现有的太阳能控制比较，本发明新增了一系统运行情况信息采 集预警模块06，因此对于现有的太阳能供电系统控制器我们称之太阳能供电系 统控制器本体，所述的系统运行情况信息采集预警模块06设置于所述的太阳能 供电系统控制器本体，形成具有预警功能的大阳能供电系统控制器，所述的系 统运行情况信息采集预警模块与所述的主控制器01相连。请参阅图3所示，其本发明具有预警功能的太阳能供电系统控制器中系统运行情况信息采集预警模块的功能模块简图；其包括一主板1以及一模拟量开 关量接口板2，所述的主板1包括处理器模块11以及信号输出模块12，所述的 模拟量开关量接口板2包括信号输入模块22以及电源模块21,其中，所述的 信号输入模块22，用以获得表征太阳能供电系统自身的运行情况以及环境情况 对应的开关输入量和模拟输入量；所述的模拟输入量包括太阳能供电系统电 压、环境温度、太阳能供电系统负载电流，所述的开关输入量为自定义水禁、 烟禁、门禁、交流故障、直流故障、模块故障、负载开路、熔丝开路。其把采 集到的数据传输给主板1上的处理器模块11,处理器模块11判断太阳能供电系 统运行情况是否正常，在其内部设有正常状态下的太阳能供电系统的参数以及 周围环境参数的合理范围，实时的进行比对，若采集到的数据不属于正查范围， 则启动预警程序；所述的处理器模块11能够储存从所述信号输入模块获得的数 据信息，以供后续的管理和查询；所述的信号输出模块12与所述的处理器模块 ll相连，在所述处理器模块ll的控制下，根据不同接收对象对数据的接收形式 的要求，将所述表征太阳能供电系统运行情况的数据转化为对应形式的信号发 送出去。所述的接收形式为电话语音、邮件、浏览器信息以及短信等；所述的 电源模块21为本发明具有预警功能的太阳能供电系统控制器提供电力，由于本 装置各功能结构对稳定性的要求，所述的电源模块分为第一电源211、第二电源 212以及第三电源213 (参见图4)。当然为了根据用户的实际需要，本发明具有预警功能的太阳能供电系统控 制器还包括一扩展模块23，其可以为视频设备、无线通信发射设备或电力线通 信接口，用以引进一些附加功能的。请参阅图4所示，其为本发明具有预警功能的太阳能供电系统控制器中系 统运行情况信息采集预警模块的中处理器模块的功能结构简图；对于本发明而 言，所述的处理器模块11为数据的处理中心，其包括 一片用于存储程序代码 的闪存(NORFLASH ) 113, —片用于存储凄t据的闪存(NANDFLASH )112, 以及两片作为内存的动态随机存储器(SDRAM) 1115、 1116，以及一片与上述 四片器件相连才妄的CPU ( AT91RM9200 ) 111。所述的AT91RM9200包括一个高 速片上SRAM工作区及一个低等待时间的外部总线接口 (EBI)，以完成应用所要 求的片外存储器和内部存储器映射外设配置的无缝连接，EBI有同步 DRAM(SDRAM)、 Burst Flash及静态存储器的控制器，并设计了专用电3各以方 便与Smart Media、 CompactFlash及NAND Flash连接。一高级中断控制器(AIC)通过多向量，中断源优先级划分及缩短中断处理 传输时间来提高ARM920T处理器的中断处理性能。外设数据控制器(PDC)向 所有的串行外设提供DMA通道，使其与片内或片外存储器传输数据时不用经 过处理器，这就减少了传输连续数据流时处理器的开销。包含双指针的PDC控 制器极大的简化了 AT91RM9200的緩冲器链接。并行I/O (PIO)控制器与作为 通用数据的I/O复用外设输入/输出口线，以最大程度上适应器件的配置。每 条口线上包含有一个输入变化中断、开漏能力及可编程上拉电阻。电源管理控 制器(PMC)通过软件控制有选择的使能/禁用处理器及各种外设来使系统的 功耗保持最低。它用一个增强的时钟产生器来提供包括慢时钟(32 kHz)在内的 选定时钟信号，以随时优化功耗与性能。AT91RM9200集成了许多标准接口， 包括USB 2.0全速主机和设备端口及与多数外设和在网络层广泛使用的10/100 Base-T以太网媒体访问控制器(MAC)。此外它还提供一 系列符合工业标准的外 设可以使用。所述的AT91RM9200集成了包括JTAG-ICE、专门UART调试通 道(DBGU)及嵌入式的实时追踪的一系列的调试功能；所述的处理器模块11还 包括一个接口^反114,所述的4姿口寿反114包括 -接口电^各1141以及一电压变才灸 电路1142,其将CPU(AT91RM9200)111所有功能引脚引入了接口电路1141， 进而与所述的信号输入模块22以及信号输出模块12相连，为本发明的多种功 能实现打下了基础，所述的电压变换电路1142与所述的第一电源211相连，所 述的第一电源211采用了功率为15瓦的YD15-48T05D12作为供电模块，输入 为直流36 72V,输出为+5v与士12V，该^^莫块电压精度为±1%，输出紋波与噪声为 100mvVp-p,效率为82%,满足了处理器才莫块111电力需求。请参阅图5所示，其为本发明具有预警功能的太阳能供电系统控制器中系 统运行情况信息采集预警模块一较佳实施例的功能模块图；其是以处理器模块 11为中心的，所述的信号输入模块12以及信号输出模块22分别与所述的处理 器模块11相连，所述的信号输入模块22包括开关量输入接口 222和模拟量输 入接口 221,所述的开关量输入接口 222通过一光耦管32与所述处理器模块的 接口电路1141相连，进行电气隔离；所述的开关量接口 222为8路开关量输入， 其支持干节点、5v电平量、48v电平量三种模式；所述的模拟量输入接口 222 通过一模拟量/数字量转化芯片31与处理器模块的接口电路1141连接，对模拟
量输入进行电平信号转换处理，所述的模拟量接口 221包括电压输入接口 (0-56v),温度输入接口(内置)，电流输入接口 ( 0 - 300A);所述的开关量接口 222与模拟量接口 221都与所述的第二电源212相连，通过采用单独的电源供电， 使外部输入信息与本发明具有预警功能的太阳能供电系统控制器之间的信号完 全隔离。所述的信号输出模块其包括公共电话交换(PSTN)接口电路123、 GSM/GPRS数据传输电路(西门子MC39I)124 、以太网交换电路125 、 RS232/RS485接口电路126、按键和显示电路122以及电力线通信接口电路121, 其中，所述的GSM/GPRS数据传输电路124与所述的第三电源213相连。当用户查询某一时刻的太阳能供电系统的运行情况或某一时刻太阳能供电 系统运行异常发出预警的时候，所述的处理器模块11将储存在闪存 (NANDFLASH) 112中的数据传输给上述信号输出模块12的各功能电路，其 中，所述的公共电话交换(PSTN )接口电路123将数据转化为DTMF码向 一 交 换机发送，并通过交换机与多个相应的电话机建立连接；所述的GSM/GPRS数 据传输电路124将获得的数据转化为电磁波通过运营商的数据中心发送到接收 者的手机上；所述的以太网交换电路125将获得的数据通过局域网以TCP/IP包 将数据传输给相应的信息接收端，或是通过因特网将数据包传输给远程的信息 接收端；对于所述的电力线通信接口电路121,其是利用电线作为传输媒体，将 数据按照特定的频率带宽传输到对应的解调端，从而传给相应的接收端；对于 所述的RS232/RS485接口电路126其有5路RS232/RS4S5接口 ，其中两路外接 RS232接口 ， 一路外接RS485接口 ， 一路RS232接口与扩展模块相连接， 一路 连接GSM/GPRS双模模块；当然也可以通过以太网接口电路实现与所述处理器 模块的连接。还包括一音频转换电路，其包括 一音频解码器和一个音频功率放大器(图 中未示)，所述的音频解码器与所述的处理器模块相连，获得声音信号，所述 的音频功率放大器将报警信息进行外放实现本地报警。还包括一按键和显示电 路，其与所述的处理器模块相连，其包括至少两个在外部设置的自检按键和止 铃按键以及8个指示灯；所述的指示灯与所述的开关量接口的8路开关量输入 相对应。本发明的优点在于，通过实施采集太阳能供电系统以及其周围环境的参数， 有效对太阳能供电系统进行检测，提高报警效率，降低由电源t障而危害太阳 能供电系统安全的可能性，同时采用多种数据传输方式，提高了数据传输的可 靠性。以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非 限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可 对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1、一种具有预警功能的太阳能供电系统控制器，用以对太阳能供电系统运行情况进行信息采集预警，其设置于一太阳能供电系统控制器本体中，所述的太阳能供电系统控制器本体具有一主控制器，其特征在于，还包括系统运行情况信息采集预警模块，其包括电源模块、信号输入模块、处理器模块、信号输出模块，其中，所述的电源模块为整个装置的运行提供电力，其包括一第一电源、一第二电源以及一第三电源；所述的信号输入模块包括开关量输入接口和模拟量输入接口，用以获得表征太阳能供电系统自身的运行情况以及环境情况对应的开关量和模拟量，其与所述的主控制器相连；所述的处理器模块与所述的信号输入模块相连，判断太阳能供电系统运行情况是否正常，并储存获得的数据信息；所述的信号输出模块与所述的处理器模块相连，在所述处理器模块的控制下，根据不同接收对象对数据的接收形式的要求，将所述表征太阳能供电系统运行情况的数据转化为对应形式的信号发射出去。
2、 根据权利要求1所述的具有预警功能的太阳能供电系统控制器，其特征 在于，所述的处理器模块包括 一片用于存储程序代码的闪存， 一片用于存储 数据的闪存，以及两片作为内存的动态随机存储器，以及一片与上述四片器件 相连接的CPU、还包括一个接口板，所述的接口板包括接口电路以及一电压 变换电路，所述的CPU通过接口电路与所述的信号输入模块以及信号输出模块 相连，所述的电压变换电路与所述的第一电源相连。
3、 根据权利要求2所述的具有预警功能的太阳能供电系统控制器，其特征 在于，还包括一模拟量/数字量转化芯片以及光耦管，其设置于所述的信号输入 模块与处理器模块的接口电路之间，对模拟输入量进行电平信号转换处理，对 开关量进行光电隔离；所述的开关量接口为8路开关输入量，其支持干节点、 5v电平量、48v电平量三种模式；所述的模拟量接口包括电压输入接口 ，温度 输入接口 ，电流输入接口 。
4、 根据权利要求1所述的具有预警功能的太阳能供电系统控制器，其特征 在于，所述的信号输出模块其包括，公共电话交换接口电路、GSM/GPRS数掂 传输电路、以太网交换电路、RS232/RS485接口电路、斤关i:输出电^各以及电 力线通信接口电^各。
5、 根据权利要求2所述的具有预警功能的太阳能供电系统控制器，其特征在于，所述的信号输入模块，所述的开关量接口与模拟量接口都与所述的第二 电源相连，通过采用单独的电源供电，使外部输入信息与信息采集设备之间的 信号完全隔离。
6、 根据权利要求3所述的具有预警功能的太阳能供电系统控制器，其特征 在于，还包括一音频转换电路，其包括 一音频解码器和一个音频功率放大器， 所述的音频解码器与所述的处理器模块相连，获得声音信号。
7、 根据权利要求3所述的具有预警功能的太阳能供电系统控制器，其特征 在于，还包括一个扩展模块，所述的扩展模块为视频设备、无线通信发射设备 或电力线通信接口其中之一或任意两组合或三个，其通过所述的RS232/RS485 接口电路中至少一路RS232接口或所述的以太网交换电路接口 ，实现与所述处 理器模块的连接。
8、 根据权利要求3所述的具有预警功能的太阳能供电系统控制器，其特征 在于，还包括一按键和显示电路，其与所述的处理器模块相连，其包括至少两 个在外部设置的自检按键和止铃按键以及8个指示灯；所述的指示灯与所述的 开关量接口的8路开关量输入相对应。
9、 根据权利要求4所述的具有预警功能的太阳能供电系统控制器，其特征 在于，所述的GSM/GPRS数据传输电路与所述的第三电源相连。
10、 根据权利要求3所述的具有预警功能的太阳能供电系统控制器，其特 征在于，所述的模拟输入量包括太阳能供电系统电压、环境温度、太阳能供 电系统负载电流，所述的开关输入量为自定义水禁、烟禁、门禁、交流故障、 直流故障、模块故障、负载开路、熔丝开路。
全文摘要
本发明为一种具有预警功能的太阳能供电系统控制器，用以对太阳能供电系统运行情况进行信息采集预警，其设置于一太阳能供电系统控制器本体中，所述的太阳能供电系统控制器本体具有一主控制器，还包括系统运行情况信息采集预警模块，其包括电源模块、信号输入模块、处理器模块、信号输出模块，通过实施采集太阳能供电系统以及其周围环境的参数，有效对太阳能供电系统进行检测，提高报警效率，降低由电源故障而危害通信安全的可能性，同时采用多种数据传输方式，提高了数据传输的可靠性。
文档编号G05B19/04GK101162388SQ200710177180
公开日2008年4月16日 申请日期2007年11月12日 优先权日2007年11月12日
发明者刘晓健, 孙晓慧, 张占春, 伟 王 申请人:北京意科通信技术有限责任公司