一种多功能数字化、互联网开关电源及其控制方法与流程

本发明属于开关电源技术领域，特指一种多功能数字化、互联网开关电源及其控制方法。

背景技术：

开关模式电源(switchmodepowersupply，简称smps)，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源，而输出多半是需要直流电源的设备，例如个人电脑，而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。

而开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、led照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，led灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，led灯带，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。

且随着互联网技术的飞速发展，电气系统的故障诊断技术也正朝着数字化化和网络化方向发展，尤其是新的网络计算模型——云计算的诞生为企业间的资源共享、信息与技术交流提供了快捷和自由的途径，也使建立一个基于互联网的数字化开关电源成为可能。同时，云资源的共享性和开放性，为故障诊断技术的及时更新和技术优势互补提供了有利平台，对降低企业生产与维修成本，提高企业竞争力具有重要意义，然而现有技术没有给出基于数字化、互联网的开关电源的远程故障诊断及维护的方案。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种实时检测及故障信息储存，并通过互联网对故障信息进行分析处理的开关电源及其控制方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种多功能数字化、互联网开关电源，包括外壳、电路单元、风扇、gps定位器和人机交互系统，所述电路单元包括主电路组件、控制电路组件与辅助开关电源组件，主电路组件包括冲击电流限幅电路、输入滤波器、输入整流与滤波电路、逆变电路及输出整流与滤波电路；其特征在于，所述的人机交互系统包括：

开关电源数据采集系统，包括带一个或多个传感器的嵌入式子系统，所述的数据采集系统传送数据至开关电源云数据平台；

开关电源云数据平台，是基于hadoop生态系统的云技术平台，所述开关电源数据采集系统将收集的数据发送至开关电源云数据平台，并被实时存储与分析；

开关电源维修管理系统，是特定为开关电源制造和维修服务建立的基于云技术的应用程序平台；所述开关电源云数据平台的分析结果传送至开关电源维修管理系统，开关电源维修管理系统将接收到的分析结果进行故障诊断，并生成一个或多个带有特定错误代码的工作指示；

开关电源维护端；基于安卓系统或ios系统的应用程序，供技术人员或管理人员使用，当检测到异常工作状态的开关电源时，所述开关电源维护端会即时地接收到工作指示；

其中，所述的开关电源数据采集系统还包括一个或多个微处理器(cpu)，所述微处理器(cpu)包括但不限于：raspberrypi、arduino、inteledison、esp8266、ti-am335x或任何其它定制的电子处理器；所述传感器包括但不限于是：湿度传感器、电量使用传感器、电压传感器、电流传感器、红外温度传感器；且一个嵌入式子系统中可以带有多个电压传感器与电流传感器，用于检测开关电源各部位电路的电流与电压情况。

所述开关电源云数据平台是基于hadoop生态系统，所述hadoop生态系统使用mongo数据库来存储数据，使用hive来查询数据，使用zeppelin来可视化开关电源数据，使用solr来搜索数据，使用r语言来构件数据模型；所述的人机交互系统还包括数据网关，所述数据网关是用asp.net或java或其它面向对象的编程语言编写的，所述数据网关提供一个用于开关电源云数据平台和开关电源维护端的数据接入点。

所述开关电源维修管理系统用于建立：开关电源配置参数文件、技术人员配置文件、开关电源零部件文档、供应商文档、零部件管理的采购订单、零部件管理的销售订单、跟踪技术人员的日常工作请求、跟踪技术人员的日常工作指示、执行的预防性维修和/或需要执行的预防性维修；所述开关电源维护端是开关电源维修管理系统的一个微型移动版本。

所述开关电源维护端至少包括两个部分：

实时工作指示部分，用于显示系统生成的工作指示；

技术人员和现场管理系统部分，包含需要用于管理技术人员和机器设备点的所有功能，所述的功能可以但不限于是创建或更新技术人员文档、技术人员工作的机器设备维修点、创建或更新机器设备维修点文档、技术人员往返于不同机器设备维修点的时间管理。

一种多功能数字化、互联网开关电源的控制方法，所述的控制方法是：开关电源数据采集系统使用嵌入式字系统通过一个或多个连接的传感器收集开关电源运行数据，收集到的数据将被发送至微处理器(cpu)进行处理，微处理器(cpu)将处理好的数据发送至开关电源云数据平台，并被实时存储与分析；当开关电源云数据平台中的数据模型判断所述被监控开关电源是否处于一个正常的运行状态，当识别到运行异常时，生成一个或多个特定错误代码发送至开关电源维修管理系统，所述开关电源维修管理系统自动生成并一个或多个带有特定错误代码的工作指示，并手动或自动发送至指定技术人员的移动设备上。

发送至开关电源云数据平台的数据还包括：开关电源配置参数、开关电源历史维修数据、开关电源技术人员数据；所述开关电源配置参数、开关电源历史维修数据、开关电源技术人员数据的来源于所述的开关电源维修管理系统。

所述的控制方法包括以下步骤：

①红外温度传感器时时检测开关电源内部的温度，并将开关电源内部的温度信号发送至微处理器(cpu)中；电量使用传感器时时检测开关电源的用电量，并将用电量发送至微处理器(cpu)中；电流传感器实时检测各部位的电流信号，并将所述电流信号发送至嵌入微处理器(cpu)中；电压传感器实时检测开关电源各部位的电压信号，并将所述电压信号发送至嵌入微处理器(cpu)中；微处理器(cpu)将接收到的开关电源运行运行数据进行处理后发送至用开关电源云数据平台；

②开关电源云数据平台接收微处理器(cpu)中发送过来的开关电源数据，然后将所述开关电源各部位运行数据存储到开关电源云数据平台中，同时用开关电源云数据平台判断所述开关电源各部位运行数据是否大于等于预设阈值，当所述运行数据大于等于预设阈值时，则产生的报警提示，同时产生一个或多个特定错误代码及开关电源的配置参数发送至开关电源维修管理系统；

③开关电源维修管理系统接收开关电源云数据平台发送过来的开关电源错误代码及开关电源的配置参数，开关电源维修管理系统根据所述开关电源运行监测数据、错误代码及开关电源的配置参数进行故障诊断分析，并给出故障诊断结果，然后根据故障诊断结果查找故障解决库给出故障解决方案，然后将带故障解决故障的方案、错误代码及开关电源配置参数的工作指示发送至对应的开关电源维护端中；

④开关电源维护端接收由开关电源维修管理系统发送过来的带故障解决故障的方案、错误代码及开关电源配置参数的工作指示，技术人员根据故障解决的工作指示和故障的错误代码排除开关电源的故障，完成基于数字化、互联网开关电源的远程故障诊断与维护。

开关电源维护端可以为安装于购买该产品所在公司的技术人员的移动设备上，也可安装于负责该片区域的技术人员的设备上；具体维修方案由购买者进行选择，后再统一录入开关电源维修管理系统中，进行技术人员配置文件的建立。

本发明所述的基于数字化、互联网的开关电源，在故障诊断与维护系统及方法在具体操作时，通过开关电源数据采集系统检测开关电源的湿度数据、温度数据、电量使用数据、电压数据及电流数据，然后将开关电源的湿度数据、温度数据、电量使用数据、电压数据及电流数据发送至开关电源云数据平台，用开关电源云数据平台判断开关电源运行数据是否大于等于预设阈值，当所述运行数据大于等于预设阈值时，则产生的报警提示，同时产生一个或多个特定错误代码及开关电源的配置参数发送至开关电源维修管理系统，并开关电源维修管理系统给出故障解决方案，再通过开关电源维护端显示所述故障解决方案，以告知维护人员如何解决当前开关电源故障，从而基于云计算实现开关电源的远程故障诊断及维护，结构简单，操作方便，降低用户对开关电源诊断及维护的技术难度，缩短开关电源的故障停机时间，提高开关电源的利用率，降低制造商对开关电源的维护成本，并且节省人力物力，解决了市场环境下设备售后服务与维修技术支持等问题，提高产品的竞争力。

附图说明

图1为本发明实施例的整体系统的结构及运行流程图；

图2为本发明的一个实施例中开关电源数据采集系统的运行流程图，示出了数据从开关电源流向开关电源云数据平台；

图3为本发明实施例的开关电源云数据平台的运行流程图；

图4为本发明实施例的开关电源维修管理系统的运行流程图；

图5为本发明的实施例的开关电源维护端的运行流程图；

图6为本发明实施例的整体运行框线图；

图7为本发明实施例的电子设备的框线图；

附图中标记及相应的部件名称：1-开关电源数据采集系统、2-开关电源云数据平台、3-开关电源维修管理系统、4-开关电源维护端、5-通信管理组件、6-数据网关、7-网络。

具体实施方式

参照图1至图7对本发明的实施例做进一步说明。

如图1所示，发明的整体系统结构，包括：开关电源数据采集系统1、开关电源云数据平台2、开关电源维修管理系统3及开关电源维护端4；

开关电源数据采集系统1为带一个或多个传感器的嵌入式子系统，并且任何适合的微处理器均可用于该嵌入子系统。开关电源云数据平台2是基于hadoop生态系统的云技术平台，所述开关电源数据采集系统1将收集的数据发送至开关电源云数据平台2，并被实时存储与分析。开关电源维修管理系统3是特定为开关电源制造和维修服务建立的基于云技术的应用程序平台；所述开关电源云数据平台2的分析结果传送至开关电源维修管理系统3，开关电源维修管理系统3将接收到的分析结果进行故障诊断，并生成一个或多个带有特定错误代码的工作指示。开关电源维护端4是基于安卓系统或ios系统的应用程序，供技术人员或管理人员使用，当检测到异常工作状态的开关电源时，所述开关电源维护端4会即时地接收到工作指示。

其中，所述的开关电源数据采集系统1还包括一个或多个微处理器(cpu)，所述微处理器(cpu)包括但不限于：raspberrypi、arduino、inteledison、esp8266、ti-am335x或任何其它定制的电子处理器；所述传感器包括但不限于是：湿度传感器、电量使用传感器、电压传感器、电流传感器、红外温度传感器。

其中，开关电源云数据平台2是基于hadoop生态系统，数据可被mongo数存储，也可以使用其他的合适的数据库，入mysql数据库；使用hive来查询数据，使用zeppelin来可视化开关电源数据，使用solr来搜索数据，使用r语言来构件数据模型。

开关电源维修管理系统3包括：故障解决库、工作请求、工作指示管理、资产管理、零部件、供应商、采购订单、服务订单管理、技术人员和现场管理。

开关电源维护端4是开关电源维修管理系统3的一个微型移动版本。

此外，所述的人机交互系统还包括数据网关6，所述数据网关6是用asp.net或java或其它面向对象的编程语言编写的，数据网关6提供一个用于开关电源云数据平台2和开关电源维护端4的数据接入点。

开关电源数据采集系统1可以从传感器收集数据、压缩数据并通过管理组件传送至开关电源云数据平台2。例如，可以是但不限于是通过全球移动通信系统(gsm)或通用分组无线业务(gprs)连接。

一些实施方式中，开关电源云数据平台2可以是基于hadoop生态系统。数据可以被存储在mongo数据库里，或其它合适的数据库系统，例如mysql数据库。r语言可用于构建数据模型，实时数据可能涌入r数据模型或其它合适的数据模型。数据模型可以对传感器收集的数据进行实时处理，通过计算判断被监控的升降机是否发生异常。优选地，主线程可以将所有传感器数据存储入数据库系统。在分支处理线程中，它可能将探测到的异常的开关电源运行数据和数据模型输出至开关电源维修管理系统3开关电源维修管理系统33接收数据并生成一个或多个对本领域技术人员的工作指示。这些指示被传送至开关电源移动端4，即技术人员的电子设备或移动设备端。从系统检测开关电源的异常行为至将工作指示分配给技术人员只需要几分钟甚至更短的时间。

图2所示为开关电源数据采集系统1的一个实施例，示出了数据从开关电源流向开关电源云数据平台2的过程。数据通过通信管理组件5(一个或多个不同的传感器)从开关电源收集，这些传感器可以部署至嵌入式系统，包括但不限于是：湿度传感器、电量使用传感器、电压传感器、电流传感器、红外温度传感器。任何合适的微处理器可用于该嵌入式系统，包括但不限于：raspberrypi、arduino、inteledison、esp8266、ti-am335x或任何其它定制的电子处理器。该嵌入式系统可以从开关电源维修管理系统3中检索开关电源配置参数以便确定是所监控的开关电源是哪个。优选地，开关电源数据采集系统1压缩并传送的不只是传感器数据，还有开关电源配置参数。开关电源配置参数被压缩并传送至数据网关6，一旦数据网关6接收到该数据，将解压并保存至开关电源云数据平台2。用于传输数据至数据网关6的通信媒介可以是gsm/gprs/3g/4g，当然任何适合的通信配置或协议也都可以被用于传输数据。

图3所示为开关电源云数据平台2的一个实施例。开关电源云数据平台2可以是基于hadoop生态系统。在一些实施方式中，该hadoop系统可以但不限于：使用mongo数据库来存储数据、使用hive来查询数据、使用zeppelin来可视化开关电源数据、使用solr来搜索数据、使用r语言来构件数据模型来决定所监控的开关电源是否处于一个正常的运行状态。数据模型的建立可以来自多个数据来源，例如，可以是但不限于是：开关电源系统的原始传感器数据、开关电源配置参数、开关电源历史维修数据、开关电源技术人员配置文件数据。作为一个示例，开关电源配置参数、开关电源历史维修数据、开关电源技术人员配置文件数据的来源可以是开关电源维修管理系统3。

图4所示为开关电源维修管理系统3的一个实施例。优选地，该开关电源维修管理系统3是主要是建立开关电源配置参数文件、技术人员配置文件、开关电源零部件文档、供应商文档、故障解决库、故障解决方案、跟踪技术人员的日常工作请求、跟踪技术人员的日常工作指示。另外，开关电源维修管理系统3还包括执行的或系统中每个需要执行的预防性维修。开关电源维修管理系统3可以选择的数据库包括基于开源数据库mysql或任何其它关系数据库系统。

图5所示是开关电源移动端的一个实施例。该开关电源移动端是开关电源维修管理系统3的一个微型移动版本，例如一个移动应用程序。在一些实施方式中，该开关电源移动端可以包括两个部分：实时工作指示部分、技术人员和现场管理部分。移动应用程序可以选择从数据网关6检索数据，而不是直接从数据库系统中检索数据，从而建立了一层系统缓冲隔离。

实时工作指示部分将显示系统生成的工作指示。技术人员和现场管理系统部分可以包含需要用于管理技术人员和机器设备维修点的所有功能。所述的功能可以但不限于是创建或更新技术人员文档、技术人员工作的机器设备维修点、创建或更新机器设备维修点文档、技术人员往返于不同机器设备维修点的时间管理。数据网关6可以为移动应用程序的两个部分(即：实时工作指示部分、技术人员和现场管理部分)提供数据。

如图6所示，开关电源云数据平台2包括大数据管理。该大数据管理可以管理云端的大数据集群。当数据网关6从开关电源数据采集系统1接收到原始传感器数据时，就将即时数据写入大数据集群。网络服务器可作为开关电源维修管理系统3入口门户的主机。该入口门户包含编程逻辑，该编程逻辑可以从主机的数据库里保存或检索被处理的数据。开关电源技术人员可通过笔记本电脑33或移动设备5查阅或更新开关电源数据。网络7用来连接各设备。

网络服务器和数据库服务器可以采用任何的市场上可购买到的服务器。两个服务器都可以安装视窗服务器操作系统。可以设有多个网络服务器和数据库服务器负载均衡地运行，来接收终端用户(例如技术人员)的请求和处理数据。互联网信息服务(iis)安装在网络服务器。iis可以包含开关电源维修管理系统3的二进制文件。该二进制文件用于处理客户端的服务请求，并将客户请求发送至数据库所在的数据库服务器上。根据从数据库服务器收到的信息，位于网络服务器中的二进制文件开始建立用户界面，并发送处理结果到技术人员的电脑或移动设备上以便实施。

大数据集群可设有多个服务器，这些多个服务器互相连接作为超大服务器运行。在这个集群内的不同服务器上，数据被存储和复制。该大数据集群的服务器内安装linux或window操作系统。每个服务器安装了hadoop。大数据管理为大数据集群中的一个服务器，其可作为一个独立服务器，用于监控大数据集群。作为一个具体的实施例，数据网关6可作为一个独立的服务器，用作大数据集群的网络应用程序接口(api)。该api可以是用asp.net或java或其它面向对象的编程语言编写的。此外，在另一个实施例中，数据网关6可以设置在大数据集群中，这样数据更接近数据分析引擎。进而数据网关6可以提高开关电源云数据平台2的整体性能。在另一个实施例中，数据网关6设置在开关电源维修管理基础构件中，作为一个进入数据库服务器的数据进入点。在这个实施例中，数据库服务器是数据库服务器集群，包含多个数据库服务器，同时大数据集群可作为云计算和数据分析引擎。

图7所示为用于整个系统的电子设备的一个实施例，包括电路系统和执行功能配置。所述的执行功能是例如连接至互联网、通过传感器读取数据、在设备内存中存储数据、操作数据、或其它类似功能。处理器可包括：raspberrypi、arduino、intelsunedison、esp8266、ti-am335x或任何其它可以运行计算机软件的处理器。处理器从设置的一个或多个传感器获取数据至内存卡，记录至数据网关6，等等。传感器可以包括：湿度传感器、电量使用传感器、电压传感器、电流传感器、红外温度传感器。电子设备在硬件架构上，至少包括：一个处理器、一个数据存储、一个wi-fi/以太网、一个输入/输出(i/o)接口、内存。图7所示的实施例为电子设备的一个简单版本，在实际中，电子设备会包括更多组件和一个可配置设备接口用于支持远程设备设置更新，所述的组件都通过一个本地接口耦合通信。例如，该本地接口可以为一个或多个总线连接或其它有线或无线连接。本地接口包括：地址、控制和/或数据连接，以便使前述个组件适合通信。

处理器为执行软件指令的硬件设备。处理器可以是任何定制或市场上可买到的处理器，例如：raspberrypi、arduino、inteledison、esp8266、ti-am335x或任何其它定制处理器。当电子设备处于运行状态时，处理器执行存储在内存内的程序。数据存储在设备离线时用于保存离线数据。wi-fi/以太网可以与外部网络进行有线通信或无线通信，输入/输出(i/o)接口用来接收原始传感器数据和/或用于提供系统输出。原始传感器数据由电子设备设有的一个或多个传感器提供。系统输出可通过网络7发送至远程数据网关6。无线数据通信协议由wi-fi/以太网提供，包括但不限于gsm和gprs无线通信。

内存包含电子存储介质。内存中的软件包括一个或多个软件程序。如图7所示，内存中的软件包括一个操作系统(o/s)和程序。操作系统可以是linux或window操作系统。程序包括用于读取传感器数据的定制软件组件、用于初始处理原始数据的软件组件、输出数据至云平台的软件组件。其可以是包括各种第三方软件应用程序、插件，等。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。