专利名称：直流电源综合电能检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电能检测设备，尤其涉及一种可测量多回路的电压、电 流、功率和电能并具有多种类型报警功能的直流电源综合电能检测仪。
背景技术：
IDC机房(Internet Data Center，即互联网数据中心)主要提供服务器托管、防
火墙等服务，主要服务于各网站、ISP/ICP、SP/CP的服务器托管，而电源是这些通信网 的心脏，是整个通信网安全可靠运行的动力源泉。现有IDC机房直流电源分配柜可配有工作电压、电流参数显示，具有过压、欠 压告警功能，可设置控制告警铃声等，但缺少功率和电能等参数的显示，而且现有直流 电源分配柜报警类型不丰富，只具有过压和欠压报警，缺少客户比较需要的电流预警、 电流上下限报警、熔丝断等报警功能。由于供电电路中输入回路、输出回路数量多，现 有直流电源分配柜上的仪表无法满足实际需要。
发明内容本实用新型主要解决原有直流电源分配柜所显示的参数较少，缺少功率和电能 等参数的显示，而且报警类型不丰富，只具有过压和欠压报警，缺少电流预警、电流上 下限报警、熔丝断等报警功能的技术问题；提供一种直流电源综合电能检测仪，其既能 显示电压、电流参数，又能显示功率、电能参数，并且报警类型丰富，可实现过压和欠 压报警、电流预警、电流上下限报警、熔丝断等多种用电情况的报警。本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的本实用新 型包括测量电能的测量主机、检测熔丝状态的遥信主机和显示通讯主机，所述的测量主 机、遥信主机均和所述的显示通讯主机通过通讯电缆相连。测量主机采样输入回路和输 出回路上的电压、电流值，再计算出功率和电能数据，遥信主机检测输入回路和输出回 路上的熔丝状态(是否断裂)，显示通讯主机通过通讯电缆读取测量主机获得的各种参 数值以及遥信主机获得的各熔丝状态，并相应地显示数据和触发报警。故本实用新型既 能显示电压、电流参数，又能显示功率、电能参数，并且报警类型丰富，可实现过压和 欠压报警、电流预警、电流上下限报警、熔丝断等多种用电情况的报警。作为优选，所述的测量主机内设有若干测量卡，每张测量卡包括一路直流电压 采样线路、七路直流电流采样线路以及一个具有8通道AD的单片机，所述的直流电压采 样线路、直流电流采样线路分别和所述的具有8通道AD的单片机的输入端相连，所述的 具有8通道AD的单片机上还连接有存储单元、485通讯接口和电能脉冲输出通道选择旋 钮开关，电能脉冲输出通道选择旋钮开关和电能脉冲输出端子相连，每张测量卡上的485 通讯接口通过485通讯总线和所述的显示通讯主机相连。每张测量卡可接一路电压和七 路电流，根据需要测量主机内可设置多张测量卡，有效解决了输入回路和输出回路数量 多的问题。采用具有8通道AD的单片机，一路AD负责电压采样，其他七路AD负责电流采样，由单片机内部程序进行分析、判断和计算，计算出电压、电流及功率和电能 数据，通过485通讯接口传送给显示通讯主机。该单片机根据电能脉冲输出通道选择旋 钮开关的状态编程决定输出哪路电能脉冲。[0007]作为优选，所述的测量主机的机箱的正面设有若干插卡口，所述的测量卡通过 插卡口设于测量主机的机箱内。测量卡从机箱正面插入机箱，方便安装和维护。采用插 卡式可以灵活根据输入、输出回路的数量调整测量卡的数量。[0008]作为优选，所述的测量主机内设有测量机母板、测量机电源板和测量机转接 板，所述的测量卡、测量机电源板和测量机转接板分别插接于所述的测量机母板上，测 量机电源板通过测量机母板供给各测量卡工作电压，测量卡的485通讯接口通过测量机 母板和测量机转接板电连接，所述的测量机转接板通过485通讯总线和所述的显示通讯 主机相连。测量机母板起到传递电信号的作用，测量主机内各线路板上一些共用的信号 通过测量机母板得到传递或汇总，简化了线路连接，便于安装和维护。而且所有线路板 安装有序且整齐，使用和维护都非常方便。各测量卡获得的电压、电流、功率及电能等 用电参数通过卡上的485通讯接口经测量机母板汇总到测量机转接板，再由测量机转接 板通过485通讯总线传送给显示通讯主机，简化了测量主机和显示通讯主机间的连线， 降低了连线接触不良带来的故障率，提高设备的可靠性。[0009]作为优选，所述的遥信主机内设有若干遥信检测卡，每张遥信检测卡包括七路 熔丝检测线路和一个单片机，七路熔丝检测线路分别和单片机的输入端相连，所述的单 片机上还连接有存储单元和485通讯接口 ；所述的遥信检测卡包括一张遥信检测主卡和 若干遥信检测分卡，所述的遥信检测分卡上设有和该卡上的单片机相连的旋钮开关；遥 信检测分卡的485通讯接口均和遥信检测主卡的485通讯接口相连，遥信检测主卡的485 通讯接口通过485通讯总线和所述的显示通讯主机相连；所述的遥信检测主卡的单片机 上连接有熔丝报警单元。每张遥信检测卡可接七路熔丝检测线路，根据需要遥信主机内 可设置多张遥信检测分卡，有效解决了输入回路和输出回路数量多的问题。熔丝检测线 路可采用光耦实现，光耦二次的一个脚连到单片机端口上，单片机检测7个端口的电平 高低来确定熔丝是否断裂，一旦发现有熔丝断裂，单片机立即发出控制信号启动熔丝报 警单元。主卡负责读取各分卡的熔丝状态及报警信息，分卡上的熔丝状态及报警信息通 过其上的485通讯接口汇总到主卡上，再由主卡上的485通讯接口通过485通讯总线传送 给显示通讯主机，加快了通讯读取数据的效率。[0010]作为优选，所述的遥信主机的机箱的正面设有若干插卡口，所述的遥信检测卡 分别通过插卡口设于遥信主机的机箱内。遥信检测卡从机箱正面插入机箱，方便安装和 维护。采用插卡式可以灵活根据输入、输出回路的数量调整遥信检测卡的数量。[0011]作为优选，所述的遥信主机内设有遥信机母板和遥信机电源板，所述的遥信检 测主卡、遥信检测分卡和遥信机电源板分别插接于所述的遥信机母板上，遥信机电源板 通过遥信机母板供给各遥信检测卡工作电压，所述的遥信检测分卡的485通讯接口通过 遥信机母板和所述的遥信检测主卡的485通讯接口相连。遥信机母板起到传递电信号的 作用，遥信主机内各线路板上一些共用的信号通过遥信机母板得到传递或汇总，简化了 线路连接，便于安装和维护。而且所有线路板安装有序且整齐，使用和维护都非常方 便。所有熔丝状态信息都通过主卡上的485通讯接口经485通讯总线传送给显示通讯主机，简化了遥信主机和显示通讯主机间的连线，降低了连线接触不良带来的故障率，提 高设备的可靠性。[0012]作为优选，所述的遥信主机内设有报警指示灯板，所述的报警指示灯板插接于 所述的遥信机母板上，所述的熔丝报警单元包括若干发光二极管，每个发光二极管对应 一路熔丝检测线路，所述的发光二极管均设于所述的报警指示灯板上，所述的遥信检测 主卡上的报警控制信号通过遥信机母板和报警指示灯板上的发光二极管电连接。采用发 光二极管实现熔丝报警提示，一个发光二极管对应一个熔丝，所有发光二极管集中到报 警指示灯板上有序排列，便于找出所对应的熔丝位置。而且将报警用的发光二极管和熔 丝检测分开设置，减少了所用电源及信号间的干扰，提高可靠性。[0013]作为优选，所述的显示通讯主机包括大容量单片机及与大容量单片机相连的显 示模块、按键模块、存储模块、485通讯接口和显示主机报警模块，显示通讯主机通过连 在该485通讯接口上的485通讯总线和所述的测量主机、遥信主机及上位监控机相连。 显示通讯主机主要完成通讯、各用电数据及熔丝状态的显示、数据处理、参数设定及报 警。通过485通讯总线，读取测量主机获得的所有数据及相关报警处理，读取遥信主机 获得的所有熔丝状态及报警信息，并和上位监控机通讯，实现数据的管理、监控和日常 维护。采用大容量单片机，把所有测量电量数据、熔丝状态、系统参数、报警信息等数 据集中到一起，使数据处理更加方便。显示模块采用人性化的用户操作界面，可灵活配 置参数，报警设置点更多，查询更方便。[0014]作为优选，所述的显示模块包括大尺寸液晶显示屏和多个运行LED指示灯，所 述的显示主机报警模块包括蜂鸣器和多个报警LED指示灯。显示通讯主机读取的所有数 据都可在大尺寸液晶屏上显示，同时整个设备地运行状态还可通过相应的运行LED指示 灯显示，显示更加形象和直观。报警方式采用声光报警，不同的报警类型(过压和欠压 报警、电流预警、电流上下限报警、熔丝断裂等)可启动不同的蜂鸣器发出不同的鸣叫 声，同时点亮相应的报警LED指示灯，报警效果好，有利于工作人员及时发现问题。[0015]本实用新型的有益效果是测量数据增多，其既能显示电压、电流参数，又能 显示功率、电能参数，并且报警类型丰富，可实现过压和欠压报警、电流预警、电流上 下限报警、熔丝断等多种用电情况的报警，满足IDC机房电源管理的需要。而且显示通 讯主机带有标准的485通讯接口，能和上位监控机进行通讯，便于用电数据的管理和监 控。另外，用电参数测量、熔丝状态检测及数据显示和设置分立于3个主机，3个主机可 独立又可结合使用，选配更加灵活。
[0016]图1是本实用新型的一种连接结构示意图。[0017]图2是本实用新型的一种更具体的连接结构示意图。[0018]图3是本实用新型中测量主机的测量卡的一种电路连接原理框图。[0019]图4是本实用新型中遥信主机的遥信检测主卡和遥信检测分卡的一种电路连接 原理框图。[0020]图5是本实用新型中显示通讯主机的一种电路连接原理框图。
具体实施方式
[0021]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说 明。[0022]实施例本实施例的直流电源综合电能检测仪，如图1、图2所示，包括测量主 机1、遥信主机2和显示通讯主机3，测量主机1、遥信主机2均通过485通讯总线4和显 示通讯主机3相连。测量主机1内有一块测量机母板12、一块测量机电源板13、一块测 量机转接板14及多块测量卡11，测量卡11、测量机电源板13和测量机转接板14分别插 接于测量机母板12上，测量机电源板13通过测量机母板12供给各测量卡11工作电压， 测量卡11上的485通讯接口通过测量机母板12和测量机转接板13电连接，测量机转接 板13再通过485通讯总线4和显示通讯主机3相连。测量主机1的机箱的正面开有多个 插卡口，测量卡11通过插卡口放入测量主机1的机箱内并插接于测量卡母板12上。遥 信主机2内有一块遥信机母板23、一块遥信机电源板对、一块报警指示灯板25、一块遥 信检测主卡21和多块遥信检测分卡22，遥信检测主卡21、遥信检测分卡22、报警指示灯 板25和遥信机电源板M分别插接于遥信机母板23上，遥信机电源板M通过遥信机母板 23供给遥信检测主卡21及各遥信检测分卡22工作电压，遥信检测分卡22上的485通讯 接口通过遥信机母板23和遥信检测主卡21上的485通讯接口相连，遥信检测主卡21上 的485通讯接口通过485通讯总线4和显示通讯主机3相连，报警指示灯板25上装有多 个发光二极管，作为熔丝报警单元216的报警前端器件，每个发光二极管对应一路熔丝 检测线路211，遥信检测主卡21上的报警控制信号通过遥信机母板23和报警指示灯板25 上的发光二极管电连接。[0023]如图3所示，测量主机1内的每张测量卡11包括一路直流电压采样线路111、七 路直流电流采样线路112、存储单元114、485通讯接口 115和电能脉冲输出通道选择旋钮 开关116以及一个具有8通道AD的单片机113，直流电压采样线路111、直流电流采样 线路112分别和具有8通道AD的单片机113的输入端相连，存储单元114、485通讯接 口 115和电能脉冲输出通道选择旋钮开关116也和具有8通道AD的单片机113相连，电 能脉冲输出通道选择旋钮开关116和设于测量卡上的电能脉冲输出端子117相连，具有8 通道AD的单片机113根据电能脉冲输出通道选择旋钮开关116的状态编程决定输出哪路 电能脉冲。每张测量卡11上的485通讯接口 115通过测量机母板12和测量机转接板13 相连。[0024]如图4所示，遥信主机2内的遥信检测主卡及每张遥信检测分卡均包括七路熔丝 检测线路211、存储单元213、485通讯接口 214和单片机212，七路熔丝检测线路211分 别和单片机212的输入端相连，存储单元213、485通讯接口 214也和单片机212相连。 熔丝检测线路211采用光耦，光耦二次的一个脚连到单片机212的端口上，每块遥信检 测卡上的单片机检测七个端口的电平高低来确定熔丝是否有断裂、是否需要启动熔丝报 警。遥信检测分卡22上设有和该卡上的单片机相连的旋钮开关215，遥信检测分卡由旋 钮开关决定分卡地址。遥信检测分卡22上的485通讯接口均通过遥信机母板和遥信检测 主卡21上的485通讯接口相连。遥信检测主卡21的单片机上连接有作为熔丝报警单元 216 —部分的熔丝报警控制单元，熔丝报警控制单元输出的报警控制信号通过遥信机母板 23和报警指示灯板25上的发光二极管电连接。7[0025]如图5所示，显示通讯主机3包括大容量单片机31及与大容量单片机31相连的 显示模块32、按键模块33、存储模块34、485通讯接口 35和显示主机报警模块36。显 示模块32包括一个大尺寸液晶显示屏和多个运行LED指示灯。显示主机报警模块36包 括蜂鸣器和多个报警LED指示灯。显示通讯主机3通过连在该485通讯接口 35上的485 通讯总线4和测量主机1、遥信主机2及上位监控机5相连。[0026]工作过程[0027]1.输入、输出回路的直流电压、直流电流信号接到测量主机的直流电压采样线 路、直流电流采样线路上，测量主机通过具有8通道AD的单片机采样电压、电流信号， 具有8通道AD的单片机把采样信号转换成电压、电流数据，同时根据电压、电流数据计 算出功率和电能，所有数据经处理后都放置在通讯缓存中。显示通讯主机通过485通讯 总线定时读取测量主机上各测量卡所获取的数据。[0028]2.输入、输出回路的熔丝两侧接入遥信主机的熔丝检测线路上。熔丝检测利用 光耦来实现，每块遥信检测主卡、分卡上的单片机检测连在其上的7个端口的电平高低 来确定是否有熔丝断裂，各分卡的熔丝状态信号都通过485通讯接口汇总到主卡上，由 主卡上的单片机去控制熔丝报警单元。当有熔丝断裂时，主卡上的单片机发出报警控制 信号，该信号通过遥信机母板传送给遥信主机内的报警指示灯板，则与断裂熔丝对应的 发光二极管会被点亮，同时相应熔丝状态位会被置高。显示通讯主机通过485通讯总线 定时读取所有熔丝状态信息。[0029]3.显示通讯主机把从测量主机读到的所有测量数据乘变比处理后送通讯缓存， 另外相应通讯缓存送大容量单片机由报警判断程序进行处理。当有过压、欠压、电流预 警、电流超上、下限时，大尺寸液晶显示屏的显示界面会跳到用电状况报警界面，同时 对应的报警LED指示灯点亮、蜂鸣器响起。显示通讯主机把从遥信主机读到的所有熔丝 状态数据处理后送通讯缓存，另外相应通讯缓存送大容量单片机由报警判断程序进行处 理。当有熔丝断裂报警时，大尺寸液晶显示屏的显示界面会跳到熔丝报警界面，同时对 应的报警LED指示灯点亮、蜂鸣器响起，通过按键模块查询熔丝状态界面也可查询到相 应信息。显示通讯主机采用带有人性化的用户操作界面，人机互动性好，可灵活配置参 数，查询很方便。
权利要求1.一种直流电源综合电能检测仪，其特征在于包括测量电能的测量主机(1)、检 测熔丝状态的遥信主机(2)和显示通讯主机(3)，所述的测量主机(1)、遥信主机(2)均和所述的显示通讯主机(3)通过通讯电缆相连。
2.根据权利要求1所述的直流电源综合电能检测仪，其特征在于所述的测量主 机(1)内设有若干测量卡(11)，每张测量卡(11)包括一路直流电压采样线路(111)、七路直流电流采样线路(112)以及一个具有8通道AD的单片机(113)，所 述的直流电压采样线路(111)、直流电流采样线路(112)分别和所述的具有8通道AD 的单片机(113)的输入端相连，所述的具有8通道AD的单片机(113)上还连接有存储 单元(114)、485通讯接口(115)和电能脉冲输出通道选择旋钮开关(116)，电能脉 冲输出通道选择旋钮开关(116)和电能脉冲输出端子(117)相连，每张测量卡(11) 上的485通讯接口(115)通过485通讯总线(4)和所述的显示通讯主机(3)相连。
3.根据权利要求2所述的直流电源综合电能检测仪，其特征在于所述的测量主机(1)的机箱的正面设有若干插卡口，所述的测量卡(11)通过插卡口设于测量主机(1)的机箱内。
4.根据权利要求2或3所述的直流电源综合电能检测仪，其特征在于所述的测量主 机(1)内设有测量机母板(12)、测量机电源板(13)和测量机转接板(14)，所述 的测量卡(11)、测量机电源板(13)和测量机转接板(14)分别插接于所述的测量 机母板(12)上，测量机电源板(13)通过测量机母板(12)供给各测量卡(11)工 作电压，测量卡(11)的485通讯接口(115)通过测量机母板(12)和测量机转接板(13)电连接，所述的测量机转接板(13)通过485通讯总线(4)和所述的显示通讯 主机(3)相连。
5.根据权利要求1所述的直流电源综合电能检测仪，其特征在于所述的遥信主机(2)内设有若干遥信检测卡，每张遥信检测卡包括七路熔丝检测线路(211)和一个单 片机(212)，七路熔丝检测线路(211)分别和单片机(212)的输入端相连，所述的 单片机(212)上还连接有存储单元(213)和485通讯接口(214)；所述的遥信检测卡 包括一张遥信检测主卡(21)和若干遥信检测分卡(22)，所述的遥信检测分卡(22) 上设有和该卡上的单片机相连的旋钮开关(215)；遥信检测分卡(22)的485通讯接口 均和遥信检测主卡(21)的485通讯接口相连，遥信检测主卡(21)的485通讯接口通 过485通讯总线(4)和所述的显示通讯主机(3)相连；所述的遥信检测主卡(21)的 单片机上连接有熔丝报警单元(216)。
6.根据权利要求5所述的直流电源综合电能检测仪，其特征在于所述的遥信主机(2)的机箱的正面设有若干插卡口，所述的遥信检测卡分别通过插卡口设于遥信主机(2)的机箱内。
7.根据权利要求5或6所述的直流电源综合电能检测仪，其特征在于所述的遥信主机(2)内设有遥信机母板(23)和遥信机电源板(24)，所述的遥信检测主卡(21)、遥信检测分卡(22)和遥信机电源板(24)分别插接于所述的遥信机母板(23)上，遥 信机电源板(24)通过遥信机母板(23)供给各遥信检测卡工作电压，所述的遥信检测 分卡(22)的485通讯接口通过遥信机母板(23)和所述的遥信检测主卡(21)的485 通讯接口相连。
8.根据权利要求7所述的直流电源综合电能检测仪，其特征在于所述的遥信主机 (2)内设有报警指示灯板(25)，所述的报警指示灯板(25)插接于所述的遥信机母板(23)上，所述的熔丝报警单元(216)包括若干发光二极管，每个发光二极管对应 一路熔丝检测线路(211)，所述的发光二极管均设于所述的报警指示灯板(25)上， 所述的遥信检测主卡(21)上的报警控制信号通过遥信机母板(23)和报警指示灯板 (25)上的发光二极管电连接。
9.根据权利要求1或2或5所述的直流电源综合电能检测仪，其特征在于所述的显 示通讯主机(3)包括大容量单片机(31)及与大容量单片机(31)相连的显示模块(32)、按键模块(33)、存储模块(34)、485通讯接口(35)和显示主机报警模块 (36)，显示通讯主机(3)通过连在该485通讯接口(35)上的485通讯总线(4)和 所述的测量主机(1)、遥信主机(2)及上位监控机(5)相连。
10.根据权利要求9所述的直流电源综合电能检测仪，其特征在于所述的显示模块 (32)包括大尺寸液晶显示屏和多个运行LED指示灯，所述的显示主机报警模块(36)包括蜂鸣器和多个报警LED指示灯。
专利摘要本实用新型涉及一种直流电源综合电能检测仪，包括测量电能的测量主机、检测熔丝状态的遥信主机和显示通讯主机，测量主机、遥信主机均和显示通讯主机通过通讯电缆相连。测量主机采样输入回路和输出回路上的电压、电流值，再计算出功率和电能数据，遥信主机检测输入回路和输出回路上的熔丝状态(是否断裂)，显示通讯主机通过通讯电缆读取测量主机获得的各种参数值以及遥信主机获得的各熔丝状态，并相应地显示数据和触发报警。本实用新型既能显示电压、电流参数，又能显示功率、电能参数，并且报警类型丰富，可实现过压和欠压报警、电流预警、电流上下限报警、熔丝断等多种用电情况的报警，满足IDC机房电源管理的需要。
文档编号G01R31/327GK201804043SQ20102050284
公开日2011年4月20日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者徐国明, 王祥, 陈水明 申请人:浙江涵普电力科技有限公司