一种基于MCU控制模块的智能化通信和供电系统及方法与流程

本发明涉及mcu控制领域，具体是一种基于mcu控制模块的智能化通信和供电系统及方法。

背景技术：

微控制单元称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、usb、a/d转换、uart、plc、dma等周边接口，甚至lcd驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。诸如手机、pc外围、遥控器，汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到mcu的身影。

单片机按应用范围又可分成通用型和专用型。专用型是针对某种特定产品而设计的，例如用于体温计的单片机、用于洗衣机的单片机等等。在通用型的单片机中，又可按字长分为4位、8位、16/32位，虽然计算机的微处理器现在几乎是32/64位的天下，8位、16位的微处理器已趋于萎缩，但单片机情况却不同，8位单片机成本低，价格廉，便于开发，其性能能满足大部分的需要，只有在航天、汽车、机器人等高技术领域，需要高速处理大量数据时，才需要选用16/32位，而在一般工业领域，8位通用型单片机，仍然是目前应用最广的单片机；

目前，供电柜对设备进行供电时通常是统一进行供电，对不需要运行或电量充足的设备不进行筛选直接供电，这样会导致不需要供电的设备会长时间处于供电的情况下，造成设备和供电柜的损耗，本申请旨在对连接在供电柜上的不同设备进行逐一的电量分析，对需要供电的设备指向性进行供电，实现供电柜智能化供电。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于mcu控制模块的智能化通信和供电系统及方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于mcu控制模块的智能化通信和供电系统，所述该系统包括通信设备、实时通信数据交互模块、通信设备端剩余电量管理模块、电源负载端智能管理模块、通信设备电流电压检测模块和mcu智能化控制平台，其中，实时通信数据交互模块和通信设备通过内网连接，通信设备、通信设备端剩余电量管理模块、电源负载端智能管理模块、通信设备电流电压检测模块通过内网相互连接，通信设备、实时通信数据交互模块、通信设备端剩余电量管理模块、电源负载端智能管理模块、通信设备电流电压检测模块分别和mcu智能化控制平台通过内网连接；

所述实时通信数据交互模块用于采集外部通信设备对内部通信设备发送的通信指令，实时进行应答，通信设备端剩余电量管理模块用于对连接的通信设备进行电源管理，电源负载端智能管理模块用于对通信设备和电源负载端的电缆状态进行监测，保证智能化实时供电，通信设备电流电压检测模块用于对当前与电源负载端连接的通信设备进行电流和电压的监测分析，mcu智能化控制平台用于对系统进行智能控制。

通过采用上述技术方案：所述实时通信数据交互模块包括通信指令实时采集子模块和指令内容综合管理子模块，其中通信指令实时采集子模块用于采集外部通信设备对应内部通信设备发送的通信指令，将指令进行集中发送给指令内容综合管理子模块，指令内容综合管理子模块用于对采集的通信指令内容进行录入，确认当前通信指令是否需要匹配的通信设备进行应答，当传输的通信指令需要应答，将采集的通信指令发送给匹配的通信设备进行应答，当传输的通信指令不需要应答，指令内容综合管理子模块对当前指令进行存储，使所匹配的通信设备进行实时调用查看。

通过采用上述技术方案：所述通信设备端剩余电量管理模块包括通信设备综合电量分析子模块和低电量标记子模块，其中通信设备综合电量分析子模块用于对电源负载端连接的通信设备的电源电量进行综合分析，低电量标记子模块用于对通信设备综合电量分析子模块分析的综合电量低的通信设备进行标记，将标记结果发送给电源负载端智能管理模块优先进行充电。

通过采用上述技术方案：所述通信设备综合电量分析子模块设定不同通信设备的剩余电量为x1、x2、x3、…、xn-1、xn（单位：kwh），当监测xn小于设定阈值，直接将该通信设备的电量发送给低电量标记子模块，低电量标记子模块对该通信设备进行标记，优先进行充电，当监测xn大于设定阈值，监测不同通信设备对外部连接的通信设备的通信指令应答率为k1、k2、k3、…、kn-1、kn，设定不同通信设备综合电量值为c，根据公式：

c=xn*（1-kn）

计算得出，不同通信设备的综合电量值，对不同通信设备的综合电量值进行排序，协成列表，发送给低电量标记子模块，低电量标记子模块对列表内部综合电量低的通信设备进行标记，将标记结果发送给电源负载端智能管理模块优先进行充电。

通过采用上述技术方案：所述电源负载端智能管理模块包括电路电缆状态监测子模块和输出电路控制子模块，电路电缆状态监测子模块用于监测电源负载端与不同通信设备连接的电缆状态，监测当前连接的电缆是否损坏、老化，对监测异常数据的电缆进行标记，发送给mcu智能化控制平台进行人工处理，输出电路控制子模块用于通信设备在电量充满后发送停止反馈信号返回电源负载端，使电源负载端能够智能化对连接的通信设备进行供电。

通过采用上述技术方案：所述通信设备电流电压智能检测模块包括电流电压综合采样分析子模块和用电计量统计子模块，电流电压综合采样分析子模块用于对连接的通信设备的电流电压进行监测分析，检测不同通信设备的电流和电压，对不同的通信设备输出可适应范围内合适的电流和电压进行供电，用电计量统计子模块用于对不同通信设备一定时间段内耗电量进行统计分析后排序，对通信设备高耗电异常进行分析。

通过采用上述技术方案：所述mcu智能化控制平台包括数据备份库和人工干预子模块，数据备份库包括电源负载端与通信设备供电电缆型号存储单元、通信设备电流电压数据储存单元、通信设备实时电量数据采集单元，人工干预子模块用于对所有模块进行实时人工调整，对电源负载端智能管理模块监测电缆状态进行及时维修。

一种基于mcu控制模块的智能化通信和供电方法：

s1：利用实时通信数据交互模块采集外部通信设备对内部通信设备发送的通信指令，实时进行应答，通信指令实时采集子模块采集外部通信设备对应内部通信设备发送的通信指令，将指令进行集中发送给指令内容综合管理子模块，指令内容综合管理子模块对采集的通信指令内容进行录入，确认当前通信指令是否需要匹配的通信设备进行应答，当传输的通信指令需要应答，将采集的通信指令发送给匹配的通信设备进行应答，当传输的通信指令不需要应答，指令内容综合管理子模块对当前指令进行存储，使所匹配的通信设备进行实时调用查看；

s2：利用通信设备端剩余电量管理模块对连接的通信设备进行电源管理，通信设备综合电量分析子模块对电源负载端连接的通信设备的电源电量进行综合分析，低电量标记子模块对通信设备综合电量分析子模块分析的综合电量低的通信设备进行标记，将标记结果发送给电源负载端智能管理模块优先进行充电；

s3：利用电源负载端智能管理模块对通信设备和电源负载端的电缆状态进行监测，保证智能化实时供电，电路电缆状态监测子模块监测电源负载端与不同通信设备连接的电缆状态，监测当前连接的电缆是否损坏、老化，对监测异常数据的电缆进行标记，发送给mcu智能化控制平台进行人工处理，输出电路控制子模块通信设备在电量充满后发送停止反馈信号返回电源负载端，使电源负载端能够智能化对连接的通信设备进行供电；

s4：利用通信设备电流电压检测模块对当前与电源负载端连接的通信设备进行电流和电压的监测分析，电流电压综合采样分析子模块对连接的通信设备的电流电压进行监测分析，检测不同通信设备的电流和电压，对不同的通信设备输出可适应范围内合适的电流和电压进行供电，用电计量统计子模块对不同通信设备一定时间段内耗电量进行统计分析后排序，对通信设备高耗电异常进行分析；

s5：利用mcu智能化控制平台对系统进行智能控制，数据备份库包括电源负载端与通信设备供电电缆型号存储单元、通信设备电流电压数据储存单元、通信设备实时电量数据采集单元，人工干预子模块对所有模块进行实时人工调整，对电源负载端智能管理模块监测电缆状态进行及时维修。

通过采用上述技术方案：所述步骤s4中，用电计量统计子模块对不同通信设备一定时间段内耗电量进行统计分析后排序，对通信设备高耗电异常进行分析，还包括以下步骤：

a1：获取连接在电源负载端不同通信设备的耗电量，对不同通信设备的耗电量进行排序，对耗电量超过设定阈值的通信设备进行标记；

a2：对标记的通信设备获取通信设备综合电量分析子模块内部监测通信设备通信指令应答率，确认高耗电通信设备是否通信指令应答率高；

a3：当通信设备耗电量高，但应答率低，对该通信设备进行二次标记，将二次标记的通信设备发送给mcu智能化控制平台进行人工查验。

通过采用上述技术方案：所述步骤s4中，利用通信设备电流电压检测模块对当前与电源负载端连接的通信设备进行电流和电压的监测分析，电流电压综合采样分析子模块对连接的通信设备的电流电压进行监测分析，检测不同通信设备的电流和电压，对不同的通信设备输出可适应范围内合适的电流和电压进行供电，还包括以下步骤：

所述设定一台通信设备包括主机和显示装置，设定电源负载端和通信设备的主机和显示装置采用主供电电缆和从供电电缆连接，当显示装置不止一台时，采用若干个从供电电缆，其中，通信设备电流电压检测模块对不同通信设备内主供应电缆的电流监测数值分别为q1、q2、q3、…、qn-1、qn（单位：a），设定通信设备a内主供应电缆的电流监测数值qn，从供电电缆的电流监测为w1、w2、w3、…、wn-1、wn，当前电源负载端电压值为220v，设定功率因素为l，设定通信设备a的负载功率为p，根据公式：

p=220*（qn+w1+w2+w3+…+wn-1+wn）*l

计算得出当前通信设备a的负载功率，通过上述计算公式逐一计算不同通信设备的负载功率进行记录，当监测不同通信设备的负载功率在设定阈值内，对不同的通信设备输出可适应范围内合适的电流和电压进行供电，当监测不同通信设备的负载功率不在设定阈值内，将该通信设备的负载功率发送给mcu智能化控制平台进行人工查验。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明旨在对连接在供电柜上的不同设备进行逐一的电量分析，对需要供电的设备指向性进行供电，实现供电柜智能化供电；

利用实时通信数据交互模块用于采集外部通信设备对内部通信设备发送的通信指令，实时进行应答，通信设备端剩余电量管理模块用于对连接的通信设备进行电源管理，电源负载端智能管理模块用于对通信设备和电源负载端的电缆状态进行监测，保证智能化实时供电，通信设备电流电压检测模块用于对当前与电源负载端连接的通信设备进行电流和电压的监测分析，mcu智能化控制平台用于对系统进行智能控制。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一种基于mcu控制模块的智能化通信和供电系统的模块结构示意图；

图2为本发明一种基于mcu控制模块的智能化通信和供电方法的步骤示意图；

图3为本发明一种基于mcu控制模块的智能化通信和供电方法的步骤s4的具体步骤示意图；

图4为本发明一种基于mcu控制模块的智能化通信和供电方法的实施过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～4，本发明实施例中，一种基于mcu控制模块的智能化通信和供电系统和方法，所述该系统包括通信设备、实时通信数据交互模块、通信设备端剩余电量管理模块、电源负载端智能管理模块、通信设备电流电压检测模块和mcu智能化控制平台，其中，实时通信数据交互模块和通信设备通过内网连接，通信设备、通信设备端剩余电量管理模块、电源负载端智能管理模块、通信设备电流电压检测模块通过内网相互连接，通信设备、实时通信数据交互模块、通信设备端剩余电量管理模块、电源负载端智能管理模块、通信设备电流电压检测模块分别和mcu智能化控制平台通过内网连接；

所述实时通信数据交互模块用于采集外部通信设备对内部通信设备发送的通信指令，实时进行应答，通信设备端剩余电量管理模块用于对连接的通信设备进行电源管理，电源负载端智能管理模块用于对通信设备和电源负载端的电缆状态进行监测，保证智能化实时供电，通信设备电流电压检测模块用于对当前与电源负载端连接的通信设备进行电流和电压的监测分析，mcu智能化控制平台用于对系统进行智能控制。

通过采用上述技术方案：所述实时通信数据交互模块包括通信指令实时采集子模块和指令内容综合管理子模块，其中通信指令实时采集子模块用于采集外部通信设备对应内部通信设备发送的通信指令，将指令进行集中发送给指令内容综合管理子模块，指令内容综合管理子模块用于对采集的通信指令内容进行录入，确认当前通信指令是否需要匹配的通信设备进行应答，当传输的通信指令需要应答，将采集的通信指令发送给匹配的通信设备进行应答，当传输的通信指令不需要应答，指令内容综合管理子模块对当前指令进行存储，使所匹配的通信设备进行实时调用查看。

通过采用上述技术方案：所述通信设备端剩余电量管理模块包括通信设备综合电量分析子模块和低电量标记子模块，其中通信设备综合电量分析子模块用于对电源负载端连接的通信设备的电源电量进行综合分析，低电量标记子模块用于对通信设备综合电量分析子模块分析的综合电量低的通信设备进行标记，将标记结果发送给电源负载端智能管理模块优先进行充电。

通过采用上述技术方案：所述通信设备综合电量分析子模块设定不同通信设备的剩余电量为x1、x2、x3、…、xn-1、xn（单位：kwh），当监测xn小于设定阈值，直接将该通信设备的电量发送给低电量标记子模块，低电量标记子模块对该通信设备进行标记，优先进行充电，当监测xn大于设定阈值，监测不同通信设备对外部连接的通信设备的通信指令应答率为k1、k2、k3、…、kn-1、kn，设定不同通信设备综合电量值为c，根据公式：

c=xn*（1-kn）

计算得出，不同通信设备的综合电量值，对不同通信设备的综合电量值进行排序，协成列表，发送给低电量标记子模块，低电量标记子模块对列表内部综合电量低的通信设备进行标记，将标记结果发送给电源负载端智能管理模块优先进行充电。

通过采用上述技术方案：所述电源负载端智能管理模块包括电路电缆状态监测子模块和输出电路控制子模块，电路电缆状态监测子模块用于监测电源负载端与不同通信设备连接的电缆状态，监测当前连接的电缆是否损坏、老化，对监测异常数据的电缆进行标记，发送给mcu智能化控制平台进行人工处理，输出电路控制子模块用于通信设备在电量充满后发送停止反馈信号返回电源负载端，使电源负载端能够智能化对连接的通信设备进行供电。

通过采用上述技术方案：所述通信设备电流电压智能检测模块包括电流电压综合采样分析子模块和用电计量统计子模块，电流电压综合采样分析子模块用于对连接的通信设备的电流电压进行监测分析，检测不同通信设备的电流和电压，对不同的通信设备输出可适应范围内合适的电流和电压进行供电，用电计量统计子模块用于对不同通信设备一定时间段内耗电量进行统计分析后排序，对通信设备高耗电异常进行分析。

通过采用上述技术方案：所述mcu智能化控制平台包括数据备份库和人工干预子模块，数据备份库包括电源负载端与通信设备供电电缆型号存储单元、通信设备电流电压数据储存单元、通信设备实时电量数据采集单元，人工干预子模块用于对所有模块进行实时人工调整，对电源负载端智能管理模块监测电缆状态进行及时维修。

一种基于mcu控制模块的智能化通信和供电方法：

s1：利用实时通信数据交互模块采集外部通信设备对内部通信设备发送的通信指令，实时进行应答，通信指令实时采集子模块采集外部通信设备对应内部通信设备发送的通信指令，将指令进行集中发送给指令内容综合管理子模块，指令内容综合管理子模块对采集的通信指令内容进行录入，确认当前通信指令是否需要匹配的通信设备进行应答，当传输的通信指令需要应答，将采集的通信指令发送给匹配的通信设备进行应答，当传输的通信指令不需要应答，指令内容综合管理子模块对当前指令进行存储，使所匹配的通信设备进行实时调用查看；

s2：利用通信设备端剩余电量管理模块对连接的通信设备进行电源管理，通信设备综合电量分析子模块对电源负载端连接的通信设备的电源电量进行综合分析，低电量标记子模块对通信设备综合电量分析子模块分析的综合电量低的通信设备进行标记，将标记结果发送给电源负载端智能管理模块优先进行充电；

s3：利用电源负载端智能管理模块对通信设备和电源负载端的电缆状态进行监测，保证智能化实时供电，电路电缆状态监测子模块监测电源负载端与不同通信设备连接的电缆状态，监测当前连接的电缆是否损坏、老化，对监测异常数据的电缆进行标记，发送给mcu智能化控制平台进行人工处理，输出电路控制子模块通信设备在电量充满后发送停止反馈信号返回电源负载端，使电源负载端能够智能化对连接的通信设备进行供电；

s4：利用通信设备电流电压检测模块对当前与电源负载端连接的通信设备进行电流和电压的监测分析，电流电压综合采样分析子模块对连接的通信设备的电流电压进行监测分析，检测不同通信设备的电流和电压，对不同的通信设备输出可适应范围内合适的电流和电压进行供电，用电计量统计子模块对不同通信设备一定时间段内耗电量进行统计分析后排序，对通信设备高耗电异常进行分析；

s5：利用mcu智能化控制平台对系统进行智能控制，数据备份库包括电源负载端与通信设备供电电缆型号存储单元、通信设备电流电压数据储存单元、通信设备实时电量数据采集单元，人工干预子模块对所有模块进行实时人工调整，对电源负载端智能管理模块监测电缆状态进行及时维修。

通过采用上述技术方案：所述步骤s4中，用电计量统计子模块对不同通信设备一定时间段内耗电量进行统计分析后排序，对通信设备高耗电异常进行分析，还包括以下步骤：

a1：获取连接在电源负载端不同通信设备的耗电量，对不同通信设备的耗电量进行排序，对耗电量超过设定阈值的通信设备进行标记；

a2：对标记的通信设备获取通信设备综合电量分析子模块内部监测通信设备通信指令应答率，确认高耗电通信设备是否通信指令应答率高；

a3：当通信设备耗电量高，但应答率低，对该通信设备进行二次标记，将二次标记的通信设备发送给mcu智能化控制平台进行人工查验。

通过采用上述技术方案：所述步骤s4中，利用通信设备电流电压检测模块对当前与电源负载端连接的通信设备进行电流和电压的监测分析，电流电压综合采样分析子模块对连接的通信设备的电流电压进行监测分析，检测不同通信设备的电流和电压，对不同的通信设备输出可适应范围内合适的电流和电压进行供电，还包括以下步骤：

所述设定一台通信设备包括主机和显示装置，设定电源负载端和通信设备的主机和显示装置采用主供电电缆和从供电电缆连接，当显示装置不止一台时，采用若干个从供电电缆，其中，通信设备电流电压检测模块对不同通信设备内主供应电缆的电流监测数值分别为q1、q2、q3、…、qn-1、qn（单位：a），设定通信设备a内主供应电缆的电流监测数值qn，从供电电缆的电流监测为w1、w2、w3、…、wn-1、wn，当前电源负载端电压值为220v，设定功率因素为l，设定通信设备a的负载功率为p，根据公式：

p=220*（qn+w1+w2+w3+…+wn-1+wn）*l

计算得出当前通信设备a的负载功率，通过上述计算公式逐一计算不同通信设备的负载功率进行记录，当监测不同通信设备的负载功率在设定阈值内，对不同的通信设备输出可适应范围内合适的电流和电压进行供电，当监测不同通信设备的负载功率不在设定阈值内，将该通信设备的负载功率发送给mcu智能化控制平台进行人工查验。

实施例1：限定条件，所述通信设备综合电量分析子模块设定不同通信设备的剩余电量为2.5kwh、1.1kwh、3.2kwh、0.3kwh，其中设定阈值为0.5kwh，监测0.3kwh小于设定阈值0.5kwh，直接将该通信设备的电量发送给低电量标记子模块，低电量标记子模块对该通信设备进行标记，优先进行充电；

其中监测的2.5kwh、1.1kwh、3.2kwh大于设定阈值，监测不同通信设备对外部连接的通信设备的通信指令应答率为0.3、0.7、0.51，设定不同通信设备综合电量值为c，根据公式：

c1=2.5*（1-0.3）=1.75；c2=1.1*（1-0.7）=0.33；c3=3.2*（1-0.51）=1.56；计算得出，不同通信设备的综合电量值，对不同通信设备的综合电量值进行排序，协成列表，发送给低电量标记子模块，低电量标记子模块对列表内部综合电量低的通信设备进行标记，将标记结果发送给电源负载端智能管理模块优先进行充电。

实施例2：限定条件，所述通信设备综合电量分析子模块设定不同通信设备的剩余电量为4.5kwh、1.4kwh，其中设定阈值为0.5kwh，其中监测的4.5kwh、1.4kwh大于设定阈值，监测不同通信设备对外部连接的通信设备的通信指令应答率为0.9、0.2，设定不同通信设备综合电量值为c，根据公式：

c1=4.5*（1-0.9）=0.45；c2=1.4*（1-0.2）=1.12；计算得出，不同通信设备的综合电量值，对不同通信设备的综合电量值进行排序，协成列表，发送给低电量标记子模块，低电量标记子模块对列表内部综合电量低的通信设备进行标记，将标记结果发送给电源负载端智能管理模块优先进行充电。

实施例3：限定条件，设定通信设备a内主供应电缆的电流监测数值12a，从供电电缆的电流监测为1a、1.7a、2a，当前电源负载端电压值为220v，设定功率因素为0.9，设定通信设备a的负载功率为p，根据公式：

p=220*（12a+1a+1.7a+2a）*0.9=3306.6w

计算得出当前通信设备a的负载功率为3306.6w，通过上述计算公式逐一计算不同通信设备的负载功率进行记录，当监测不同通信设备的负载功率在设定阈值内，设定阈值为大于1100w，对不同的通信设备输出可适应范围内合适的电流和电压进行供电，当监测不同通信设备的负载功率不在设定阈值内，将该通信设备的负载功率发送给mcu智能化控制平台进行人工查验。

实施例4：限定条件，设定通信设备a内主供应电缆的电流监测数值17a，从供电电缆的电流监测为4a、1.5a、3a、1.2a，当前电源负载端电压值为220v，设定功率因素为0.9，设定通信设备a的负载功率为p，根据公式：

p=220*（17a+4a+1.5a+3a+1.2a）*0.9=5286.6w

计算得出当前通信设备a的负载功率为5286.6w，通过上述计算公式逐一计算不同通信设备的负载功率进行记录，当监测不同通信设备的负载功率在设定阈值内，设定阈值为大于1100w，对不同的通信设备输出可适应范围内合适的电流和电压进行供电，当监测不同通信设备的负载功率不在设定阈值内，将该通信设备的负载功率发送给mcu智能化控制平台进行人工查验。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。