一种零碳通信用模块化开关电源系统的制作方法

1.本发明涉及通信开关电源技术领域，特别涉及一种零碳通信用模块化开关电源系统。


背景技术：

2.模块化开关电源(switch modular power supply，简称smps)，又称模块化电源、开关电源，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，而输出是需要的直流电。
3.而目前通信用的开关电源主要采用市电引入的供电方式，增加市电的负担，同时造成二氧化碳的排放量增加。


技术实现要素：

4.为此，需要提供一种零碳通信用模块化开关电源系统，解决现有的通信基站采用市电供电的开关电源的供电方式造成增加碳排放的问题。
5.为实现上述目的，发明人提供了零碳通信用模块化开关电源系统，系统包括交流输入模块、光伏电源模块、直流风机电源模块、蓄电池模块、整流模块、光伏dc
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dc模块、风机dc
‑
dc模块、电池dc
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dc模块、母排配电模块、直流配电单元及监控模块；
6.所述交流输入模块通过整流模块连接于母排配电模块；
7.所述光伏电源模块通过光伏dc
‑
dc模块连接于母排配电模块；
8.所述直流风机电源模块通过风机dc
‑
dc模块连接于母排配电模块；
9.所述蓄电池模块通过电池dc
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dc模块连接于母排配电模块；
10.所述直流配电单元连接于母排配电模块，用于为通信设备提供工作电源；
11.所述监控模块通信连接于整流模块、光伏dc
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dc模块、风机dc
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dc模块、逆变模块及电池dc
‑
dc模块；
12.所述监控模块用于监测和控制整流模块、光伏dc
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dc模块、风机dc
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dc模块及电池dc
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dc模块，当光伏dc
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dc模块及/或风机dc
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dc模块的输出电压达到第一预设电压值时，则光伏dc
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dc模块及/或风机dc
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dc模块为通信设备进行供电，当光伏dc
‑
dc模块及风机dc
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dc模块的输出电压下降至第二预设电压值时，则启动电池dc
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dc模块，通过光伏dc
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dc模块、风机dc
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dc模块以及电池dc
‑
dc模块为通信设备供电，当电池dc
‑
dc模块的输出电压下降至第三预设电压值时，则关闭电池dc
‑
dc模块，启动整流模块，通过光伏dc
‑
dc模块、风机dc
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dc模块以及整流模块为通信设别供电，所述第一预设电压值大于第二预设电压值，所述第二预设电压值大于第三预设电压值。
13.进一步优化，所述监控模块还用于检测光伏dc
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dc模块或风机dc
‑
dc模块的输出电压大于第四预设电压值，则逆转电池dc
‑
dc模块为蓄电池模块充电，所述第四预设电压值大于第一预设电压值。
14.进一步优化，还包括逆变模块及公网并网模块，所述公网并网模块的输入端通过逆变模块连接于母排配电模块，所述公网并网模块的输出端连接于市电电网，所述逆变模块的控制端连接于监控模块；
15.所述监控模块还用于当检测到光伏dc
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dc模块或风机dc
‑
dc模块的输出电压大于第五预设电压值时，控制逆变模块工作将光伏电源模块及直流风机电源模块产生的直流电转换为交流电，并通过公网并网模块为市电电网供电。
16.进一步优化，所述蓄电池模块包括多个蓄电池组，预设个数相同蓄电池组通过同一dc
‑
dc模块连接于母排配电模块，不同的蓄电池组通过不同dc
‑
dc模块连接于母排配电模块。
17.进一步优化，所述监控模块包括检测单元、显示界面及输入键盘，所述检测单元用于检测光伏dc
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dc模块、风机dc
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dc模块及电池dc
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dc模块的输出电能的电压、电流，检测整流模块、逆变模块的电压、电流及频率，所述显示界面用于显示整流模块、光伏dc
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dc模块、风机dc
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dc模块、逆变模块及电池dc
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dc模块的工作情况，所述输入键盘用于设置监控模块、整流模块、光伏dc
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dc模块、风机dc
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dc模块、逆变模块及电池dc
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dc模块的工作状态。
18.进一步优化，所述监控模块还包括通信接口，所述通信接口用于动力环境监控通信或者远程通信。
19.进一步优化，所述直流配电单元的控制端连接于控制模块；
20.所述控制模块用于通过直流配电单元控制通信设备供电或下电。
21.区别于现有技术，上述技术方案，通过采用光伏电源模块及直流风机电源模块产生的电能经过光伏dc
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dc模块及风机dc
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dc模块的转化后输送至母排配电模块，然后在通过直流配电单元为各个通信设备进行供电，通过监控模块监控光伏dc
‑
dc模块及风机dc
‑
dc模块的工作情况，当光伏dc
‑
dc模块及风机dc
‑
dc模块的输出电压达到第一预设电压值时，则通过光伏dc
‑
dc模块及风机dc
‑
dc模块为通信设备进行供电，而当检测到光伏dc
‑
dc模块及风机dc
‑
dc模块低于第二预设电压时，则启动电池dc
‑
dc模块，通过蓄电池模块与光伏电源模块及直流风机电源模块共同为通信设备进行供电，而当检测到电dc
‑
dc模块的输出电压低于第三预设电压时，则启动整流模块，通过交流输入模块、光伏电源模块及直流风机电源模块为通信设备进行供电，通过接入光伏电源模块及直流风机电源模块为通信设备进行供电，减轻市电的负担，同时减少基站的二氧化碳的排放。
附图说明
22.图1为具体实施方式所述零碳通信用模块化开关电源系统的一种结构示意图；
23.图2为具体实施方式所述零碳通信用模块化开关电源系统的工作原理示意图。
24.附图标记说明：
25.110、交流输入模块，111、整流模块；120、光伏电源模块，121、光伏dc
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dc模块；130、直流风机电源模块，131、风机dc
‑
dc模块；140、蓄电池模块，141、电池dc
‑
dc模块，150、监控模块，160、母排配电模块，161、直流配电单元，170、通信设备，181、逆变模块，182、公网并网模块。
具体实施方式
26.为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
27.请参阅图1
‑
2，本实施例提供一种零碳通信用模块化开关电源系统，该系统可工作在离网状态或并网状态，离网工作状态时开关电源可接入太阳能、风能等绿色能源为通信设备170供电，可通过储能电池储能，在无太阳能、风能的情况下储能电池为通信设备170供电，设备供电完全采用绿色能源实现零碳排放；并网工作状态时，优先使用太阳能、风能等绿色能源为通信设备170供电，可通过储能电池储能，在无太阳能、风能的情况下储能电池为通信设备170供电，绿色能源和储能电池中能量耗尽后使用市电供电，当绿色能源充足且储能电池充满电后，绿色能源可逆变为交流为电网供电，每年为电网提供的电能大于或等于从电网使用的电能，最终实现零碳排放。
28.请参阅图1，本实施例提供一种零碳通信用模块化开关电源系统，系统包括交流输入模块110、光伏电源模块120、直流风机电源模块130、蓄电池模块140、整流模块111、光伏dc
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dc模块121、风机dc
‑
dc模块131、电池dc
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dc模块141、母排配电模块160、直流配电单元161及监控模块150；上述系统中母排配电模块160、直流配电单元161连及监控模块150为必须配置，其余模块按需配置一种或多种。
29.所述交流输入模块110通过整流模块111连接于母排配电模块160；
30.所述光伏电源模块120通过光伏dc
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dc模块121连接于母排配电模块160；
31.所述直流风机电源模块130通过风机dc
‑
dc模块131连接于母排配电模块160；
32.所述蓄电池模块140通过电池dc
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dc模块141连接于母排配电模块160；
33.所述直流配电单元161连接于母排配电模块160，用于为通信设备170提供工作电源；
34.所述监控模块150通信连接于整流模块111、光伏dc
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dc模块121、风机dc
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dc模块131、逆变模块181及电池dc
‑
dc模块141；
35.所述监控模块150用于监测和控制整流模块111、光伏dc
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dc模块121、风机dc
‑
dc模块131及电池dc
‑
dc模块141，当光伏dc
‑
dc模块121及/或风机dc
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dc模块131的输出电压达到第一预设电压值时，则光伏dc
‑
dc模块121及/或风机dc
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dc模块131为通信设备170进行供电，当光伏dc
‑
dc模块121及风机dc
‑
dc模块131的输出电压下降至第二预设电压值时，则启动电池dc
‑
dc模块141，通过光伏dc
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dc模块121、风机dc
‑
dc模块131以及电池dc
‑
dc模块141为通信设备170供电，当电池dc
‑
dc模块141的输出电压下降至第三预设电压值时，则关闭电池dc
‑
dc模块141，启动整流模块111，通过光伏dc
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dc模块121、风机dc
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dc模块131以及整流模块111为通信设别供电，所述第一预设电压值大于第二预设电压值，所述第二预设电压值大于第三预设电压值。
36.通过采用光伏电源模块120及直流风机电源模块130产生的电能经过光伏dc
‑
dc模块121及风机dc
‑
dc模块131的转化后输送至母排配电模块160，然后在通过直流配电单元161为各个通信设备170进行供电，通过监控模块150监控光伏dc
‑
dc模块121及风机dc
‑
dc模块131的工作情况，当光伏dc
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dc模块121及风机dc
‑
dc模块131正常工作时，光伏dc
‑
dc模块121及风机dc
‑
dc模块131的输出电压达到第一预设电压值附近，则通过光伏dc
‑
dc模块121及风机dc
‑
dc模块131通过直流母排配电模块160为通信设备170提供电源；光伏dc
‑
dc模块
121及风机dc
‑
dc模块131输出电能不足时电压逐渐下降，当其输出电压低于第二预设电压值时，则启动电池dc
‑
dc模块141，通过光伏dc
‑
dc模块121、风机dc
‑
dc模块131及电池dc
‑
dc模块141共同为通信设备170提供电源，蓄电池模块140随着放电时间的增长电压不断下降，而当电池dc
‑
dc模块141的输出电压低于第三预设电压时，则关闭电池dc
‑
dc模块141，启动整流模块111，通过光伏dc
‑
dc模块121、风机dc
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dc模块131及整流模块111为通信设备170供电，通过接入光伏电源模块120及直流风机电源模块130为通信设备170进行供电，减轻市电的负担，同时减少基站的二氧化碳的排放。
37.具体的，监控模块根据业务逻辑预设n组预设电压值，本实施例中，采用五组预设值，监控模块150通过设置光伏dc
‑
dc模块121及风机dc
‑
dc模块131的输出电压为55v，即将第一预设电压值设置为55v，当光伏dc
‑
dc模块121及风机dc
‑
dc模块131输出的电压稳定在55v时，则通过光伏dc
‑
dc模块121及风机dc
‑
dc模块131为通信设备170进行供电，而将电池dc
‑
dc模块141的输出电压设置为54v，即第二预设电压值为54v，当光伏电源模块120及直流风机电源模块130产生的电能不足时，光伏dc
‑
dc模块121及风机dc
‑
dc模块131的输出电压会从55v下降至54v以下，此时，控制模块启动电池dc
‑
dc模块141，通过蓄电池模块140与光伏电源模块120及直流风机电源模块130共同为通信设备170进行供电；监控模块150将整流模块111启动的电压阈值设置为46v，即第三预设电压值为46v，当通过蓄电池模块140供电时，电池dc
‑
dc模块141的输出电压降低至46v以下时，则启动整流模块111，通过交流输入模块110为通信设备170供电，若光伏电源模块120及直流风机电源模块130还能产生电能，则光伏电源模块120及直流风机电源模块130和交流输入模块110共同为通信设备170进行供电。其中，将整流模块111的输出电压稳定在46v，而当光伏dc
‑
dc模块121及风机dc
‑
dc模块131的输出电压稳定升高时，当光伏dc
‑
dc模块121及风机dc
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dc模块131输出的电压高于46v时，则关闭整流模块111，停止市电输入，通过光伏dc
‑
dc模块121及风机dc
‑
dc模块131为通信设备170进行供电。
38.在其他实施例中，可以采用六组预设值，光伏dc
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dc模块121及风机dc
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dc模块131预设的工作电压值不一样，光伏dc
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dc模块的工作电压值为第一预设电压值，电机dc
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dc模块的工作电压值为第二预设电压值，电池dc
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dc模块的工作电压值为第三预设电压值，整流模块的工作电压值为第四预设电压值；而当光伏dc
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dc模块121及风机dc
‑
dc模块131的输出电压值大于第五预设值时为蓄电池模块充电，而当光伏dc
‑
dc模块121及风机dc
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dc模块131的输出电压值大于第六预设值时控制逆变模块工作。可以根据实际需要设置各个模块工作电压的预设值。
39.其中，光伏dc
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dc模块121及风机dc
‑
dc模块131均具有热插拔功能，且均可以根据监控模块150控制调整电压值，最终调整供电的优先级，其输入电压为40v～60v，输出电压为42v～58v可调。
40.在本实施例中，为了保证蓄电池模块140的电量充足，所述监控模块150还用于检测光伏dc
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dc模块121或风机dc
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dc模块131的输出电压大于第四预设电压值，则逆转电池dc
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dc模块141为蓄电池模块140充电。电池dc
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dc模块141具有双向输入输出功能，有蓄电池模块140为开关电源供电以及开关电源为蓄电池模块140充电两种方式，双向输入输出的电压均为42v dc～58vdc可调，电池dc
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dc模块141具有热插拔功能，电池dc
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dc模块141可以根据监控模块150控制调整电压值，最终调整供电的优先级。当市电模块与光伏dc
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dc模块121
及风机dc
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dc模块131共同为通信设备170供电，当光伏dc
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dc模块121及风机dc
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dc模块131的输出电压上升至第四预设电压值时，则通过逆转电池dc
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dc模块141，为蓄电池模块140进行充电，其中，第四预设电压值大于第一预设电压值，本实施例中，第四预设电压值为56v。
41.在本实施例中，进一步减轻市电的负担，还包括逆变模块181及公网并网模块182，所述公网并网模块182的输入端通过逆变模块181连接于母排配电模块160，所述公网并网模块182的输出端连接于市电电网，所述逆变模块181的控制端连接于监控模块150；
42.所述监控模块150还用于当检测到光伏dc
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dc模块121或风机dc
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dc模块131的输出电压大于第五预设电压时，控制逆变模块181工作将光伏电源模块120及直流风机电源模块130产生的直流电转换为交流电，并通过公网并网模块182为市电电网供电。
43.当光伏电源模块120及直流风机电源模块130产生的电能充足，且为蓄电池模块140充满电后，当光伏dc
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dc模块121或风机dc
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dc模块131的输出电压大于第五预电压时，则控制逆变模块181工作，将光伏电源模块120及直流风机电源模块130产生的直流电转换为交流电，并通过公网并网模块182为市电电网供电，不但满足基站的供电需要，同时减轻市电的负压，在以年为周期的单位内实现开关电源零碳排放。逆变模块181可以将电能逆变为220v/380v的电能，可以为通信设备170的空调供电，也可以通过公网并网模块182为市电电网供电。逆变模块181可以根据监控模块150监控调整电压值，最终调整供电的优先级。
44.在本实施例中，所述蓄电池模块140包括多个蓄电池组，预设个数相同蓄电池组通过同一dc
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dc模块连接于母排配电模块160，不同的蓄电池组通过不同dc
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dc模块连接于母排配电模块160。蓄电池模块140电池dc
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dc模块141所述电池dc
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dc模块用于管理蓄电池组，所述每个电池dc
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dc模块141可下挂n组相同的蓄电池，1≤n≤4，当蓄电池不同时，则不同的蓄电池组通过不同的电池dc
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dc模块141连接于母排配电模块160。通过电池dc
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dc模块141可以实现不同蓄电池组的隔离以及优先放电的功能。其中，若蓄电池模块140采用相同的蓄电池，可以直接通过断路器直接接入母排配电模块160，也可以通过电池dc
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dc模块141接入母排配电模块160；不同的蓄电池模块140通过dc
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dc模块接入母排配电模块160，实现不同蓄电池模块140之间的隔离以及优先放电功能。
45.在本实施例中，所述监控模块150包括检测单元、显示界面及输入键盘，所述检测单元用于检测整流模块111、光伏dc
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dc模块121、风机dc
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dc模块131及电池dc
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dc模块141的输出电能的电压、电流及频率，所述显示界面用于显示整流模块111、光伏dc
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dc模块121、风机dc
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dc模块131及电池dc
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dc模块141的工作情况，所述输入键盘用于设置整流模块111、光伏dc
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dc模块121、风机dc
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dc模块131及电池dc
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dc模块141的工作状态。监控模块150通过检测单元可以检测整流模块111、光伏dc
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dc模块121、风机dc
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dc模块131及电池dc
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dc模块141的工作情况，并通过显示界面进行显示；而通过按键模块设置各个模块的控制逻辑，控制各个模块根据新设定的逻辑进行供电。其中，所述监控模块150还包括通信接口，所述通信接口用于动力监控通信或者远程通信。监控模块150可以通过通信接口连接于各个dc
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dc模块进行监控通信，也可以连接于远程平台，进行远程通信，通信接口可以采用rs485通信接口或rj45通信接口。
46.在本实施例中，所述直流配电单元161的控制端连接于控制模块；
47.所述控制模块用于通过直流配电单元161控制通信设备170供电或下电。直流配电单元161可以按照监控模块150的控制，控制每一路开关的通断实现通信设备170的供电或
下电。
48.需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。