CN105137944B - 用于浮标式高频地波雷达的智能供电控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于浮标式高频地波雷达的智能供电控制系统，通过该控制系统实现对电能的合理利用，使其能够满足浮标式高频地波雷达的供电控制需求。该供电控制系统包括：主控电路、通信电路、采样电路、驱动电路和接口电路；外围设备为上位机控制单元、进水报警单元和电源模块。所述采样电路对电源模块的温度、电量和各设备供电电压进行采样，然后将采样后的信号发送给主控电路；同时进水报警单元的进水状态信号也实时传送给主控电路；另一方面来自上位机控制单元的控制命令通过通信电路发送给主控电路。主控电路根据其内部设置的控制逻辑，将相应设备的通断电信号发送给驱动电路，由驱动电路控制电源模块的相应电压端口实现对应设备的通断电。

Description

用于浮标式高频地波雷达的智能供电控制系统

技术领域

本发明涉及一种智能供电控制系统，具体涉及一种浮标式高频地波雷达的智能供电控制系统，属于供电控制技术领域。

背景技术

浮标式高频地波雷达工作在环境恶劣的海洋远海区，要想长时间运行，只能依靠太阳能供电。考虑到远海区海上风浪大，天气变化无常且海水很有可能侵蚀到设备，因此为保证太阳能的合理利用以及供电系统的安全可靠，对各个设备供电的控制就显得尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于浮标式高频地波雷达的智能供电控制系统，通过该控制系统实现对电能的合理利用，使其能够满足浮标式高频地波雷达的供电控制需求。

所述的用于浮标式高频地波雷达的智能供电控制系统包括：主控电路、通信电路、采样电路、驱动电路和接口电路；外围设备为上位机控制单元、电源模块和设置在浮标式高频地波雷达舱体内的进水报警单元。

所述电源模块分别通过不同的电压端口为浮标式高频地波雷达的各个设备供电。

所述采样电路采集电源模块的温度以及浮标式高频地波雷达上各设备的供电电压，并作为采样信号发送给主控电路。

所述主控电路接收采样电路发送的采样信号、进水报警单元所发送的进水状态信号、上位机控制单元通过通信电路所发送的控制指令；同时所述主控电路依次通过驱动电路和接口电路向电源模块发送通断电控制信号，分别控制电源模块各电压端口的通断。

所述主控电路依据进水报警单元发来的进水状态信号，判断该进水报警单元所在舱体是否进水，当有舱体进水时，主控电路通过驱动电路向电源模块发送断电控制信号，控制电源模块进行延时断电，关闭电源模块的所有电压端口；否则，电源模块为各设备正常供电。

所述主控电路内设置有电源模块的温度限值，所述主控电路依据采样电路发来的电源模块的温度，判断电源模块的工作是否正常；当电源模块的温度超过所设定的温度限值时，主控电路判断电源模块工作异常，通过驱动电路向电源模块发送断电控制信号，控制电源模块进行延时断电，关闭电源模块的所有电压端口；否则，电源模块为各设备正常供电。

所述主控电路内设置有浮标式高频地波雷达上每个设备工作电压的范围值，所述主控电路依据采样电路发来的各设备的供电电压，与该设备对应的电压范围值进行比对；若设备的工作电压在其设定的工作电压范围内，则电源模块为各设备正常供电；若设备工作电压不在设定的工作电压范围内，则给相应设备断电。

所述主控电路能够依据上位机控制单元所发送的控制指令控制浮标式高频地波雷达上设备的通断电；所述控制命令包括实时控制命令和工作时间段控制命令，当主控电路接收到对某个设备的实时控制命令时，立即通过驱动电路对该设备进行通断电操作；当主控电路收到对某个设备的工作时间段控制命令时，则在指令中对应的时刻对相应设备进行通电和断电。

所述采样电路实时采集电源模块的电量，并作为采样信号发送给主控电路；所述主控电路依据电源模块的电量对选定的设备进行通断电控制；具体为：所述主控电路中预存所选定设备的对应的供电端口，当电源模块的电量大于等于主控电路内部设定的阈值时，表明当前电量充足，则通过驱动电路开启该设备；当电源电量小于设定的阈值时，则通过驱动电路关闭该设备。

所述上位机控制单元提供人机交互的接口，操作员可以通过远程登录，实现对雷达上选定设备的直接通断电控制或者设置雷达上各个设备的工作时间段，让其自动通断电。

所述浮标式高频地波雷达的电源模块包括太阳能板组、蓄电池组和电压转换模块；所述太阳能板组吸收太阳能，并将其转化成电能，然后给蓄电池组充电；所述蓄电池组储存电能，并通过电压转换模块转换为所需电压，分别通过相应的电压端口为浮标雷达的各个设备供电。

有益效果：

采用该系统能够对运用于特殊环境下的浮标式高频地波雷达的供电系统进行智能控制，通过对太阳能的合理利用，使该供电系统能够长时间持续稳定的为浮标式高频地波雷达供电。

附图说明

图1为该智能供电控制系统的组成示意图；

图2为该供电控制系统的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明。

本实施例提供一种用于浮标式高频地波雷达的智能供电控制系统，通过供电控制电路和供电控制上位机软件的配合处理，能够满足浮标式高频地波雷达的供电控制需求。

该供电控制系统的组成及信号流如图1所示，包括：主控电路、通信电路、采样电路、驱动电路和接口电路；外围设备为上位机控制单元、高频地波雷达的进水报警单元和电源模块。

所述电源模块用于为整个浮标式高频地波雷达(以下简称浮标雷达)供电，电源模块包括太阳能板组、蓄电池组和电压转换模块。其中，太阳能板组吸收太阳能，并将其转化成电能，然后给蓄电池组充电。蓄电池组储存电能，并通过电压转换模块转换为所需电压，分别通过相应的电压端口为浮标雷达的各个设备供电。为保证电源模块的可靠工作，电压转换模块的工作状态就显得格外重要。

所述采样电路采集电压转换模块的温度和电量(所述电压转换模块的电量即蓄电池组的电量)，以获得电压转换模块的工作状态。其中温度的采样通过设置在电压转换模块上的温度传感器实现；在对电压转换模块的电量进行采样时，由于电压转换模块的输入端口与蓄电池组相连，直接采样该端口的电压便可获得蓄电池组的电量。同时所述采样电路采集浮标雷达上各设备的供电电压。

所述主控电路接收采样电路发送的采样信号(包括电压转换模块的温度、电量和浮标雷达上各设备的供电电压)、进水报警单元所发送的进水状态信号、上位机控制单元通过通信电路所发送的控制指令；同时所述主控电路能够通过驱动电路和接口电路向电源模块发送通断电控制信号。

所述上位机控制单元提供人机交互的接口，操作员可以通过远程登录，实现对雷达上选定设备的直接通断电控制或者设置雷达上各个设备的工作时间段，让其自动通断电。

考虑到浮标雷达工作在深海区，只能由太阳能供电，天气变化很容易影响到整个系统的电量存储；而设备又需要在海上长期工作试验，必须尽可能节约使用电能。因此，该供电控制系统中的各模块均选用低功耗的芯片和器件，如所述主控电路采用16位超低功耗单片机芯片MSP430F5438A,其自带16路采样接口也能够满足对各个设备电压的采样。采样电路采用四运算放大器芯片LM224，该芯片具有电源电压范围宽，静态功耗小等特点，满足系统低功耗运行的需求。由于浮标雷达系统需要通信的设备比较多，而且通信距离长短差距很大，因此通信电路同时使用RS232通信和RS422通信，并使用串口扩展电路，增加通信端口数量。通信电路串口扩展部分采用串口扩展芯片SC16IS752，该芯片较低的操作和睡眠电流可很好的满足系统低功耗的需求。

该供电控制系统的工作原理为：

首先，采样电路对电压转换模块的温度、电量和各设备供电电压进行采样，然后将采样后的信号发送给主控电路；同时进水报警单元的进水状态信号也实时传送给主控电路；另一方面来自上位机控制单元的控制命令通过通信电路发送给主控电路。主控电路根据其内部设置的控制逻辑，将相应设备的通断电信号发送给驱动电路，由驱动电路控制电压转换模块的相应电压端口实现对应设备的通断电操作。所述电压转换模块提供两路对外输出的端口，分别为主份和备份。

所述主控电路的控制逻辑如图2所示：

由于浮标雷达在远海区海上工作，风浪很大，应时刻关注电池舱(蓄电池装在浮标平台的电池舱里)和设备舱(电源和设备装在设备舱里)内有无进水；为此，在浮标雷达的电池舱和设备舱内均设置有进水报警单元，实时将进水状态信号发送给主控电路。

所述主控电路根据位于电池舱和设备舱内的进水报警单元发来的进水状态信号，判断舱体(电池舱和设备舱)是否进水：若舱体(电池舱和/或设备舱)进水，则主控电路向驱动电路发送断电控制信号，通过驱动电路给电压转换模块进行延时断电，从而关闭各设备端口的工作电压；若电池舱和设备舱均未进水，则电压转换模块为各设备正常供电。

所述主控电路内设置有电压转换模块的温度限值，用于判断电源模块的工作是否正常。主控电路将采样电路所发来的电压转换模块的温度与其内部所设定的电压转换模块的温度限值进行比对，当电压转换模块的温度超过该温度限值时，主控电路自动切换到电压转换模块的备份电路。

同时所述主控电路内设置有浮标雷达上每个设备工作电压的范围值，主控电路依据采样电路发来的各设备的供电电压信号，与该设备对应的电压范围值进行比对，判断各设备工作电压是否正常(即是否在设定的工作电压范围内)。若设备工作电压正常(在设定的工作电压范围内)，则正常接收上位机控制单元的控制命令为相应设备供电；若设备工作电压不正常(不在设定的工作电压范围内)，则给相应设备断电。

上位机控制单元的控制命令包括两种，分别为实时控制命令和工作时间段控制命令。当主控电路收到对某个设备的实时控制命令时，立即对该设备进行通断电操作；当主控电路收到对某个设备的工作时间段控制命令时，则在指令中对应的时刻对相应设备进行通电和断电。由于浮标雷达上有些设备只需间歇工作，采用该种控制方法，能够有效节约电能。

由于浮标雷达上一些设备耗电量很大，但是这些设备也不能较长时间不工作而影响到整个雷达系统的运行，如发射机，其对接收机信号的接收起到优化作用，只有当电量充足的时候才会开启。为此，主控电路依据电源模块的电量对这些设备进行智能控制。具体为：首先在主控电路中预存该类设备的对应的供电端口，当主控电路判断电源电量大于等于其内部设定的阈值时，表明当前电量充足，则开启该类设备；当电源电量小于设定的阈值时，则关闭该类设备，从而保证浮标雷达持续稳定地运行。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.用于浮标式高频地波雷达的智能供电控制系统，其特征在于，包括：主控电路、通信电路、采样电路、驱动电路和接口电路；外围设备为上位机控制单元、电源模块和设置在浮标式高频地波雷达舱体内的进水报警单元；

所述电源模块分别通过不同的电压端口为浮标式高频地波雷达的各个设备供电；

所述采样电路采集电源模块的温度以及浮标式高频地波雷达上各设备的供电电压，并作为采样信号发送给主控电路；

所述主控电路接收采样电路发送的采样信号、进水报警单元所发送的进水状态信号、上位机控制单元通过通信电路所发送的控制指令；同时所述主控电路依次通过驱动电路和接口电路向电源模块发送通断电控制信号，分别控制电源模块各电压端口的通断；

所述主控电路依据进水报警单元发来的进水状态信号，判断该进水报警单元所在舱体是否进水，当有舱体进水时，主控电路通过驱动电路向电源模块发送断电控制信号，控制电源模块进行延时断电，关闭电源模块的所有电压端口；否则，电源模块为各设备正常供电；

所述主控电路内设置有电源模块的温度限值，所述主控电路依据采样电路发来的电源模块的温度，判断电源模块的工作是否正常；当电源模块的温度超过所设定的温度限值时，主控电路判断电源模块工作异常，通过驱动电路向电源模块发送断电控制信号，控制电源模块进行延时断电，关闭电源模块的所有电压端口；否则，电源模块为各设备正常供电；

所述主控电路内设置有浮标式高频地波雷达上每个设备工作电压的范围值，所述主控电路依据采样电路发来的各设备的供电电压，与该设备对应的电压范围值进行比对；若设备的工作电压在其设定的工作电压范围内，则电源模块为各设备正常供电；若设备工作电压不在设定的工作电压范围内，则给相应设备断电；

所述主控电路能够依据上位机控制单元所发送的控制指令控制浮标式高频地波雷达上设备的通断电；所述控制命令包括实时控制命令和工作时间段控制命令，当主控电路接收到对某个设备的实时控制命令时，立即通过驱动电路对该设备进行通断电操作；当主控电路收到对某个设备的工作时间段控制命令时，则在指令中对应的时刻对相应设备进行通电和断电。

2.如权利要求1所述的用于浮标式高频地波雷达的智能供电控制系统，其特征在于，所述采样电路实时采集电源模块的电量，并作为采样信号发送给主控电路；所述主控电路依据电源模块的电量对选定的设备进行通断电控制；具体为：所述主控电路中预存所选定设备的对应的供电端口，当电源模块的电量大于等于主控电路内部设定的阈值时，表明当前电量充足，则通过驱动电路开启该设备；当电源电量小于设定的阈值时，则通过驱动电路关闭该设备。

3.如权利要求1所述的用于浮标式高频地波雷达的智能供电控制系统，其特征在于，所述上位机控制单元提供人机交互的接口，操作员可以通过远程登录，实现对雷达上选定设备的直接通断电控制或者设置雷达上各个设备的工作时间段，让其自动通断电。

4.如权利要求1所述的用于浮标式高频地波雷达的智能供电控制系统，其特征在于，所述浮标式高频地波雷达的电源模块包括太阳能板组、蓄电池组和电压转换模块；所述太阳能板组吸收太阳能，并将其转化成电能，然后给蓄电池组充电；所述蓄电池组储存电能，并通过电压转换模块转换为所需电压，分别通过相应的电压端口为浮标雷达的各个设备供电。