一种通用型船舶能量管理监控设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种通用型船舶能量管理监控设备，其特征在于，包括主控单元，主控单元通过双冗余以太网接口经由以太网通信单元与上层能源管理平台建立数据通信；主控单元通过双冗余CAN接口经由CAN通信单元与电能质量控制装置建立数据通信；主控单元通过3G/4G接口经由3G/4G通信单元与远程能源管理平台建立无线数据通信；主控单元经由人机交互单元与状态指示灯及工作模式开关建立连接；主控单元经由模拟量输出单元与流量传感器及电磁阀门建立连接；主控单元经由继电器控制单元与风机盘管控制器建立连接；主控单元经由RS485通信单元与温湿度传感器建立连接；主控单元经由RS232通信单元与压力传感器建立连接。

【技术实现步骤摘要】
一种通用型船舶能量管理监控设备
本技术涉及一种通用型船舶能量管理监控设备，属于船舶能源管理领域。
技术介绍
能量管理系统是在综合电力系统船舶出现后，根据综合电力系统船舶的实际需求而逐渐出现对船舶电能供给、调度、消耗的新型控制与管理系统。现有船舶能量管理系统中的能量监测设备与控制设备功能单一，通用性差。申请号为201320060081.5的技术专利公开了一种船舶安全能耗监测记录仪，解决了目前没有专门的记录仪对船舶的航行安全数据、能源消耗数据、视频监控信号等的监测、处理及远程无线转发、船舶能耗指标科学的定量分析评价等问题。但该设备功能单一，不具备对船舶用电设备的控制能力。申请号为201811423937.4的专利技术专利公开了一种船舶能量管理与监控系统及方法，实现船舶、潜器能量流通特性的监测和分析。该系统由能量监控台、储能装置监测单元、智能配电装置、动力装置、储能装置、发电装置、辅机能耗装置组成。但能量监控台为上层专用管理平台，硬件成本高，同时储能装置监测单元不具备对船舶终端用电设备的控制功能。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：现有船舶能量管理系统中的能量监测设备与控制设备功能单一、通用性差。为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是提供了一种通用型船舶能量管理监控设备，其特征在于，包括主控单元，主控单元通过双冗余以太网接口经由以太网通信单元与上层能源管理平台建立数据通信；主控单元通过双冗余CAN接口经由CAN通信单元与电能质量控制装置建立数据通信；主控单元通过3G/4G接口经由3G/4G通信单元与远程能源管理平台建立无线数据通信；主控单元经由人机交互单元与状态指示灯及工作模式开关建立连接；主控单元经由模拟量输出单元与流量传感器及电磁阀门建立连接；主控单元经由继电器控制单元与风机盘管控制器建立连接；主控单元经由RS485通信单元与温湿度传感器建立连接；主控单元经由RS232通信单元与压力传感器建立连接。优选地，所述主控单元经由SD卡接口单元与外部存储器相连接。用户可根据不同的监测及控制需求，选用需要的外围通信及控制接口；对船内环境、设备能耗、设备运行状态等数据进行采集；支持上层平台的控制指令或进行区域自主决策控制；当出现船舶发电机过载等报警状态时，能量管理监控设备具备对下接用能设备进行调档或关闭操作；设置有机械拨码开关，直接选择该设备的执行模式，操作便捷，可靠。本技术提供的一种通用型船舶能量管理监控设备，其有益效果在于：(1)提供可靠的通信方式。由于在船舶机舱的电缆受拉、压、砸、挤等而造成的故障时有发生，为了降低此类风险以及各种原因引起的通信收发器的电气损坏，最有效的方法就是实现关键通信网络的冗余。本设备的CAN通信和以太网通信均采用双冗余通信方式，一旦通信线路出现故障可立即切换至另一路备用通信线路上。(2)提供可靠的控制方式。本设备采用安全继电器接口方式，通过检测安全继电器控制输出电气参数，判断输出线路是否存在短路或者断路故障，从而实现对负载侧设备的可靠控制。(3)提供可靠、便捷的操作方式。本设备设置有机械拨码开关，对应有上位机指令控制、区域自动控制、紧急控制三种控制模式，通过拨码实现设备的进行预定义操作。其中，自动控制、紧急控制属于设备的区域自控、上位机指令控制为接收上级能量管理系统集中控制。(4)具有多种通信方式。本设备支持以太网、CAN、RS485、RS232、3G/4G等多种通信方式，可涵盖绝大多数船舶具有的通信方式。附图说明图1为本技术提供的一种通用型船舶能量管理监控设备的硬件结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。如图1所示，本技术提供的一种通用型船舶能量管理监控设备由12个硬件单元构成：供电单元1、主控单元2、以太网通信单元3、3G/4G通信单元4、CAN通信单元5、RS485通信单元6、RS232通信单元7、继电器控制单元8、模拟量输入单元9、模拟量输出单元10、人机交互单元11、SD卡接口单元12。图1中的24V电源、电能质量控制装置、远程能源管理平台、上层能源管理平台、外部存储器、工作模式开关、状态指示灯、电磁阀门、流量传感器、风机盘管控制器、温湿度传感器及压力传感器及通用型船舶的常规设备。供电单元1负责将24V直流电源转换为3.3V和5V给其它硬件单元供电。主控单元2是设备的核心控制单元，采用ARMCortex-A8内核处理器，负责采集、存储、计算、控制、上传等功能。以太网通信单元3由2个以太网通信模块构成，采用RTL8308以太网芯片，通过双冗余可靠的以太网通信实现将数据上传至上层能源管理平台，同时接收平台控制指令对下接用能设备进行控制。3G/4G通信单元4由3G/4G通信模块构成，采用SIM7100通信模块，通过无线通信方式，实现将船舶数据远程无线传输至岸上能源管理平台。CAN通信单元5由2个CAN通信模块构成，采用TJA1057高速通信模块，通过双冗余可靠的CAN通信，与能源管理系统中的其它CAN接口设备进行双向通信。RS485通信单元6由RS485通信模块构成，采用RSM3485芯片；RS232通信单元7由RS232通信模块构成，采用MAX232芯片；实现与各类传感器设备的通信。继电器控制单元8由安全继电器模块构成，采用GMID5096智能型安全继电器，该继电器集成微处理芯片，可以提供负载回路的全面诊断信息，实现对船用空调末端设备进行安全控制。模拟量输入单元9和模拟量输出单元10选用集成解决方案，采用AD5940芯片实现模拟量传感器的数据采集及模拟量设备的控制。即用一块芯片同时实现AD采样输入和DA控制输出，以节省设备空间和简化运行。人机交互单元11负责按键和指示灯的输入和输出控制。人机交互单元11可以由常规的按键电路及指示灯驱动电路实现。SD卡接口单元12负责SD卡数据的输入和输出。(1)CAN及以太网通信冗余的实现CAN通信单元5及以太网通信单元3均包含两套完整的通信处理模块。每一套都包含有完整的通信电缆、通信驱动器和通信控制器，通信冗余采用后备冗余方式，即一套运行，另一套备用。当主控单元1检测到CAN通信或者以太网通信失败达到预先定义的失败次数，则自动关闭主通信通路，启用后备通信通路，实现通信故障的自动恢复，保证船舶关键线路的可靠通信。(2)继电器可靠控制的实现继电器控制单元8采用光耦或者磁偶电路，实现硬线输入控制信号与主控单元2IO口电气隔离。通过检测安全继电器控制输出回路的电阻、电流和电压，判断输出线路是否存在短路或者断路故障，从而实现对负载的可靠控制。当安全继电器触电断开时，继电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通用型船舶能量管理监控设备，其特征在于，包括主控单元，主控单元通过双冗余以太网接口经由以太网通信单元与上层能源管理平台建立数据通信；主控单元通过双冗余CAN接口经由CAN通信单元与电能质量控制装置建立数据通信；主控单元通过3G或4G接口经由3G或4G通信单元与远程能源管理平台建立无线数据通信；主控单元经由人机交互单元与状态指示灯及工作模式开关建立连接；主控单元经由模拟量输出单元与流量传感器及电磁阀门建立连接；主控单元经由继电器控制单元与风机盘管控制器建立连接；主控单元经由RS485通信单元与温湿度传感器建立连接；主控单元经由RS232通信单元与压力传感器建立连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种通用型船舶能量管理监控设备，其特征在于，包括主控单元，主控单元通过双冗余以太网接口经由以太网通信单元与上层能源管理平台建立数据通信；主控单元通过双冗余CAN接口经由CAN通信单元与电能质量控制装置建立数据通信；主控单元通过3G或4G接口经由3G或4G通信单元与远程能源管理平台建立无线数据通信；主控单元经由人机交互单元与状态指示灯及工作模式开关建立连...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂佳，方文，管凡增，刘传忠，王瑜婧，
申请(专利权)人：上海电器科学研究所集团有限公司，上海电器科学研究院，
类型：新型
国别省市：上海;31