1.本发明涉及防雷设备技术领域，具体涉及一种基于物联网的防雷电源控制系统。
背景技术：2.中心机房又是电子信息系统机房中的一个重要部位,它大量使用了电子技术、通讯技术和计算机技术,采用了大规模及超大规模集成电路,信息化和网络化程度越来越高,雷击过电压易于侵入此处设备,将设备损毁。为此,建立数据中心机房时,必须认真考虑机房设备防雷,以保证数据中心机房可靠安全运行。
3.对防雷设备电源进线自动化监控控制，所述内容包含一下几种：
4.1、防雷设备是否产生作用，是否能观察防雷设备状态，以预判防雷设备是否将要失效或故障；
5.2、防雷设备保护电源是否安全、稳定输出，是否能观察或控制防雷设备保护电源的工作状态；
6.3、防雷设备及电源布置于同一个机柜中，便于集中监控和管理。
7.因此，有必要设计一种基于物联网的防雷电源控制系统，能够远程实时对防雷设备及防护电源进行上述项目的监控控制，以降低中心机房的受到雷电的侵害。
技术实现要素：8.针对上述技术问题，本发明旨在提供一种基于物联网的防雷电源控制系统，为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案来实现：
9.一种基于物联网的防雷电源控制系统，包括防雷部分、监控部分及自动化控制部分；其中，防雷部分包括板载型防雷器、后备保护器、网络浪涌防雷器，防雷部分分别安装在机柜内及机柜备面，防雷部分的接地线分别汇集到接地排上，再经接地排引出到箱体的接地端子上；
10.监控部分包括防雷器监控、电源输出监控，防雷器监控包括雷电峰值设备，热电偶、远程数据开入量、接地指示、后备保护器运行状态，所有监控部分均安装在线路板上，电源输出监控包括电压互感器和电流互感器；
11.自动化控制部分包括自动重合闸控制、电源插口控制、工控屏幕，电源出线插口有8个二三位带指示插口，插口固定于机柜备面，工控屏幕与各模块通信，显示所有监控部分的数据并具有控制自动重合闸设备和电源插口的功能，工控屏幕固定于机柜前面。
12.可选的，所述的监控部分的雷电峰值设备、热电偶、远程数据开入量、接地状态模块、后备保护器运行状态采集模块，通过光耦隔离与微控制器的引脚连接；电源输出监控设有电压监控模块和电流监控模块，电压监控模块串联在主回路零火线中，电流监控模块套在主火线上；
13.可选的，机柜备部开设有三脚电源线的安装孔，安装孔处的三角电线与自动重合闸控制器连接；机柜备面设有8个二三位带指示插口，插口输出控制模块一端与微控制器连
接，另一端与自动重合闸控制器连接。
14.机柜前面设有工控屏幕，通过与微控制器数据通信，显示出雷电峰值设备采集的雷电流峰值及时间，热电偶采集板载型防雷器的温度值、远程数据开入量采集板载型防雷器的劣化状态、接地状态模块输入电源的接地状态、后备保护器运行状态采集模块的通断状态，电压监控模块采集的负载电压值，电流监控模块采集的负载电流值，电功率。工控屏幕通过触屏控制方式，控制自动重合闸控制器的通断电和插口输出控制模块通断电。
15.可选的，所述机柜前面设有工控屏幕的双色指示重启按钮。
16.可选的，所述微控制器可支持485透传网关模块和无线通信模块做云端监控。
17.可选的，所述插口输出控制模块可任意控制8个二三位带指示插口通断电，并设有输出指示灯。
18.可选的，所述自动重合闸控制器可自动和被动通断电。
19.本发明具有以下有益效果为：
20.1、本发明通过监控部分对防雷设备状态进行多方面数据监控，通过防雷设备的时实数据预测或判断防雷设备将要失效或者已故障，减少设备因雷电入侵带来的损坏；
21.2、通过自动化控制部分控制防雷设备保护电源的稳定输出，并观察防雷设备保护电源的工作状态，方便判断负载是否处在正常的工作中；
22.3、防雷设备及电源布置于同一个机柜中，巧妙地将防雷监控和电源控制及物联网联合起来，便于集中监控和管理，节约空间和资源。
附图说明
23.利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
24.图1为本发明实施例所示一种基于物联网的防雷电源控制系统的框架结构图；
25.图2a为本发明实施例所示一种基于物联网的防雷电源控制系统的机柜内部结构示意图；
26.图2b为本发明实施例所示一种基于物联网的防雷电源控制系统的机柜后面结构示意图；
27.图2c为本发明实施例所示一种基于物联网的防雷电源控制系统的机柜前面结构示意图；
28.图3为本发明实施例所示防雷部分的框架结构图；
29.图4为本发明实施例所示监控部分的框架结构图；
30.图5为本发明实施例所示自动化控制部分的框架结构图。
31.附图标记：
32.1-防雷部分，2-监控部分，3-自动化控制部分，11-板载型防雷器，12-后备保护器，13-网络浪涌防雷器，21-防雷器监控，22-电源输出监控，31-微控制器，32-自动重合闸控制器，33-插口输出控制模块，34-工控屏幕，211-雷电峰值设备，212-热电偶，213-远程数据开入量，214-接地状态模块，215-后备保护器运行状态采集模块，221-电压监控模块，222-电流监控模块。
具体实施方式
33.结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
34.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。
35.参见图1-图5所示的一种基于物联网的防雷电源控制系统，包括防雷部分1、监控部分2及自动化控制部分3，其中，防雷部分1分别安装在机柜内及机柜备面，防雷部分1的接地线分别汇集到接地排上，接地排与机柜备面设有的接地端子的安装孔连接；
36.监控部分2包括防雷器监控21、电源输出监控22，防雷器监控21包括雷电峰值设备211，热电偶212、远程数据开入量213、接地状态模块214和后备保护器运行状态采集模块215，所有监控部分均安装在线路板上，雷电峰值设备211从线路板上引出采集线圈并包裹在接地排引出线上，线路板引出的热电偶212与板载防雷器11紧贴在一起，接地状态模块214和后备保护器运行状态采集模块215分别引入到线路板的光耦隔离上，通过光耦隔离连接到微控制器31；
37.自动化控制部分3包括微控制器31、自动重合闸控制器32、插口输出控制模块33和工控屏幕34，自动重合闸控制器32与后备保护器12的进线端并联，微控制器31、自动重合闸控制器32和工控屏幕33通信连接；
38.机柜内设有开关电源模块、485透传网关模块、无线通信模块，开关电源模块与各个模块连接，485透传网关模块和无线通信模块与微控制器31连接。本发明能对防雷设备和电源进行自动监控。
39.根据本发明一种可选的实施方式中，所述的防雷部分1包括板载型防雷器11、后备保护器12和网络浪涌防雷器13，所述的后备保护器12与板载型防雷器11通过线路板的接线端子相连接；所述的网络浪涌防雷器13为一进一出的连接方式，机柜备面开设有八组网络浪涌防雷器13卡槽，网络浪涌防雷器13和卡槽通过挤压相抵连接。
40.根据本发明一种可选的实施方式中，所述的监控部分2的雷电峰值设备211、热电偶212、远程数据开入量213、接地状态模块214和后备保护器运行状态采集模块215通过光耦隔离与微控制器31的引脚连接；电源输出监控22设有电压监控模块221和电流监控模块222，电压监控模块221串联在主回路零火线中，电流监控模块222套在主火线上。
41.根据本发明一种可选的实施方式中，机柜备部开设有三脚电源线的安装孔，安装孔处的三角电线与自动重合闸控制器32连接；机柜备面设有8个二三位带指示插口，插口输出控制模块33一端与微控制器31连接，另一端与自动重合闸控制器32连接。
42.机柜前面设有工控屏幕33，通过与微控制器31数据通信，显示出雷电峰值设备211采集的雷电流峰值及时间，热电偶212采集板载型防雷器11的温度值、远程数据开入量213采集板载型防雷器11的劣化状态、接地状态模块214输入电源的接地状态、后备保护器运行状态采集模块215的通断状态，电压监控模块221采集的负载电压值，电流监控模块222采集的负载电流值和电功率；工控屏幕33通过触屏控制方式，控制自动重合闸控制器32的通断电和插口输出控制模块33通断电。
43.根据本发明一种可选的实施方式中，电压监控模块221和电流监控模块222可以采
用直接读数的电压传感器或者电流传感器来实现。
44.根据本发明一种可选的实施方式中，电压监控模块221也可以采用带有信号处理功能智能监测模块来实现；
45.其中，电压监控模块221包含有采集单元、滤波单元和智能读数单元；
46.采集单元采集负载一段时间的电压信号，并将采集到的电压信号从模拟信号转化为数字信号，得到电压数字信号；
47.滤波单元对采集到的电压信号进行分帧处理，并根据得到的每个电压信号帧进行滤波处理，得到滤波处理后的电压信号帧；
48.智能读数单元根据连续得到的若干个电压信号帧分别得到每个电压信号帧对应的电压值，并根据若干个电压信号帧对应的电压值输出当前时刻的负载电压值。
49.本发明上述提出了一种带有智能处理功能的电压监控模块，能够在读取负载电压值的过程中，自适应地根据采集到的负载电压信号进行智能化的电压值读数处理，提高了负载电压值读数的可靠性。
50.根据本发明一种可选的实施方式中，采集单元以采集频率1000hz采集电压信号，以采样时间为0.02s，将0.02s内采集到的负载电压信号为基础，将负载电压信号进行模数转换，得到当前时刻对应的电压数字信号；
51.滤波单元针对得到的当前时刻对应数字电压信号进行帧长为10个采样点的长度进行分帧处理，得到相应的电压信号帧，并针对每个电压信号帧进行滤波处理，包括：
52.对得到的电压信号帧进行经验模态分解，得到n个imf分量和余项；
53.其中针对第1个imf分量进一步进行小波分解，得到第1个imf分量的低频小波系数和高频小波系数；并针对得到的高频小波系数进行滤波处理，得到滤波处理后的高频小波系数后，与小波分解得到的低频小波系数重新进行重构，得到滤波处理后的第1个imf分量，并基于滤波处理后的第1个imf分量，和经验模态分解得到的第2至第n个imf分量以及余项进行重构，得到滤波处理后的数字电压信号；
54.智能读数单元根据得到的数字电压信号中各采样点的对应的电压值，通过计算平均值的方式来得到当前电压信号帧对应的电压值，并进一步根据每个电压信号帧对应的电压值计算平均值，得到当前时刻的负载电压值。
55.本发明上述实施方式，通过对一段时间内采集到的电压信号进行分帧，并针对电压信号帧进行滤波处理，然后再根据滤波处理后得到的电压信号帧进行电压值的读数，能够有效地提高负载电压值获取过程中的稳定性，有助于避免因防雷系统所在环境收到的脉冲干扰影响从而导致的误判情况，能够准确地分辨负载异常情况和误判干扰情况，避免误判干扰情况造成的误控制影响，提高了防雷电源控制系统的可靠性和稳定性。
56.根据本发明一种可选的实施方式中，滤波单元针对得到的高频小波系数进行滤波处理，包括：
57.其中采用的滤波函数为：
[0058][0059]
其中，表示滤波处理后的第j个高频小波系数，wj表示小波分解所得的第j个高频小波系数，z表示设定的阈值，其根据高频小波系数中的中值计算所得，其中频小波系数，z表示设定的阈值，其根据高频小波系数中的中值计算所得，其中med(|w|)表示高频小波系数的中值，l表示信号的长度，α表示设定的修正因子，其中α∈[2.2.5]，β表示调节因子，其中β∈[0.8.1.15]；γ表示补偿因子，其中γ∈[1.1.2]；
[0060]
将滤波处理后的高频小波系数与小波分解得到的低频小波系数进行小波重构，得到滤波处理后的第1个imf分量。
[0061]
上述实施方式中，提出了一种针对第1个imf分量进行滤波处理的技术方案，其中考虑到在电压信号帧进行经验模态分解后，其高频信息会集中在靠前尺度的imf分量中，而信号收的脉冲干扰通常会存在于第1个imf分量中，因此，针对得到的第1个imf分量进行基于小波分解的滤波处理，能够针对imf分量中的高频小波系数进行自适应的滤波处理，有效地去除imf分量中包含的脉冲噪声干扰，同时提出了一种专门针对imf分量进行处理的针对性滤波处理函数，能够在针对高频小波系数进行滤波处理的过程中，去除脉冲噪声干扰的同时最大程度地保留高频分量中的有用信息，避免了电压信号过处理导致的失真误判情况，有效提高了滤波单元针对采集到的电压信号进行滤波处理的效果。
[0062]
根据本发明一种可选的实施方式中，所述机柜前面设有工控屏幕33的双色指示重启按钮。
[0063]
根据本发明一种可选的实施方式中，所述微控制器31可支持485透传网关模块和无线通信模块做云端监控。
[0064]
根据本发明一种可选的实施方式中，所述插口输出控制模块33可任意控制8个二三位带指示插口通断电，并设有输出指示灯。
[0065]
根据本发明一种可选的实施方式中，所述自动重合闸控制器32可自动和被动通断电。
[0066]
实施过程：如图1-3所示，当防雷部分1正常运行时，监控部分2的远程数据开入量213监控防雷设备的失效状态、雷电峰值设备211监控地线雷电流的大小，热电偶212监控防雷设备的工作温度、接地状态模块214监控是否接地完好、后备保护器运行状态采集模块215监控后备保护器12是否在运行，当出现以下情况：雷电峰值设备211的峰值电流超过防雷设备耐受最大电流值时、热电偶212的温度超过正常工作温度值时、远程数据开入量213的状态变换时、接地状态模块214指示无接地时、后备保护器运行状态采集模块215为断开时，微控制器31做出判断为防雷部分1失效态或故障态，微控制器31向插口输出控制模块33发送断电指令，二三位带指示插口将全部断电，并通过有线或无线向云端发送告警信息。
[0067]
当需要控制电源时，工控屏幕33通过控制8路插口的通电，已经通电的插口指示灯亮起；当需要检修机柜时，可通过工控屏幕33可控制自动重合闸控制器32通电或断电，以方
便用户检修防雷设备；工控屏幕33也可直观的查询雷电峰值设备211，热电偶212、远程数据开入量213、接地状态模块214、后备保护器运行状态采集模块215，电压监控模块221，电流监控模块222的数据，方便用户可视化观察防雷设备状态和控制电源。
[0068]
当线路出线短路或过欠电压时，自动重合闸控制器32将自动断电，电压监控模块221和电流监控模块222主要监控电源负载输出时的供电参数，当超过设定负荷时，微控制器31向插口输出控制模块33发送断电指令，并通过有线或无线向云端发送告警信息；
[0069]
所述的一种基于物联网的防雷电源控制系统也可以通过云端监控机柜的数据状态，且可在任意网络设备的云端界面控制电源输出状态。
[0070]
上述实时方式提供的一种基于物联网的防雷电源控制系统：
[0071]
通过监控部分对防雷设备状态进行多方面数据监控，通过防雷设备的时实数据预测或判断防雷设备将要失效或者已故障，减少设备因雷电入侵带来的损坏；
[0072]
通过自动化控制部分控制防雷设备保护电源的稳定输出，并观察防雷设备保护电源的工作状态，方便判断负载是否处在正常的工作中；
[0073]
防雷设备及电源布置于同一个机柜中，巧妙地将防雷监控和电源控制及物联网联合起来，便于集中监控和管理，节约空间和资源。
[0074]
需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元/模块的形式实现。
[0075]
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于ram、rom、eeprom、cd-rom或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
[0076]
本发明中没有详细描述结构的部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
[0077]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
技术特征：1.一种基于物联网的防雷电源控制系统，其特征是，包括防雷部分(1)、监控部分(2)及自动化控制部分(3)，其中，防雷部分(1)分别安装在机柜内及机柜备面，防雷部分(1)的接地线分别汇集到接地排上，接地排与机柜备面设有的接地端子的安装孔连接；监控部分(2)包括防雷器监控(21)、电源输出监控(22)，防雷器监控(21)包括雷电峰值设备(211)，热电偶(212)、远程数据开入量(213)、接地状态模块(214)和后备保护器运行状态采集模块(215)，所有监控部分均安装在线路板上，雷电峰值设备(211)从线路板上引出采集线圈并包裹在接地排引出线上，线路板引出的热电偶(212)与板载防雷器(11)紧贴在一起，接地状态模块(214)和后备保护器运行状态采集模块(215)分别引入到线路板的光耦隔离上，通过光耦隔离连接到微控制器(31)；自动化控制部分(3)包括微控制器(31)、自动重合闸控制器(32)、插口输出控制模块(33)和工控屏幕(34)，自动重合闸控制器(32)与后备保护器(12)的进线端并联，微控制器(31)、自动重合闸控制器(32)和工控屏幕(33)通信连接；机柜内设有开关电源模块、485透传网关模块、无线通信模块，开关电源模块与各个模块连接，485透传网关模块和无线通信模块与微控制器(31)连接。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的防雷电源控制系统，其特征是，所述的防雷部分(1)包括板载型防雷器(11)、后备保护器(12)和网络浪涌防雷器(13)，所述的后备保护器(12)与板载型防雷器(11)通过线路板的接线端子相连接；所述的网络浪涌防雷器(13)为一进一出的连接方式，机柜备面开设有八组网络浪涌防雷器(13)卡槽，网络浪涌防雷器(13)和卡槽通过挤压相抵连接。3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的防雷电源控制系统，其特征是，所述的监控部分(2)的雷电峰值设备(211)、热电偶(212)、远程数据开入量(213)、接地状态模块(214)和后备保护器运行状态采集模块(215)通过光耦隔离与微控制器(31)的引脚连接；电源输出监控(22)设有电压监控模块(221)和电流监控模块(222)，电压监控模块(221)串联在主回路零火线中，电流监控模块(222)套在主火线上。4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的防雷电源控制系统，其特征是，机柜备部开设有三脚电源线的安装孔，安装孔处的三角电线与自动重合闸控制器(32)连接；机柜备面设有8个二三位带指示插口，插口输出控制模块(33)一端与微控制器(31)连接，另一端与自动重合闸控制器(32)连接；机柜前面设有工控屏幕(33)，通过与微控制器(31)数据通信，显示出雷电峰值设备(211)采集的雷电流峰值及时间，热电偶(212)采集板载型防雷器(11)的温度值、远程数据开入量(213)采集板载型防雷器(11)的劣化状态、接地状态模块(214)输入电源的接地状态、后备保护器运行状态采集模块(215)的通断状态，电压监控模块(221)采集的负载电压值，电流监控模块(222)采集的负载电流值和电功率；工控屏幕(33)通过触屏控制方式，控制自动重合闸控制器(32)的通断电和插口输出控制模块(33)通断电。5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的防雷电源控制系统，其特征是，所述机柜前面设有工控屏幕(33)的双色指示重启按钮。6.根据权利要求4所述的一种基于物联网的防雷电源控制系统，其特征是，所述微控制器(31)可支持485透传网关模块和无线通信模块做云端监控。7.根据权利要求4所述的一种基于物联网的防雷电源控制系统，其特征是，所述插口输
出控制模块(33)可任意控制8个二三位带指示插口通断电，并设有输出指示灯。8.根据权利要求4所述的一种基于物联网的防雷电源控制系统，其特征是，所述自动重合闸控制器(32)可自动和被动通断电。
技术总结本发明提供了一种基于物联网的防雷电源控制系统，包括防雷部分、监控部分及自动化控制部分。防雷部分包括板载型防雷器、后备保护器、网络浪涌防雷器，防雷部分分别安装在机柜内及机柜备面，防雷部分的接地线分别汇集到接地排上，再经接地排引出到箱体的接地端子上；监控部分包括防雷器监控、电源输出监控，防雷器监控包括雷电峰值设备，热电偶、远程数据开入量、接地指示、后备保护器运行状态，所有监控部分均安装在线路板上；自动化控制部分包括自动重合闸控制、电源插口控制、工控屏幕，工控屏幕与各模块通信，显示所有监控部分的数据并具有控制自动重合闸设备和电源插口的功能。本发明能对防雷设备和电源进行自动监控。明能对防雷设备和电源进行自动监控。明能对防雷设备和电源进行自动监控。
技术研发人员：庞艺 徐强 王东生 张正宝 王敏
受保护的技术使用者：广西地凯科技有限公司
技术研发日：2022.05.05
技术公布日：2022/7/5
