一种云报警家用不间断电源及其控制方法

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及不间断电源领域，特别涉及一种云报警家用不间断电源及其控制方法。

背景技术

不间断电源(UPS，Uninterruptible Power Supply)是指当交流输入电源(比如市电)发生异常或断电时，还能继续向负载供电，并能保证供电质量，使负载供电不受影响的装置，能够保证供电的可靠性。

目前的不间断电源存在的技术缺陷包括：

(1)后备式UPS无法0s切换电源，需4～12ms才可完成；

(2)无法净化市电，对可能出现的电压浪涌、谐波干扰等情况没有抵抗能力。

综上，亟需一种新的“云报警”家用不间断电源及其控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种云报警家用不间断电源及其控制方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的不间断电源可在当发生停电时，为用户提供临时供电，其设置有云报警模块，具有智能化程度高，结构简单、体积小、成本低、效率高、响应快的特点。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种云报警家用不间断电源，包括：充电器、蓄电池、逆变器、切换开关和云报警模块；所述充电器用于为所述蓄电池充电；所述蓄电池用于储存电能；当发生停电时，用于通过逆变器为设备供电；所述切换开关用于根据接收的指令切换供电线路；

所述云报警模块包括：传感器、单片机、通信模块和显示屏；其中，所述传感器用于采集所述不间断电源的运行状态，并发送给所述单片机；所述单片机基于接收的传感器发送的数据，根据自身预设定或外部指令控制切换开关，将接收的传感器发送的数据输出到通信模块或显示屏；所述通信模块用于实现所述云报警模块与外部的信息交互。

本发明的进一步改进在于，还包括：云服务器模块，用于将用户信息和设备ID绑定，基于用户信息和设备ID提供云服务包括：发送不间断电源告警信息、故障信息给用户；查询设备状态及进行远程操控；未停电时，提示用户电费情况、停电计划信息；计划停电时，向用户发送计划停电信息，若未在规定时间内恢复供电，发出未恢复供电信息；故障停电时，向用户发送故障停电信息，若恢复供电，向用户发送恢复供电信息。

本发明的进一步改进在于，所述蓄电池采用免维护铅酸蓄电池。

本发明的进一步改进在于，所述逆变器采用高频逆变器。

本发明的进一步改进在于，所述切换开关由继电器组成。

本发明的进一步改进在于，所述传感器采集的所述不间断电源的运行状态包括：连接市电或者连接逆变器、导线的电压电流负载率、蓄电池的电压电流温度、充电器运行状态、逆变器运行状态及负载。

本发明的进一步改进在于，所述云报警模块还包括：

GPS模块，用于获取用户地理位置数据，并发送给单片机；

声光报警器，用于在发生故障或告警时，通过声音和闪烁光照进行报警。

本发明的进一步改进在于，还包括：

安全保护电路，用于实现交流输出短路保护、交流输出过载保护、逆变器过载保护、蓄电池电压低保护、交流输入过或欠压保护、交流输出过或欠压保护。

本发明的进一步改进在于，所述云服务器模块中，通过FLASK库构建网站，采用SQL数据库来储存设备ID和绑定的用户信息；其中，所述用户信息包括姓名、年龄、微信地址、短信地址、邮件地址和不间断电源设备用途中的一个或多个；所述网站获取一个端口用于作为服务器端口接受POST上来的数据，然后解码数据，存入数据库，同时向设备的绑定用户发送短信、微信和邮件通知中的一个或多个；

用户登录网站查看设备运行状态或进行远程操控；其中，所述进行远程操控包括改变不间断电源的运行状态或对不间断电源连接的多个设备选择性供电；

网站与电网服务器通信，获取停电计划和用户电费信息，在电费不足时或用户涉及到停电计划时通知用户；

当发生不间断电源告警或故障时，将信息发送给用户；分析故障原因和解决方案发送给用户；

当计划停电时，将停电信息发送给用户；当非计划停电或故障停电时，通知用户；停电恢复时将信息发送给用户。

本发明的一种云报警家用不间断电源的控制方法，包括以下步骤：

正常供电时，充电器通过市电电源为蓄电池充电；

发生停电时，蓄电池通过逆变器为设备供电；

其中，所述云报警模块中的通信模块实现外部云服务器的信息交互；记录日志并上传云服务器；传感器监控不间断电源的运行状态；显示屏显示不间断电源运行状态；单片机接收传感器收集到的数据，将数据输出到通信模块或显示屏，根据自身设定和外部指令控制切换开关，切换供电线路；通过网络远程操控不间断电源设备，自动告警并上传云服务器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的不间断电源可在当发生停电时，为用户提供临时供电，其设置有云报警模块，具有智能化程度高，结构简单、体积小、成本低、效率高、响应快的特点。

本发明设置有云报警和云服务器模块，将用户信息登记到数据库中，电网基于数据为用户提供优质供电服务。

本发明中，云报警云服务器优势包括：使用云报警云服务器可以将电网的数据库(电费，停电计划等)和用户数据库关联起来，电网基于大数据为用户提供更好的供电服务。云报警云服务器的功能更强，受硬件和成本限制很难在单片机侧实现强大的功能。云报警云服务器使底层单片机功能更简单，云上功能丰富而强大。如发生故障，普通UPS会给个故障码，云服务器可以分析故障原因，给出解决方案。如发生停电，普通UPS通知客户的方式主要是短信息，而云服务器的通知方式多种多样。云服务器还可以快速升级，跟随时代进步；云报警云服务器给传统UPS带来了无数种发展的可能。本发明实施例的云报警家用不间断电源结构简单、成本低、可行性高；智能化程度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种云报警家用不间断电源的示意图；

图2是本发明实施例中，云报警模块的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面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，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例的一种云报警家用不间断电源，包括：充电器、蓄电池、逆变器、切换开关、云报警模块和云服务器模块；其中，充电器用于为蓄电池充电。蓄电池可使用免维护铅酸蓄电池储存电能，当发生停电时，通过逆变器为设备供电。更加具体地，免维护铅酸蓄电池可选用12v100ah，或更高电压等级更大容量。逆变器使用高频逆变器将低压直流电转为220v交流电，具有体积小、效率高、响应快等优点。切换开关由一组继电器组成，可以根据指令切换供电线路。

请参阅图2，本发明实施例中，云报警模块包括：单片机、传感器、通信模块、GPS模块和显示屏；其中，通过通信模块与云服务器模块实现信息交互；自动记录日志并上传云服务器；通过传感器监控UPS运行状态；通过显示屏实时显示UPS运行状态；可以通过网络远程操控UPS设备；自动告警并上传云服务器；当发生故障时，采取必要应急保护措施，防止故障扩大。将故障信息上传云服务器，云服务器会对故障信息进行分析，并向用户发送处理故障的方法。

更具体地，单片机：单片机是核心处理器，在里面运行程序。可使用最简单、成本最低的51系列单片机。可以接受传感器收集到的数据，将数据输出到通信模块或显示屏上，根据自身设定和云服务器指令控制切换开关中的继电器。

传感器：使用相关传感器监控设备运行情况，包括设备运行状态(走市电还是走逆变器)、导线的电压电流负载率、蓄电池的电压电流温度、充电器运行状态、逆变器运行状态和负载等。可以通过GPS模块获取用户地理位置数据。将数据传给单片机。

通信模块：使用SIM900开发板作为通信模块。给SIM900开发板插上专用SIM卡，SIM900开发板通过GPRS方式连接互联网，可以使用SIM900开发板自带的AT指令以HTTP协议的POST方法把数据上传给云服务器，也可以接受来自云服务器的指令将其传给单片机。

显示屏：用于显示的屏幕。

声光报警器：发生故障或告警时通过声音和闪烁的光照进行报警。

安全保护：额外设计一套保护系统，实现交流输出短路保护、交流输出过载保护、逆变器过载保护、蓄电池电压低保护、交流输入过/欠压保护、交流输出过/欠压保护等功能。独立设计保护系统更安全可靠。

本发明实施例中，云服务器模块由国家电网建立专业服务平台，用户可报装“云报警”家用UPS，将用户信息和设备ID绑定，基于用户信息和UPS信息电网可以提供如下服务：将UPS告警信息、故障信息发送给用户；用户可通过云服务器模块查询UPS设备状态和进行远程操控；当未停电时，提示用户电费情况和相关停电计划信息；当计划停电时，云服务器模块向用户发送计划停电信息，若未在规定时间内恢复供电，电网派员工去查看情况和解决问题；当故障停电时，云服务器向用户发送故障停电信息，电网派抢修班组进行故障抢修，根据重要程度可为客户进行临时供电；若恢复供电，云服务器向用户发送恢复供电信息。

更具体地，通过FLASK库构建网站，用一个SQL数据库来储存设备ID和绑定的用户信息(如姓名，年龄，微信、短信、邮件、UPS设备用途等)。

网站获取一个端口作为服务器端口接受POST上来的数据，然后解码数据，存入数据库，同时向该设备的绑定用户发送短信、微信和邮件通知。

用户可登录网站查看自己的设备运行状态，可进行远程操控，如改变UPS运行状态，如对UPS连接的多个设备选择性供电等等。

网站每日与电网服务器通信，获取停电计划和用户电费信息，在电费不足时或用户涉及到停电计划时通知用户。

当发生UPS告警或故障时，将信息发送给用户。分析故障原因和解决方案发送给用户。

当计划停电时要将停电信息发送给用户，若超时电网可派员工联系用户。

当非计划停电/故障停电时，通知用户，电网派抢修班组抢修。

停电恢复时将信息发送给用户。

本发明中，云报警云服务器优势包括：使用云报警云服务器可以将电网的数据库(电费，停电计划等)和用户数据库关联起来，电网基于大数据为用户提供更好的供电服务。云报警云服务器的功能更强，受硬件和成本限制很难在单片机侧实现强大的功能。云报警云服务器使底层单片机功能更简单，云上功能丰富而强大。如发生故障，普通UPS会给个故障码，云服务器可以分析故障原因，给出解决方案。如发生停电，普通UPS通知客户的方式主要是短信息，而云服务器的通知方式多种多样。云服务器还可以快速升级，跟随时代进步；云报警云服务器给传统UPS带来了无数种发展的可能。本发明实施例的云报警家用不间断电源结构简单、成本低、可行性高；智能化程度高。

本发明实施例的逆变器对比：

(1)高频逆变器采用高频变压器升压的逆变电路；它首先通过高频DC/DC变换技术，将低压直流电逆变为高频低压交流电，然后经过高频变压器升压后，再经过高频整流滤波电路整流成通常均在300V以上的高压直流电；最后通过工频逆变电路得到220V工频交流电供负载使用。由于高频逆变器采用的是体积小，重量轻的高频磁芯材料，因而大大提高了电路的功率密度，从而使逆变电源的空载损耗很小，逆变效率高。

(2)工频逆变器是以传统的模拟电路原理来设计的，内部采用工频变压器升压的逆变电路。它首先把直流电逆变成工频低压交流电；再通过工频变压器升压成220V50Hz的交流电供负载使用。它的优点是结构简单，各种保护功能均可在较低电压下实现。因其逆变电源与负载之间存有工频变压器，故逆变器运行稳定、可靠、过负荷能力和抗冲击能力强，且能够抑制波形中的高次谐波成分。

由于内部的元器件(如变压器，电感，电容器)都比较大，所以工频逆变器存在笨重的问题，而且其效率也比较低。其额定负荷效率一般不超过90％，同时因工频变压器在满负荷和轻负荷下运行时铁损基本不变，因此使其在轻负荷下运行的空载损耗较大，效率也较低；对比结果如表1所示。

表1.高频逆变器与工频逆变器的对比

无论高频UPS还是工频UPS带载能力对于普通家用电器(不包括空调电暖气等供暖设备)都是足够的，而家用UPS对体积、成本等方面要求更高，高频逆变器具有效率高，体积小，重量轻的特点，适宜在家用UPS中使用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。