本發(fā)明涉及共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源控制方法和電源控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著高?？蒲型度氲牟粩嘣龆?，儀器設(shè)備數(shù)量快速增長(zhǎng)，如何管好用好這樣龐大的資產(chǎn)，是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。目前實(shí)驗(yàn)室面臨著多種設(shè)備管理問題，比如：

管理人員不足：大型儀器數(shù)量不斷增加，儀器的存放位置也愈加分散，管理人員不足的問題愈加凸顯；

缺乏有效的共享機(jī)制：目前實(shí)驗(yàn)室沒有網(wǎng)絡(luò)預(yù)約平臺(tái)，需要管理員進(jìn)行人工預(yù)約，無法保證高質(zhì)量的對(duì)外開放服務(wù)；

收費(fèi)困難：由于貴重儀器的價(jià)值不同，所屬組織機(jī)構(gòu)不同，制定的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)也難以統(tǒng)一，計(jì)費(fèi)方式的復(fù)雜多樣導(dǎo)致了使用收費(fèi)非常困難；

儀器出現(xiàn)故障難以問責(zé)：大部分儀器使用記錄還停留在紙質(zhì)表單記錄，設(shè)備使用情況的統(tǒng)計(jì)無法做到自動(dòng)的準(zhǔn)確收集，非預(yù)約或未經(jīng)培訓(xùn)的用戶使用儀器的情況時(shí)有發(fā)生，出現(xiàn)故障時(shí)無法溯源，難以問責(zé)；

績(jī)效考核數(shù)據(jù)收集繁瑣：使用機(jī)時(shí)、共享率、培訓(xùn)人數(shù)、科研成果、設(shè)備完好率等儀器績(jī)效考核數(shù)據(jù)定期需要向管理部門上報(bào)，設(shè)備管理員往往需要花費(fèi)大量的時(shí)間來收集每臺(tái)儀器的使用記錄，手工填寫相關(guān)數(shù)據(jù)，不僅增加人工和時(shí)間成本，得到的數(shù)據(jù)也缺乏客觀性和準(zhǔn)確性。

針對(duì)上述實(shí)際問題，本申請(qǐng)人研發(fā)了大型儀器共享管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由門禁系統(tǒng)、具備刷卡功能并與共享實(shí)驗(yàn)儀器的PC信號(hào)連接的實(shí)驗(yàn)管理終端、對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的電源進(jìn)行控制的電源控制箱構(gòu)成，或者主要由具備刷卡功能并與共享實(shí)驗(yàn)儀器的PC信號(hào)連接的實(shí)驗(yàn)管理終端構(gòu)成，具備公共儀器共享、預(yù)約、授權(quán)、監(jiān)控、計(jì)費(fèi)和考核等功能，通過對(duì)公共儀器的開放使用進(jìn)行監(jiān)管與保護(hù)，避免儀器閑置和重復(fù)購置，使公共實(shí)驗(yàn)資源得到充分合理利用。

目前，電源控制器的功能比較單一，在試驗(yàn)結(jié)束后即對(duì)共享實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行電源關(guān)斷，無法滿足實(shí)驗(yàn)儀器的電源通斷和實(shí)驗(yàn)過程不同步的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源控制方法，以滿足試驗(yàn)儀器的電源通斷和實(shí)驗(yàn)過程不同步的需要。

本發(fā)明的目的還在于提供一種共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源控制系統(tǒng)，以滿足試驗(yàn)儀器的電源通斷和實(shí)驗(yàn)過程不同步的需要。

為此，本發(fā)明一方面提供了一種共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源控制方法，利用電源控制箱和實(shí)驗(yàn)管理終端來控制共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源通斷，所述電源控制方法包括以下步驟：根據(jù)共享實(shí)驗(yàn)儀器自身的特性配置電源控制策略，其中，所述電源控制策略包括設(shè)定關(guān)機(jī)電流值、延時(shí)關(guān)機(jī)時(shí)間和提前開機(jī)時(shí)間；利用電流檢測(cè)器對(duì)所述共享實(shí)驗(yàn)儀器的工作電流進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并提供給所述電源控制箱的控制器；利用所述控制器根據(jù)檢測(cè)到的工作電流、所述實(shí)驗(yàn)管理終端的指令和所述電源控制策略對(duì)所述共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源開啟和關(guān)斷進(jìn)行判斷；以及根據(jù)判斷結(jié)果控制電磁繼電器的接通狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)電源開啟控制和電源關(guān)斷控制。

進(jìn)一步地，上述電源關(guān)斷控制包括在接收到所述實(shí)驗(yàn)管理終端的電源關(guān)斷指令并且在所述共享實(shí)驗(yàn)儀器的工作電流小于所述關(guān)機(jī)電流值時(shí)關(guān)斷所述共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源。

進(jìn)一步地，上述當(dāng)所述共享實(shí)驗(yàn)儀器的工作電流小于所述關(guān)機(jī)電流值時(shí)，由所述電源控制箱的控制器提供給所述實(shí)驗(yàn)管理終端，所述實(shí)驗(yàn)管理終端據(jù)此給出所述電源關(guān)斷指令。

進(jìn)一步地，上述電源開啟控制包括根據(jù)所述實(shí)驗(yàn)管理終端提供的預(yù)約時(shí)間和所述提前開機(jī)時(shí)間控制所述共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源開啟時(shí)間。

進(jìn)一步地，上述電源控制方法還包括在所述共享實(shí)驗(yàn)儀器的實(shí)驗(yàn)過程中當(dāng)工作電流大于設(shè)定上限時(shí)向所述實(shí)驗(yàn)管理終端報(bào)告提醒的步驟。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源控制系統(tǒng)，包括電源控制箱和實(shí)驗(yàn)管理終端，其特征在于，所述電源控制箱包括控制器、電流檢測(cè)器、空氣負(fù)載開關(guān)、插座、直流電源和電磁繼電器，其中，所述直流電源用于向所述控制器和所述電流檢測(cè)器供電，所述電流檢測(cè)器用于將檢測(cè)到的檢測(cè)電流輸入所述控制器，所述控制器與所述電磁繼電器控制連接，其中，所述控制器用于根據(jù)檢測(cè)到的工作電流、所述實(shí)驗(yàn)管理終端的指令和電源控制策略對(duì)共享實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行電源開啟控制和電源關(guān)斷控制。

進(jìn)一步地，上述電源控制系統(tǒng)還包括與所述控制器電連接的工作指示燈、故障指示燈、以及蜂鳴器。

進(jìn)一步地，上述電源控制系統(tǒng)還包括用于外接電源插頭的接線端子排。

進(jìn)一步地，上述直流電源用于向所述實(shí)驗(yàn)管理終端供電，所述控制器通過UART接口與所述實(shí)驗(yàn)管理終端串行通信。

進(jìn)一步地，上述電源控制系統(tǒng)控制器根據(jù)所述實(shí)驗(yàn)管理終端的GPIO口輸出的電壓高低狀態(tài)來監(jiān)測(cè)所述實(shí)驗(yàn)管理終端和所述控制器之間的連接狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)的電源控制箱僅根據(jù)實(shí)驗(yàn)室終端的指令來控制共享實(shí)驗(yàn)儀器的電流通斷相比，在本發(fā)明的控制系統(tǒng)和控制方法中，還綜合考慮共享實(shí)驗(yàn)儀器本身使用電源的特點(diǎn)，通過配置電源控制策略來控制電源通斷，因而更切合共享實(shí)驗(yàn)儀器本身的用電規(guī)律，滿足了實(shí)驗(yàn)開始、結(jié)束時(shí)刻與共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源通斷不同步的需要。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源控制系統(tǒng)的電源控制箱的控制器的控制架構(gòu)圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源控制方法的流程圖；以及

圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源控制系統(tǒng)中的電源控制箱的接線圖。

附圖標(biāo)記說明

100、實(shí)驗(yàn)管理終端； 200、電源控制箱；

300、共享實(shí)驗(yàn)儀器； 11、控制器；

12、電流檢測(cè)器； 13、空氣負(fù)載開關(guān)；

14、插座； 15、直流電源；

16、電磁繼電器； 17、工作指示燈；

18、故障指示燈； 19、蜂鳴器；

21、接線端子排； 22、接地樁。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

圖1至圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例。

如圖1所示，電源控制系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)管理終端100和電源控制箱200，其中，電源控制箱200用于向共享實(shí)驗(yàn)儀器300配電，還向?qū)嶒?yàn)管理終端提供12V工作電源。電源控制箱200的控制器通過RS232和UART協(xié)議與實(shí)驗(yàn)管理終端進(jìn)行通信，并且通過實(shí)驗(yàn)管理終端的GPIO口輸出的電壓高低狀態(tài)來監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)管理終端和電源控制箱之間的連接狀態(tài)，在連接丟失時(shí)予以標(biāo)識(shí)。

如圖2所示，電源控制箱100的控制器的控制架構(gòu)如下：

該控制器的處理器優(yōu)選采用意法半導(dǎo)體STM32處理器，最大主頻72MHz。電流檢測(cè)器的輸出電連接至處理器的ADC通道，用于將采集到的電流提供給處理器。

蜂鳴器電連接至處理器的PWM輸出接口，實(shí)驗(yàn)管理終端的GPIO接口的電壓信號(hào)提供給處理器，該處理器在檢測(cè)到實(shí)驗(yàn)管理終端連接丟失時(shí)，通過聲光報(bào)警告知實(shí)驗(yàn)室管理員當(dāng)前電源控制箱和實(shí)驗(yàn)管理終端之間的連接狀態(tài)異常。

處理器的一路GPIO輸出端口(General-Purpose Input/Output Ports、通用I/O端口)用于連接電磁繼電器，由該電磁繼電器直接控制共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源的通斷。處理器的另一些GPIO輸出端口用于連接指示燈，這些指示燈可以包括工作指示燈(指示電箱220V電源輸入，燈亮標(biāo)識(shí)輸入正常)、故障指示燈(當(dāng)電箱檢測(cè)到智能終端和電箱之間的連接狀態(tài)位丟失后開啟)、儀器指示燈(指示電磁繼電器處于接通狀態(tài))。

如圖3所示，共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源控制方法，利用電源控制箱和實(shí)驗(yàn)管理終端來控制共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源通斷，包括以下步驟：

配置步驟S11：根據(jù)共享實(shí)驗(yàn)儀器自身的特性配置電源控制策略，其中，電源控制策略的配置包括設(shè)定關(guān)機(jī)電流值、延時(shí)關(guān)機(jī)時(shí)間和提前開機(jī)時(shí)間；

檢測(cè)步驟S13：利用電流檢測(cè)器對(duì)所述共享實(shí)驗(yàn)儀器的工作電流進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并提供給所述電源控制箱的控制器；

處理步驟S15：利用所述控制器根據(jù)檢測(cè)到的工作電流、所述實(shí)驗(yàn)管理終端的指令和所述電源控制策略對(duì)所述共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源開啟和關(guān)斷進(jìn)行判斷；以及

執(zhí)行步驟S17：根據(jù)判斷結(jié)果控制電磁繼電器的接通狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)電源開啟控制和電源關(guān)斷控制。

其中，所述電源開啟控制包括根據(jù)所述實(shí)驗(yàn)管理終端提供的預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間和提前開機(jī)時(shí)間控制電源開啟時(shí)間，所述電源關(guān)斷控制包括在接收到電源關(guān)斷指令并且檢測(cè)到的所述共享實(shí)驗(yàn)儀器的電流值小于關(guān)機(jī)設(shè)定電流值時(shí)控制電源關(guān)斷。

在一實(shí)施例中，當(dāng)電源控制箱負(fù)載的儀器工作電流小于設(shè)定值時(shí)(例如100mA)，該信息提供給實(shí)驗(yàn)管理終端，實(shí)驗(yàn)管理終端提供電源關(guān)斷指令，電源控制箱根據(jù)電源關(guān)斷指令和檢測(cè)到的實(shí)施電流值，延遲設(shè)定時(shí)間例如20秒斷開電磁繼電器，并且將關(guān)斷確認(rèn)信息提供給實(shí)驗(yàn)管理終端。若在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的設(shè)定時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)管理終端未接收到儀器工作電流小于設(shè)定值的信息，則提示實(shí)驗(yàn)室管理員存在關(guān)機(jī)故障。

在本發(fā)明的電源關(guān)斷控制中，先檢測(cè)共享儀器當(dāng)前的電流消耗情況，在儀器仍有電流消耗時(shí)不直接關(guān)閉儀器電源，而是等待儀器工作電流小于設(shè)定值或者直接為零時(shí)再切斷電源，從而避免在儀器工作時(shí)直接斷電操作對(duì)儀器造成損傷。

本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)管理終端對(duì)電源控制箱的控制器進(jìn)行控制，再利用控制器根據(jù)電源控制策略和共享實(shí)驗(yàn)儀器的工作電流值對(duì)電磁繼電器進(jìn)行控制，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)共享實(shí)驗(yàn)儀器供電電源的不同步切斷和打開功能，從而切合共享實(shí)驗(yàn)儀器的用電規(guī)律。例如，先于預(yù)約時(shí)間打開共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源，進(jìn)入預(yù)熱狀態(tài)。

結(jié)合參照?qǐng)D2和圖4，共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源控制系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)管理終端100和電源控制箱200，所述電源控制箱包括控制器11、電流檢測(cè)器12、空氣負(fù)載開關(guān)13、插座14、直流電源15和電磁繼電器16。

其中，所述直流電源15用于向所述控制器11和所述電流檢測(cè)器12供電，所述電流檢測(cè)器12用于將檢測(cè)到的工作電流輸入所述控制器11，所述控制器11與所述電磁繼電器16控制連接，其中，所述控制器11用于根據(jù)檢測(cè)到的工作電流、實(shí)驗(yàn)管理終端100的指令和所述電源控制策略對(duì)共享實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行電源開啟控制和電源關(guān)斷控制。

其中，電源控制箱200還包括工作指示燈17、故障指示燈18、以及蜂鳴器19。該工作指示燈17、故障指示燈18、以及蜂鳴器19分別與控制器11的一路GPIO端口連接，由控制器控制其運(yùn)行狀態(tài)。

上述直流電源15還用于向所述實(shí)驗(yàn)管理終端100供電，所述控制器11通過UART接口與所述實(shí)驗(yàn)管理終端串行通信，并且通過實(shí)驗(yàn)管理終端100的GPIO口輸出的電壓高低狀態(tài)來監(jiān)測(cè)所述實(shí)驗(yàn)管理終端100和控制器11之間的連接狀態(tài)。

在一實(shí)施例中，上述電源控制系統(tǒng)的接線方式如下：外部電源插頭電連接至接線端子排21，由接線端子排21分配三路導(dǎo)線(L相線、N相線和E相線)，其中，L相線的第一分支在經(jīng)過電流檢測(cè)器12的檢測(cè)通孔后接入空氣負(fù)載開關(guān)13、再由空氣負(fù)載開關(guān)13進(jìn)入電磁繼電器16、再由電磁繼電器16接入插座14的L相，共享實(shí)驗(yàn)儀器的電源插頭與插座14配合。L相線的第二分支直接接入直流電源15。E相線直接接入插座14的E相，并連接至接地樁22。N相線直接接入插座14的L相和直流電源15的L相。直流電源15分別向電流檢測(cè)器12和控制器11供電。

在一優(yōu)選實(shí)施例中，電流檢測(cè)器、空氣負(fù)載開關(guān)、插座、直流電源和電磁繼電器均為模數(shù)化器件，采用插軌安裝方式。各模數(shù)化器件的選型如下：模數(shù)化插座選型為AC330-122，直流電源選型為DR-15-12，空氣負(fù)載開關(guān)選型為DZ47-60，電磁繼電器選型為JQX-13F，電流檢測(cè)器選型為WBI-224F21。上述器件可以通過市購獲得，在此不作贅述。

與現(xiàn)有技術(shù)的控制器僅根據(jù)實(shí)驗(yàn)室終端的指令來控制共享實(shí)驗(yàn)儀器的電流通斷相比，在本發(fā)明的控制系統(tǒng)和控制方法中，還綜合考慮共享實(shí)驗(yàn)儀器本身使用電源的特點(diǎn)來控制電源通斷，更切合共享實(shí)驗(yàn)儀器本身的用電要求。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。