基于单片机操控的电源控制系统的制作方法

本发明涉及电源控制，具体地说，涉及基于单片机操控的电源控制系统。

背景技术：

1、电源控制系统是供电电路的关键组成部分，它的性能好坏直接影响着供电电路的性能以及实际效果，为了获取较高的供电效率，要求电源供电电路能够根据供电电源的工况变化，有效地调节供电电源的输出电压和电流，使供电电路尽可能稳定运行在较高的电压、电流状态，以获得较好的供电效果。

2、现有的电源控制系统中多数采用控制器判断的方式之间对电源的分布情况进行控制，但当控制器长时间使用时，其内部的电子原件容易出现误判的情况，此时再次控制容易导致控制不合理的情况，同时当人工对电源进行控制只能够一次性对电源进行控制，控制器内部的算法并不能随着人工控制进行改变，从而需人工对控制器进行及时的调整。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于单片机操控的电源控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供基于单片机操控的电源控制系统，包括单片机微控制器模块、电源管理模块、传感器网络模块和用户交互界面模块；

3、单片机微控制器模块包括数据接收单元；

4、单片机微控制器模块还包括计算单元和时间管理单元，所述数据接收单元用于通过网络接口接收的方法接收所述状态监控单元所输出的数据，并通过原始数据和阈值设定对比方法将状态监控单元所输出的数据区分为异常数据与正常数据；

5、网络接口接收的方法的原理为：网络接口卡检测到传输介质上有信号时，开始接收数据帧，数据帧是网络传输数据的基本单位，包括帧头、数据负载和帧尾；网络接口卡接收到的数据帧必须与接收器同步，以确保数据被正确解析，通过帧头中的特殊同步序列实现，其中：

6、；

7、原始数据和阈值设定对比方法：通过所述状态监控单元所输出的数据对数据的统计分析，通过工作人员设定正常阈值，将超出、低于阈值的数据视为异常数据；

8、原始数据和阈值设定对比方法为：

9、步骤一：计算原始数据集的平均值μ和标准差σ；

10、；

11、；

12、是数据点的数量，为所有数据点的总和；为求平方根；

13、对每个数据点xi，计算其；

14、根据阈值，通常设为±，判断每个数据点是否为异常值，如果|zi|>，则认为检测出的数据点为异常值；

15、所述计算单元用于通过上述网络接口接收的方式接收，所述数据接收单元所输出的异常数据，并通过pid控制算法将异常数据计算为电源的合理数据，而后输出至电源调整单元；

16、pid控制算法用于连续或离散系统中的反馈控制，工作原理是结合比例、积分和微分三个控制元素，以实现系统的精确跟踪和稳定，具体为：

17、以下是一个简化的基于pid控制算法的异常数据自动调整的计算过程；

18、；

19、其中，是在时刻t的误差，是设定的正常数据，是实际测量的异常数值；

20、所述时间管理单元用于在所述传感器网络模块未检测出电源中的存在异常数据时，自动根据工作人员设定的时间通过上述网络接口接收的方法将电源的启停数据输出至电源调整单元；

21、工作人员设定的时间为：电源定期不使用的时间，如夜间和休息日；

22、运行的时间为：；

23、其中，开启和分别是电源开启和关闭的时间戳。

24、所述电源管理模块包括电源调整单元；

25、所述电源管理模块还包括数据记录单元，所述电源调整单元用于接收所述计算单元中计算后的合理数据，并通过自动控制的方法对电源进行调整；

26、自动控制方法是通过三个控制元素的加权和计算出来的，每个控制元素都有其特定的作用，以实现快速响应、消除静态误差和抑制动态误差，具体为：

27、比例控制：

28、；

29、是当前的控制输出，是比例增益，设定阈值与异常数值的误差；

30、积分控制：

31、；

32、是积分增益，是所述状态监控单元检测的时间间隔；

33、微分控制：

34、；

35、是微分增益：

36、最终的控制输出是这三个控制元素的总和；

37、；

38、是自变量t的积分误差，用于表示积分控制；

39、所述数据记录单元用于记录所述电源调整单元中对电源调整时所产生的调整数据，而后通过通过建立nosql数据库存储数据的方法将合理数据通过所述数据接收单元中网络接口接收的方法输出至所述用户交互界面模块中。

40、所述电源管理模块还包括自动恢复单元，所述自动恢复单元用于当电源停电后，通过恢复控制方法自动控制电源内部电子组件的恢复顺序和时机，保护电源内敏感的电子组件；

41、恢复控制方法通过计算电子组件中的负载分配情况对其进行恢复；

42、如果电源有n个电子组件，每个电子组件的负载分配公式为：负载/n。

43、所述传感器网络模块包括状态监控单元和节能单元；

44、所述状态监控单元用于通过传感器定时对电源的运行状态和运行环境进行检测；

45、检测的数据包括：电压异常、电流异常和电源运行环境；

46、电流和电压检测通过磁感应传感器检测：

47、磁感应传感器基于霍尔效应，当电流经过导体时，在磁场中会产生一定的电压，当电流经过导体时，就会产生一定的电压，此时可对电压进行记录，通过测量的电压，再次计算电流的大小；

48、电源运行环境通过湿度传感器检测：

49、湿度传感器检测的原理：湿度增加时，介质的介电常数增大，导致传感器的电容变化；

50、电容变化与湿度成正比，通过测量电容变化并转换为电压计算湿度，公式为：

51、；

52、c是当前电容值，是参考电容值，是湿度变化一个单位时的电容值；

53、定时对电源检测的方法：通过工作人员设置传感器的运行阈值，传感器在设置运行阈值时可自动运行；

54、所述节能单元通过所述数据接收单元中的正常数据与所述状态监控单元中的电源运行环境，通过卡点检测方法自动判断所述状态监控单元的自动启停；

55、当所述状态监控单元对电源的运行状态进行检测时，电源的运行过程中，在工作人员设定的检测时间阈值多次检测均为正常数值，并此时所述状态监控单元中对电源运行环境检测未发生较大的变化时，所述节能单元可通过自动的延长检测时间阈值；

56、假设值：卡点检测方法来确定阈值，根据实际情况设定一个初始值，并计算卡方值；

57、计算观测值：计算一定时间段内的数据中，满足条件的数据个数；

58、；

59、比较卡方值与卡方分布表中的阈值：如果卡方值大于阈值，则拒绝原假设，并将新阈值设置为当前的定时检测阈值。

60、所述传感器网络模块还包括能耗计算单元，所述能耗计算单元用于计算所述电源调整单元中电源调整后与电源调整前的电源运行能耗，并将计算数据进行对比，而后将电源调整后与电源调整前的电源运行能耗输出至所述显示单元中，再通过人工对电源调整后与电源调整前的电源运行能耗进行对比，判断所述电源调整单元对电源调整的合理性；

61、电源运行能耗的计算方法为：

62、电源能耗=电源功耗×运行时间；

63、电源能耗是指电源在一定时间内消耗的总能量，以千瓦时为单位，运行时间以小时为单位。

64、所述用户交互界面模块包括显示单元、调节输入单元和优化单元；

65、所述显示单元用于通过所述数据接收单元中的网络接口接收的方法接收所述电源调整单元对电源的调节情况，并通过html建立交互界面并将电源运行状态显示于显示器；

66、所述调节输入单元用于通过人工判断所述电源调整单元对电源的调节情况是否准确，不准确时，人工手动输出调整数据至所述电源调整单元；

67、所述优化单元用于将人工手动输出的调整数据进行记录，同时将记录的数据输出至所述计算单元计算公式中，通过自动修改的方法对所述计算单元中的计算方法进行调整；

68、自动修改的方法为，确定所述调节输入单元工作人员调整的数据，确定调整的数据在所述计算单元中pid控制算法的作用，根据调整数据，修改所述计算单元的pid控制算法。

69、所述用户交互界面模块还包括远程控制单元，所述远程控制单元用于通过无线传输的方式对观察所述显示单元所显示的数值，当数值不合理时，工作人员通过无线传输的方式对数值进行调整；

70、所述无线传输的方式通过将数字信息转换为适合无线传输的信号形式，将调制后的信号放大到足够的功率，通过天线将信号发射到空气中，形成电磁波，而后工作人员可远程输出信号至所述调节输入单元。

71、所述状态监控单元对电源进行实时监控，再将监控数据输出至数据接收单元中，通过单片机微控制器模块对数据进行区分、计算，区分后的异常数据计算后输出至电源调整单元对电源进行调整，同时可通过用户交互界面模块对电源的调整状态进行观察，当调整不合理时，通过人工手动输出的调整数据至电源调整单元进行调整，通过优化单元将人工手动输出的调整数据进行输出至计算单元中，对计算单元中的计算方式进行调整，而后节能单元根据数据接收单元中的正常数据与状态监控单元中检测的电源运行环境，控制状态监控单元的自动启停。

72、与现有技术相比，本发明的有益效果：

73、1、该基于单片机操控的电源控制系统中，通过人工手动输出的调整数据至电源调整单元进行调整，而后通过优化单元将人工手动输出的调整数据进行输出至计算单元中，对计算单元中的计算方式进行调整，同时通过状态监控单元对电源的运行状态进行检测时，电源的运行过程中，在工作人员设定的检测时间阈值多次检测均为正常数值，此时状态监控单元中对电源运行环境检测未发生较大的变化时，节能单元可通过自动的延长检测时间阈值。