【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金铝行业物联网领域，特别是涉及一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置。
技术介绍
1、在金属铝的生产方式普遍采用电解工艺，一个电解铝车间部署上百台电解槽同时进行电解铝生产作业。在生产过程中，时常会发生阳极效应。发生效应时，电解槽电压升高至15v～130v，电流效率下降，铝电耗增加，不仅影响系列电解槽的正常平稳供电，增加原材料消耗，而且影响电解铝产量与质量。因此有效的监测铝电解槽电压，才能提前进行阳极效应预警，及时处置，从而保障铝电解高效生产，提高企业经济效益。
2、当前铝电解槽电压主要的监测方式是在电解槽烟道端安装槽控机，电解槽前端安装效应声光报警装置，实现对铝电解槽生产过程电压监测。
3、槽控机的应用能够最大程度上预判阳极效应的发生，并及时进行相应处置，但是槽控机也存在一定的不足：运行维护需要专人负责和耗费电能，增加运营成本；电解槽电压监测频率较低，动态电压峰值捕获不及时；电解槽远端电极电压监测有一定精度损耗；通信组网数据回传不够灵活。
4、本专利技术装置采用电解槽电源母线上汲取电能方式，满足装置的正常运行，内置高精度、高频率的电压计量模块实现毫秒级实时精准电压监测，通过低功耗无线lora局域网实现电解槽电压数据的回传，从而降低了生产运营成本，提高了电压采集精度和采集频率，同时具备灵活的网络扩展能力。
技术实现思路
1、一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置，其包括：电源管理模块、电能补偿模块、mcu主控模块、模式切换模块、电压计量
2、本专利技术专利与
技术介绍
相比，具有如下优点：
3、1、本专利技术所提供的电压监测装置自取电功能，直接从电解槽母线极间电压采集处汲取电能，采集端口和电源端口复用，简化安装，不需要外部提供电源，减少故障点和运营成本；
4、2、本专利技术所提供的电压监测装置电压计量功能，采集精度高达1mv，采集频率10hz，能够及时的捕捉电压的瞬态变化，为阳极效应预判提供更及时准确数据依据；
5、3、本专利技术所提供的电压监测装置lora无线通信功能，能够提供无线通信组网和系统扩展能力，免除通信布线，降低工程成本。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置，包括MCU主控模块、电压计量模块、模式切换模块、LoRa无线通信模块、电解槽电源母线电压监测端口、电源管理模块、电能补偿模块组成，其特征在于：电压计量模块与MCU主控模块连接，模式切换模块与LoRa无线通信模块连接，MCU主控模块与模式切换模块连接，MCU主控模块与LoRa无线通信模块连接，电解槽电源母线电压监测端口与电源管理模块连接，电源管理模块与电能补偿模块连接，电源管理模块、电能补偿模块与MCU主控模块、模式切换模块和电压计量模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置，其特征在于：电源管理模块分为两部分，即电源稳压部分和电源转换部分，其中电源稳压部分采用58V稳压二极管、36V稳压二极管和18V稳压二极管三级设计实现，电源转换部分采用TL431可控精密稳压源芯片为本装置内部功能模块提供DC3.3V工作电压。
3.根据权利要求1所述的一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置，其特征在于：电能补偿模块采用KAMCAP公司的法拉电容SE-5R5-D105VY，功率密度高，对环境无污染，秒级
4.根据权利要求1所述的一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置，其特征在于：MCU主控模块采用ST公司的超低功耗芯片STM32L151，其具有多种低功耗工作模式，满足电压监测装置低功耗设计要求。
5.根据权利要求1所述的一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置，其特征在于：模式切换模块采用Infineon公司的场效应管IRF9310TRPBF，控制LoRa无线通信模块电源供给，实现电压监测装置采集和通信工作模式切换。
6.根据权利要求1所述的一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置，其特征在于：电压计量模块采用富士通半导体公司的RN8209电表计量芯片，能够高精度测量功率、能量、电压以及线频率，采用高精度、高频率的电压计量模块设计，提高了电解槽电压监测的精准度和实时性和阳极效应预判的及时性。
7.根据权利要求1所述的一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置，其特征在于：LoRa无线通信模块采用SEMTECH公司的超低功耗单芯无线芯片SX1212，频率范围才能从300MHz到510MHz，典型接收电流2.6mA，最大发射功率+12.5dBm。采用低功耗LoRa无线通信技术，并设计实现低功耗管理策略，降低的电压监测模块的功耗，同时基于无线组网方式，能够灵活的进行系统扩展。
8.根据权利要求1所述的一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置，其特征在于：电解槽电源母线电压监测端口，即作为电压监测数据的采集口，又作为电解餐电压监测装置电能获取的供电口。
9.根据权利要求1所述的一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置，其特征在于：电解槽电源母线电压监测端口，即作为电压监测数据的采集口，又作为电解餐电压监测装置电能获取的供电口。
...【技术特征摘要】
1.一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置，包括mcu主控模块、电压计量模块、模式切换模块、lora无线通信模块、电解槽电源母线电压监测端口、电源管理模块、电能补偿模块组成，其特征在于：电压计量模块与mcu主控模块连接，模式切换模块与lora无线通信模块连接，mcu主控模块与模式切换模块连接，mcu主控模块与lora无线通信模块连接，电解槽电源母线电压监测端口与电源管理模块连接，电源管理模块与电能补偿模块连接，电源管理模块、电能补偿模块与mcu主控模块、模式切换模块和电压计量模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置，其特征在于：电源管理模块分为两部分，即电源稳压部分和电源转换部分，其中电源稳压部分采用58v稳压二极管、36v稳压二极管和18v稳压二极管三级设计实现，电源转换部分采用tl431可控精密稳压源芯片为本装置内部功能模块提供dc3.3v工作电压。
3.根据权利要求1所述的一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置，其特征在于：电能补偿模块采用kamcap公司的法拉电容se-5r5-d105vy，功率密度高，对环境无污染，秒级充电速度快，为lora无线通信模块数据发射和接收补充电能。
4.根据权利要求1所述的一种基于自取电的铝电解槽电压监测装置，其特征在于：mcu主控模块采用st公司的超低功耗芯片stm32l151，其具有多种低功耗工作模式，满足电压监测装置低功耗设计要求。
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【专利技术属性】
技术研发人员：邓悦恒，
申请(专利权)人：中华通信系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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