本發(fā)明涉及共享實驗儀器的電源控制方法和電源控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著高校科研投入的不斷增多，儀器設(shè)備數(shù)量快速增長，如何管好用好這樣龐大的資產(chǎn)，是一項艱巨的任務(wù)。目前實驗室面臨著多種設(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；

缺乏有效的共享機制：目前實驗室沒有網(wǎng)絡(luò)預(yù)約平臺，需要管理員進行人工預(yù)約，無法保證高質(zhì)量的對外開放服務(wù)；

收費困難：由于貴重儀器的價值不同，所屬組織機構(gòu)不同，制定的收費標準也難以統(tǒng)一，計費方式的復(fù)雜多樣導(dǎo)致了使用收費非常困難；

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)計無法做到自動的準確收集，非預(yù)約或未經(jīng)培訓(xùn)的用戶使用儀器的情況時有發(fā)生，出現(xiàn)故障時無法溯源，難以問責(zé)；

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

針對上述實際問題，本申請人研發(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驗儀器的PC信號連接的實驗管理終端、對實驗儀器的電源進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驗儀器的PC信號連接的實驗管理終端構(gòu)成，具備公共儀器共享、預(yù)約、授權(quán)、監(jiān)控、計費和考核等功能，通過對公共儀器的開放使用進行監(jiān)管與保護，避免儀器閑置和重復(fù)購置，使公共實驗資源得到充分合理利用。

目前，電源控制器的功能比較單一，在試驗結(jié)束后即對共享實驗儀器進行電源關(guān)斷，無法滿足實驗儀器的電源通斷和實驗過程不同步的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

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

為此，本發(fā)明一方面提供了一種共享實驗儀器的電源控制方法，利用電源控制箱和實驗管理終端來控制共享實驗儀器的電源通斷，所述電源控制方法包括以下步驟：根據(jù)共享實驗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)機電流值、延時關(guān)機時間和提前開機時間；利用電流檢測器對所述共享實驗儀器的工作電流進行實時檢測，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)檢測到的工作電流、所述實驗管理終端的指令和所述電源控制策略對所述共享實驗儀器的電源開啟和關(guān)斷進行判斷；以及根據(jù)判斷結(jié)果控制電磁繼電器的接通狀態(tài)，以實現(xiàn)電源開啟控制和電源關(guān)斷控制。

進一步地，上述電源關(guān)斷控制包括在接收到所述實驗管理終端的電源關(guān)斷指令并且在所述共享實驗儀器的工作電流小于所述關(guān)機電流值時關(guān)斷所述共享實驗儀器的電源。

進一步地，上述當所述共享實驗儀器的工作電流小于所述關(guān)機電流值時，由所述電源控制箱的控制器提供給所述實驗管理終端，所述實驗管理終端據(jù)此給出所述電源關(guān)斷指令。

進一步地，上述電源開啟控制包括根據(jù)所述實驗管理終端提供的預(yù)約時間和所述提前開機時間控制所述共享實驗儀器的電源開啟時間。

進一步地，上述電源控制方法還包括在所述共享實驗儀器的實驗過程中當工作電流大于設(shè)定上限時向所述實驗管理終端報告提醒的步驟。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種共享實驗儀器的電源控制系統(tǒng)，包括電源控制箱和實驗管理終端，其特征在于，所述電源控制箱包括控制器、電流檢測器、空氣負載開關(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器供電，所述電流檢測器用于將檢測到的檢測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)檢測到的工作電流、所述實驗管理終端的指令和電源控制策略對共享實驗儀器進行電源開啟控制和電源關(guān)斷控制。

進一步地，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。

進一步地，上述直流電源用于向所述實驗管理終端供電，所述控制器通過UART接口與所述實驗管理終端串行通信。

進一步地，上述電源控制系統(tǒng)控制器根據(jù)所述實驗管理終端的GPIO口輸出的電壓高低狀態(tài)來監(jiān)測所述實驗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)實驗室終端的指令來控制共享實驗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，還綜合考慮共享實驗儀器本身使用電源的特點，通過配置電源控制策略來控制電源通斷，因而更切合共享實驗儀器本身的用電規(guī)律，滿足了實驗開始、結(jié)束時刻與共享實驗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)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于共享實驗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)明一實施例的用于共享實驗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)明一實施例的共享實驗儀器的電源控制方法的流程圖；以及

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

附圖標記說明

100、實驗管理終端； 200、電源控制箱；

300、共享實驗儀器； 11、控制器；

12、電流檢測器； 13、空氣負載開關(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。

具體實施方式

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

圖1至圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例。

如圖1所示，電源控制系統(tǒng)包括實驗管理終端100和電源控制箱200，其中，電源控制箱200用于向共享實驗儀器300配電，還向?qū)嶒灩芾斫K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)議與實驗管理終端進行通信，并且通過實驗管理終端的GPIO口輸出的電壓高低狀態(tài)來監(jiān)測實驗管理終端和電源控制箱之間的連接狀態(tài)，在連接丟失時予以標識。

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，實驗管理終端的GPIO接口的電壓信號提供給處理器，該處理器在檢測到實驗管理終端連接丟失時，通過聲光報警告知實驗室管理員當前電源控制箱和實驗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驗儀器的電源的通斷。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，燈亮標識輸入正常)、故障指示燈(當電箱檢測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，共享實驗儀器的電源控制方法，利用電源控制箱和實驗管理終端來控制共享實驗儀器的電源通斷，包括以下步驟：

配置步驟S11：根據(jù)共享實驗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)機電流值、延時關(guān)機時間和提前開機時間；

檢測步驟S13：利用電流檢測器對所述共享實驗儀器的工作電流進行實時檢測，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)檢測到的工作電流、所述實驗管理終端的指令和所述電源控制策略對所述共享實驗儀器的電源開啟和關(guān)斷進行判斷；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)所述實驗管理終端提供的預(yù)約實驗時間和提前開機時間控制電源開啟時間，所述電源關(guān)斷控制包括在接收到電源關(guān)斷指令并且檢測到的所述共享實驗儀器的電流值小于關(guān)機設(shè)定電流值時控制電源關(guān)斷。

在一實施例中，當電源控制箱負載的儀器工作電流小于設(shè)定值時(例如100mA)，該信息提供給實驗管理終端，實驗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)斷指令和檢測到的實施電流值，延遲設(shè)定時間例如20秒斷開電磁繼電器，并且將關(guān)斷確認信息提供給實驗管理終端。若在實驗結(jié)束后的設(shè)定時間內(nèi)實驗管理終端未接收到儀器工作電流小于設(shè)定值的信息，則提示實驗室管理員存在關(guān)機故障。

在本發(fā)明的電源關(guān)斷控制中，先檢測共享儀器當前的電流消耗情況，在儀器仍有電流消耗時不直接關(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再切斷電源，從而避免在儀器工作時直接斷電操作對儀器造成損傷。

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

結(jié)合參照圖2和圖4，共享實驗儀器的電源控制系統(tǒng)包括實驗管理終端100和電源控制箱200，所述電源控制箱包括控制器11、電流檢測器12、空氣負載開關(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和所述電流檢測器12供電，所述電流檢測器12用于將檢測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)檢測到的工作電流、實驗管理終端100的指令和所述電源控制策略對共享實驗儀器進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，由控制器控制其運行狀態(tài)。

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

在一實施例中，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)過電流檢測器12的檢測通孔后接入空氣負載開關(guān)13、再由空氣負載開關(guān)13進入電磁繼電器16、再由電磁繼電器16接入插座14的L相，共享實驗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分別向電流檢測器12和控制器11供電。

在一優(yōu)選實施例中，電流檢測器、空氣負載開關(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，空氣負載開關(guān)選型為DZ47-60，電磁繼電器選型為JQX-13F，電流檢測器選型為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)實驗室終端的指令來控制共享實驗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，還綜合考慮共享實驗儀器本身使用電源的特點來控制電源通斷，更切合共享實驗儀器本身的用電要求。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。