本发明涉及一种电力设备， 尤其涉及电力设备内部工作温度环境的自动调 节。 背景技术

- 由于电力设备长期工作在无人值守的室外空间 ， 面对高温、 严寒、 雨水、 灰尘等恶劣 环境， 同时作为电力电子设备， 又必须要求性能稳定， 成本低。 因此， 电力设备必须拥有 一种完善的内部工作温度环境自动调节机制。

一般地， 各类电力设备是釆用风扇、气窗和导热通道来 处理发热。 由于存在气窗， 水 汽和灰尘就比较容易进入电力设备内部， 会影响到电力设备内部各电子元器件的工作性 能， 进而影响整个电子产品的性能， 同时， 风扇的使用寿命也大大降低了整个电力设备的 使用寿命。 发明内容

本发明的目的在于， 提供一种电力设备及其高温自我保护方法， 其内部工作温度环境 的自动调节无须气窗， 也无须风扇， 从而可大大延长使用寿命。

为了实现上述的目的， 本发明提出一种电力设备的高温自我保护方法 ， 该电力设备包 括完全密封的外壳和设置于该外壳所围成的腔 体中的多个功能模块以及控制各功能模块 运行的主芯片。主芯片具有自动调节自身工作 频率和协调各子功能模块工作的功能， 通过 自动调节自身工作频率、启用或者关闭各功能 模块来增加或减少整个电力设备的功耗。功 能模块包括温度控制模块和至少一通信模块， 如 WiFi, LAN, GSM/GPRS, PLC, RS485, RS232 等。该温度控制模块为一个温度控制电路， 包括连接成一体的温度探测部分和温度比较判 断部分，该温度探测部分不断地将检测到温度 检测点的温度转换为电信号送给该温度比较 判断部分，该温度比较判断部分根据其内部预 设的阈值与该温度的电信号的比较结果而确 定其输出信号； 该温度控制电路与该主芯片电连接， 该主芯片根据其获得的温度控制电路 的输出信号而调节自身工作频率和各子功能模 块工作方式，进而调节设备内部功耗和发热 量。

该温度比较判断部分内部预设的阈值包括高温 保护阈值和低温启动阈值， 相应地， 该 温度比较判断部分的输出信号包括用以表示高 温高出阈值的第一报警信号和用以表示低 温低出阈值的第二报警信号， 该主芯片在收到该第一报警信号时降低该电力 设备的功耗， 该主芯片在收到该第二报警信号时增加该电力 设备的功耗。

该温度比较判断部分还包括温度降幅判断电路 ，其在该第一报警信号发生时启动定时 器，于该定时器设定的时间间隔到时， 将当前的温度信号值与高温保护阈值进行比较 并输 出用以表示温度降幅是否达到预设的阈值而输 出第三报警信号给该主芯片以调节该电力 设备的功耗。

该主芯片调节该电力设备的功耗的过程包括：

步骤一、 该主芯片在收到该第一报警信号时， 降低其自身的工作频率；

步骤二、该主芯片在收到该第三报警信号时， 如果温度降幅达到了预设的阈值， 表明 该主芯片降频达到了降温的预期效果， 该主芯片维持当前的功耗运行状态， 否则的话， 进 行下一步骤；

步骤三、该主芯片进一步通过关闭全部或部分 系统功能来降低该电力设备的功耗， 直 到该主芯片收到该第二报警信号时， 该温度控制电路向该主芯片发送硬件复位信号 ， 迫使 该电力设备进入正常运行状态。

进一步地， 为了实现上述的目的， 本发明还提供一种能够实现上述高温自我保护 方法 的电力设备。

与现有技术相比， 本发明具有以下有益效果： 在无须气窗， 也无须风扇的情况， 可有 效地对电力设备内部工作温度环境进行自动调 节， 从而大大延长整个电力设备的使用寿 命。 附图说明

图 1是本发明的电力设备的电路结构框图。

图 2是本发明的电力设备的高温自我保护方法的� �作原理流程图。 具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合 附图对本发明的优选实施例进行详细说 明。 ·

本发明的电力设备的电路结构框图， 如图 1所示， 包括：

主芯片 1为电力设备的中央处理单元；

温度控制模块 2为电力设备的温度控制模块， 负责监控和检测主芯片 1的温度， 并将 检测结果发送给主芯片 1。 当捡测温度大于温度保护阈值时通知主芯片 1降频； 当主芯片 1降频后温度仍然未降到预期温度范围内时， 通知主芯片 1关闭系统。 当检测温度低于低 温启动阈值时， 通知主芯片 1恢复系统功能。

LAN模块 3为电力设备提供以太网接口。

WiFi模块 4为电力设备的无线通信模块， 它可以通过无线路由设备接入 Internet, 也可以与附近的其他无线设备通信

GSM/GPRS模块 5为电力设备提供基于 GSM系统的数据交换接口。

PLC模块 6为电力设备提供基于电力线的载波通信接口� �

RS485模块 7为电力设备提供基于 485协议的通信接口。 RS232模块 8为电力设备提供基于 RS232协议的通信接口。

本发明的工作原理在于： 在电力设备内部加入温度控制模块 2， 用于监测设备内部腔 体温度或主发热芯片温度， 在温度控制模块 2内设定温度保护阈值， 检测温度达到设定阈 值时， 主芯片 1可以选择降低工作频率、关闭设备软件系统� �硬件系统的部分功能（温度 控制模块 2功能除外） 。 当设备发热减少， 温度降低之后， 温度控制模块 2检测温度低于 温度保护阈值， 此时温度控制模块 2可通知主芯片 1提高工作频率、启动设备软件或硬件 系统的全部或部分功能。 与此同时， 设备选用良好的导热材料（比如铜结构件）连 接发热 芯片和设备外壳， 将热量直接导出到设备外壳， 利用设备外壳的大散热面积与设备外界环 境直接进行热交换。 从而设备可以不用风扇并且完全密封。

在本实施例，温度控制模块 2采用温度传感器和微处理器实现。微处理器� �可保存多 个预设的阈值， 微处理器对通过温度传感器测得的温度值进行 分析和判断， 以送出多种的 输出信号给主芯片 1以供其调节整个电力设备的功耗。

在此电力设备的运行过程中， 温度控制模块 2始终处于工作状态， 其他模块可能处于 运行状态， 也可能处于关闭状态。

当温度控制模块 2检测发现主芯片 1的温度高于温度保护阈值时，通知主芯片 1降频。 在主芯片 1降频一段时间后， 温度控制模块 2判断检测温度大于 （温度保护阈值 P—温度 降幅幅值 AQ)时， 通知主芯片 1关闭功能模块： GSM/GPRS模块 5， PLC模块 6， WiFi模块 4， LAN模块 3， RS485模块 7， RS232模块 8。 在本实施实例中， 主芯片 1是同时关闭 PLC 模块 6、 WiFi模块 4、 RS485模块 7以及 RS232模块 8， 而 GSM/GPRS模块 5重启系统的功 能和 LAN模块 3的网络唤醒功能未被关闭。

在设备温度降低后， 当温度控制模块 2判断检测温度大于低温启动温度时， 温度控制 模块 2通知主芯片 1恢复系统。在本实施实例中， 温度控制模块 2向主芯片 1发送重置信 号， 所有功能模块重新启动。

如果因为某种缘故， 低温启动温度阈值设置的过低， 导致功能模块功能无法恢复时， 可以由其他的方式来启动功能模块。 在本实施实例中， 可以通过 GSM/GPRS模块 5的重置 信号和基于 LAN模块 3的网络唤醒数据包来重新启动整个系统。

需要说明的是，可以通过增加或减少电力设备 的功能模块来满足各种不同情况下的设 备功能需要，也可以改变现有的各功能模块组 织方式来实现更加灵活的设备功能和自我保 护的机制。

与现有技术相比， 采用本发明的电力设备， 具备智能温度控制， 可长期运行于无人值 守的恶劣环境、 防尘、 防水、 高寿命等特点。 本发明的电力设备的高温自我保护方法的工作 原理流程图， 如图 2所示， 其中， 参数 说明如下：

高温保护阈值 P: 设备运行的温度上限。 当温度控制模块 2的检测温度达到此值时， 会通知主芯片 1釆取高温保护措施。

温度降幅幅值 指主芯片 1采取降频措施后， 温度下降幅度的最小值。 如果温度 下降达到此值， 表明主芯片 1降频达到预期降温效果， 否则主芯片 1必须采取进一步的降 温措施。

低温启动阈值 S: 主芯片 1采取各种措施降低设备温度的同时， 也影响了设备的诸多 功能。 当设备温度降低达到低温启动阈值 s时， 主芯片 1会恢复系统功能。

温度控制模块 2检测温度 Q: 指温度控制模块 2检测到的主芯片 1的当前温度。 具体步骤如下：

S1: 通过设备的软件系统向温度控制模块 2设置高温保护阈值 P, 设置温度降幅幅值

△Q, 设置低温启动阈值 S。

S2: 温度控制模块 2检测主芯片 1温度 Q

S3： 温度控制模块 2判断检测温度 Q是否大于温度保护阈值 P， 即判断 Q > P是否成 立， 如果成立， 跳转至 S4， 否则返回 S2

S4: 温度控制模块 2通知主芯片 1降低工作频率

S5: 主芯片 1已低频率运行， 温度控制模块 2继续检测主芯片 1温度 Q

S6: 在主芯片 1在降低工作频率工作一定时间后，温度控制� �块 2判断检测温度 Q是 否比温度保护阈值 P低 (温度幅值） ， 即判断 Q < P-AQ是否成立， 如果成立说明主 芯片 1降频达到降温预期效果， 返回 S5;如果不成立，说明主芯片 1降频未达到降温的预 期效果， 跳转至 S7。

S7: 温度控制模块 2通知主芯片 1关闭全部或部分系统功能

S8: 温度控制模块 2继续检测主芯片 1温度 Q, 主芯片 1发热大大减少；

S9: 温度控制模块 2判断检测温度是否低于低温启动阈值≤， 即判断 Q〉S是否成立， 如果成立， 转 S10， 否则转 S8

S10: 温度控制模块 2向主芯片 1发送硬件复位信号， 重新启动整个系统， 系统启动 后转 S2。 以上该仅为本发明的较佳可行实施例， 并非限制本发明的保护范围， 故凡运用本发明 说明书及附图内容所作出的等效结构变化， 均包含在本发明的保护范围内。 比如：

可以向温度控制模块 2添加或减少参数， 以适应更加灵活多变的设备温度控制需要。 比如向温度控制模块 2内添加 ' "降频等待时间"来等待主芯片 1降频降温完成， 设置 "多 级温度降幅幅值 "来对应设备各功能模块的开启和关闭等等。

温度控制模块 2参数可以选择由设备软件系统设置， 也可以选择直接固化。

温度控制模块 2可以检测主芯片 1的温度，也可以检测多芯片的温度或者检测� �个设 备腔体的温度。 温度控制模块 2在判断出检测温度高于高温保护温度阈值时� �可以通知主芯片 1降频， 也可以通知主芯片 1关闭功能模块， 或者仅通知主芯片 1有高温报警， 由主芯片 1决定采 取那种方式来降低设备温度。

主芯片 1在采取降温措施时, '可以是仅降频、仅关闭某功能模块或者是降� �和关闭各 功能模块的组合形式， 也可以是将高温报警传递给与用户交互的软件 ， 由人工决定采取那 种降温措施。

主芯片 1采取降温措施之后， 设备温度降低， 温度值必须降低到低温启动阈值 S， 设 备才可以恢复系统功能。为了避免因低温启动 阈值设置过低而导致系统功能无法恢复这种 情况， 可以添加其他措施来重启或者恢复系统功能， 这些措施可以是网络唤醒 (W0L) 设 备、 GPRS唤醒设备、 GPRS重启设备、 按钮硬复位设备等等。 . 主芯片 1在恢复设备高温保护之前的状态时， 可以是先恢复系统功能， 也可以是先提 高工作频率，或者是两者的结合形式。恢复系 统功能时，可以是一次性恢复所有系统功能， 也可以是逐次恢复各功能模块功能。