本發(fā)明涉及儲能系統(tǒng)中的編碼、譯碼或代碼轉換，具體而言，涉及一種數(shù)字能量適配器、dess系統(tǒng)及其處理方法。

背景技術：

1、目前，數(shù)字能量交換系統(tǒng)dess作為實現(xiàn)能量數(shù)字化和高效管理的核心裝置，在能源領域的應用日益廣泛。然而，現(xiàn)有的dess系統(tǒng)中的數(shù)字能量適配器存在顯著不足。

2、由于現(xiàn)有的數(shù)字能量交換機和數(shù)字能量適配器之間采用的是rs485半雙工通信方式，這種通信方式存在諸多限制，如數(shù)據(jù)傳輸速率較低，難以應對日益增長的大量數(shù)據(jù)傳輸需求。在實時性方面表現(xiàn)不佳，由于半雙工特性和有限的通信速率，數(shù)據(jù)更新和傳輸存在明顯延遲，無法滿足能源管理系統(tǒng)對快速響應和精確控制的要求。最重要的是，在dess的電池動態(tài)重構實際應用環(huán)境中，電磁干擾特別嚴重，rs485通信的電信號容易受到干擾，導致數(shù)據(jù)傳輸錯誤，進而影響系統(tǒng)的正常運行和決策。這不僅降低了dess系統(tǒng)的性能和效率，還增加了系統(tǒng)的維護成本和運行風險，限制了其在更多關鍵領域的應用和發(fā)展。

3、此外，現(xiàn)有的數(shù)字能量適配器采用的通信協(xié)議是較為簡單，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，無法有效地檢測和糾正錯誤。一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)可能會基于錯誤的數(shù)據(jù)做出錯誤的決策，從而影響整個能量交換系統(tǒng)的正常運行。而且，由于沒有校驗機制，無法確保數(shù)據(jù)的完整性和準確性，可能會導致數(shù)據(jù)丟失或損壞，進一步降低系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

4、現(xiàn)有的數(shù)字能量適配器采用單cpu的方式，使得計算能力受限、實時性欠佳、功能擴展艱難、資源利用不均、靈活性不足、功耗和散熱效果不佳、以及安全性和可靠性風險較高的問題出現(xiàn)。具體的，一是面對來自電化學儲能系統(tǒng)、光伏系統(tǒng)、光儲互補系統(tǒng)等的多源復雜數(shù)據(jù)，單cpu可能難以應對大規(guī)模運算需求，致使數(shù)據(jù)處理速度遲緩，影響系統(tǒng)實時響應。二是在能量系統(tǒng)中需要迅速決策和控制的關鍵任務上，如瞬間完成對能量流的精確調整，單cpu可能因忙于處理其他事務而產(chǎn)生延遲，難以滿足嚴格的實時性要求。三是當要為數(shù)字能量適配器增添新功能，比如支持新的通信協(xié)議或引入復雜的控制算法時，單cpu架構通常需要對整個硬件和軟件進行重大修改，不僅成本高昂，開發(fā)周期也較長。四是cpu執(zhí)行不同任務時，易出現(xiàn)資源分配不合理的狀況，導致部分任務效率低下，而另一些任務則因資源等待而延誤。五是單cpu架構在硬件升級或功能拓展方面受到較大限制，往往只能通過更換整個處理器來實現(xiàn)性能提升或功能增加，這顯著加大了系統(tǒng)升級的成本與復雜性。六是高負載運行時，單cpu功耗大幅上升，產(chǎn)生大量熱量，對系統(tǒng)的散熱設計提出更苛刻的要求。七是單cpu作為唯一核心，一旦出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)會隨即癱瘓，難以保障系統(tǒng)持續(xù)運行。

5、另外，由于現(xiàn)有技術中數(shù)字能量適配器中的cpu芯片采用進口芯片，使得不但價格貴，而且受國際貿易摩擦影響嚴重。國際貿易形勢的不確定性使得進口芯片的供應存在風險。貿易政策的變化、關稅調整以及供應鏈中斷等因素都可能導致進口cpu芯片的獲取變得困難和不穩(wěn)定。這不僅會影響產(chǎn)品的生產(chǎn)進度，還可能增加生產(chǎn)成本。一旦進口芯片斷供，將直接影響企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營，甚至威脅到企業(yè)的生存。故而，研究如何提高數(shù)字能量適配器的通信速度和實時性，增強數(shù)字能量適配器的應對異常情況的靈活性，以及對系統(tǒng)監(jiān)控的精準性，具有重要意義。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種數(shù)字能量適配器、dess系統(tǒng)及其處理方法，以解決現(xiàn)有技術中存在的單一cpu對整個儲能系統(tǒng)的監(jiān)控力度較弱，對系統(tǒng)中出現(xiàn)異常后的處理方式的靈活度較差的問題，以及采用單一cpu的方式容易使得計算能力受限、實時性欠佳、功能擴展艱難、資源利用不均、靈活性不足、功耗和散熱效果不佳、以及安全性和可靠性風險較高的問題。以此達到提高數(shù)字能量適配器的通信速度和實時性，增強數(shù)字能量適配器的應對異常情況的靈活性，以及對系統(tǒng)監(jiān)控的精準性。優(yōu)化數(shù)字能量適配器的結構，增強適配器的抗干擾能力，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性，提高信息統(tǒng)計的完善度。還能夠克服單cpu設置方式的局限性，減輕cpu所需承擔的任務量。通過處理方法的設置，還能夠提高數(shù)據(jù)處理效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2、為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明涉及的一種數(shù)字能量適配器、dess系統(tǒng)及其處理方法，所述一種數(shù)字能量適配器，包括適配器cpu和適配器fpga。適配器cpu一端與適配器fpga連接，適配器cpu另一端通過網(wǎng)絡與上層云端或主機雙向通信連接。適配器fpga包括數(shù)據(jù)緩存區(qū)、信息流管控模塊、模擬量管控模塊、光纖通信模塊；適配器fpga通過光纖與數(shù)字能量交換機連接；適配器fpga通過直流輸入輸出單元分別與能量組件、儲能變流器pcs連接，控制能量的輸入輸出。

4、進一步，數(shù)據(jù)緩存區(qū)包括cpu數(shù)據(jù)緩存區(qū)、交換機數(shù)據(jù)緩存區(qū)、模擬量數(shù)據(jù)緩存區(qū)。

5、進一步，信息流管控模塊、模擬量管控模塊一端均通過cpu數(shù)據(jù)緩存區(qū)與適配器cpu雙向通信連接，信息流管控模塊、模擬量管控模塊另一端分別與交換機數(shù)據(jù)緩存區(qū)、模擬量數(shù)據(jù)緩存區(qū)通信。交換機數(shù)據(jù)緩存區(qū)通過光纖通信模塊與數(shù)字能量交換機連接，模擬量數(shù)據(jù)緩存區(qū)通過模擬量采集與處理模塊和適配器內部傳感器通信。

6、進一步，模擬量采集與處理模塊與傳感器之間設置ad轉換器。

7、進一步，適配器fpga還包括分析處理模塊、能量控制單元，分析處理模塊分別與信息流管控模塊、模擬量管控模塊雙向通信，分析處理模塊通過能量控制單元與直流輸入輸出單元雙向通信。

8、進一步，適配器cpu包括錄播功能，用于能夠詳細記錄并分析歷史數(shù)據(jù)及運行情況，使用戶能夠查看一周內的多項關鍵信息，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)基礎。

9、進一步，適配器fpga還包括風機調控單元。風機調控單元一端與分析處理模塊雙向通信連接，風機調控單元另一端與風機連接。風機設置在適配器內部。

10、進一步，適配器fpga還包括異常反饋模塊。異常反饋模塊一端分別與信息流管控模塊、分析處理模塊雙向通信，異常反饋模塊另一端與適配器cpu雙向通信。

11、一種dess系統(tǒng)，包括所述的一種數(shù)字能量適配器。包括數(shù)字能量集線器和數(shù)字能量網(wǎng)卡。數(shù)字能量集線器通過以太網(wǎng)分別與數(shù)字能量交換機、數(shù)字能量網(wǎng)卡連接，數(shù)字能量交換機與數(shù)字能量適配器之間光纖通信連接。數(shù)字能量網(wǎng)卡與能量組件一一對應連接。數(shù)字能量網(wǎng)卡、儲能變流器pcs的直流側分別與數(shù)字能量適配器正負極連接。

12、一種數(shù)字能量適配器的處理方法，所述方法應用于所述的一種數(shù)字能量適配器，所述方法包括以下步驟：

13、步驟一、適配器fpga進行數(shù)據(jù)采集與預處理：通過適配器fpga的并行處理能力，對來自系統(tǒng)的模擬量進行實時采集；并根據(jù)預設的算法和規(guī)則，對采集到的數(shù)據(jù)進行初步的預處理操作；

14、步驟二、適配器fpga進行數(shù)據(jù)緩存與處理；

15、步驟三、cpu處理與決策：適配器cpu從cpu數(shù)據(jù)緩存區(qū)獲取數(shù)據(jù)后，對當前獲取的數(shù)據(jù)進行深入的計算和分析；并利用所需的算法和模型，生成相應的控制指令和決策結果；

16、步驟四、指令傳輸與執(zhí)行：適配器cpu將生成的控制指令和處理結果暫存于cpu數(shù)據(jù)緩存區(qū)，并通過數(shù)據(jù)地址總線傳遞給適配器fpga；適配器fpga接收指令后，執(zhí)行相應的操作；

17、步驟五、異常處理與反饋：通過系統(tǒng)內的雙重中斷機制的設置，適配器fpga和適配器cpu能夠相互發(fā)送中斷請求，并進行異常處理和反饋。

18、進一步，步驟一中，模擬量包括電流、電壓、溫度中的任意一種或多種模擬量數(shù)據(jù)。

19、相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所述的一種數(shù)字能量適配器、光纖通信系統(tǒng)及其處理方法，具有以下有益效果：

20、通過所述適配器的設置，提高數(shù)字能量適配器的通信速度和實時性，增強數(shù)字能量適配器的應對異常情況的靈活性，以及對系統(tǒng)監(jiān)控的精準性，優(yōu)化數(shù)字能量適配器的結構，增強適配器的抗干擾能力，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性，提高信息統(tǒng)計的完善度。還能夠克服單cpu設置方式的局限性，減輕cpu所需承擔的任務量。進而有利于提升系統(tǒng)的計算能力、實時性、功能擴展性、資源利用效率、靈活性、散熱效果、安全性和可靠性。還能夠降低對進口cpu芯片的依賴，保障芯片供應的穩(wěn)定性和自主可控性。通過處理方法的設置，優(yōu)化通信協(xié)議，引入校驗及糾錯機制，還能夠提高數(shù)據(jù)處理效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。