CN103023100B - 基于物联网的电动自行车蓄电池管理服务系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种基于物联网的电动自行车蓄电池管理服务系统及方法，所述系统包括蓄电池管理服务平台、附在蓄电池上的智能终端、终端读写器和用户卡；其中，蓄电池管理服务平台由远程管理服务器和本地管理服务器通过因特网虚拟连接建立，远程管理服务器为专用服务器，本地管理服务器为通用计算机；智能终端通过无线网络与终端读写器交换数据；终端读写器通过串口与本地管理服务器连接。所述方法基于物联网电动自行车电池管理服务系统实现对电动车蓄电池的状态监控、过冲保护、电子锁保护以及电池跟踪维护管理，从而可以有效提高电池使用效率，延长电池使用寿命，避免电池被盗现象。

Description

基于物联网的电动自行车蓄电池管理服务系统及方法

技术领域

本发明涉及电动自行车蓄电池管理服务系统，尤其涉及一种基于物联网的电动自行车蓄电池管理服务系统。

背景技术

电动自行车是一种便捷的环保交通工具，因其具有价格适中、噪声小、速度快等特点，已经成为一种大众的单人交通工具。

蓄电池作为电动自行车的供电装置，其性能和寿命直接影响着电动自行车的使用。然而，目前蓄电池使用寿命偏短，再加上维护不到位，经常出现过冲现象，导致蓄电池寿命缩短，更加难以满足电动自行车长期应用的需求。同时，由于频繁的更换蓄电池，也催生了电动车蓄电池交易市场，而盗窃电动车蓄电池牟利的现象也越来越严重。

物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。随着物联网技术的发展以及国内对物联网技术的政策支持，智能传感器技术、智能检测技术和射频识别技术也得到了越来越广泛的应用的越来越广泛。射频识别技术主要由射频识别卡和读卡装置组成，通过收发射频信号读写射频卡上的数据。根据射频设别卡自身是否带电源又分为无源射频识别卡和有源射频识别卡，其中无源射频识别卡成本低廉，没有电源使用寿命限制，但信号较弱，容易被干扰，可读卡距离较近。而有源识别卡信号强，不容易被干扰，可读卡距离远，但成本高，使用寿命受到电源电量限制。

发明内容

发明目的：针对电动自行车电池电池寿命短且被盗现象非常严重的问题，本发明提供一种基于物联网的电动自行车电池管理服务系统及方法，方法采用智能检测技术实时监控电池状态、应用射频识别技术控制电池电子锁。

技术方案：一种基于物联网的电动自行车电池管理管理服务系统，包括管理服务平台、附在蓄电池上的智能终端、终端读写器、用户卡。其中，管理服务平台由远程管理服务器和本地管理服务器通过因特网虚拟建立，远程管理服务器为专用服务器，本地管理服务器为通用计算机；智能终端通过无线网络与终端读写器交换数据；终端读写器通过串口与本地管理服务器连接。

所述智能终端主要由第一微处理器模块、第一Zigbee通信模块、电池检测模块、过充保护模块、第一射频识别模块、电子锁、报警模块和电源模块组成；其中，第一微处理器模块为带有RAM的主控模块，用来实现对有关数据的分析、计算、处理，并存储用户信息和超级用户信息；第一Zigbee通信模块实现与终端读写器之间的短距离无线通信；电池检测模块用来检测蓄电池的电压、内阻、电池容量等；过充保护模块实现在蓄电池充满电的情况下，如没有在指定时间内及时移除充电器，则自动切断充电器与蓄电池的连接；第一射频识别模块用于识别用户卡和终端读写器，并提供电池身份识别信息；电子锁用于将蓄电池锁在电动自行车上，不打开电子锁则无法取出蓄电池，对于某电动自行车而言，只能是该电动自行车车主的用户卡以及经过授权的售后服务点的终端读写器可以打开；报警模块用于在电池出现异常情况（如电压过低）以及电子锁出现异常情况（如电池向电动车电机输出时没有上锁、非法用户）时提供报警功能；电源模块用于给智能终端提供必要的直流工作电源。

所述终端读写器主要包括第二微处理器模块、第二Zigbee通信模块、第二射频识别模块、存储模块、液晶显示模块、串口通信模块和电源模块。其中，第二微处理器模块为主控模块，用来实现对有关数据的分析、计算、处理；第二Zigbee通信模块实现与智能终端的第一Zigbee通信模块之间的短距离无线通信；第二射频识别模块用于识别电池信息、识别用户卡；存储模块用于提供售后服务点信息，并能够暂时存储蓄电池信息、蓄电池维护信息、电动车主信息；液晶显示模块显示当前正处于维护状态的电池信息以及用户信息；串口通信模块实现与本地服务器的连接，上传电池维护信息、电池状态信息等；电源模块用于给终端读写器各模块提供必要的直流工作电源。终端读写器主要安装于某电动自行车生产企业售后服务部门、各地经过授权的售后服务点等。

一种基于物联网的电动自行车电池管理服务系统的方法，

步骤401：初始化智能终端。当蓄电池初次开始使用时，智能终端各模块完成初始化工作，开始对蓄电池状态进行监控，并提供过冲保护和电子锁保护等。

步骤402：如果蓄电池状态正常，则进一步监控电子锁，否则由报警模块发出报警，进入步骤406。

步骤403：判断电子锁状态是否正常，如果正常则进入步骤404，否则由报警模块发出报警，进入步骤406。

步骤404：由于电池正常情况下，即使电量不是过低，也经常会充电；或者当电池电量过低的时候也需要充电。这时就需要进一步判断是否需要提供过充保护，如果需要过充保护则进入步骤405，否则回到步骤402。

步骤405：如果需要过充保护，则电池充满电后超过一定的时间由过充保护模块自动断开充电器与蓄电池的连接，回到步骤402。

步骤406：如果电池状态异常，比如电压过低、无法充电、电子锁状态异常等，则由报警模块发出报警，提醒用户进行处理。

步骤407：如果用户能自我处理异常状态（如电池电量不足，需及时充电），则自我维护，否则需要送授权售后服务点进行维护，进入步骤409。

步骤408：自我维护时，如果是电量不足，则需要充电，进入步骤404；否则维护完毕后回到步骤402。

步骤409：将电动自行车送到授权的售后服务点进行维护。

步骤410：售后服务点终端读写器读取用户卡和蓄电池智能终端，获取用户信息和蓄电池信息（包括蓄电池身份识别信息以及蓄电池所属车主身份识别信息），由终端读写器第二微处理器模块判断用户是否合法，如果是合法用户则打开蓄电池智能终端的电子锁对蓄电池进行维护，否则不予维护，进入步骤416。

步骤411：售后服务点检测电池状态，以判断电池是否需要置换。

步骤412：如果电池需要置换，则进入步骤414，否则进入步骤413。

步骤413：售后服务点对电池进行维护处理，包括对电子锁的维护、修理。

步骤414：置换电池，并根据终端读写器102读取的蓄电池身份识别信息从管理服务平台获取智能终端的蓄电池信息、使用信息和维护记录，以确定是否需要缴费，并由终端读写器记录电池置换信息，包括回收电池身份识别信息、置换电池身份识别信息、置换地点、置换时间、置换责任人等。

步骤415：售后服务点本地服务器通过串口接收终端读写器信息，并在本地服务器上输入电池维护信息（维修或者置换）。电池维护信息通过因特网传送到电动车企业售后服务部门服务器，电池维护信息主要包括：电池识别信息、电池生产时间、电动车主身份识别信息、电池使用时间、电池使用年限、电池维护信息、电池置换信息等，以保存备查。

步骤416：电池维护结束。

本发明的有益效果是，使用本发明基于物联网的电动自行车电池管理服务系统可以实现对电动车蓄电池的状态监控、过充保护、电子锁保护以及电池跟踪维护管理，从而可以有效提高电池使用效率，延长电池使用寿命，避免电池被盗现象。

附图说明

图1为本发明实施例的系统结构示意图；

图2为本发明实施例的智能终端结构示意图；

图3为本发明实施例终端读写器结构示意图；

图4为本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

为了更好地实现对电动车蓄电池的管理，并从根源上避免电动车电池被盗现象，可以考虑电动车车主对购买的电动车蓄电池只有使用权而无所有权，电动车企业拥有蓄电池所有权，当电池达到使用年限或非人为原因导致的电池性能不能满足正常使用要求时，则由电动车企业回收维护处理，并给电动车车主提供置换电池。如果新购车蓄电池使用时间尚没有超过蓄电池的正常使用寿命（如一年、两年）性能就不能满足正常使用需求时，则电动车车主置换电池时无须缴纳任何费用，如超过电池正常寿命或者蓄电池被人为损坏则电动车主在置换电池时需缴纳一定的使用费。电动车企业需在各地提供必要的售后服务，并适当配置售后服务点以满足电池维护管理的需要，并通过基于物联网的电动自行车电池管理服务平台对蓄电池进行跟踪管理服务。

本发明提供一种基于物联网的电动自行车电池管理管理服务系统，包括管理服务平台、附在蓄电池上的智能终端、终端读写器、用户卡。其中，管理服务平台由远程管理服务器和本地管理服务器通过因特网虚拟建立，远程管理服务器为专用服务器，本地管理服务器为通用计算机；智能终端通过无线网络与终端读写器交换数据；终端读写器通过串口与本地管理服务器连接。

所述管理服务平台由某电动自行车生产企业售后服务部门的远程管理服务器以及各地授权售后服务点的本地管理服务器通过因特网虚拟建立，主要用来存储电动自行车相关信息，主要包括：电动自行车型号、序列号、生产时间、蓄电池型号、蓄电池生产时间、电池状态信息、电池维护信息、电池去向信息、购买用户信息等。

如图1所示，终端读写器102通过授权售后服务点本地服务器接入蓄电池管理服务平台101；终端读写器102通过识别用户卡104和智能终端103判断蓄电池用户是否合法，并通过无线通信方式实现终端读写器102与智能终端103、用户卡104之间的信息交互，并将合法用户的蓄电池信息、用户信息以及维护信息上传到本地服器，进而进入蓄电池管理服务平台101，并提供用户查询；智能终端103可以识别用户卡104信息，并实现对蓄电池的状态监控和保护。用户卡104用来存储用户（电动车主）信息，并能够相应被智能终端103识别，一旦是授权用户，则可打开蓄电池电子锁，否则无法取出蓄电池。

其中蓄电池管理服务平台101由电动车企业售后部门的远程服务器和授权售后服务点本地服务器通过因特网建立。

智能终端103结构如图2所示，主要由第一微处理器模块201、第一Zigbee通信模块202、电池检测模块203、过充保护模块204、第一射频识别模块205、电子锁206、报警模块207和电源模块208组成；其中，第一微处理器模块201为带有RAM的主控模块，用来实现对有关数据的分析、计算、处理，并存储用户信息和超级用户信息；第一Zigbee通信模块202实现与终端读写器102的第二Zigbee通信模块之间的短距离无线通信；电池检测模块203用来检测蓄电池的工作状态，包括电压、内阻、电池容量等；过充保护模块204实现在蓄电池充满电的情况下，如没有在指定时间内及时移除充电器，则自动切断充电器与蓄电池的连接；第一射频识别模块205用于识别用户卡104和终端读写器102等等，并提供电池身份识别信息；电子锁206用于将蓄电池锁在电动自行车上，不打开电子锁206则无法取出蓄电池，对于某电动自行车而言，只能是拥有该电动自行车的用户卡104以及经过授权的售后服务点的终端读写器102可以打开；报警模块207用于在电池出现异常情况（如电压过低）以及电子锁206出现异常情况（如电池向电动车电机输出时没有上锁、非法用户）时提供报警功能；电源模块208用于给智能终端103提供必要的直流工作电源。

终端读写器102结构如图3所示，主要包括第二微处理器模块301、第二Zigbee通信模块302、第二射频识别模块305、存储模块304、液晶显示模块306、串口通信模块303和电源模块307。其中，第二微处理器模块301为主控模块，用来实现对有关数据的分析、计算、处理；第二Zigbee通信模块302实现与智能终端103的第一Zigbee通信模块202之间的短距离无线通信；第二射频识别模块305用于识别电池信息、识别用户卡104；存储模块304用于提供售后服务点信息，并能够暂时存储蓄电池信息、蓄电池维护信息、电动车主信息；液晶显示模块306显示当前正处于维护状态的电池信息以及用户信息；串口通信模块304实现与本地服务器的连接，上传电池维护信息、电池状态信息等；电源模块用于给终端读写器102提供必要的直流工作电源。终端读写器102主要安装于某电动自行车生产企业售后服务部门、各地经过授权的售后服务点等。

图4为本发明的管理服务方法流程。

步骤401：初始化智能终端103。当蓄电池初次开始使用时，智能终端103各模块完成初始化工作，开始对蓄电池状态进行监控，并提供过冲保护和电子锁206保护等。

步骤402：如果蓄电池状态正常，则进一步监控电子锁206，否则由报警模块207发出报警，进入步骤406。

步骤403：判断电子锁状态是否正常，如果正常则进入步骤404，否则由报警模块207发出报警，进入步骤406。

步骤404：由于电池正常情况下，即使电量不是过低，也经常会充电；或者当电池电量过低的时候也需要充电。这时就需要进一步判断是否需要提供过充保护，如果需要过充保护则进入步骤405，否则回到步骤402。

步骤405：如果需要过充保护，则电池充满电后超过一定的时间由过充保护模块204自动断开充电器与蓄电池的连接，回到步骤402。

步骤406：如果电池状态异常，比如电压过低、无法充电、电子锁206状态异常等，则由报警模块207发出报警，提醒用户进行处理。

步骤407：如果用户能自我处理异常状态（如电池电量不足，需及时充电），则自我维护，否则需要送授权售后服务点进行维护，进入步骤409。

步骤408：自我维护时，如果是电量不足，则需要充电，进入步骤404；否则维护完毕后回到步骤402。

步骤409：将电动自行车送到授权的售后服务点进行维护。

步骤410：售后服务点终端读写器102读取用户卡104和蓄电池智能终端103，获取用户信息和蓄电池信息（包括蓄电池身份识别信息以及蓄电池所属车主身份识别信息），由终端读写器103第二微处理器模块301判断用户是否合法，如果是合法用户则打开蓄电池智能终端103的电子锁206对蓄电池进行维护，否则不予维护，进入步骤416。

步骤411：售后服务点检测电池状态，以判断电池是否需要置换。

步骤412：如果电池需要置换，则进入步骤414，否则进入步骤413。

步骤413：售后服务点对电池进行维护处理，包括对电子锁206的维护、修理。

步骤414：置换电池，并根据终端读写器102读取的蓄电池身份识别信息从管理服务平台101获取智能终端103的蓄电池信息、使用信息和维护记录，以确定是否需要缴费，并由终端读写器102记录电池置换信息，包括回收电池身份识别信息、置换电池身份识别信息、置换地点、置换时间、置换责任人等。

步骤415：售后服务点本地服务器通过串口接收终端读写器102信息，并在本地服务器上输入电池维护信息（维修或者置换）。电池维护信息通过因特网传送到电动车企业售后服务部门服务器，电池维护信息主要包括：电池识别信息、电池生产时间、电动车主身份识别信息、电池使用时间、电池使用年限、电池维护信息、电池置换信息等，以保存备查。

步骤416：电池维护结束。

Claims (2)

1.一种基于物联网的电动自行车蓄电池管理服务系统，包括蓄电池管理服务平台、智能终端、终端读写器和用户卡；其特征在于，所述蓄电池管理服务平台由远程管理服务器和本地管理服务器通过因特网虚拟连接建立，远程管理服务器为专用服务器，本地管理服务器为通用计算机；所述智能终端附在蓄电池上通过无线网络与终端读写器交换数据；终端读写器通过串口与本地管理服务器连接；其中所述智能终端由第一微处理器模块、第一Zigbee通信模块、电池检测模块、过充保护模块、第一射频识别模块、电子锁、报警模块和第一电源模块组成；其中，第一微处理器模块为带有RAM的第一主控模块，用于对有关数据的分析、计算、处理，并存储用户信息和超级用户信息；第一Zigbee通信模块实现与终端读写器第二Zigbee通信模块之间的短距离无线通信；电池检测模块用来检测蓄电池的运行状态；过充保护模块实现在蓄电池充满电的情况下，如没有在指定时间内及时移除充电器，则自动切断充电器与蓄电池的连接；第一射频识别模块用于识别用户卡和终端读写器，并提供蓄电池身份识别信息；电子锁用于将蓄电池锁在电动自行车上，通过该电动自行车的用户卡或经过授权的售后服务点的终端读写器打开电子锁；报警模块用于在蓄电池出现异常情况以及电子锁出现异常情况时报警；第一电源模块用于给上述第一微处理器模块、第一Zigbee通信模块、电池检测模块、过充保护模块、第一射频识别模块、电子锁和报警模块提供工作电源；所述终端读写器包括第二微处理器模块、第二Zigbee通信模块、第二射频识别模块、存储模块、液晶显示模块、串口通信模块和第二电源模块；其中，第二微处理器模块为第二主控模块，用于对有关数据的分析、计算、处理；第二Zigbee通信模块实现与智能终端第一Zigbee通信模块的短距离无线通信；第二射频识别模块用于识别蓄电池信息、识别用户卡；存储模块用于提供售后服务点信息，并能够暂时存储蓄电池信息、蓄电池维护信息、电动自行车车主信息；液晶显示模块显示当前正处于维护状态的蓄电池信息以及用户信息；串口通信模块实现与本地管理服务器的连接，上传蓄电池维护信息、蓄电池状态信息；第二电源模块用于给上述第二微处理器模块、第二Zigbee通信模块、第二射频识别模块、存储模块、液晶显示模块和串口通信模块提供工作电源。

2.一种如权利要求1所述的基于物联网的电动自行车蓄电池管理服务系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤401：初始化智能终端：对蓄电池状态进行监控，并提供过充保护和电子锁保护；

步骤402：如果蓄电池状态正常，则进一步监控电子锁，否则进入步骤406；

步骤403：判断电子锁状态是否正常，如果正常则进入步骤404，否则进入步骤406；

步骤404：判断是否需要提供过充保护，如果需要过充保护则进入步骤405，否则回到步骤402；

步骤405：如果需要过充保护，则蓄电池充满电后超过一定的时间由过充保护模块自动断开充电器与蓄电池的连接，回到步骤402；

步骤406：如果蓄电池或者电子锁状态异常，则由报警模块发出报警，提醒用户进行处理；

步骤407：如果用户能自我处理异常状态，则自我维护，否则进入步骤409；

步骤408：自我维护时，如果是电量不足，则需要充电，进入步骤404；否则维护完毕后回到步骤402；

步骤409：将电动自行车送到授权的售后服务点进行维护；

步骤410：售后服务点终端读写器读取用户卡和蓄电池智能终端，获取用户信息和蓄电池信息，蓄电池信息包括蓄电池身份识别信息以及蓄电池所属车主身份识别信息，由终端读写器第二微处理器模块判断用户是否合法，如果是合法用户则打开蓄电池智能终端的电子锁对蓄电池进行维护，否则不予维护，进入步骤416；

步骤411：售后服务点检测蓄电池状态，以判断蓄电池是否需要置换；

步骤412：如果蓄电池需要置换，则进入步骤414，否则进入步骤413；

步骤413：售后服务点对蓄电池进行维护处理，包括对电子锁的维护、修理；

步骤414：置换蓄电池，并根据终端读写器读取的蓄电池身份识别信息从蓄电池管理服务平台获取智能终端的蓄电池身份识别信息、蓄电池使用信息和维护记录，以确定是否需要缴费，并由终端读写器记录蓄电池置换信息，包括回收蓄电池身份识别信息、置换蓄电池身份识别信息、置换地点、置换时间、置换责任人；

步骤415：售后服务点本地管理服务器通过串口接收终端读写器信息，并在本地管理服务器上输入蓄电池维护信息；蓄电池维护信息通过因特网传送到电动自行车企业售后服务部门远程管理服务器，蓄电池维护信息包括：蓄电池身份识别信息、蓄电池生产时间、蓄电池所属车主身份识别信息、蓄电池使用时间、蓄电池使用年限和蓄电池置换信息；

步骤416：蓄电池维护结束。