CN105761469A - 一种基于蓝牙的无线抄表装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于蓝牙的无线抄表装置，包括电源模块、蓝牙通讯模块、处理器、红外通讯模块、RS485通讯模块和RS232通讯模块，通过蓝牙通讯模块、处理器、飞思卡尔MC9S12芯片、频分双工通信设备、北斗星定位仪和行驶控制设备等。本发明解决了现有智能手持终端因不具备红外接口而无法应用于电力抄表的问题。本发明所述的无线抄表装置用于电力抄表。

Description

一种基于蓝牙的无线抄表装置

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种基于蓝牙的无线抄表装置。

背景技术

目前，我国电力行业的抄表方式主要为无线远程集抄和人工抄表，这两种抄表方式都依赖专用的硬件设备，需要定制产品。市场上的智能手持终端，如平板电脑和智能手机等，它们价格低廉、操作灵敏、接口多样、体积小巧，但都无红外抄表端口，若增加电力系统专用的红外接口会增大设备的体积和制造成本。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种基于蓝牙的无线抄表装置，设置于基于北斗星导航的电动汽车，所述电动汽车包括飞思卡尔MC9S12芯片、频分双工通信设备、北斗星定位仪和行驶控制设备，北斗星定位仪用于对电动汽车和电动汽车附近充电站进行定位，频分双工通信设备用于接收电动汽车附近充电站的使用情况以及电动汽车附近充电站所分别对应的各个路段的拥堵程度，飞思卡尔MC9S12芯片与频分双工通信设备、北斗星定位仪和行驶控制设备分别连接，用于基于频分双工通信设备和北斗星定位仪的输出控制行驶控制设备以驱动电动汽车的行驶。

更具体地，在所述基于北斗星导航的电动汽车中，包括：频分双工通信设备，设置在电动汽车的外侧，用于基于电动汽车的当前北斗星导航位置从远端的充电站管理服务器处接收电动汽车的当前北斗星导航位置附近各个充电站的占用百分比，还从远端的交通管理服务器处接收抵达当前北斗星导航位置附近各个充电站所分别对应的各个路段的拥堵程度；北斗星定位仪，用于接收北斗星导航定位卫星实时发送的、电动汽车的当前北斗星导航位置，还用于接收北斗星导航电子地图中、电动汽车的当前北斗星导航位置附近各个充电站的北斗星导航位置；速度电机控制器，设置在电动汽车的前端仪表盘内，用于接收驱动速度，并基于驱动速度确定速度电机控制信号；速度电机驱动器，设置在电动汽车的驱动车轮上方，与速度电机控制器和速度电机分别连接，用于接收速度电机控制信号，并基于速度电机控制信号确定速度电机驱动信号；速度电机，设置在电动汽车的驱动车轮上方，与速度电机驱动器和电动汽车的驱动车轮分别连接，用于接收速度电机驱动信号，并基于速度电机驱动信号确定自身的转速，以控制电动汽车的驱动车轮的行进速度；电量检测设备，设置在电动汽车的蓄电池上，用于检测蓄电池的实时剩余电量；行驶控制设备，设置在电动汽车上，与电动汽车的方向电机控制器和速度电机控制器连接，用于接收位置控制信号，基于位置控制信号确定方向驱动信号和速度驱动信号，基于位置控制信号确定驱动方向和驱动速度，并将驱动方向和驱动速度分别发送给方向电机控制器和速度电机控制器；充电桩检测设备，用于对电动汽车前方景象进行拍摄以获得前方图像，并对前方图像进行图像识别以确定前方是否存在充电桩，相应地，发出存在充电桩信号或不存在充电桩信号；超声波检测设备，设置在电动汽车前部，用于检测电动汽车前部距离充电桩的实时相差距离；ZIGBEE通信设备，设置在电动汽车上，用于与充电桩的ZIGBEE通信接口进行握手操作，握手成功则发出充电桩合格信号，握手失败则发出充电桩不合格信号；自动充电设备，设置在电动汽车上，包括定位器、位移驱动器、机械手和充电头，定位器、位移驱动器和充电头都设置在机械手上，定位器用于检测机械手与充电桩的充电插座之间的相对距离，位移驱动器与定位器连接，用于基于相对距离驱动机械手前往充电桩的充电插座，机械手用于在抵达充电桩的充电插座后将充电头插入充电桩的充电插座中；飞思卡尔MC9S12芯片，与频分双工通信设备、电量检测设备、行驶控制设备、北斗星定位仪、充电桩检测设备、超声波检测设备、ZIGBEE通信设备和自动充电设备分别连接，当实时剩余电量小于等于第一预设电量阈值时，进入自动导航模式；其中，飞思卡尔MC9S12芯片在自动导航模式中，启动频分双工通信设备、北斗星定位仪和充电桩检测设备，从北斗星定位仪处接收当前北斗星导航位置和附近各个充电站的北斗星导航位置，将当前北斗星导航位置发送给频分双工通信设备以获得附近各个充电站的占用百分比以及附近各个充电站分别对应的各个路段的拥堵程度，基于当前北斗星导航位置和附近各个充电站的北斗星导航位置确定当前北斗星导航位置到附近各个充电站的北斗星导航位置的各个充电站北斗星导航距离，基于每一个充电站对应的路段的拥堵程度、拥堵程度权重、附近每一个充电站的占用百分比、占用百分比权重、附近每一个充电站的北斗星导航距离和距离权重计算附近每一个充电站的便利程度，拥堵程度越低，便利程度越高，占用百分比越低，便利程度越高，北斗星导航距离越短，便利程度越高，选择便利程度最高的附近充电站作为目标充电站；飞思卡尔MC9S12芯片还基于当前北斗星导航位置和目标充电站的北斗星导航位置确定位置控制信号，将位置控制信号发送给行驶控制设备以控制电动汽车前往预存电子地图中最近充电站，当从充电桩检测设备处接收到存在充电桩信号时，启动超声波检测设备和ZIGBEE通信设备；拥堵程度权重、占用百分比权重、距离权重、第一预设电量阈值、第二预设电量阈值和预设距离阈值均为预设固定数值。

更具体地，在所述基于北斗星导航的电动汽车中：飞思卡尔MC9S12芯片在接收到充电桩合格信号且实时相差距离小于等于预设距离阈值时，启动自动充电设备以将充电头插入充电桩的充电插座中，飞思卡尔MC9S12芯片退出自动导航模式。

更具体地，在所述基于北斗星导航的电动汽车中，还包括：SD存储卡，设置在电动汽车的前端仪表盘内，用于预先存储拥堵程度权重、占用百分比权重、距离权重、第一预设电量阈值、第二预设电量阈值和预设距离阈值。

更具体地，在所述基于北斗星导航的电动汽车中：飞思卡尔MC9S12芯片在实时剩余电量大于等于第二预设电量阈值，控制自动充电设备的机械手以将充电头拔离充电桩的充电插座。

更具体地，在所述基于北斗星导航的电动汽车中：第二预设电量阈值大于第一预设电量阈值。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的基于北斗星导航的电动汽车的结构方框图。

附图标记：1飞思卡尔MC9S12芯片；2频分双工通信设备；3北斗星定位仪；4行驶控制设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于北斗星导航的电动汽车的实施方案进行详细说明。

1990年代开始各个主要的汽车生产厂家开始关注电动汽车的未来发展并且开始投入资金和技术在电动汽车领域。在1990年1月的洛杉矶汽车展上，通用汽车的总裁向全球推介Impact纯电动轿车。1992年福特汽车使用钙硫电池的Ecostar,1996年丰田汽车使用镍氢电池的RAV4LEV，1996年法国雷诺汽车的Clio,1997年丰田的Prius混合动力轿车下线，1997年日产汽车世界上第一辆使用锂离子电池的电动汽车PrairieJoyEV,1999年本田汽车发布、销售混合动力Insight。

当前，电动汽车虽然开始进入千家万户，但是仍过多依赖人工操作，自动化水平较低，尤其在电动汽车电量不足时，无法自动搜索到合适的充电桩以及合适的充电站并自动前往，也无法在充电现场实现全自动化式电子充电，这与电动汽车智能化的趋势不相符合。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于北斗星导航的电动汽车，在现有的电动汽车上增加一些高精度、有针对性的电子辅助设备，帮助电动汽车自动搜索充电站、自动识别最近的充电桩并自动驱动电动汽车前往最近的充电桩以实现自动充电，整个过程不需要任何人工操作，极大地提供了电动汽车的自动化水平。

图1为根据本发明实施方案示出的基于北斗星导航的电动汽车的结构方框图，所述电动汽车包括飞思卡尔MC9S12芯片、频分双工通信设备、北斗星定位仪和行驶控制设备，北斗星定位仪用于对电动汽车和电动汽车附近充电站进行定位，频分双工通信设备用于接收电动汽车附近充电站的使用情况以及电动汽车附近充电站所分别对应的各个路段的拥堵程度，飞思卡尔MC9S12芯片与频分双工通信设备、北斗星定位仪和行驶控制设备分别连接，用于基于频分双工通信设备和北斗星定位仪的输出控制行驶控制设备以驱动电动汽车的行驶。

接着，继续对本发明的基于北斗星导航的电动汽车的具体结构进行进一步的说明。

所述电动汽车包括：频分双工通信设备，设置在电动汽车的外侧，用于基于电动汽车的当前北斗星导航位置从远端的充电站管理服务器处接收电动汽车的当前北斗星导航位置附近各个充电站的占用百分比，还从远端的交通管理服务器处接收抵达当前北斗星导航位置附近各个充电站所分别对应的各个路段的拥堵程度。

所述电动汽车包括：北斗星定位仪，用于接收北斗星导航定位卫星实时发送的、电动汽车的当前北斗星导航位置，还用于接收北斗星导航电子地图中、电动汽车的当前北斗星导航位置附近各个充电站的北斗星导航位置；速度电机控制器，设置在电动汽车的前端仪表盘内，用于接收驱动速度，并基于驱动速度确定速度电机控制信号；速度电机驱动器，设置在电动汽车的驱动车轮上方，与速度电机控制器和速度电机分别连接，用于接收速度电机控制信号，并基于速度电机控制信号确定速度电机驱动信号。

所述电动汽车包括：速度电机，设置在电动汽车的驱动车轮上方，与速度电机驱动器和电动汽车的驱动车轮分别连接，用于接收速度电机驱动信号，并基于速度电机驱动信号确定自身的转速，以控制电动汽车的驱动车轮的行进速度。

所述电动汽车包括：电量检测设备，设置在电动汽车的蓄电池上，用于检测蓄电池的实时剩余电量；行驶控制设备，设置在电动汽车上，与电动汽车的方向电机控制器和速度电机控制器连接，用于接收位置控制信号，基于位置控制信号确定方向驱动信号和速度驱动信号，基于位置控制信号确定驱动方向和驱动速度，并将驱动方向和驱动速度分别发送给方向电机控制器和速度电机控制器。

所述电动汽车包括：充电桩检测设备，用于对电动汽车前方景象进行拍摄以获得前方图像，并对前方图像进行图像识别以确定前方是否存在充电桩，相应地，发出存在充电桩信号或不存在充电桩信号；超声波检测设备，设置在电动汽车前部，用于检测电动汽车前部距离充电桩的实时相差距离。

所述电动汽车包括：ZIGBEE通信设备，设置在电动汽车上，用于与充电桩的ZIGBEE通信接口进行握手操作，握手成功则发出充电桩合格信号，握手失败则发出充电桩不合格信号。

所述电动汽车包括：自动充电设备，设置在电动汽车上，包括定位器、位移驱动器、机械手和充电头，定位器、位移驱动器和充电头都设置在机械手上，定位器用于检测机械手与充电桩的充电插座之间的相对距离，位移驱动器与定位器连接，用于基于相对距离驱动机械手前往充电桩的充电插座，机械手用于在抵达充电桩的充电插座后将充电头插入充电桩的充电插座中。

所述电动汽车包括：飞思卡尔MC9S12芯片，与频分双工通信设备、电量检测设备、行驶控制设备、北斗星定位仪、充电桩检测设备、超声波检测设备、ZIGBEE通信设备和自动充电设备分别连接，当实时剩余电量小于等于第一预设电量阈值时，进入自动导航模式。

其中，飞思卡尔MC9S12芯片在自动导航模式中，启动频分双工通信设备、北斗星定位仪和充电桩检测设备，从北斗星定位仪处接收当前北斗星导航位置和附近各个充电站的北斗星导航位置，将当前北斗星导航位置发送给频分双工通信设备以获得附近各个充电站的占用百分比以及附近各个充电站分别对应的各个路段的拥堵程度，基于当前北斗星导航位置和附近各个充电站的北斗星导航位置确定当前北斗星导航位置到附近各个充电站的北斗星导航位置的各个充电站北斗星导航距离，基于每一个充电站对应的路段的拥堵程度、拥堵程度权重、附近每一个充电站的占用百分比、占用百分比权重、附近每一个充电站的北斗星导航距离和距离权重计算附近每一个充电站的便利程度，拥堵程度越低，便利程度越高，占用百分比越低，便利程度越高，北斗星导航距离越短，便利程度越高，选择便利程度最高的附近充电站作为目标充电站。

其中，飞思卡尔MC9S12芯片还基于当前北斗星导航位置和目标充电站的北斗星导航位置确定位置控制信号，将位置控制信号发送给行驶控制设备以控制电动汽车前往预存电子地图中最近充电站，当从充电桩检测设备处接收到存在充电桩信号时，启动超声波检测设备和ZIGBEE通信设备；拥堵程度权重、占用百分比权重、距离权重、第一预设电量阈值、第二预设电量阈值和预设距离阈值均为预设固定数值。

可选地，在所述电动汽车中：飞思卡尔MC9S12芯片在接收到充电桩合格信号且实时相差距离小于等于预设距离阈值时，启动自动充电设备以将充电头插入充电桩的充电插座中，飞思卡尔MC9S12芯片退出自动导航模式；所述电动汽车还可以包括：SD存储卡，设置在电动汽车的前端仪表盘内，用于预先存储拥堵程度权重、占用百分比权重、距离权重、第一预设电量阈值、第二预设电量阈值和预设距离阈值；飞思卡尔MC9S12芯片在实时剩余电量大于等于第二预设电量阈值，控制自动充电设备的机械手以将充电头拔离充电桩的充电插座；以及第二预设电量阈值大于第一预设电量阈值。

另外，北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BDS)，是继美全球定位系统(GPS)和俄罗斯GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。

采用本发明的基于北斗星导航的电动汽车，针对现有技术电动汽车无法在剩余电量不足的情况下自动完成充电的技术问题，通过电量检测设备对电动汽车剩余电量进行实时检测，通过北斗星导航设备、行驶控制设备和充电桩检测设备对电动汽车进行附近合适充电站和充电桩的定位，并通过ZIGBEE通信设备与充电桩进行握手操作，通过自动充电设备完成对电动汽车的充电，整个过程全自动进行，无需任何人工手段干预。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种基于蓝牙的无线抄表装置，设置于基于北斗星导航的电动汽车，所述电动汽车包括飞思卡尔MC9S12芯片、频分双工通信设备、北斗星定位仪和行驶控制设备，北斗星定位仪用于对电动汽车和电动汽车附近充电站进行定位，频分双工通信设备用于接收电动汽车附近充电站的使用情况以及电动汽车附近充电站所分别对应的各个路段的拥堵程度，飞思卡尔MC9S12芯片与频分双工通信设备、北斗星定位仪和行驶控制设备分别连接，用于基于频分双工通信设备和北斗星定位仪的输出控制行驶控制设备以驱动电动汽车的行驶。

2.如权利要求1所述的基于蓝牙的无线抄表装置，其特征在于，所述电动汽车包括：

频分双工通信设备，设置在电动汽车的外侧，用于基于电动汽车的当前北斗星导航位置从远端的充电站管理服务器处接收电动汽车的当前北斗星导航位置附近各个充电站的占用百分比，还从远端的交通管理服务器处接收抵达当前北斗星导航位置附近各个充电站所分别对应的各个路段的拥堵程度；

北斗星定位仪，用于接收北斗星导航定位卫星实时发送的、电动汽车的当前北斗星导航位置，还用于接收北斗星导航电子地图中、电动汽车的当前北斗星导航位置附近各个充电站的北斗星导航位置；

速度电机控制器，设置在电动汽车的前端仪表盘内，用于接收驱动速度，并基于驱动速度确定速度电机控制信号；

速度电机驱动器，设置在电动汽车的驱动车轮上方，与速度电机控制器和速度电机分别连接，用于接收速度电机控制信号，并基于速度电机控制信号确定速度电机驱动信号；

速度电机，设置在电动汽车的驱动车轮上方，与速度电机驱动器和电动汽车的驱动车轮分别连接，用于接收速度电机驱动信号，并基于速度电机驱动信号确定自身的转速，以控制电动汽车的驱动车轮的行进速度；

电量检测设备，设置在电动汽车的蓄电池上，用于检测蓄电池的实时剩余电量；

行驶控制设备，设置在电动汽车上，与电动汽车的方向电机控制器和速度电机控制器连接，用于接收位置控制信号，基于位置控制信号确定方向驱动信号和速度驱动信号，基于位置控制信号确定驱动方向和驱动速度，并将驱动方向和驱动速度分别发送给方向电机控制器和速度电机控制器；

充电桩检测设备，用于对电动汽车前方景象进行拍摄以获得前方图像，并对前方图像进行图像识别以确定前方是否存在充电桩，相应地，发出存在充电桩信号或不存在充电桩信号；

超声波检测设备，设置在电动汽车前部，用于检测电动汽车前部距离充电桩的实时相差距离；

ZIGBEE通信设备，设置在电动汽车上，用于与充电桩的ZIGBEE通信接口进行握手操作，握手成功则发出充电桩合格信号，握手失败则发出充电桩不合格信号；

自动充电设备，设置在电动汽车上，包括定位器、位移驱动器、机械手和充电头，定位器、位移驱动器和充电头都设置在机械手上，定位器用于检测机械手与充电桩的充电插座之间的相对距离，位移驱动器与定位器连接，用于基于相对距离驱动机械手前往充电桩的充电插座，机械手用于在抵达充电桩的充电插座后将充电头插入充电桩的充电插座中；

飞思卡尔MC9S12芯片，与频分双工通信设备、电量检测设备、行驶控制设备、北斗星定位仪、充电桩检测设备、超声波检测设备、ZIGBEE通信设备和自动充电设备分别连接，当实时剩余电量小于等于第一预设电量阈值时，进入自动导航模式；

其中，飞思卡尔MC9S12芯片在自动导航模式中，启动频分双工通信设备、北斗星定位仪和充电桩检测设备，从北斗星定位仪处接收当前北斗星导航位置和附近各个充电站的北斗星导航位置，将当前北斗星导航位置发送给频分双工通信设备以获得附近各个充电站的占用百分比以及附近各个充电站分别对应的各个路段的拥堵程度，基于当前北斗星导航位置和附近各个充电站的北斗星导航位置确定当前北斗星导航位置到附近各个充电站的北斗星导航位置的各个充电站北斗星导航距离，基于每一个充电站对应的路段的拥堵程度、拥堵程度权重、附近每一个充电站的占用百分比、占用百分比权重、附近每一个充电站的北斗星导航距离和距离权重计算附近每一个充电站的便利程度，拥堵程度越低，便利程度越高，占用百分比越低，便利程度越高，北斗星导航距离越短，便利程度越高，选择便利程度最高的附近充电站作为目标充电站；

其中，飞思卡尔MC9S12芯片还基于当前北斗星导航位置和目标充电站的北斗星导航位置确定位置控制信号，将位置控制信号发送给行驶控制设备以控制电动汽车前往预存电子地图中最近充电站，当从充电桩检测设备处接收到存在充电桩信号时，启动超声波检测设备和ZIGBEE通信设备；

其中，拥堵程度权重、占用百分比权重、距离权重、第一预设电量阈值、第二预设电量阈值和预设距离阈值均为预设固定数值。

3.如权利要求2所述的基于蓝牙的无线抄表装置，其特征在于：

飞思卡尔MC9S12芯片在接收到充电桩合格信号且实时相差距离小于等于预设距离阈值时，启动自动充电设备以将充电头插入充电桩的充电插座中，飞思卡尔MC9S12芯片退出自动导航模式。

4.如权利要求2所述的基于蓝牙的无线抄表装置，其特征在于，还包括：

SD存储卡，设置在电动汽车的前端仪表盘内，用于预先存储拥堵程度权重、占用百分比权重、距离权重、第一预设电量阈值、第二预设电量阈值和预设距离阈值。

5.如权利要求2所述的基于蓝牙的无线抄表装置，其特征在于：

飞思卡尔MC9S12芯片在实时剩余电量大于等于第二预设电量阈值，控制自动充电设备的机械手以将充电头拔离充电桩的充电插座。

6.如权利要求2所述的基于蓝牙的无线抄表装置，其特征在于：

第二预设电量阈值大于第一预设电量阈值。