CN107809130A - 一种蓄电池充电器、蓄电池充电管理的移动终端、基于云平台的蓄电池充电管理系统和方法 - Google Patents

一种蓄电池充电器、蓄电池充电管理的移动终端、基于云平台的蓄电池充电管理系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池充电器、蓄电池充电管理的移动终端、基于云平台的蓄电池充电管理系统和方法，涉及蓄电池充电管理的物联网应用领域。本发明所述的基于云平台的蓄电池充电管理系统包括蓄电池充电器、蓄电池充电管理的移动终端和云端服务器，蓄电池充电器通过WI‑FI模块与云端服务器和移动终端通讯，包括上传蓄电池状态数据和充电数据至云端服务器以及下载来自移动终端的控制命令。本发明所述技术方案实现对蓄电池充电器的物联网管理，优化人们对蓄电池进行充电管理的方式，并给蓄电池厂家提供大数据支持和产品优化的方向。

Description

一种蓄电池充电器、蓄电池充电管理的移动终端、基于云平台 的蓄电池充电管理系统和方法
技术领域
本发明涉及蓄电池充电管理领域，尤其涉及一种蓄电池充电器、蓄电池充电管理的移动终端、基于云平台的蓄电池充电管理系统和方法。
背景技术
目前市场上传统的充电器没有通信功能，充电器是一个信息的孤岛，对充电器的充电数据无法监测和读取。随着技术的进步，出现了带有简单串口功能的充电器，这样就可以在现场对充电器的出厂设置进行修改，充电数据进行检测和读取，方便用户对充电器的管理，延长充电器和蓄电池的使用寿命。随着通讯技术的发展，以及互联网和物联网的进一步普及，人们对蓄电池充电器的管理提出了更多的要求，现有的蓄电池充电器要么没有通信功能，对充电器的控制、监测只能现场进行；要么只带有简单的与现场计算机串口通信功能，没有互联网云端服务功能，同样只能现场控制、监测，只不过是从充电器扩大到了充电器和现场计算机，同样不具备通过智能手机APP现场和远程对充电器进行控制、监测功能；还有一种通信方式是充电器通过蓝牙与智能手机通信，智能手机通过APP对充电器进行控制、监测，这种方式虽然实现智能手机对充电的控制、监测等，但是只能进行现场的控制、监测，不具备同时进行现场和远程控制、监测功能。
现有的蓄电池充电器只能现场控制、监测充电器，不能远程控制、监测充电器；只能参看当时充电器的工作状态，不能查看历史记录；只能查看简单的充电器工作状态，不能全面的查看充电器的各种参数；不能通过图文、表格等形式形象、直观的方式查看充电器的工作状态；需要用线连接充电器和现场计算机，很不方便，同时需要长期占用一台计算机。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种蓄电池充电器、蓄电池充电管理的移动终端、基于云平台的蓄电池充电管理系统和方法，实现对蓄电池充电器的物联网管理，优化人们对蓄电池进行充电管理的方式，并给蓄电池厂家提供大数据支持和产品优化的方向。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何在物联网云平台的基础上进行蓄电池的充电管理。
为实现上述目的，本发明提供了一种蓄电池充电器，包括网络通讯模块、控制器模块和采样模块，所述采样模块被配置为采集蓄电池的状态参数和充电参数，所述控制器模块被配置为将所述状态参数和所述充电参数进行模数转换，并将转换以后的数据发送到所述网络通讯模块，所述网络通讯模块被配置为将所述数据发送到云端服务器。
进一步地，所述网络通讯模块进一步被配置为将云端服务器的控制命令传送到所述控制器模块，所述控制器模块进一步被配置为执行所述控制命令。
进一步地，所述状态参数包括蓄电池电压、蓄电池温度、环境温度、放电时间长度；所述充电参数包括充电电压、充电电流和电量百分比。
进一步地，所述控制命令包括查询状态、启动充电和停止充电。
本发明还公开了一种用于蓄电池充电管理的移动终端，包括配对模块、数据收发模块和用户交互模块，所述配对模块被配置为将蓄电池充电器和移动终端进行配对，并为每个用户设置密码以控制访问权限；所述数据收发模块被配置为将在云端服务器的与所述移动终端配对的蓄电池充电器数据下载到所述移动终端；所述用户交互模块被配置为显示所述蓄电池充电器数据。
进一步地，所述用户交互模块进一步被配置为将采集用户的控制命令，并将所述控制命令发送给所述数据收发模块，所述数据收发模块进一步被配置为将所述控制命令发送至所述云端服务器。
本发明还公开了一种基于云平台的蓄电池充电管理系统，包括充电器模块、移动终端模块、云端服务器模块，
所述充电器模块被配置为采集蓄电池的状态参数和充电参数，将所述状态参数和充电参数进行模数转换，并将转换以后的数据发送所述云端服务器，同时从所述云端服务器接收控制命令，并对蓄电池执行所述控制命令；
所述移动终端模块被配置为将蓄电池充电器和移动终端进行配对，并为每个用户设置密码以控制访问权限；将在云端服务器的与所述移动终端配对的蓄电池充电器数据下载到本地；显示所述蓄电池充电器数据；将采集用户的控制命令，并将所述控制命令发送至云端服务器；
所述云端服务器模块被配置为对已注册的所述充电器模块和所述移动终端模块进行管理；接收从所述充电器模块上传的数据，并进行处理和存储；对充电数据分析，对蓄电池进行诊断，将诊断结果传给对应的所述移动终端模块；响应所述移动终端模块的数据请求和转发所述移动终端模块对所述充电器模块的控制命令。
进一步地，所述云服务器模块被配置为把所述充电器模块和所述移动终端模块分成两类用户管理，对每个用户建立用户档案和记录配对信息，并在两类用户之间通过所述配对信息进行访问权限控制。
进一步地，所述配对信息包括充电器和移动终端之间的一对一或一对多的配对信息。
本发明还公开了一种基于云平台的蓄电池充电管理方法，包括以下步骤：
步骤1、提供充电器模块、移动终端模块、云端服务器模块；
步骤2、将所述充电器模块和所述移动终端模块在所述云端服务器模块上注册；
步骤3、将所述充电器模块与蓄电池连接，所述充电器模块读取所述蓄电池的状态数据，然后将所述状态数据上传至所述云端服务器模块；
步骤4、所述移动终端模块从所述云端服务器模块下载所配对的所述充电器模块的所述状态数据，通过人机交互显示给用户，并从用户收集控制命令上传给所述云端服务器模块；
步骤5、所述云端服务器模收到所述移动终端模块上传的所述控制命令后，向所述充电器模块转达执行指令，所述充电器模块将执行收到的所述控制命令；
步骤6、所述云端服务器分析所述蓄电池的状态数据和充电数据，对所述蓄电池进行诊断，然后将诊断结果发送给配对的所述移动终端模块。
进一步地，在所述充电器模块监测到交流电输入停止以后，马上切换到由所述蓄电池供电，然后给所述云服务器模块发出停机状态后，关闭所述蓄电池的供电电路，所述充电器模块彻底掉电。
进一步地，所述控制命令包括充电启动命令，每次新的充电过程开始时，所述云服务器模块分配唯一的充电编号。
本发明在现有蓄电池充电器上，增加Wi-Fi上网模块，使充电器具有Wi-Fi上网功能，能够通过Wi-Fi与互联网进行数据通信，把数据传送到互联网云服务器以及接收互联网云服务器分发的数据。蓄电池充电器现有的MCU与Wi-Fi模块的通信采用UART串口方式，Wi-Fi模块将充电器的数据传送到互联网云服务器，同时将互联网云服务器传送下来的数据通过串口传送给充电器的MCU。通信的数据主要包括本次充电的编号、充电电压、充电电流、充电器模式状态、充电器工作温度、环境温度以及一些特定的控制命令。同时对充电器原有的MCU电源电路改进，在充电器监测到交流输入停电以后，马上切换到由蓄电池供电，在给云服务器付出停机状态后，关闭蓄电池供电电路，充电器彻底掉电。
本发明针对带Wi-Fi上网功能的充电器，在智能手机上运行相应的APP，包括安卓版和苹果版，它主要有以下一些功能包括：就近对充电器进行Wi-Fi密码配置；与充电器进行配对；远程请求与之配对的相应充电器的数据；远程控制与之配对的相应的充电器；根据请求的数据通过图文、曲线、表格、声音等方式显示表达充电器的工作情况。
本发明所述互联网云服务器主要是网络服务器以及相关的软件构成。主要功能：
A、对充电器、智能手机APP进行用户管理。每台充电器是一个云服务器的用户，每台智能手机也是一个云服务器的用户，它们是不同类型的用户，云服务器对每个用户建立一个用户档案，对其进行管理。同时在充电器和智能手机APP两种用户之间建立映射管理，进行配对管理，每台充电器数据只能发送给与之相配对的智能手机APP，每台智能手机也只能控制与之相配对的充电器。一台充电器可以与一台或者一台以上的智能手机配对，一台智能手机也可以一台或者一台以上的充电器配对。
B、接收从充电器上传的数据，进行处理、存储等。根据用户对每台充电器的充电器数据的处理、存储，同时对充电数据分析，对蓄电池进行诊断，将诊断结果传给对应的手机APP用户；
C、响应智能手机APP的数据请求和转发智能手机对充电器的控制命令。根据用户配对将充电器的数据传送给请求手机。根据用户配对转发智能手机对充电器的的控制命令，对充电器进行控制。
本发明所述的蓄电池充电器能让用户用智能手机随时随地远程控制、监测充电器，节能环保，消除用户的后顾之忧；智能手机程序能以图文、表格、曲线等方式显示充电器工作状态，能使用户更好的使用充电器，相当于给每台充电器配了一个智能手机；能根据充电器充电历史数据，更好的管理蓄电池，做到优化充电，有利于蓄电池的使用寿命，相当于给每台充电器都配置了一个大数据库，还能对蓄电池的状态进行诊断，使用户对蓄电池状态更加了解；厂商还能根据充电器的大数据分析，进一步优化充电器的设计。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的基于云端的充电管理系统结构图；
图2是本发明的一个较佳实施例的蓄电池充电器功能模块图；
图3是本发明的一个较佳实施例的Wi-Fi模块电路图；
图4是本发明的一个较佳实施例的MCU外部电路图；
图5是本发明的一个较佳实施例的云端服务器功能结构框图。
具体实施方式
本发明所述的基于云端的充电管理系统结构如图1所示，整体系统分为三个大的部分，蓄电池充电器、移动终端和云端服务器。蓄电池充电器包括MCU和WI-FI模块，其中MCU的内置程序通过TCP协议与云端服务器通讯。移动终端也通过TCP在云端服务器注册，移动终端也可以直接与蓄电池充电器上的MCU直接通讯。运行在移动终端上的APP程序由HTML5+JavaScript+CSS3.0开发，可在Android和IOS平台上运行。APP程序负责整个系统的前端逻辑，即用户界面，包括控制命令采集和充电数据的显示，底层的数据通讯通过HTTP和Websocket进行。
蓄电池充电器组成框图如图2所示，交流输入(110V或者220V)经过EMI滤波后，进入隔离式高频DC-DC变换电路，变换成与蓄电池电压相匹配的直流输出(12V蓄电池充电电压为14V左右，24V蓄电池为28V左右)，然后对蓄电池进行充电。MCU对蓄电池电压、充电电压、充电电流以及蓄电池温度进行采样，然后根据人机交互的设定和蓄电池的状态，对充电电压、充电电流进行控制，使充电过程有利于蓄电池的电能吸收，维持比较好的荷电状态，本发明增加了WIFI通信模块，充电器就能上互联网，它能将充电状态(电压、电流、环境温度、环境湿度、蓄电池温度)上传的互联网云服务器，同时也接收来自互联网云服务器的控制命令，改变充电状态(比如改变充电电压、充电电流或者停止充电等)。MCU通过UART串口操作WIFI模块通信，控制WIFI模块与设定的云服务器建立TCI/IP连接。
本发明所述的蓄电池充电器包括网络通讯模块、控制器模块和采样模块，其中网络通信模块采用的是Espressif公司的ESP-WROOM-02模块，这个模块集成了ESP8266EX芯片，提供802.11b/g/n的WIFI收发。控制器模块采用的是ST公司的STM32F101C6T6微控制器，这个MCU是ARM系列32位带32KB Flash，5个计时器，1个ADC，支持I2C/SPI/UART等通讯接口。ESP-WROOM-02模块的外部连接电路图如图3所示，其中使能信号和数据收发信号月MCU相连接。MCU的外部连接电路图如图4所示，其中除了和Wi-Fi模块相互通信的信号线以外，MCU还负责采用和模数转换，以及控制命令的最后执行环节。MCU还控制人机交互模块，包括按键，LED灯以及LCD显示屏等。
云端服务器的系统功能结构框图如图5所示，云端服务器主体功能构架层次包括负载和容错层、应用与服务层和缓存和固化存储层。底层的负载和容错层主要负担整个云端服务器的基础，应用和服务层包括设备接入服务，外部网关接入，OSS以及各种应用服务，在缓存和固化存储层包括OCS、Redis和MySQL，其中MySQL数据库是中央数据库，存储着所有在云端的充电器数据和移动终端的数据以及它们的历史纪录和备份。
由于WIFI通信模块在与互联网通信的过程中，由于各种原因，可能会发生中断，在通信中断期间，充电还在继续进行中，而在中断一段时间后，通信又得到恢复。
这种情况下，如果没有任何的技术措施，通信中断前和通信中断后，在云服务器和手机APP端，就会把本来是同一次充电过程，错误的分成两次不同的充电过程，这样在对充电的分析和显示时，也会得到错误的结果，为了应对这种情况，我们把WIFI通信模块上传给互联网云服务器的数据格式定义成如下：
{"name":"c4","mac":"5c:cf:7f:89:de:88","number":"01","volt":"13.5","amp":"04.0","degree":"+45","mode":"fst","state":"ch6"}
"name":"c4"，这个数据域是为了区别型号的充电器，比如我们有“c4”,“c8”等等型号，在手机APP我们对不同的型号的充电器有不同的控制界面；
"mac":"5c:cf:7f:89:de:88"，这个数据域是每个充电器的编号，我们用网络的mac地址对充电器进行编号，成为它唯一的标识符，这样我们就能根据这个编号，对每个充电器建立一个数据档案，对充电器的数据进行管理分析；
"number":"01"，这个数据域是一个充电过程的编号，就是为了处理我们前面提到的通信中断问题而采取的技术措施，在通信中断前后，收到同一个编号的充电数据，云服务器和APP就把这个充电过程当成同一个充电过程，从而避免前面提到分成两次的错误显示，每次重新开始充电，就在原来的充电编号基础上加1；
"volt":"13.5","amp":"04.0","degree":"+45",这三个数据域表示是充电的电压、充电电流，以及充电器温度，是充电的实时值；
"mode":"fst",这个数据域表示的充电的模式，不同的模式采用不同的充电电流值和充电电压值；
"state":"ch6"，这个数据域表示的充电过程的不同阶段，比如有充电充电，充满状态。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (12)

1.一种蓄电池充电器，其特征在于，包括网络通讯模块、控制器模块和采样模块，所述采样模块被配置为采集蓄电池的状态参数和充电参数，所述控制器模块被配置为将所述状态参数和所述充电参数进行模数转换，并将转换以后的数据发送到所述网络通讯模块，所述网络通讯模块被配置为将所述数据发送到云端服务器。
2.如权利要求1所述的蓄电池充电器，其特征在于，所述网络通讯模块进一步被配置为将云端服务器的控制命令传送到所述控制器模块，所述控制器模块进一步被配置为执行所述控制命令。
3.如权利要求1所述的蓄电池充电器，其特征在于，所述状态参数包括蓄电池电压、蓄电池温度、环境温度、放电时间长度；所述充电参数包括充电电压、充电电流和电量百分比。
4.如权利要求2所述的蓄电池充电器，其特征在于，所述控制命令包括查询状态、启动充电和停止充电。
5.一种用于蓄电池充电管理的移动终端，其特征在于，包括配对模块、数据收发模块和用户交互模块，所述配对模块被配置为将蓄电池充电器和移动终端进行配对，并为每个用户设置密码以控制访问权限；所述数据收发模块被配置为将在云端服务器的与所述移动终端配对的蓄电池充电器数据下载到所述移动终端；所述用户交互模块被配置为显示所述蓄电池充电器数据。
6.如权利要求5所述的用于蓄电池充电管理的移动终端，其特征在于，所述用户交互模块进一步被配置为将采集用户的控制命令，并将所述控制命令发送给所述数据收发模块，所述数据收发模块进一步被配置为将所述控制命令发送至所述云端服务器。
7.一种基于云平台的蓄电池充电管理系统，其特征在于，包括充电器模块、移动终端模块、云端服务器模块，
所述充电器模块被配置为采集蓄电池的状态参数和充电参数，将所述状态参数和充电参数进行模数转换，并将转换以后的数据发送所述云端服务器，同时从所述云端服务器接收控制命令，并对蓄电池执行所述控制命令；
所述移动终端模块被配置为将蓄电池充电器和移动终端进行配对，并为每个用户设置密码以控制访问权限；将在云端服务器的与所述移动终端配对的蓄电池充电器数据下载到本地；显示所述蓄电池充电器数据；将采集用户的控制命令，并将所述控制命令发送至云端服务器；
所述云端服务器模块被配置为对已注册的所述充电器模块和所述移动终端模块进行管理；接收从所述充电器模块上传的数据，并进行处理和存储；对充电数据分析，对蓄电池进行诊断，将诊断结果传给对应的所述移动终端模块；响应所述移动终端模块的数据请求和转发所述移动终端模块对所述充电器模块的控制命令。
8.如权利要求7所述的基于云平台的蓄电池充电管理系统，其特征在于，所述云服务器模块被配置为把所述充电器模块和所述移动终端模块分成两类用户管理，对每个用户建立用户档案和记录配对信息，并在两类用户之间通过所述配对信息进行访问权限控制。
9.如权利要求8所述的基于云平台的蓄电池充电管理系统，其特征在于，所述配对信息包括充电器和移动终端之间的一对一或一对多的配对信息。
10.一种基于云平台的蓄电池充电管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、提供充电器模块、移动终端模块、云端服务器模块；
步骤2、将所述充电器模块和所述移动终端模块在所述云端服务器模块上注册；
步骤3、将所述充电器模块与蓄电池连接，所述充电器模块读取所述蓄电池的状态数据，然后将所述状态数据上传至所述云端服务器模块；
步骤4、所述移动终端模块从所述云端服务器模块下载所配对的所述充电器模块的所述状态数据，通过人机交互显示给用户，并从用户收集控制命令上传给所述云端服务器模块；
步骤5、所述云端服务器模收到所述移动终端模块上传的所述控制命令后，向所述充电器模块转达执行指令，所述充电器模块将执行收到的所述控制命令；
步骤6、所述云端服务器分析所述蓄电池的状态数据和充电数据，对所述蓄电池进行诊断，然后将诊断结果发送给配对的所述移动终端模块。
11.如权利要求10所述的基于云平台的蓄电池充电管理方法，其特征在于，在所述充电器模块监测到交流电输入停止以后，马上切换到由所述蓄电池供电，然后给所述云服务器模块发出停机状态后，关闭所述蓄电池的供电电路，所述充电器模块彻底掉电。
12.如权利要求10所述的基于云平台的蓄电池充电管理方法，其特征在于，所述控制命令包括充电启动命令，每次新的充电过程开始时，所述云服务器模块分配唯一的充电编号。
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