CN108482141A - 一种物联网电瓶车智能充电系统及其控制方法 - Google Patents

一种物联网电瓶车智能充电系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种物联网电瓶车智能充电系统及其控制方法，物联网电瓶车智能充电系统包括有充电桩、桩联网服务器、充电桩管理后台和充电控制终端；充电桩包括有处理模块，分别与处理模块连接的执行控制模块、触摸屏显示模块、刷卡模块和第一无线通信模块、以及继电器，电流采集模块和充电插座；执行控制模块通过继电器与充电插座连接控制充电插座的通断，电流采集模块连接于充电插座上用于采集充电插座的电流信息并上传给执行控制模块；充电桩的第一无线通信模块、充电桩管理后台、充电控制终端均与桩联网服务器连接。本发明采用刷卡或扫码支付的方式，便于用户的多种充电使用需要，且充电桩充满自动断电，有效地预防了电瓶车过充的问题。

Description

一种物联网电瓶车智能充电系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电瓶车充电系统领域，具体是一种物联网电瓶车智能充电系统及其控制方法。
背景技术
在拥堵的市区，同样一段路程，开汽车所耗费的时间与骑电瓶车所用的时间相差无几，但是从成本角度考虑，骑电瓶车的费用要远远低于开汽车的费用，且汽车所排放的尾气污染环境，在雾霾严重的当今社会，保护环境也是一项重要的任务，电瓶车作为经济环保的代步工具，越来越受到人们的青睐。电瓶车的正常使用需要有充足的电量，但是电瓶车充电一直是个让人烦恼的事情。电瓶车充电器在使用时，插上电源即开始给电瓶车充电，充电一段时间后拔下电源插头结束充电。在实际生活中人们往往在给电瓶车充电时，经常忘了及时拔掉电源，由于充电器在充电过程中会产生热量，热量长时间的集聚在充电器内，会造成充电器线路的老化、降低充电器的使用寿命，严重的还会造成充电器过热烧毁，甚至引发火灾。因此，针对现有技术中存在的问题予以改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种物联网电瓶车智能充电系统及其控制方法，采用刷卡或扫码支付的方式，便于用户的多种充电使用需要，且充电桩充满自动断电，有效地预防了电瓶车过充的问题。
本发明的技术方案为：
一种物联网电瓶车智能充电系统，包括有充电桩、桩联网服务器、充电桩管理后台和充电控制终端；所述的充电桩包括有处理模块，分别与处理模块连接的执行控制模块、触摸屏显示模块、刷卡模块和第一无线通信模块、以及继电器，电流采集模块和充电插座；所述的执行控制模块通过继电器与充电插座连接控制充电插座的通断，所述的电流采集模块连接于充电插座上用于采集充电插座的电流信息并上传给执行控制模块；所述的充电桩的第一无线通信模块、充电桩管理后台、充电控制终端均与桩联网服务器连接。
所述的充电控制终端包括有单片机，分别与单片机连接的二维码识别模块、触摸屏控制模块、支付模块、第二无线通信模块，所述的第二无线通信模块与桩联网服务器连接。
所述的充电桩管理后台包括有客户端控制器，分别与客户端控制器连接的第三无线通信模块、输入操控模块和显示屏。
所述的充电桩还包括有与处理模块连接的急停按键和电能表；所述的充电桩包括有多个充电插座，每个充电插座均通过对应的继电器与执行控制模块连接，电流采集模块采集多个充电插座的电流信息。
所述的桩联网服务器包括有总控制器，分别与总控制器连接的权限验证模块和第四无线通信模块，以及与第四无线通信模块连接的云端数据存储器；所述的第一无线通信模块、第二无线通信模块、第三无线通信模块均与第四无线通信模块连接。
所述的第一无线通信模块、第二无线通信模块、第三无线通信模块、第四无线通信模块均选用无线GPRS模块。
所述的处理模块采用型号为NXP-LPC175的单片机芯片，执行控制模块采用型号为NXP-LPC1752的单片机芯片。
一种物联网电瓶车智能充电系统的控制方法，具体包括有以下步骤：
（1）、充电信息的扫码录入：用户使用充电控制终端扫描充电桩的二维码信息后，获得该充电桩的参数信息，然后通过充电控制终端输入要充电的时间，充电控制终端根据输入信息进行订单处理生成支付信息，用户操控充电控制终端进行支付，支付完成后，点击启动充电，然后充电控制终端将支付信息和充电桩的参数信息发送给桩联网服务器， 从而向桩联网服务器发起控制请求，通过协议报文交换，桩联网服务器接受该请求后，先查找所有已连接的充电桩连接会话信息，若存在该充电桩连接会话，则向该充电桩发起控制请求信息，当桩联网服务器收到该充电桩回复的通用应答后，表明该充电桩的充电启动成功，桩联网服务器发送回执信息给充电控制终端；
（2）、充电信息的刷卡录入：即用户使用充电卡进行充电，首先充电桩的刷卡模块识别充电卡内的账户信息并发送给处理模块，处理模块将账户信息发送给触摸屏显示模块，用户操控触摸屏显示模块输入要充电的时间，处理模块将充电的时间通过第一无线通信模块发送给桩联网服务器，桩联网服务器调取该充电卡的账户信息并进行相应的支付操控，支付完成后桩联网服务器将控制请求信息返回至充电桩；
（3）、充电桩的充电控制：当充电桩的处理模块收到桩联网服务器的控制请求信息后，充电桩的处理模块将充电指令发送给执行控制模块，执行控制模块收到指令后，控制对应继电器闭合，至此，对应的充电插座即有电压输出，同时，执行控制模块通过电流采集模块采集对应充电插座的电流，执行控制模块并将采集电流值通过CAN协议传至处理模块，处理模块通过第一无线通信模块上报给桩联网服务器，当执行控制模块检测到电池充满或用户拔出充电线时，即电流采集模块检测到对应路插座电流小于10mA，则执行控制模块自动切断对应的继电器停止供电，并通过CAN协议传至处理模块，处理模块对执行控制模块的CAN信息进行数据整合，通过第一无线通信模块向桩联网服务器上报充电结束事件；
（4）、充电桩管理后台的管理：充电桩管理后台输入管理者信息，然后发送给桩联网服务器，桩联网服务器进行权限验证后，发送对应权限的充电桩数据内容给充电桩管理后台，充电桩管理后台对充电桩进行操控管理，同时将操控修改后的数据重新发送给桩联网服务器进行存储。
所述的步骤（2）中，充电桩的刷卡模块识别充电卡内的账户信息并发送给处理模块，处理模块通过第一无线通讯模块向桩联网服务器发送查询请求，桩联网服务器查询该充电卡的绑卡信息，当找不到该充电卡的绑卡信息时，桩联网服务器向充电桩发送该充电卡未绑定的回执信息，即提示用户首先进行充电卡的绑卡操作，当找到该充电卡的绑卡信息时，桩联网服务器则再次查询绑定账户的余额信息，然后桩联网服务器向充电桩发送该充电卡查询成功的回执信息和余额值信息，处理模块将账户信息发送给触摸屏显示模块，用户操控触摸屏显示模块输入要充电的时间。
所述的充电控制终端即为智能手机，智能手机通过微信公众号或充电桩对应的充电应用程序进行扫码支付，用户在智能手机上绑定对应的充电卡，智能手机进行扫码支付时，则该充电卡的余额即为微信公众号或对应的充电应用程序绑定充电卡的余额。
本发明的优点：
（1）、用户可使用刷卡或扫码支付进行充电，满足用户的多种充电使用需要；
（2）、本发明充电桩的电流采集模块采集每一路充电插座的充电信息发送至触摸屏显示模块上并实时传至桩联网服务器，充电过程中，当电流采集模块检测到某一路插座电流在5分钟内低于10mA,则自动截断该插座插座的电源，防止电瓶车继续充电，避免了由于充电系统在充满的情况下不能切断电源而引发的线路老化问题，能够有效延长电瓶车充电器的使用寿命，降低了使用充电器充电的安全隐患；
（3）、本发明的充电控制终端可与对应的充电卡进行绑定，用户可通过充电控制终端实时查询充电卡余额，并进行充电实时监控管理，充满自停，并实时通知充电用户。
附图说明
图1是本发明物联网电瓶车智能充电系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
见图1，一种物联网电瓶车智能充电系统，包括有充电桩1、桩联网服务器2、充电桩管理后台3和充电控制终端4；
充电桩1包括有处理模块11，分别与处理模块11连接的执行控制模块12、触摸屏显示模块13、刷卡模块14、第一无线通信模块15、急停按键16和电能表17、以及多个继电器18，电流采集模块19和多个充电插座110；执行控制模块12通过多个继电器18与对应的充电插座110连接控制充电插座110的通断，电流采集模块19连接于多个充电插座110上用于采集充电插座110的电流信息并上传给执行控制模块12；
充电控制终端4包括有单片机41，分别与单片机41连接的二维码识别模块42、触摸屏控制模块43、支付模块44、第二无线通信模块45；
充电桩管理后台3包括有客户端控制器31，分别与客户端控制器31连接的第三无线通信模块32、输入操控模块33和显示屏34；
桩联网服务器2包括有总控制器21，分别与总控制器21连接的权限验证模块23和第四无线通信模块24，以及与第四无线通信模块24连接的云端数据存储器22；第一无线通信模块15、第二无线通信模块45、第三无线通信模块32均与第四无线通信模块连接24。
其中，第一无线通信模块15、第二无线通信模块45、第三无线通信模块32、第四无线通信模块24均选用无线GPRS模块；处理模块11采用型号为NXP-LPC175的单片机芯片；执行控制模块12采用型号为NXP-LPC1752的单片机芯片。
一种物联网电瓶车智能充电系统的控制方法，具体包括有以下步骤：
（1）、充电信息的扫码录入：用户使用充电控制终端4扫描充电桩的二维码信息后，二维码识别模块42获得该充电桩的参数信息，然后通过充电控制终端的触摸屏控制模块43输入要充电的时间，充电控制终端的单片机41根据输入信息进行订单处理生成支付信息，用户操控充电控制终端的触摸屏控制模块43进行支付信息的输入，单片机41控制支付模块44进行支付，支付完成后，点击触摸屏控制模块43上的启动充电，然后充电控制终端将支付信息和充电桩的参数信息通过第二无线通信模块45发送给桩联网服务器2的第四无线通信模块连接24， 从而向桩联网服务器2发起控制请求，通过协议报文交换，桩联网服务器2接受该请求后，桩联网服务器2的总控制器21先查找所有已连接的充电桩连接会话信息，若存在该充电桩连接会话，则向该充电桩1的第一无线通信模块15发起控制请求信息，当桩联网服务器2收到该充电桩回复的通用应答后，表明该充电桩1的充电启动成功，桩联网服务器2发送回执信息给充电控制终端4；
（2）、充电信息的刷卡录入：即用户使用充电卡进行充电，首先充电桩的刷卡模块14识别充电卡内的账户信息并发送给处理模块11，处理模块11通过第一无线通讯模块15向桩联网服务器2发送查询请求，桩联网服务器2的总控制器21从云端数据存储器22中查询该充电卡的绑卡信息，当找不到该充电卡的绑卡信息时，总控制器21通过第四无线通信模块连接24向充电桩发送该充电卡未绑定的回执信息，即提示用户首先进行充电卡的绑卡操作，当找到该充电卡的绑卡信息时，总控制器21从云端数据存储器22中则再次查询绑定账户的余额信息，然后总控制器21通过第四无线通信模块连接24向充电桩发送该充电卡查询成功的回执信息和余额值信息，处理模块11将账户信息发送给触摸屏显示模块13，用户操控触摸屏显示模块13输入要充电的时间，处理模块11将充电的时间通过第一无线通信模块15发送给桩联网服务器的第四无线通信模块连接24，总控制器21从云端数据存储器22中调取该充电卡的账户信息并进行相应的支付操控，支付完成后总控制器21通过第四无线通信模块24将控制请求信息返回至充电桩；
（3）、充电桩的充电控制：当充电桩的处理模块11收到桩联网服务器的控制请求信息后，充电桩的处理模块11将充电指令发送给执行控制模块12，执行控制模块12收到指令后，控制对应继电器18闭合，至此，对应的充电插座110即有电压输出，同时，执行控制模块12通过电流采集模块19采集对应充电插座110的电流，执行控制模块12并将采集电流值通过CAN协议传至处理模块11，处理模块11通过第一无线通信模块15上报给桩联网服务器2，当执行控制模块12检测到电池充满或用户拔出充电线时，即电流采集模块19检测到对应路插座电流小于10mA，则执行控制模块12自动切断对应的继电器18停止供电，并通过CAN协议传至处理模块11，处理模块11对执行控制模块12的CAN信息进行数据整合，通过第一无线通信模块15向桩联网服务器上报充电结束事件；
（4）、充电桩管理后台的管理：输入操控模块33输入管理者信息，然后通过第三无线通信模块32发送给桩联网服务器2的第四无线通信模块24，桩联网服务器2的权限验证模块23进行权限验证后，发送对应权限的充电桩数据内容给充电桩管理后台的显示屏34现实，充电桩管理后台通过输入操控模块33对充电桩进行操控管理，同时将操控修改后的数据通过第三无线通信模块32重新发送给桩联网服务器2的云端数据存储器22进行存储。
上述的充电控制终端4即为智能手机，智能手机通过微信公众号或充电桩对应的充电应用程序进行扫码支付，用户在智能手机上绑定对应的充电卡，智能手机进行扫码支付时，则该充电卡的余额即为微信公众号或对应的充电应用程序绑定充电卡的余额。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种物联网电瓶车智能充电系统，其特征在于：包括有充电桩、桩联网服务器、充电桩管理后台和充电控制终端；所述的充电桩包括有处理模块，分别与处理模块连接的执行控制模块、触摸屏显示模块、刷卡模块和第一无线通信模块、以及继电器，电流采集模块和充电插座；所述的执行控制模块通过继电器与充电插座连接控制充电插座的通断，所述的电流采集模块连接于充电插座上用于采集充电插座的电流信息并上传给执行控制模块；所述的充电桩的第一无线通信模块、充电桩管理后台、充电控制终端均与桩联网服务器连接。
2.根据权利要求1所述的一种物联网电瓶车智能充电系统，其特征在于：所述的充电控制终端包括有单片机，分别与单片机连接的二维码识别模块、触摸屏控制模块、支付模块、第二无线通信模块，所述的第二无线通信模块与桩联网服务器连接。
3.根据权利要求1所述的一种物联网电瓶车智能充电系统，其特征在于：所述的充电桩管理后台包括有客户端控制器，分别与客户端控制器连接的第三无线通信模块、输入操控模块和显示屏。
4.根据权利要求1所述的一种物联网电瓶车智能充电系统，其特征在于：所述的充电桩还包括有与处理模块连接的急停按键和电能表；所述的充电桩包括有多个充电插座，每个充电插座均通过对应的继电器与执行控制模块连接，电流采集模块采集多个充电插座的电流信息。
5.根据权利要求2或3所述的一种物联网电瓶车智能充电系统，其特征在于：所述的桩联网服务器包括有总控制器，分别与总控制器连接的权限验证模块和第四无线通信模块，以及与第四无线通信模块连接的云端数据存储器；所述的第一无线通信模块、第二无线通信模块、第三无线通信模块均与第四无线通信模块连接。
6.根据权利要求5所述的一种物联网电瓶车智能充电系统，其特征在于：所述的第一无线通信模块、第二无线通信模块、第三无线通信模块、第四无线通信模块均选用无线GPRS模块。
7.根据权利要求1所述的一种物联网电瓶车智能充电系统，其特征在于：所述的处理模块采用型号为NXP-LPC175的单片机芯片，执行控制模块采用型号为NXP-LPC1752的单片机芯片。
8.根据权利要求1所述的一种物联网电瓶车智能充电系统的控制方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：
（1）、充电信息的扫码录入：用户使用充电控制终端扫描充电桩的二维码信息后，获得该充电桩的参数信息，然后通过充电控制终端输入要充电的时间，充电控制终端根据输入信息进行订单处理生成支付信息，用户操控充电控制终端进行支付，支付完成后，点击启动充电，然后充电控制终端将支付信息和充电桩的参数信息发送给桩联网服务器， 从而向桩联网服务器发起控制请求，通过协议报文交换，桩联网服务器接受该请求后，先查找所有已连接的充电桩连接会话信息，若存在该充电桩连接会话，则向该充电桩发起控制请求信息，当桩联网服务器收到该充电桩回复的通用应答后，表明该充电桩的充电启动成功，桩联网服务器发送回执信息给充电控制终端；
（2）、充电信息的刷卡录入：即用户使用充电卡进行充电，首先充电桩的刷卡模块识别充电卡内的账户信息并发送给处理模块，处理模块将账户信息发送给触摸屏显示模块，用户操控触摸屏显示模块输入要充电的时间，处理模块将充电的时间通过第一无线通信模块发送给桩联网服务器，桩联网服务器调取该充电卡的账户信息并进行相应的支付操控，支付完成后桩联网服务器将控制请求信息返回至充电桩；
（3）、充电桩的充电控制：当充电桩的处理模块收到桩联网服务器的控制请求信息后，充电桩的处理模块将充电指令发送给执行控制模块，执行控制模块收到指令后，控制对应继电器闭合，至此，对应的充电插座即有电压输出，同时，执行控制模块通过电流采集模块采集对应充电插座的电流，执行控制模块并将采集电流值通过CAN协议传至处理模块，处理模块通过第一无线通信模块上报给桩联网服务器，当执行控制模块检测到电池充满或用户拔出充电线时，即电流采集模块检测到对应路插座电流小于10mA，则执行控制模块自动切断对应的继电器停止供电，并通过CAN协议传至处理模块，处理模块对执行控制模块的CAN信息进行数据整合，通过第一无线通信模块向桩联网服务器上报充电结束事件；
（4）、充电桩管理后台的管理：充电桩管理后台输入管理者信息，然后发送给桩联网服务器，桩联网服务器进行权限验证后，发送对应权限的充电桩数据内容给充电桩管理后台，充电桩管理后台对充电桩进行操控管理，同时将操控修改后的数据重新发送给桩联网服务器进行存储。
9.根据权利要求8所述的一种物联网电瓶车智能充电系统的控制方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，充电桩的刷卡模块识别充电卡内的账户信息并发送给处理模块，处理模块通过第一无线通讯模块向桩联网服务器发送查询请求，桩联网服务器查询该充电卡的绑卡信息，当找不到该充电卡的绑卡信息时，桩联网服务器向充电桩发送该充电卡未绑定的回执信息，即提示用户首先进行充电卡的绑卡操作，当找到该充电卡的绑卡信息时，桩联网服务器则再次查询绑定账户的余额信息，然后桩联网服务器向充电桩发送该充电卡查询成功的回执信息和余额值信息，处理模块将账户信息发送给触摸屏显示模块，用户操控触摸屏显示模块输入要充电的时间。
10.根据权利要求8所述的一种物联网电瓶车智能充电系统的控制方法，其特征在于：所述的充电控制终端即为智能手机，智能手机通过微信公众号或充电桩对应的充电应用程序进行扫码支付，用户在智能手机上绑定对应的充电卡，智能手机进行扫码支付时，则该充电卡的余额即为微信公众号或对应的充电应用程序绑定充电卡的余额。
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