CN108487113A - 一种智能移动设施装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于控制技术领域，涉及一种智能移动设施装置。一种智能移动设施装置，包括至少2个移动智能桩，通过CAN控制装置连接。所述的移动智能桩包括定位装置、轨迹控制装置、充电装置、立柱和底座。所述的定位装置包括定位电源模块、GPS模块，定位控制单元和GSM模块；所述的CAN控制装置包括ARM芯片、CAN控制电路、CAN通讯模块和供电电源电路。所述的轨迹控制装置包括机械控制装置和电磁控制装置；所述的无线充电装置包括储电模块、无线功率发射模块、稳压限流装置、供电电路模块和无线功率接收模块。本发明解决了移动设施不能自动移动和人工上电的模式，并且在被盗时无法准确定位的问题，为后续全智能化打下基础。
Description
技术领域
本发明属于控制技术领域，涉及一种智能移动设施装置。
背景技术
随着科学技术的发展，我国城市的公共设施建设步伐不断加快，公共设施的发展尤为迅速。但道路照明设备、井盖、路牌、护栏等公共设施被盗是城市的一大顽疾，由此引发的意外事故不胜枚举。并且大部分公共设施采用有线供电方式，在方便性、安全性等方面有很多问题，很多公共设施不够智能化，不能互相交互数据信息也是一个目前的难题。目前对于公共设施的防盗研究，主要是前期建设上慎重选用材料，加固结构，在后期维护上，设立有奖举报机制，加强人工巡查、监控等措施。但是从建设选材和后期人工的维护上，并不能有效解决防盗问题，而且造成很大的人力物力资源浪费。
发明内容
本发明提供了一种智能移动设施装置，解决了移动设施不能自动移动，并且在被盗时，无法准确定位和无法智能充电的问题。
本发明所采用的技术方案是：
一种智能移动设施装置，包括至少2个移动智能桩，所述的移动智能桩之间通过CAN控制装置连接。
所述的移动智能桩包括定位装置、轨迹控制装置、充电装置、立柱和底座。
所述充电装置与轨迹控制装置连接，为其提供电能，所述的定位装置、轨迹控制装置和充电装置固定在立柱上，立柱固定在底座上，底座下部固定有轮子。
所述的定位装置包括定位电源模块、GPS模块，定位控制单元和GSM模块。
所述的定位电源模块与GPS模块、定位控制单元和GSM模块连接，并为GPS模块、定位控制单元和GSM模块提供工作电压。定位控制单元分别与GPS模块和GSM模块连接；定位控制单元可通过GPS模块公开的接口，读取当前经纬度数据；定位控制单元通过串行通信接口，定期向GPS模块发送查询命令，并获取当前的经纬度位置信息、护栏编号及用户终端手机号发送给GSM模块；定位控制单元通过GSM模块公开的接口，将数据发送到GSM模块，通过GSM发送到远距离的无线接收终端。在位置状况改变时，自主发送发位置信息，实现对某物体位置的远距离监控。
所述的无线接收终端是指定的用户终端手机。
定位电源模块包括3.3V稳压模块和5V稳压模块；220伏交流电源经过5V稳压模块稳压后，输出5伏直流电供给GPS模块和GSM模块；同时5V直流电输入到3.3V稳压模块中，输出3.3V给定位控制单元供电。
所述的定位控制单元采用STM32。
所述的GPS模块采用NEO-7N。
所述的GPS模块的发射端TXD和接收端RXD分别与定位控制单元的PB6和PB7脚相连，实现串行通信，可以将全球定位坐标发送到定位控制单元中。
所述的GSM模块采用SIM900A。
GSM模块的发射端TXD和接收端RXD分别与定位控制单元的PB10和PB11脚相连，实现串行通信，定位控制单元将全球定位坐标发送到GSM模块中，通过GSM模块发送给指定的接收终端。
GSM模块、GPS模块、3.3V稳压模块和5V稳压模块的地线连接在一起。
所述的CAN控制装置包括ARM芯片、CAN控制电路、CAN通讯模块和供电电源电路。
所述的ARM芯片通过CAN控制电路与CAN通讯模块连接，实现数据的相互交互传递；供电电源电路分别与ARM芯片、CAN控制电路和CAN通讯模块连接，并为其提供电能，所述的CAN控制装置固定在立柱上。
所述的CAN通讯模块包括CAN控制器和CAN收发器，CAN控制器的接收引脚RX和发送引脚TX经由高速光耦接到CAN收发器的RXD和TXD端，实现CAN总线各节点的电气隔离。
所说的高速光耦选用6N137。
所述的CAN收发器选用TJA1040。
所述的CAN收发器的CAN-H和CAN-L之间连接120欧姆终端匹配电阻；
所述的供电电源电路分为两级供电，220伏交流通过开关电源转为12V输出，第一级供电电路是直流12V通过DC/DC电源模块A输出直流9V，第二级供电电路为直流9V再通过DC/DC电源模块B输出直流5V，直流5V再通过电源芯片输出3.3V。
所述的DC/DC电源模块A选用D120909S；所述的电源芯片选用AMS1117-3.3；所述的DC/DC电源模块B选用MP2565。
所述的ARM芯片采用3.3V供电，220伏交流通过开关电源转为12V输出，12V通过DC/DC电源模块A D120909S输出DC9V,DC9V通过DC/DC电源模块B MP2565输出DC5V，DC5V再通过电源芯片AMS1117-3.3输出3.3V。
所述的ARM芯片中内置CAN总线协议控制器，外接总线驱动芯片和抗干扰电路，形成一个CAN总线智能测控节点。
所述的CAN总线智能测控节点之间通过中继控制方式并联连接，实现多个移动智能桩之间的信号传输。
所述的轨迹控制装置包括机械控制装置和电磁控制装置。
机械控制装置包含电机、机械控制电路和机械式导向。
所述的机械控制电路通过驱动控制电路与电机连接，电机与轮子连接，控制轮子转动，整体置于机械式导向上。
所述的机械式导向为异形轨道。
所述的异形轨道采用凹字形轨道，底座置于凹口上配合滑动；
所述的异形轨道采用三棱柱形轨道，底座置于棱柱上配合滑动；
所述的异形轨道采用凸字形轨道，底座置于凸起上配合滑动；
电磁控制装置包含两个电机、电磁控制电路和电磁信号源装置；电磁控制电路分别通过电机驱动电路与两个电机相连，两个电机的输出端连接轮子。
所述的电磁控制电路包括传感器、放大器、数据采集模块、数据处理模块和电磁控制单元。
所述的传感器与放大器连接，将感应到信号传递给放大器；放大器通过数据采集模块与数据处理模块连接，将放大后的信号传递给数据处理模块；数据处理模块通过电磁控制单元与驱动电路连接，电磁控制单元通过驱动电路分别控制电机A和电机B的速度，实现移动设施1的移动和转弯。
所述的数据采集模块采用STM32F103采集电路，自带ADC数据采集功能。
所述的电磁控制单元采用STM32407ZE芯片，STM32F103与STM32407ZE进行串口通信，数据采集模块采集到的数据变化实时通过数据处理模块发送给电磁控制单元，电磁控制单元发送相应的指令脉冲给电机，实现调速。
所述的传感器采用七个电感直接设置在一块电路板上，采用中心对称方式，中间放置一个，两边各放置3个，使得电感的排布对称和稳定，外电感为斜电感的方式；在电磁杆的中间和末尾使用支架进行固定，能够避免车在行进的过程中由于电磁杆晃动造成的数据采集的不稳定。
所述的电磁信号源装置包含导线、磁性材料和信号激励源；导线与信号激励源连接并缠绕在磁性材料上。
所述的信号激励源包括RC震荡电路、功率输出电路、恒流电磁控制单元及直流电源，信号激励源对导线施加固定频率的恒流交变电流，导线周围产生相同频率的交变磁场。
所述的充电装置的包括有线充电装置和无线充电装置；
所述的无线充电装置包括储电模块、无线功率发射模块、稳压限流装置、供电电路模块和无线功率接收模块。
所述的无线功率发射模块、无线功率接收模块、稳压限流装置和储电模块依次相连。所述的无线功率发射模块是将输入的电能通过磁感应耦合方式耦合到无线功率接收模块；进而通过稳压限流装置将无线功率接收模块接收的电能恒压输出给储电模块；并通过限流保护无线功率发射模块。
所述的储电模块是储存无线功率接收模块接收的电能，并为电磁控制电路和机械控制电路和电机驱动电路供电。
所述的多个无线功率发射模块设置在移动智能桩运行的特定轨迹上。
所述的无线功率发射模块内部电路包含整流电路、逆变电路、高频滤波电路和谐振电路；所述的整流电路、逆变电路、高频滤波电路和谐振电路依次连接；其中，谐振电路是由电感和高频谐振接收电容组成，高频谐振接收电容为4700uF。
所述的储电模块由多个超级电容并联构成；所述的超级电容选用48V/165F。
本发明的有益之处是：本发明解决了移动设施不能自动移动和人工上电的模式，并且在被盗时无法准确定位的问题，为后续全智能化打下基础。
附图说明
图1是本发明的CAN控制装置结构示意图。
图2是本发明的机械控制装置系统结构示意图。
图3是本发明的电磁控制装置系统结构示意图。
图4是本发明的传感器原理结构示意图。
图5是本发明的无线充电装置结构示意图。
图6是机械式增设运动示意图。
图7是本发明的预设信息达成对运动轨迹的控制示意图。
图8是本发明的底座示意图。
图中，1移动设施；2机械导向；3移动设施感应器；4磁条导向。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
一种智能移动设施装置，包括至少2个移动智能桩，所述的移动智能桩之间通过CAN控制装置连接。
所述的移动智能桩包括定位装置、轨迹控制装置、充电装置、立柱和底座。
所述充电装置与轨迹控制装置连接，为其提供电能，所述的定位装置、轨迹控制装置和充电装置固定在立柱上，立柱固定在底座上，底座下部固定有轮子。
所述的定位装置包括定位电源模块、GPS模块，定位控制单元和GSM模块。
所述的定位电源模块与GPS模块、定位控制单元和GSM模块连接，并为GPS模块、定位控制单元和GSM模块提供工作电压。定位控制单元分别与GPS模块和GSM模块连接；定位控制单元可通过GPS模块公开的接口，读取当前经纬度数据；定位控制单元通过串行通信接口，定期向GPS模块发送查询命令，并获取当前的经纬度位置信息、护栏编号及用户终端手机号发送给GSM模块；定位控制单元通过GSM模块公开的接口，将数据发送到GSM模块，通过GSM发送到远距离的无线接收终端。在位置状况改变时，自主发送发位置信息，实现对某物体位置的远距离监控。
所述的无线接收终端是指定的用户终端手机。
定位电源模块包括3.3V稳压模块和5V稳压模块；220伏交流电源经过5V稳压模块稳压后，输出5伏直流电供给GPS模块和GSM模块；同时5V直流电输入到3.3V稳压模块中，输出3.3V给定位控制单元供电。
所述的定位控制单元采用STM32。
所述的GPS模块采用NEO-7N。
所述的GPS模块的发射端TXD和接收端RXD分别与定位控制单元的PB6和PB7脚相连，实现串行通信，可以将全球定位坐标发送到定位控制单元中。
所述的GSM模块采用SIM900A。
GSM模块的发射端TXD和接收端RXD分别与定位控制单元的PB10和PB11脚相连，实现串行通信，定位控制单元将全球定位坐标发送到GSM模块中，通过GSM模块发送给指定的接收终端。
GSM模块、GPS模块、3.3V稳压模块和5V稳压模块的地线连接在一起。
所述的CAN控制装置包括ARM芯片、CAN控制电路、CAN通讯模块和供电电源电路。
所述的ARM芯片通过CAN控制电路与CAN通讯模块连接，实现数据的相互交互传递；供电电源电路分别与ARM芯片、CAN控制电路和CAN通讯模块连接，并为其提供电能，所述的CAN控制装置固定在立柱上。
所述的CAN通讯模块包括CAN控制器和CAN收发器，CAN控制器的接收引脚RX和发送引脚TX经由高速光耦接到CAN收发器的RXD和TXD端，实现CAN总线各节点的电气隔离。
所说的高速光耦选用6N137。
所述的CAN收发器选用TJA1040。
所述的CAN收发器的CAN-H和CAN-L之间连接120欧姆终端匹配电阻；
所述的供电电源电路分为两级供电，220伏交流通过开关电源转为12V输出，第一级供电电路是直流12V通过DC/DC电源模块A输出直流9V，第二级供电电路为直流9V再通过DC/DC电源模块B输出直流5V，直流5V再通过电源芯片输出3.3V。
所述的DC/DC电源模块A选用D120909S；所述的电源芯片选用AMS1117-3.3；所述的DC/DC电源模块B选用MP2565。
所述的ARM芯片采用3.3V供电，220伏交流通过开关电源转为12V输出，12V通过DC/DC电源模块A D120909S输出DC9V,DC9V通过DC/DC电源模块B MP2565输出DC5V，DC5V再通过电源芯片AMS1117-3.3输出3.3V。
所述的ARM芯片中内置CAN总线协议控制器，外接总线驱动芯片和抗干扰电路，形成一个CAN总线智能测控节点。
所述的CAN总线智能测控节点之间通过中继控制方式并联连接，实现多个移动智能桩之间的信号传输。
所述的轨迹控制装置包括机械控制装置和电磁控制装置。
机械控制装置包含电机、机械控制电路和机械式导向。
所述的机械控制电路通过驱动控制电路与电机连接，电机与轮子连接，控制轮子转动，整体置于机械式导向上。
所述的机械式导向采用异形轨道。
所述的异形轨道采用凹字形轨道，底座置于凹口上配合滑动；
所述的异形轨道采用三棱柱形轨道，底座置于棱柱上配合滑动；
所述的异形轨道采用凸字形轨道，底座置于凸起上配合滑动；
电磁控制装置包含两个电机、电磁控制电路和电磁信号源装置；电磁控制电路分别通过电机驱动电路与两个电机相连，两个电机的输出端连接轮子。
所述的电磁控制电路包括传感器、放大器、数据采集模块、数据处理模块和电磁控制单元。
所述的传感器与放大器连接，将感应到信号传递给放大器；放大器通过数据采集模块与数据处理模块连接，将放大后的信号传递给数据处理模块；数据处理模块通过电磁控制单元与驱动电路连接，电磁控制单元通过驱动电路分别控制电机A和电机B的速度，实现移动设施1的移动和转弯。
所述的数据采集模块采用STM32F103采集电路，自带ADC数据采集功能。
所述的电磁控制单元采用STM32407ZE芯片，STM32F103与STM32407ZE进行串口通信，数据采集模块采集到的数据变化实时通过数据处理模块发送给电磁控制单元，电磁控制单元发送相应的指令脉冲给电机，实现调速。
所述的传感器采用七个电感直接设置在一块电路板上，采用中心对称方式，中间放置一个，两边各放置3个，使得电感的排布对称和稳定，外电感为斜电感的方式；在电磁杆的中间和末尾使用支架进行固定，能够避免车在行进的过程中由于电磁杆晃动造成的数据采集的不稳定。
所述的电磁信号源装置包含导线、磁性材料和信号激励源；导线与信号激励源连接并缠绕在磁性材料上。
所述的信号激励源包括RC震荡电路、功率输出电路、恒流电磁控制单元及直流电源，信号激励源对导线施加固定频率的恒流交变电流，导线周围产生相同频率的交变磁场。
所述的充电装置的包括有线充电装置和无线充电装置；
所述的无线充电装置包括储电模块、无线功率发射模块、稳压限流装置、供电电路模块和无线功率接收模块。
所述的无线功率发射模块、无线功率接收模块、稳压限流装置和储电模块依次相连。所述的无线功率发射模块是将输入的电能通过磁感应耦合方式耦合到无线功率接收模块；进而通过稳压限流装置将无线功率接收模块接收的电能恒压输出给储电模块；并通过限流保护无线功率发射模块。
所述的储电模块是储存无线功率接收模块接收的电能，并为电磁控制电路和机械控制电路和电机驱动电路供电。
所述的多个无线功率发射模块设置在移动智能桩运行的特定轨迹上。
所述的无线功率发射模块内部电路包含整流电路、逆变电路、高频滤波电路和谐振电路；所述的整流电路、逆变电路、高频滤波电路和谐振电路依次连接；其中，谐振电路是由电感和高频谐振接收电容组成，高频谐振接收电容为4700uF。
所述的储电模块由多个超级电容并联构成；所述的超级电容选用48V/165F。
Claims (10)
1.一种智能移动设施装置，其特征在于，所述的装置包括至少2个移动智能桩，所述的移动智能桩之间通过CAN控制装置连接；
所述的移动智能桩包括定位装置、轨迹控制装置、充电装置、立柱和底座；
所述充电装置与轨迹控制装置连接，为其提供电能，所述的定位装置、轨迹控制装置和充电装置固定在立柱上，立柱固定在底座上，底座下部固定有轮子；
所述的定位装置包括定位电源模块、GPS模块，定位控制单元和GSM模块；
所述的定位电源模块与GPS模块、定位控制单元和GSM模块连接，并为GPS模块、定位控制单元和GSM模块提供工作电压；定位控制单元分别与GPS模块和GSM模块连接；定位控制单元可通过GPS模块公开的接口，读取当前经纬度数据；定位控制单元通过串行通信接口，定期向GPS模块发送查询命令，并获取当前的经纬度位置信息、护栏编号及用户终端手机号发送给GSM模块；定位控制单元通过GSM模块公开的接口，将数据发送到GSM模块，通过GSM发送到远距离的无线接收终端；在位置状况改变时，自主发送发位置信息，实现对某物体位置的远距离监控；
所述的无线接收终端是指定的用户终端手机；
所述的CAN控制装置包括ARM芯片、CAN控制电路、CAN通讯模块和供电电源电路；
所述的ARM芯片通过CAN控制电路与CAN通讯模块连接，实现数据的相互交互传递；供电电源电路分别与ARM芯片、CAN控制电路和CAN通讯模块连接，并为其提供电能，所述的CAN控制装置固定在立柱上；
所述的ARM芯片中内置CAN总线协议控制器，外接总线驱动芯片和抗干扰电路，形成一个CAN总线智能测控节点；
所述的CAN总线智能测控节点之间通过中继控制方式并联连接，实现多个移动智能桩之间的信号传输；
所述的轨迹控制装置包括机械控制装置和电磁控制装置；
机械控制装置包含电机、机械控制电路和机械式导向；
所述的机械控制电路通过驱动控制电路与电机连接，电机与轮子连接，控制轮子转动，整体置于机械式导向上；
所述的机械式导向采用异形轨道；
所述的异形轨道采用凹字形轨道，底座置于凹口上配合滑动；
所述的异形轨道采用三棱柱形轨道，底座置于棱柱上配合滑动；
所述的异形轨道采用凸字形轨道，底座置于凸起上配合滑动；
电磁控制装置包含两个电机、电磁控制电路和电磁信号源装置；电磁控制电路分别通过电机驱动电路与两个电机相连，两个电机的输出端连接轮子；
所述的电磁控制电路包括传感器、放大器、数据采集模块、数据处理模块和电磁控制单元；
所述的传感器与放大器连接，将感应到信号传递给放大器；放大器通过数据采集模块与数据处理模块连接，将放大后的信号传递给数据处理模块；数据处理模块通过电磁控制单元与驱动电路连接，电磁控制单元通过驱动电路分别控制电机A和电机B的速度，实现移动设施(1)的移动和转弯；
所述的电磁信号源装置包含导线、磁性材料和信号激励源；导线与信号激励源连接并缠绕在磁性材料上；
所述的信号激励源包括RC震荡电路、功率输出电路、恒流电磁控制单元及直流电源，信号激励源对导线施加固定频率的恒流交变电流，导线周围产生相同频率的交变磁场；
所述的充电装置的包括有线充电装置和无线充电装置；
所述的无线充电装置包括储电模块、无线功率发射模块、稳压限流装置、供电电路模块和无线功率接收模块；
所述的无线功率发射模块、无线功率接收模块、稳压限流装置和储电模块依次相连；所述的无线功率发射模块是将输入的电能通过磁感应耦合方式耦合到无线功率接收模块；进而通过稳压限流装置将无线功率接收模块接收的电能恒压输出给储电模块；并通过限流保护无线功率发射模块；
所述的储电模块是储存无线功率接收模块接收的电能，并为电磁控制电路和机械控制电路和电机驱动电路供电；所述的储电模块由多个超级电容并联构成；
所述的多个无线功率发射模块设置在移动智能桩运行的特定轨迹上；
所述的无线功率发射模块内部电路包含整流电路、逆变电路、高频滤波电路和谐振电路；所述的整流电路、逆变电路、高频滤波电路和谐振电路依次连接。
2.如权利要求1所述的一种智能移动设施装置，其特征在于，定位电源模块包括3.3V稳压模块和5V稳压模块；220伏交流电源经过5V稳压模块稳压后，输出5伏直流电供给GPS模块和GSM模块；同时5V直流电输入到3.3V稳压模块中，输出3.3V给定位控制单元供电；所述的GSM模块、GPS模块、3.3V稳压模块和5V稳压模块的地线连接在一起；
所述的CAN通讯模块包括CAN控制器和CAN收发器，CAN控制器的接收引脚RX和发送引脚TX经由高速光耦接到CAN收发器的RXD和TXD端，实现CAN总线各节点的电气隔离；
所述的供电电源电路分为两级供电，220伏交流通过开关电源转为12V输出，第一级供电电路是直流12V通过DC/DC电源模块A输出直流9V，第二级供电电路为直流9V再通过DC/DC电源模块B输出直流5V，直流5V再通过电源芯片输出3.3V。
3.如权利要求1或2所述的一种智能移动设施装置，其特征在于，所述的ARM芯片采用3.3V供电，所述的数据采集模块采用STM32F103采集电路，自带ADC数据采集功能；所述的电磁控制单元采用STM32407ZE芯片，STM32F103与STM32407ZE进行串口通信，数据采集模块采集到的数据变化实时通过数据处理模块发送给电磁控制单元，电磁控制单元发送相应的指令脉冲给电机，实现调速；所述的定位控制单元采用STM32。
4.如权利要求1或2所述的一种智能移动设施装置，其特征在于，所述的传感器采用七个电感直接设置在一块电路板上，采用中心对称方式，中间放置一个，两边各放置3个，使得电感的排布对称和稳定，外电感为斜电感的方式。
5.如权利要求3所述的一种智能移动设施装置，其特征在于，所述的传感器采用七个电感直接设置在一块电路板上，采用中心对称方式，中间放置一个，两边各放置3个，使得电感的排布对称和稳定，外电感为斜电感的方式。
6.如权利要求4所述的一种智能移动设施装置，其特征在于，所述的传感器采用七个电感直接设置在一块电路板上，采用中心对称方式，中间放置一个，两边各放置3个，使得电感的排布对称和稳定，外电感为斜电感的方式。
7.如权利要求1或2所述的一种智能移动设施装置，其特征在于，所述的谐振电路是由电感和高频谐振接收电容组成，高频谐振接收电容为4700uF，所述的超级电容选用48V/165F。
8.如权利要求1或2所述的一种智能移动设施装置，其特征在于，所说的高速光耦选用6N137；所述的CAN收发器选用TJA1040；所述的CAN收发器的CAN-H和CAN-L之间连接120欧姆终端匹配电阻。
9.如权利要求2所述的一种智能移动设施装置，其特征在于，所述的GPS模块采用NEO-7N；所述的GPS模块的发射端TXD和接收端RXD分别与定位控制单元的PB6和PB7脚相连，实现串行通信，可以将全球定位坐标发送到定位控制单元中；所述的GSM模块采用SIM900A；GSM模块的发射端TXD和接收端RXD分别与定位控制单元的PB10和PB11脚相连，实现串行通信，定位控制单元将全球定位坐标发送到GSM模块中，通过GSM模块发送给指定的接收终端。
10.如权利要求5、6或9所述的一种智能移动设施装置，其特征在于，所说的高速光耦选用6N137；所述的CAN收发器选用TJA1040；所述的CAN收发器的CAN-H和CAN-L之间连接120欧姆终端匹配电阻。
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