CN109377663A - 基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站 - Google Patents

基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站 Download PDF

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王红梅
陈相儒
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Abstract

本发明公开了一种基于NB‑IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站，电站主要包括：用于采集共享电站实时电压和电流的功率计量模块；用于根据所述实时电压和电流计算共享电站的工作功率以及电池的电能消耗数据的主控单元，且所述主控单元用于控制所述共享电站的所有组成模块；用于传送工作功率和电能消耗数据并接收外接设备控制命令的NB‑IoT通信模块；用于提供整个共享电站工作电压的电源模块，且所述电源模块用于连接外接负载；用于控制所述电源模块通断的控制模块；用于所述共享电站与外接控制设备通信并控制所述控制模块工作的通讯模块；用于记录共享电站计量电量的时间信息的时钟模块；本发明实现了对共享电站的智能控制和检测。

Description

基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站
技术领域
本发明属于电能共享技术领域，特别是涉及一种基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站。
背景技术
随着科技时代的发展，人们的生活、工作节奏越来越快，这时候各种容易普及、成本低且便民的设施就应运而生，例如现有的共享单车、共享充电宝等；电能对于现在社会以及人们来说是一种必不可少的能量，在生活中扮演了重要的角色，但是由于发电设备的地理位置局限性，现在只能通过移动充电宝那种小型的设备进行移动供电，供电的局限性比较大，这样就可能导致人们在出行的时候如果遇到必要用电的时候而导致不必要的麻烦。
同时，随着环境问题的日益突出，绿色交通，绿色出行越来越受到社会的关注和提倡；包括中国在内的世界各大国都在大力发展新型能源汽车，其中最主要的是电动汽车，但是现有的电动汽车由于受电池蓄电能力的限制，车辆的续航能力非常有限；且给电动汽车充电的充电桩严重匮乏，不能满足人们的需求。如何高效利用充电桩，让更多的电动汽车代替燃油汽车行驶在路上，而通过共享电站可以很好的解决这个问题；现有技术中还有一种用于电动汽车充电的充电桩设备，虽然这种设施具有良好的便利性，但是却不能对充电桩进行实时的监督，使得充电桩设备的安全性能得不到保证。
发明内容
本发明的主要目的在于提供了一种基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站，该共享电站可对电站进行实时的电能检测，保证整个电站的安全性，同时可远程控制电站的工作，使得电站工作更加智能化和简捷化，具体技术方案如下：
一种基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站，所述共享电站包括：
用于采集所述共享电站实时电压和电流的功率计量模块；
用于根据所述实时电压和电流计算所述共享电站的工作功率以及电池的电能消耗数据的主控单元，且所述主控单元用于控制所述共享电站的所有组成模块；
用于传送所述工作功率和电能消耗数据并接收外接设备控制命令的NB-IoT通信模块；
用于提供整个所述共享电站工作电压的电源模块，且所述电源模块用于连接外接负载；
用于控制所述电源模块通断的控制模块；
用于所述共享电站与外接控制设备通信并控制所述控制模块工作的通讯模块；
用于记录所述共享电站计量电量的时间信息的时钟模块。
进一步的，所述功率计量模块由SD3004芯片组成的最小系统构成。
进一步的，所述控制模块为一智能继电器。
进一步的，所述电源模块的供电电压为220V的交流电，且所述电源模块中还设置有变压器以及整流器，所述变压器和整流器用于调整所述电源模块的初始电源。
进一步的，所述通讯模块和所述NB-IoT通信模块均连接至OneNET物联网统一开放平台。
进一步的，所述功率计量模块包括一MCU计量单元和一LCD/LED显示模块，所述MCU计量单元连接所述LCD/LED显示计量模块，所述MCU计量单元用于采集共享电站的实时电压和电流，并计算对应的实时功率，所述LCD/LED显示模块用于实时显示对应的电压值、电流值以及功率值。
进一步的，所述共享电站上还设置有二维码。
与现有技术相比，本发明的基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站将电量检测和控制相结合，能够让用户实时了解电站用电情况，并能够执行控制命令，为实现电站的闭环智能控制提供硬件基础；本发明首先移动终端设备通过对二维码的扫描获得远程的服务器的许可，然后用户再通过蓝牙来控制通断电，通过蓝牙和远程服务器两重认证，能够保障用电安全；本发明中数据的传送方式是采用基于NB-IoT技术的通信方式，使设备可以在绝大多是地方部署，不在依赖于WiFi或者蓝牙等有距离限制的通信方式，提升应用场景；所有通信设备均连接至OneNET物联网统一开放平台，数据的安全性有足够的保障；设备具有超强覆盖，相对原来的GPRS 系统，增加20db 的信号增益，使得整个电站可覆盖的通信范围更广，且制备成本低，可连接用户大；通过APP控制共享电站设备，具有更人性化的界面，更丰富多彩的功能，同时拓展性良好；设备可以实现远程的实时更新；本发明的共享电站可以搭载多种不同的供电方式：电动汽车供电，电瓶车供电，手机供电等，具有良好的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例中所述基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站的结构框图示意；
图2为本发明所述共享电站的另一种实施例中各模块的功能控制示意图；
图3为本发明所述共享电站的实现控制原理图示意。
标识说明：1-功率计量模块、2-NB-IoT通信模块、3-通讯模块、4-控制模块、5-主控单元、6-电源模块、7-时钟模块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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。
参阅图1，在本发明实施例中，提供了一种基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的包括功率计量模块1、NB-IoT通信模块2、通讯模块3、控制模块4、主控单元5、电源模块6以及时钟模块7的共享电站；具体的，功率计量模块1用于采集共享电站实时电压和电流，主控单元5用于根据实时电压和电流计算共享电站的工作功率以及电池的电能消耗数据的，同时用于控制共享电站的组成模块，以保证整个电站的组成模块按照设定的程序工作；NB-IoT通信模块2用于传送工作功率和电能消耗数据并接收外接设备控制命令的；电源模块6用于提供整个共享电站工作电压的，且电源模块6用于连接外接负载，实现通过共享电站对负载的供电功能；控制模块4用于控制电源模块6通断；通讯模块3用于共享电站与外接控制设备通信并控制控制模块4工作的，具体过程为：控制模块4接收来至主控单元5或者通讯模块3的控制命令，实现对电源模块6的通断控制，优选的，本发明中控制模块采用搭载有蓝牙接收发信号功能和信号处理能力的智能继电器，若通讯模块3为蓝牙通讯模块，则可以直接通过给通讯模块3发送控制信号控制控制模块4的工作状态，也可以先通过NB-IoT通信模块2先接收控制信号并传递至主控单元5，有主控单元5来控制控制模块4的工作状态；时钟模块7用于记录共享电站计量电量的时间信息。
优选的，电源模块中还设置有变压器以及整流器，通过变压器和整流器用于调整电源模块6提供的电压或电流大小，保证各模块以及与共享电站连接的负载可在一个安全的电压或电流范围中工作，提升整个电站的安全性。
在具体实施例中，通讯模块3和NB-IoT通信模2块均连接至中国移动OneNET物联网统一开放平台，用以保证电站与外接终端设备通信的数据安全性。
本发明中功率计量模块1包括一MCU计量单元和一LCD/LED显示模块，MCU计量单元通过导线连接LCD/LED显示计量模块；优选的，MCU计量单元用于采集共享电站的实时电压和电流，并计算对应的实时功率，此时，LCD/LED显示模块可显示MCU计量单元采集到的实时电压数值、电流数值以及经过计算得到的功率数值，便于直观清晰的了解共享电站的工作数据，若出现数据错误，可采取有效的措施进行及时维护。
本发明在共享电站上还设置有二维码，这样若需要使用共享电站，则用户可通过手机或者其他具有扫描功能的终端设备扫描二维码，然后就可以在终端设备上对根据自身需求选择用电情况，并在终端设备上实时查看电站的工作状态。
参阅图3，图示为本发明共享电站的具体控制流程图，具体以用户使用手机APP控制进行说明，则共享电站的具体实施过程为：首先APP判断用户是否注册，若没有注册，则先进行信息注册，并会将用户的注册信息上传至服务器端的数据库中进行存储，有待下一次登录进行信息认证；若用户已经注册，则通过输入用户名和对应的密码，此时，APP会向服务器发送认证信息，若服务器端的数据库中存储的信息与用户输入的一致，则用户可登录进APP首页，并根据实际需求通过NB-IoT通信模块2发送控制命令至电站，实现对共享电站的控制操作；同时，电站会由功率计量模块1采集共享电站的实时电压和电流数据，实现对功率的计算和计量操作，并将相关数据传递至服务器保存，服务器端亦可以根据获得的电站数据来对电站进行控制，保证电站的安全工作。
参阅图2，图示为本发明实施例中采用STM32单片机及其外围电路组成作为共享电站的主控单元5，采用SD3004计量模块作为功率计量模块1，NB-IoT通讯模块采用SIM卡槽及其芯片和外围电路组成，通讯模块3采用蓝牙通讯的方式，控制模块4采用固态继电器SMI-5VDC-SL-2C，整个共享电站的供电电源采用220V的交流电，时钟模块7采用时钟芯片DS1302电路，以终端用户为手机为例进行说明，其具体过程为：
首先，用户使用移动设备端的APP进行验证登录，向云端服务中心发送开启请求；云端服务中心收到请求后，与电站进行通信，并对用户授权；然后用户控制并使用电站；在电站开始工作后，电站向oneNET平台发送数据，再由自身服务器从oneNET平台读取信息；并将信息返回手机；最后，在结束使用时，用户点击结束使用，云服务中心结束授权，并将数据返回用户移动端，并收费。
与现有技术相比，本发明的基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站将电量检测和控制相结合，能够让用户实时了解电站用电情况，并能够执行控制命令，为实现电站的闭环智能控制提供硬件基础；本发明首先移动终端设备通过对二维码的扫描获得远程的服务器的许可，然后用户再通过蓝牙来控制通断电，通过蓝牙和远程服务器两重认证，能够保障用电安全；本发明中数据的传送方式是采用基于NB-IoT技术的通信方式，使设备可以在绝大多是地方部署，不在依赖于WiFi或者蓝牙等有距离限制的通信方式，提升应用场景；所有通信设备均连接至OneNET物联网统一开放平台，数据的安全性有足够的保障；设备具有超强覆盖，相对原来的GPRS 系统，增加20db 的信号增益，使得整个电站可覆盖的通信范围更广，且制备成本低，可连接用户大；通过APP控制共享电站设备，具有更人性化的界面，更丰富多彩的功能，同时拓展性良好；设备可以实现远程的实时更新；本发明的共享电站可以搭载多种不同的供电方式：电动汽车供电，电瓶车供电，手机供电等，具有良好的推广应用价值。
以上仅为本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (7)

1.基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站，其特征在于，所述共享电站包括：
用于采集所述共享电站实时电压和电流的功率计量模块；
用于根据所述实时电压和电流计算所述共享电站的工作功率以及电池的电能消耗数据的主控单元，且所述主控单元用于控制所述共享电站的所有组成模块；
用于传送所述工作功率和电能消耗数据并接收外接设备控制命令的NB-IoT通信模块；
用于提供整个所述共享电站工作电压的电源模块，且所述电源模块用于连接外接负载；
用于控制所述电源模块通断的控制模块；
用于所述共享电站与外接控制设备通信并控制所述控制模块工作的通讯模块；
用于记录所述共享电站计量电量的时间信息的时钟模块。
2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站，其特征在于，所述功率计量模块由SD3004芯片组成的最小系统构成。
3.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站，其特征在于，所述控制模块为一智能继电器。
4.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站，其特征在于，所述电源模块的供电电压为220V的交流电，且所述电源模块中还设置有变压器以及整流器，所述变压器和整流器用于调整所述电源模块的初始电源。
5.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站，其特征在于，所述通讯模块和所述NB-IoT通信模块均连接至OneNET物联网统一开放平台。
6.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站，其特征在于，所述功率计量模块包括一MCU计量单元和一LCD/LED显示模块，所述MCU计量单元连接所述LCD/LED显示计量模块，所述MCU计量单元用于采集共享电站的实时电压和电流，并计算对应的实时功率，所述LCD/LED显示模块用于实时显示对应的电压值、电流值以及功率值。
7.根据权利要求1~6任一项所述的基于NB-IoT的集电能检测和远程控制功能于一体的共享电站，其特征在于，所述共享电站上还设置有二维码。
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