CN109542029A - 一种充电设备安全智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种充电设备安全智能控制系统，包括主机端和手持终端，所述主机端包括第一MCU和均与第一MCU连接的整流滤波电路、第一数据存储单元、模数转换单元、数模转换单元、冷却装置、电力载波发射端、声光控报警装置、电磁阀，所述主机端还包括冷却装置、无线发射装置、自动灭火装置、传感器单元、第一和第二开关单元。本发明通过植入充电设备内部，通过MCU结合不同类型的精密传感器，对充电设备进行实时的数据监控，从而最大概率降低充电火灾事故的发生，可有效监控充电设备的状态，有效降低因充电引起的火灾事故导致损害人民生命财产的安全问题。

Description

一种充电设备安全智能控制系统

技术领域

本发明涉及安全充电装置，用于电动汽车安全充电装置、及电动单车安全充电装置、及所有需要带充电功能的产品上，同时安装在火灾易发场地作为火灾预警设置使用，特别涉及一种充电设备安全智能控制系统。

背景技术

据不完全统计，在电动汽车、电动单车保有量日益增长的大趋势下，电动车起火事件也直线上升，事故频发，而引起火灾事故的主要原因80％以上因充电不当引起，己经严重危害居民生命财产安全，目前市售的常见的电动汽车充电装置及电动单车充电装置，功能单一，仅仅为电池施加充电电压及对应电流，除了过流过充，过载保护没有其它的安全防护措施。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种充电设备安全智能控制系统，包括主机端和手持终端，所述主机端包括第一MCU和均与第一MCU连接的整流滤波电路、第一数据存储单元、模数转换单元、数模转换单元、冷却装置、电力载波发射端、声光控报警装置、电磁阀，所述主机端还包括冷却装置、无线发射装置、自动灭火装置、传感器单元、第一和第二开关单元，所述整流滤波电路与第一开关单元电连接，所述冷却装置与第二开关单元电连接，所述电磁阀与自动灭火装置电连接，所述数模转换模块与无线发射装置电连接，所述模数转换模块与传感器单元电连接。

优选地，所述第一MCU包括PC程序指针、系统运行状态存储器、OTP ROM程序存储区、定时计数器、中断控制、脉冲宽度检测控制，所述系统运行状态存储器、OTP ROM程序存储区均与PC程序指针电连接，所述中断控制与第一数据存储单元电连接，所述定时计数器与模数转换模块电连接。

优选地，所述传感器模块包括均与模数转换模块电连接的视图传感器、烟雾传感器、电流传感器、温度传感器、湿度传感器、声音传感器、可燃气体传感器。

优选地，所述手持终端包括第二MCU和均与第二MCU电连接的LCD显示屏、第二据存储单元、指令输入键盘、警示灯光单元、无线接收单元、声音警示单元、电池供电电路，所述电池供电电路还与第二数据存储单元、无线接收单元、声音警示单元电连接并为其供电。

优选地，所述指令输入键盘为矩阵输入键盘。

优选地，所述手持终端为手机，所述手机通过WIFI、蓝牙、GPS网络中的任意一种或多种方式与主机端连接。

优选地，所述手持终端为专用手持终端机，所述专用手持终端机通过RF接收模块、IR红外线接收模块、WIFI通讯模块、蓝牙通讯模块、GPS通迅模块、ZIGBEE通讯模块中的任意一种或多种方式与主机端连接。

优选地，所述RF接收模块为315/433/2.4G无线模块。

采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

本发明通过植入充电设备内部，通过MCU结合不同类型的精密传感器，对充电设备进行实时的数据监控，从而最大概率降低充电火灾事故的发生，可有效监控充电设备的状态，有效降低因充电引起的火灾事故导致损害人民生命财产的安全问题，具体表现为以下几个方面：

(1)、视图传感器同可以随时供终端用户一键调看设备的实时可视化工作状态；

(2)、烟雾传感器检测到火灾事故发生时产生的烟雾，主机端会第一时间将警情发送至手持终端，让手持终端的操作人员有足够的时间执行应急处理预案，杜绝火灾漫延的风险；

(3)、电流传感器检测到充电设备的充电电流出现异常变化时，主机端会将突发情况发送至手持终端，通知维护人员第一时间赶赴现场处理，同时系统自动切断充电电源，待故障排除后再执行手动恢复充电操作；

(4)、温度传感器用于检测温度，由于多数充电设备都是处于户外工作环境，夏天温度炎热，充电设备在工作时，内部温度较高，内置温度传感器判断设备处于不安全的高温环境下工作时，会自动发出控制信号，驱动开关装置，打开散热设施，让充电设备降温，保护充电设备的安全，延长设备使用寿命，降低火灾发生的概率，同时主机端会内建一个参考温度值，当充电设备发生短路故障，温升异常时，主机端会将检测到的数据发送给手持终端，通知维护人员第一时间赶赴现场处理，如发生警急火情，主机端会自动切断充电设备电源，开启机械灭火装置，将火情扑灭在萌芽状态，防止损失扩大；

(5)、湿度传感器用于检测空气湿度，多数的充电设备安装于户外环境，当遇超强暴雷雨天气时，或不可抗拒的自然灾害天气，亦或机箱老化变形，或漏水事故，导致机箱外壳漏电，内部主机线路板带电，会造成充电设备损坏，同时会危及经过设备附近人员的人身安全，湿度传感器的应用，可以在设备发生进水事故的瞬间，第一时间切断充电设备电源，有效保障设备及人身安全；

(6)、声音传感器可以实时监控充电设备现场的动态，当充电设备发生火灾或紧急情况时，设备管理人员可通过手持终端远程监听现场的状态，多重确认并准确分析充电设备现场的情况，以供应急预案调用；

(7)、可燃气体探测器检测到环境有可燃气体时，主机端会将分析数据实时发送至维护人员手持终端上，进一步排除险情，保障充电系统的安全运行；

(8)、带电磁阀式的自动灭火装置主要针对火灾险情发生时的临时解决预案而设，配合温度传感器及烟雾传器及第一MCU进行多重判断，当火灾己经发生时，主机端关闭充电设备电源并在第一时间开启自动灭火装置，将火苗扑灭，防止事故进一步扩大；

(9)、声光控报警装置检测到充电设备参数异常、远超系统的预设值时，即将要或者己经发生火灾时，会自动开启，灯光会高频率闪烁，同时会通过电声装置(高分呗蜂鸣器、喇叭等)及时通知附近人员进行紧急预案处理，解决故障，防止火灾事故扩大；

(10)、电力载波发射端内置的电力传输模块可以将传感器检测到的数据经第一MCU处理，发送给手持终端接收，从而实现不方便有无线传输信号的环境(比如汽车加油站)实现对充电设备相关数据的实时监测；

(11)、手持终端与主机端的连机应用，主要分为两大类：

a、手机通过WIFI、蓝牙、GPS网络对发射数据进行监测；

b、专用手持终端机，通过RF接收模块(比如315/433/2.4G无线模块)、IR红外线接收模块、WIFI通讯模块、蓝牙通讯模块、GPS通迅模块、ZIGBEE通讯模块等进行数所据接收分析并通过专用多功能显示屏实时显示充电设备的运行状态，手持终端同样内置有声光控报警装置，可以同步发射端的报警工作状态，方便设备维护人员远程对设备的监控，大量节省人力物力。

附图说明

图1为本发明主机端原理框图；

图2为本发明主机端电路图；

图2(a)为本发明主机端第一MCU电路图；

图2(b)为本发明主机端第一开关单元电路图；

图2(c)为本发明主机端整流滤波电路图；

图2(d)为本发明主机端第一数据存储单元电路图；

图2(e)为本发明主机端传感器单元电路图；

图2(f)为本发明主机端第二开关单元电路图；

图2(g)为本发明主机端电力载波发射端、声光控报警装置、电磁阀电路图；

图3为本发明主机端工作流程图；

图4为本发明手持终端电路图；

图5为本发明手持终端示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步说明。

参照图1至图5，本发明提供一种充电设备安全智能控制系统，包括主机端和手持终端，所述主机端包括第一MCU和均与第一MCU连接的整流滤波电路、第一数据存储单元、模数转换单元、数模转换单元、冷却装置、电力载波发射端、声光控报警装置、电磁阀，所述主机端还包括冷却装置、无线发射装置、自动灭火装置、传感器单元、第一和第二开关单元，所述整流滤波电路与第一开关单元电连接，所述冷却装置与第二开关单元电连接，所述电磁阀与自动灭火装置电连接，所述数模转换模块与无线发射装置电连接，所述模数转换模块与传感器单元电连接。

所述第一MCU包括PC程序指针、系统运行状态存储器、OTP ROM程序存储区、定时计数器、中断控制、脉冲宽度检测控制，所述系统运行状态存储器、OTP ROM程序存储区均与PC程序指针电连接，所述中断控制与第一数据存储单元电连接，所述定时计数器与模数转换模块电连接。

所述传感器模块包括均与模数转换模块电连接的视图传感器、烟雾传感器、电流传感器、温度传感器、湿度传感器、声音传感器、可燃气体传感器。

所述手持终端包括第二MCU和均与第二MCU电连接的LCD显示屏、第二数据存储单元、指令输入键盘、警示灯光单元、无线接收单元、声音警示单元、电池供电电路，所述电池供电电路还与第二数据存储单元、无线接收单元、声音警示单元电连接并为其供电。

所述指令输入键盘为矩阵输入键盘。

所述手持终端为手机，所述手机通过WIFI、蓝牙、GPS网络中的任意一种或多种方式与主机端连接。

所述手持终端为专用手持终端机，所述专用手持终端机通过RF接收模块、IR红外线接收模块、WIFI通讯模块、蓝牙通讯模块、GPS通迅模块、ZIGBEE通讯模块中的任意一种或多种方式与主机端连接。

所述RF接收模块为315/433/2.4G无线模块。

本发明的工作原理为：

(1)、主机端：

参照图2、及图2(a)～(g)，U1、U2、BT1及其外围元器件组成第一开关单元，为主机端提供稳定的工作电压，第一MCU_U3结合不同功能类别的传感器及其外围元器件组成核心控制单元，系统上电初始，第一MCU_U3会自动复位并进入循环扫描工作状态，与此同时，各类传感器(电流传感器、温度传感器、湿度传感器、声音传感器、视图传感器、烟雾传感器、可燃汽体传感器)亦进入工作状态，所有传感器的工作数据状态，第一MCU_U3通过外接U4及其外围元器件组成的第一数据存储单元进行实时保存或掉电读取；

第一MCU_U3同Q1、K1及其外围元器件组成机械开关自动灭火装置，当发生紧急火情时，系统会自动开启灭火装置，扑灭火苗；

第一MCU_U3同Q3、SP1、LED1、R17及其外围元器件组成声光控报警装置，当充电设备参数异常或火灾警情发生时，系统会控制闪光灯高频率闪烁，声控报警器同时发出高分呗的警铃声通知附近人员进行险情应急处理，达到早发现早处理事故的目的；

第一MCU_U3同无线发射装置及电力载波发射端组成无线通信发射装置，内置的无线传输模块，可将充电系统的工作状态，实时通过无线传输的方式发送给手持终端，实现对设备的远程安全监控；

第一MCU_U3同Q2、K3、TEMP1及其外围元器件组成第二开关单元，即自动温控装置，当充电设备内部温度超高时，会自动开启冷却装置，让系统处于相对安全的环境下工作，有效延长设备的使用寿命。

(2)、手持终端：

参照图4至图5，手持终端主要由第二MCU_U2、U3、指令输入键盘、LCD显示屏及其外围元器件组成，第二MCU_U2为集成处理器，负责整个手持终端的显示及数据运算处理，U3及其外围元器件组成第二数据存储单元；

第二MCU_U2同无线接收单元组成数据解码接收装置，与主机端的无线发射装置组成完整的无线信号传输收发系统，通过内置的RF接收模块(比如315/433/2.4G无线模块)、IR红外线接收模块、WIFI通讯模块、蓝牙通讯模块、GPS通迅模块、ZIGBEE模块实时接收系统监测发射端数据，并实时显示在LCD显示屏上，方便操作人员查阅，充电设备数据正常状态，LCD显示屏即显示正常数据，当工作异常时，由Q1、SP1组成的声音警示单元、以及D1、R1组成的警示灯光单元会即时提醒操作人员进行相应的应急处理，第一时间发觉并解除险情，降低损失；

指令输入键盘采用矩阵输入键盘，主要方便操作员调取阅览联机充电设备的工作状态数据，实现对充电设备的一机多用监控，快捷键“视频快速读取”功能可以方便调取联机充电设备的工作现场视频，大幅度节省人力物力财力，内置的警急状态一键呼叫火警119功能，可以在充电设备发生突发火灾时，快速通知专业消防部门进行现场处理，赢得宝贵的抢险时间，最大幅度减少损失。

参照图5，其中，1为电池电量显示，2为高分贝报警装置，3为充电参数异常报警显烁指示，ON/OFF为开关机键，快捷查阅开关按一次，可快速查阅距离最近的10台充电设备的详细数据，方便操作人员现场维护；在接收范围内按下数据接收按键，会收集最多5000套充电设备的数据，供用户查阅；上下翻键为多功能键，在对应的模式下，可以上下翻倍检测的数据，也可以上下调时间，设定充电设备的相关检测参数；数字键主要是方便查阅充电设备的编号，比如直接按123456可以直接找到这组数据，也可以通过日期查询对应数据；测试时，按一次数据存储键，当前数据会独立存储，按上下翻键可以查阅手动存储的特别重要的数据，按数据删除键，可以直接删除当前数据；紧急呼叫报警可在紧急状态下一键呼叫火警119；视频快速读取键可是一键快捷调取视频；复位键长按5秒复位，短按为确认。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种充电设备安全智能控制系统，其特征在于，包括主机端和手持终端，所述主机端包括第一MCU和均与第一MCU连接的整流滤波电路、第一数据存储单元、模数转换单元、数模转换单元、冷却装置、电力载波发射端、声光控报警装置、电磁阀，所述主机端还包括冷却装置、无线发射装置、自动灭火装置、传感器单元、第一和第二开关单元，所述整流滤波电路与第一开关单元电连接，所述冷却装置与第二开关单元电连接，所述电磁阀与自动灭火装置电连接，所述数模转换模块与无线发射装置电连接，所述模数转换模块与传感器单元电连接。

2.根据权利要求1所述的充电设备安全智能控制系统，其特征在于，所述第一MCU包括PC程序指针、系统运行状态存储器、OTP ROM程序存储区、定时计数器、中断控制、脉冲宽度检测控制，所述系统运行状态存储器、OTPROM程序存储区均与PC程序指针电连接，所述中断控制与第一数据存储单元电连接，所述定时计数器与模数转换模块电连接。

3.根据权利要求2所述的充电设备安全智能控制系统，其特征在于，所述传感器模块包括均与模数转换模块电连接的视图传感器、烟雾传感器、电流传感器、温度传感器、湿度传感器、声音传感器、可燃气体传感器。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的充电设备安全智能控制系统，其特征在于，所述手持终端包括第二MCU和均与第二MCU电连接的LCD显示屏、第二数据存储单元、指令输入键盘、警示灯光单元、无线接收单元、声音警示单元、电池供电电路，所述电池供电电路还与第二数据存储单元、无线接收单元、声音警示单元电连接并为其供电。

5.根据权利要求4所述的充电设备安全智能控制系统，其特征在于，所述指令输入键盘为矩阵输入键盘。

6.根据权利要求1所述的充电设备安全智能控制系统，其特征在于，所述手持终端为手机，所述手机通过WIFI、蓝牙、GPS网络中的任意一种或多种方式与主机端连接。

7.根据权利要求1所述的充电设备安全智能控制系统，其特征在于，所述手持终端为专用手持终端机，所述专用手持终端机通过RF接收模块、IR红外线接收模块、WIFI通讯模块、蓝牙通讯模块、GPS通迅模块、ZIGBEE通讯模块中的任意一种或多种方式与主机端连接。

8.根据权利要求7所述的充电设备安全智能控制系统，其特征在于，所述RF接收模块为315/433/2.4G无线模块。