CN110516983A - 基于物联网的机场用电设备智能管理平台和机场智能系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于机场运行保障技术领域，具体而言，本发明提供了一种基于物联网的机场用电设备智能管理平台和机场智能系统。基于物联网的机场用电设备智能管理平台包括电驱动车辆数据采集终端、电驱动特种设备数据采集终端、充电桩数据采集终端和物联网管理终端。机场智能系统包括电驱动车辆、电驱动特种设备、充电桩和所述的基于物联网的机场用电设备智能管理平台。本发明便于进行保障业务的结算、优化运行保障方案、提高管理效率，并能够实时监测影响电驱动装备安全运行的参数，提高机场的安全运行水平、智能化管理水平，具有运行可靠、使用方便、管理效率高的特点。

Description

基于物联网的机场用电设备智能管理平台和机场智能系统

技术领域

本发明属于机场运行保障技术领域，具体而言，本发明提供了一种基于物联网的机场用电设备智能管理平台和机场智能系统。

背景技术

随着机场运输业务量的增长，机场的电驱动装备在数量和种类上不断增加，因而使得机场运行管理工作越来越复杂。机场的电驱动装备包括电驱动车辆、电驱动特种设备(飞机地面保障空调和飞机地面保障电源)和充电桩。在机场运行过程中，如何对电驱动装备进行有效管理，成为保证机场安全、高效、低成本运行亟需解决的问题。

目前，对于机场电驱动装备的管理存在以下问题：

第一，无法实时监测机场电驱动装备的运行参数。在机场运行管理过程中，缺乏统一的在线管理，因而无法实时监测机场电驱动装备的运行参数，故无法在电驱动装备失效前进行预警，存在安全风险。在机场的电驱动装备中，例如飞机电驱动地面电源车、电驱动地面空调车等电驱动地面保障车辆，在运行过程中的运行风险来自于两个方面，一方面为车辆本身电驱动底盘的运行风险，另一方面为车辆电驱动上装设备的运行风险。电驱动地面保障车辆的自我诊断数据和运行参数无法集中监测。再例如，对于使用机场工业电源的特种设备(如桥载电源、桥载空调)，这些特种设备本身有大量的机载自我诊断数据和运行业务数据，但缺乏有效的实时监测手段，故无法对其失效风险进行预警。

第二，机场地面保障业务结算工作复杂。在机场运行管理过程中，缺乏对机场电驱动装备运行业务数据进行实时统计的手段，因而大量的地面服务保障业务使得结算工作极度复杂。机场电驱动装备的服务对象多种多样，车辆运输、地面空调、清洁、供电等地面服务需要进行及时结算，但是机场缺乏对大量地面电驱动装备运行业务数据的自动收集平台，使得地面装备运行业务结算费时费力。

第三，无法可视化显示机场电驱动装备的运行状态。机场电驱动装备数量大、分布广、类型复杂、性能各异，而机场在运行指挥中需要及时掌握地面装备资源的状态，做到有效指挥、高效运行，因而收集机场电驱动装备的位置、性能数据、工况参数、保障能力、健康数据等信息，以进行可视化显示，能够为机场指挥部门、装备维修部门提供决策支持，意义重大，而目前机场电驱动装备的运行状态无法可视化显示，不利于设备资源的有效利用。

第四，对电驱动装备的故障或安全事故缺乏远程应急响应手段。目前，对于无人值守、有人驾驶的机场电驱动装备(例如飞机电驱动地面电源车、电驱动地面空调车等电驱动地面保障车辆)，在出现故障代码或安全事故后缺乏有效的远程控制手段，无法及时调整装备工况以避免发生事故。

发明内容

本发明提供了一种基于物联网的机场用电设备智能管理平台和机场智能系统，不仅能够解决机场电驱动装备管理工作中无法对电驱动装备的运行进行实时监测和可视化显示的技术问题，还能够解决机场电驱动装备管理工作中业务结算复杂、缺乏应急响应的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于物联网的机场用电设备智能管理平台和机场智能系统，其技术方案如下：

一种基于物联网的机场用电设备智能管理平台，其包括：电驱动车辆数据采集终端、电驱动特种设备数据采集终端、充电桩数据采集终端和物联网管理终端；所述电驱动车辆数据采集终端与电驱动车辆相连，用于采集所述电驱动车辆的车载自我诊断数据和上装运行数据；所述电驱动特种设备数据采集终端与电驱动特种设备相连，用于采集所述电驱动特种设备的机载自我诊断数据和特种设备运行数据；所述充电桩数据采集终端与充电桩相连，用于采集所述充电桩的充电桩运行数据；所述物联网管理终端分别与所述电驱动车辆数据采集终端、所述电驱动特种设备数据采集终端、所述充电桩数据采集终端相连。

如上述的基于物联网的机场用电设备智能管理平台，进一步优选为：所述电驱动车辆数据采集终端包括车辆数据采集壳体、车辆数据采集端口和车辆通信模块；所述车辆数据采集端口和所述车辆通信模块安装在所述车辆数据采集壳体上，所述车辆通信模块用于连接所述车辆数据采集端口和所述物联网管理终端，所述车辆数据采集端口与所述电驱动车辆上的整车控制系统相连；所述电驱动车辆数据采集终端采集的所述车载自我诊断数据和所述上装运行数据包括车辆识别码、车载自我诊断故障代码、电池温度、电池荷电状态、电池健康状态、电池电压、电池放电电流、车辆位置、行驶速度、保障任务开始时间、保障任务结束时间。

如上述的基于物联网的机场用电设备智能管理平台，进一步优选为：所述电驱动特种设备数据采集终端包括设备数据采集壳体、设备数据采集端口和设备通信模块；所述设备数据采集端口和所述设备通信模块安装在所述设备数据采集壳体上，所述设备通信模块用于连接所述设备数据采集端口和所述物联网管理终端，所述设备数据采集端口与所述电驱动特种设备上的整机控制系统相连；所述电驱动特种设备数据采集终端采集的所述机载自我诊断数据和所述特种设备运行数据包括特种设备识别号、特种设备自我诊断故障代码、保障任务开始时间、保障任务结束时间；对于采用电池作为电力来源的所述电驱动特种设备，所述电驱动特种设备数据采集终端采集的所述特种设备运行数据还包括电池温度、电池荷电状态、电池健康状态、电池电压、电池放电电流。

如上述的基于物联网的机场用电设备智能管理平台，进一步优选为：所述充电桩数据采集终端包括充电桩数据采集壳体、充电桩数据采集端口和充电桩通信模块；所述充电桩数据采集端口和所述充电桩通信模块安装在所述充电桩数据采集壳体上；所述充电桩通信模块用于连接所述充电桩数据采集端口和所述物联网管理终端；所述充电桩数据采集端口与所述充电桩上的充电桩主控系统相连；所述充电桩数据采集终端采集的所述充电桩运行数据包括保障设备识别号、工作状态、保障任务能耗、保障任务开始时间、保障任务结束时间。

如上述的基于物联网的机场用电设备智能管理平台，进一步优选为：所述车辆通信模块、所述设备通信模块、所述充电桩通信模块均通过M2M协议与所述物联网管理终端相连；所述车辆通信模块与所述物联网管理终端通过无线信号相连；所述设备通信模块与所述物联网管理终端通过无线信号和/或有线信号相连；所述充电桩通信模块与所述物联网管理终端通过无线信号和/或有线信号相连。

如上述的基于物联网的机场用电设备智能管理平台，进一步优选为：所述物联网管理终端包括运行监控装置和设备预警装置；所述设备预警装置与所述运行监控装置相连，用于提供预警；所述运行监控装置分别与所述电驱动车辆数据采集终端、所述电驱动特种设备数据采集终端、所述充电桩数据采集终端相连，用于监控运行。

如上述的基于物联网的机场用电设备智能管理平台，进一步优选为：所述运行监控装置包括人机交互终端和可视化终端；所述人机交互终端与所述可视化终端信号连接，用于人工输入指令；所述可视化终端与所述设备预警装置信号连接，用于提供人工观测窗口；所述人机交互终端通过人工输入指令，调节所述电驱动车辆、所述电驱动特种设备、所述充电桩的工况。

如上述的基于物联网的机场用电设备智能管理平台，进一步优选为：还包括存储器，所述存储器用于存储数据；所述存储器包括本地存储器和云端存储器；所述本地存储器、所述云端存储器分别与所述物联网管理终端的所述运行监控装置相连；所述本地存储器用于实时存储数据并与所述可视化终端信号连接；所述云端存储器用于备份所述本地存储器的数据以供所述可视化终端和所述业务终端调用。

一种机场智能系统，其包括：电驱动车辆、电驱动特种设备、充电桩和上述基于物联网的机场用电设备智能管理平台；所述电驱动车辆的整车控制系统与所述电驱动车辆数据采集终端相连；所述电驱动特种设备的整机控制系统与所述电驱动特种设备数据采集终端相连；所述充电桩的充电桩主控系统与所述充电桩数据采集终端相连；所述电驱动车辆数据采集终端、所述电驱动特种设备数据采集终端、所述充电桩数据采集终端均通过M2M网关与所述物联网管理终端相连。

如上述的机场智能系统，进一步优选为：所述电驱动车辆包括底盘和安装在所述底盘上的整车控制系统、车辆行驶电池包、车辆电源变换系统、电机控制系统、电机、车辆直流充电口、低压电池模组、行车记录装置；所述整车控制系统与所述车辆电源变换系统、所述电机控制系统相连；所述电机控制系统与所述电机相连；所述车辆电源变换系统与所述车辆行驶电池包相连；所述车辆行驶电池包与所述车辆直流充电口相连；所述低压电池模组与所述车辆电源变换系统相连，所述行车记录装置与所述低压电池模组相连；所述低压电池模组的电压为12V至24V。

如上述的机场智能系统，进一步优选为：所述电驱动车辆还包括车载充电机和交流充电口；所述车载充电机与所述车辆行驶电池包相连；所述交流充电口与所述车载充电机相连。

如上述的机场智能系统，进一步优选为：所述电驱动特种设备包括飞机地面保障空调和飞机地面保障电池；所述飞机地面保障空调用于为机坪上的飞机提供空调保障；所述飞机地面保障电池用于为机坪上的飞机提供电源保障。

如上述的机场智能系统，进一步优选为：所述飞机地面保障空调包括车载式空调和廊桥空调。

如上述的机场智能系统，进一步优选为：所述廊桥空调安装在廊桥下，包括廊桥空调控制系统、廊桥空调执行装置和廊桥空调电源端口；所述廊桥空调控制系统分别与所述廊桥空调执行装置相连、所述廊桥空调电源端口相连；所述廊桥空调执行装置与所述廊桥空调电源端口相连，所述廊桥空调执行装置用于为飞机吹送冷风或热风，所述廊桥空调电源端口用于外接电源。

如上述的机场智能系统，进一步优选为：所述车载式空调包括车载空调控制系统、空调电池包、车载空调执行装置、空调电源变换系统和空调直流充电口；所述车载空调控制系统分别与所述车载空调执行装置、所述空调电源变换系统相连；所述空调电源变换系统与所述空调电池包相连，所述空调电池包与所述空调直流充电口相连；所述空调直流充电口用于外接直流电为所述空调电池包充电；所述车载空调执行装置用于为飞机吹送冷风或热风。

如上述的机场智能系统，进一步优选为：所述飞机地面保障电池包括电池模组、采集盒、BMS主控盒(其中，BMS为BATTERY MANAGEMENTSYSTEM的缩写)、霍尔电流传感器、电池直流充电口和保障电池电源变换装置；所述电池模组为多个，多个所述电池模组并联连接，每个所述电池模组包括多个串联连接的电池单元；所述采集盒为多个，多个所述采集盒与多个所述电池模组一一对应，所述采集盒用于采集所述电池模组的温度、荷电状态、健康状态、电压、放电电流、保障任务开始时间、保障任务结束时间；多个所述采集盒分别与所述BMS主控盒相连；多个所述电池模组并联后与所述霍尔电流传感器、所述保障电池电源变换装置串联，所述霍尔电流传感器并与所述BMS主控盒相连；所述电池直流充电口与所述霍尔电流传感器串联。

如上述的机场智能系统，进一步优选为：所述飞机地面保障电池还包括绝缘检测单元，所述绝缘检测单元与所述电池模组相连，用于提供绝缘检测。

如上述的机场智能系统，进一步优选为：所述廊桥空调控制系统、所述车载空调控制系统、所述BMS主控盒均称为所述电驱动特种设备的整机控制系统。

如上述的机场智能系统，进一步优选为：所述充电桩包括壳体和安装在所述壳体上的充电桩主控系统、人机交互端口、电度表、车辆识别摄像头、电器防护装置、电源端口和整流装置；所述充电桩主控系统分别与所述人机交互端口、所述电度表、所述车辆识别摄像头、所述整流装置相连；所述整流装置与所述电源端口相连，所述电源端口用于外接电源。

分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、本发明提供的基于物联网的机场用电设备智能管理平台通过电驱动车辆数据采集终端、电驱动特种设备数据采集终端、充电桩数据采集终端分别与物联网管理终端相连，能够将电驱动车辆、电驱动特种设备和充电桩的运行数据发送给物联网管理终端，由物联网管理终端进行可视化监管、调度和控制，便于进行保障业务的结算、优化运行保障方案、提高管理效率，并能够实时监测影响电驱动装备安全运行的参数，在电驱动装备失效或发生事故前进行预警和采取相应措施，降低电驱动装备的运行风险，提高机场的安全运行水平、智能化管理水平，具有运行可靠、使用方便、管理效率高的特点。

2、本发明提供的基于物联网的机场用电设备智能管理平台将电驱动车辆数据采集终端、电驱动特种设备数据采集终端、充电桩数据采集终端均设计为一体化设计，具有集成化程度高的特点；本发明还包括本地存储器和云端存储器，能够实现运行数据的边监控、边显示、边存储，还能够备份数据，保证运行数据的完整性，方便运营方和服务方随时调取运行数据来进行运行状态的分析和保障业务的结算。

3、本发明提供的机场智能系统将基于物联网的机场用电设备智能管理平台与电驱动车辆、电驱动特种设备、充电桩连为一体，能够实现对电驱动车辆、电驱动特种设备、充电桩的可视化显示以及运行状态监测，从而提高本发明的安全运行水平和智能化管理水平，便于对电驱动车辆、电驱动特种设备、充电桩进行远程应急响应和进行保障业务结算。

附图说明

图1为基于物联网的机场用电设备智能管理平台的连接示意图。

图2为本发明的电驱动车辆的连接结构示意图。

图3为本发明的充电桩的连接结构示意图。

图4为本发明的实施例1的连接示意图。

图5为本发明的实施例2的连接示意图。

图中：1-整车控制系统；2-电驱动车辆数据采集终端；3-物联网管理终端；4-存储器；5-充电桩数据采集终端；6-充电桩主控系统；7-电驱动特种设备数据采集终端；8-整机控制系统；9-交流充电口；10-车载充电机；11-电机；12-人机交互终端；13-行车记录装置；14-车辆直流充电口；15-车辆行驶电池包；16-空调直流充电口。

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。

请参考图1至图5，其中，图1为基于物联网的机场用电设备智能管理平台的连接示意图；图2为本发明的电驱动车辆的连接结构示意图；图3为本发明的充电桩的连接结构示意图；图4为本发明的实施例1的连接示意图；图5为本发明的实施例2的连接示意图。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，可以是接触，也可以是通过信号联系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本发明提供了一种基于物联网的机场用电设备智能管理平台，主要包括电驱动车辆数据采集终端2、电驱动特种设备数据采集终端7、充电桩数据采集终端5和物联网管理终端3；电驱动车辆数据采集终端2与电驱动车辆相连，用于采集电驱动车辆的车载自我诊断数据和上装运行数据；电驱动特种设备数据采集终端7与电驱动特种设备相连，用于采集电驱动特种设备的机载自我诊断数据和特种设备运行数据；充电桩数据采集终端5与充电桩相连，用于采集充电桩的充电桩运行数据；物联网管理终端3分别与电驱动车辆数据采集终端2、电驱动特种设备数据采集终端7、充电桩数据采集终端5相连。

具体而言，本发明提供的基于物联网的机场用电设备智能管理平台通过电驱动车辆数据采集终端2采集电驱动车辆的运行数据，通过电驱动特种设备数据采集终端7采集电驱动特种设备的运行数据，通过充电桩数据采集终端5采集充电桩的运行数据，能够对机场的电驱动车辆、电驱动特种设备、充电桩进行智能管理。电驱动车辆数据采集终端2、电驱动特种设备数据采集终端7、充电桩数据采集终端5分别与物联网管理终端3相连，能够将采集到的电驱动车辆运行数据、电驱动特种设备运行数据、充电桩运行数据发送给物联网管理终端3，由物联网管理终端3进行可视化监管、调度和控制，便于进行保障业务的结算、优化运行保障方案、提高管理效率，并能够实时监测影响电驱动装备(电驱动车辆、电驱动特种设备和充电桩)安全运行的参数，在电驱动装备失效或发生事故前进行预警和采取相应措施，降低电驱动装备的运行风险，提高机场的安全运行水平、智能化管理水平，具有运行可靠、使用方便、管理效率高的特点。

作为对本发明的改进，如图1至图5所示，本发明还提供了如下改良方案：

为了便于对电驱动车辆进行管控，如图1、图2和图4所示，本发明的电驱动车辆数据采集终端2包括车辆数据采集壳体、车辆数据采集端口和车辆通信模块；车辆数据采集端口和车辆通信模块安装在车辆数据采集壳体上，车辆通信模块用于连接车辆数据采集端口和物联网管理终端3，车辆数据采集端口与电驱动车辆上的整车控制系统1相连，能够由电驱动车辆的整车控制系统1中采集车载自我诊断(OBD)数据和上装运行数据(上装运行数据指电驱动车辆上搭载的车辆行驶电池包15和/或车载式空调和/或飞机地面保障电池的运行数据)。其中，电驱动车辆数据采集终端2采集的车载自我诊断数据和上装运行数据包括车辆识别码、车载自我诊断故障代码、电池温度、电池荷电状态、电池健康状态、电池电压、电池放电电流、车辆位置、行驶速度、保障任务开始时间、保障任务结束时间(其中，保障任务开始时间和保障任务结束时间是为飞机提供保障业务的计费依据，作为计量参数使用)。电驱动车辆数据采集终端2采集的车载自我诊断数据和上装运行数据发送到物联网管理终端3后，由物联网管理终端3实时监控、可视化显示，能够实时掌握电驱动车辆的运行状态，对电驱动车辆的潜在失效进行预警，从而提高本发明的管控能力和安全运行水平。

为了便于对电驱动特种设备进行管控，如图1和图5所示，本发明的电驱动特种设备数据采集终端7包括设备数据采集壳体、设备数据采集端口和设备通信模块；设备数据采集端口和设备通信模块安装在设备数据采集壳体上，设备通信模块用于连接设备数据采集端口和物联网管理终端3，设备数据采集端口与电驱动特种设备上的整机控制系统8相连；电驱动特种设备数据采集终端7采集的机载自我诊断数据和特种设备运行数据包括特种设备识别号、特种设备自我诊断故障代码、保障任务开始时间、保障任务结束时间。对于采用电池作为电力来源的电驱动特种设备，电驱动特种设备数据采集终端7采集的特种设备运行数据还包括电池温度、电池荷电状态、电池健康状态、电池电压、电池放电电流。电驱动特种设备数据采集终端7采集的机载自我诊断数据和特种设备运行数据发送到物联网管理终端3后，由物联网管理终端3实时监控、可视化显示，能够实时掌握电驱动特种设备的运行工况、运行状态和放电参数，便于对电驱动特种设备进行管理和进行业务结算，并对电驱动特种设备进行潜在失效的预警，从而进一步提高本发明的智能化管理水平。

为了便于对充电桩进行管控，如图1和图3所示，本发明的充电桩数据采集终端5包括充电桩数据采集壳体、充电桩数据采集端口和充电桩通信模块；充电桩数据采集端口和充电桩通信模块安装在充电桩数据采集壳体上；充电桩通信模块用于连接充电桩数据采集端口和物联网管理终端3；充电桩数据采集端口与充电桩上的充电桩主控系统6相连，能够采集充电桩运行数据；其中，充电桩数据采集终端5采集的充电桩运行数据包括保障设备识别号、工作状态、保障任务能耗、保障任务开始时间、保障任务结束时间。充电桩数据采集终端5采集的充电桩运行数据发送到物联网管理终端3后，由物联网管理终端3实时监控、可视化显示，能够实时掌握每个充电桩的使用状态，便于优化充电桩的布局，合理资源(充电桩的分布和数量)，并能够实时掌握充电桩的运行状态，减少事故的发生，从而提高本发明的管理效率。

本发明的电驱动车辆数据采集终端2、电驱动特种设备数据采集终端7、充电桩数据采集终端5均为集成化设计，各自集成为一体，便于与机场的电驱动车辆、电驱动特种设备、充电桩进行对接，具有集成化程度高的特点。

为了便于对电驱动车辆数据采集终端2、电驱动特种设备数据采集终端7和充电桩数据采集终端5进行灵活配置，如图1所示，本发明的车辆通信模块、设备通信模块、充电桩通信模块均通过M2M(Machine-to-Machine/Man)协议(M2M网关)与物联网管理终端3相连。即：车辆通信模块与物联网管理终端3通过无线信号相连，便于电驱动车辆数据采集终端2在电驱动车辆上的安装和使用；设备通信模块与物联网管理终端3通过无线信号和/或有线信号相连，在不影响电驱动特种设备原有布局的前提下便于实现电驱动特种设备与电驱动特种设备数据采集终端7的对接；充电桩通信模块与物联网管理终端3通过无线信号和/或有线信号相连，便于根据实际工况来确定充电桩与充电桩数据采集终端5的连接方式。其中，基于M2M协议进行通讯时，以无线通讯为例，可以以4G LTE技术进行机场专用网络连接，4G LTE具有良好的连接能力和更宽广的覆盖范围，且LTE系统具有低延迟特性、移动状态下的连接稳定性。在实现时，通过安装有Modem单元用以实现4G LTE网络的注册、连接，提供网络数据业务。

为了便于进行人工监管和调控，如图1所示，本发明的物联网管理终端3包括运行监控装置和设备预警装置；设备预警装置与运行监控装置相连，能够根据电驱动车辆和/或电驱动特种设备和/或充电桩的运行趋势提供预警，预警装置包括发光二极管和蜂鸣报警器；运行监控装置分别与电驱动车辆数据采集终端2、电驱动特种设备数据采集终端7、充电桩数据采集终端5相连，能够监控电驱动车辆、电驱动特种设备、充电桩的运行，便于进行人工监管和调控。

在本发明进行预警时，运行监控装置对所收集的数据进行分析处理，将收集到的电驱动装备数据与正常运行时的正常数据(已标定的数据)进行对比，从而进行趋势分析和统计，能够实时监控电驱动装备的健康状态和性能，及时对不正常数据进行预警。本发明的运行监控装置通过分别与电驱动车辆数据采集终端2、电驱动特种设备数据采集终端7、充电桩数据采集终端5相连，可以监测电驱动车辆和电驱动特种设备的故障代码，及时进行告警和进行工况调节；同时，本发明的运行监控装置通过对充电桩进行实时监控，能够及时最优分配运行保障方案。具体的，以充电桩为例，设定充电桩的电源输入为三相交流电380V，电压波动在±15％；输入交流电源频率为50Hz，波动在±15％；输出功率在0至90kW；输出电压为200V至400V；稳压精度≤0.5％；稳流精度≤0.5％；最高效率≥93％；功率因数≥0.92；过热保护值85℃；工作温度-20℃至+50℃，当任一参数波动超过阈值后设备预警装置进行报警。

进一步的，本发明的运行监控装置包括人机交互终端12和可视化终端；人机交互终端12与可视化终端信号连接，在本发明中，人机交互终端12可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机、服务器的任一种或其组合，能够基于M2M协议实现与车辆通信模块、设备通信模块、充电桩通信模块信号连接即可，优选的，人机交互终端12包括一个服务器和多个平板电脑，车辆通信模块、设备通信模块、充电桩通信模块分别与服务器信号连接，服务器与多个平板电脑连接，平板电脑用于人工输入指令(例如保障业务开始时间、保障业务结束时间、机位号、航班号、机型的一种或其组合)，便于在正常运行时对电驱动车辆和/或电驱动特种设备和/或充电桩进行调控以及在预警装置预警后对电驱动车辆和/或电驱动特种设备和/或充电桩进行应急操控；可视化终端与设备预警装置信号连接，可视化终端优选LED屏幕，用于提供人工观测窗口。人机交互端通过人工输入指令，调节电驱动车辆、电驱动特种设备、充电桩的工况。当设备预警装置告警时，可由数据偏离预定阈值的由小到大设定设备预警装置分为四个级别，即蓝色、黄色、橙色、红色，也可根据实际情况进行不同形式的预警，例如在电驱动车辆和/或电驱动特种设备和/或充电桩的温度、工作电流、工作电压、输出功率其中之一异常时，预警装置进行声光告警、通过可视化终端文本通讯告警或通过人机交互终端12紧急停机、通过人机交互终端12紧急停机或调整工况。

为了便于存储运行数据和保证运行数据的完整性，如图1所示，本发明还包括存储器4，存储器4用于存储数据；存储器4包括本地存储器和云端存储器；本地存储器、云端存储器分别与物联网管理终端3的运行监控装置相连；本地存储器用于实时存储数据并与可视化终端信号连接，用于实现运行数据的边监控、边显示、边存储；云端存储器用于备份本地存储器的数据，从而能够保证运行数据的完整性，方便可视化终端和业务终端调用。

值得一提的是，本发明的业务终端(人机交互终端12)可以位于机场内，也可以位于机场外，云端存储器与业务终端信号连接，便于运营方和服务方随时调取运行数据，便于进行运行状态的分析和保障业务的结算。

如图1所示，本发明还提供了一种机场智能系统，主要包括电驱动车辆、电驱动特种设备、充电桩和上述基于物联网的机场用电设备智能管理平台；电驱动车辆的整车控制系统1与电驱动车辆数据采集终端2相连；电驱动特种设备的整机控制系统8与电驱动特种设备数据采集终端7相连；充电桩的充电桩主控系统6与充电桩数据采集终端5相连；电驱动车辆数据采集终端2、电驱动特种设备数据采集终端7、充电桩数据采集终端5均通过M2M网关与物联网管理终端3相连。

本发明提供的机场智能系统将基于物联网的机场用电设备智能管理平台与电驱动车辆、电驱动特种设备、充电桩连为一体，能够实现对电驱动车辆、电驱动特种设备、充电桩的可视化显示以及运行状态监测，从而提高本发明的安全运行水平和智能化管理水平，便于对电驱动车辆、电驱动特种设备、充电桩进行远程应急响应和进行保障业务结算。

为了便于对电驱动车辆进行统一规划，本发明对电驱动车辆进行了优选，如图1和图4所示，本发明的电驱动车辆包括底盘和安装在底盘上的整车控制系统1、车辆行驶电池包15、车辆电源变换系统、电机控制系统、电机11、车辆直流充电口14、低压电池模组、行车记录装置13(GPS+G Sensor，位置、速度和加速度记录装置)；整车控制系统1与车辆电源变换系统、电机控制系统、车辆行驶电池包15、电机11相连，用于控制电驱动车辆的运行并校检、记录电驱动车辆的运行参数；电机控制系统与电机11相连，用于控制电机11的运转，电机11与底盘上的车轮相连，用于驱动车轮转动；车辆电源变换系统与车辆行驶电池包15相连，用于变换车辆行驶电池包15的供电电压和供电电流；车辆行驶电池包15与车辆直流充电口14相连，车辆直流充电口14外接直流电源，用于为车辆行驶电池包15充电；低压电池模组与车辆电源变换系统相连，在电驱动车辆运行时由车辆行驶电池包15通过车辆电源变换系统充电，行车记录装置13与低压电池模组相连，行车记录装置13由低压电池模组供电，用于收集电驱动车辆的速度、位置、加速度信息，及进行碰撞预警，行车记录装置13还与整车控制系统1相连；本发明的低压电池模组的电压为12V至24V，优选为12V。本发明通过对电驱动车辆进行优选，能够减小不同电驱动车辆之间的差异性，便于本发明进行管控。

在本发明中，电驱动车辆数据采集终端采集的电驱动车辆的车载自我诊断数据和上装运行数据包括车辆识别码、车载自我诊断故障代码、电池温度、电池荷电状态、电池健康状态、电池电压、电池放电电流、车辆位置、行驶速度、保障任务开始时间、保障任务结束时间。

为了提高电驱动车辆的生存能力，如图2和图4所示，本发明的电驱动车辆还包括车载充电机10和交流充电口9；车载充电机10与车辆行驶电池包15相连；交流充电口9与车载充电机10相连。本发明通过设置交流充电口9和车载充电机10，使得电驱动车辆能够接受交流电源的充电，从而提高电驱动车辆的生存能力。

在本发明中，电驱动车辆的三条总线参与数据采集，两条总线与车辆数据采集端口相连，两条总线中的一条还与整车控制系统1相连，用于向车辆数据采集端口输送车载自我诊断数据，两条总线中的另一条还与车辆行驶电池包15相连，用于向车辆数据采集端口输送上装运行数据(此处仅指电驱动车辆的车辆行驶电池包15的数据)，三条总线中不与车辆数据采集端口连接的总线位于车辆行驶电池包15内部，用于收集车辆行驶电池包15内的数据。

为了便于对电驱动特种设备进行监管，本发明对电驱动特种设备进行了分类，如图1至图5所示，在本发明中，电驱动特种设备包括飞机地面保障空调和飞机地面保障电池；飞机地面保障空调用于为机坪上的飞机提供空调保障；飞机地面保障电池用于为机坪上的飞机提供电源保障。进一步的，飞机地面保障空调包括车载式空调和廊桥空调。

在本发明中，电驱动特种设备为车载式空调时，电驱动特种设备数据采集终端采集的车载式空调的机载自我诊断数据和特种设备运行数据包括特种设备识别号、温度、湿度、空气质量、空气流量、特种设备自我诊断故障代码、电池温度、电池荷电状态、电池健康状态、电池电压、电池放电电流、保障任务开始时间、保障任务结束时间。

在本发明中，电驱动特种设备为飞机地面保障电池时，电驱动特种设备数据采集终端采集的飞机地面保障电池的机载自我诊断数据和特种设备运行数据包括特种设备识别号、特种设备自我诊断故障代码、供电电压、供电电流、电池温度、电池荷电状态、电池健康状态、电池电压、电池放电电流、保障任务开始时间、保障任务结束时间。

在本发明中，电驱动特种设备为廊桥空调时，电驱动特种设备数据采集终端采集的廊桥空调的机载自我诊断数据和特种设备运行数据包括特种设备识别号、供电电压、供电电流、温度、湿度、空气质量、空气流量、特种设备自我诊断故障代码、保障任务开始时间、保障任务结束时间。

本发明的廊桥空调安装在廊桥下，为固定安装，运行时不可移动，廊桥空调包括廊桥空调控制系统、廊桥空调执行装置和廊桥空调电源端口；廊桥空调控制系统分别与廊桥空调执行装置相连、廊桥空调电源端口相连，用于提供运行控制并记录运行工况和运行状态；廊桥空调执行装置与廊桥空调电源端口相连，廊桥空调执行装置用于为飞机吹送冷风或热风，廊桥空调执行装置包括热交换器和压缩机，热交换器用于换热，压缩机用于鼓风，廊桥空调电源端口用于外接电源，外接电源为380V交流电。在本发明中，设备数据采集端口通过一条总线与廊桥空调控制系统相连，用于采集廊桥空调的运行数据，运行数据包括廊桥空调识别号、供电电压、供电电流、温度、湿度、空气质量、空气流量、廊桥空调自我诊断故障代码、保障任务开始时间、保障任务结束时间。

本发明的车载式空调包括车载空调控制系统、空调电池包、车载空调执行装置、空调电源变换系统和空调直流充电口16；车载空调控制系统分别与车载空调执行装置、空调电源变换系统相连，用于提供运行控制并记录运行工况和运行状态；空调电源变换系统与空调电池包相连，用于变换空调电池包的供电电流和供电电压；空调电池包与空调直流充电口16相连，空调直流充电口16用于外接直流电为空调电池包充电；车载空调执行装置用于为飞机吹送冷风或热风。

在本发明中，车载式空调的三条总线参与数据采集，两条总线与设备数据采集端口相连，两条总线中的一条还与车载空调控制系统相连，用于向车辆数据采集端口输送车载自我诊断数据，两条总线中的另一条还与空调电池包相连，用于向设备数据采集端口输送空调电池包的运行数据，三条总线中不与设备数据采集端口连接的总线位于空调电池包内部，用于收集空调电池包内的数据。

本发明的飞机地面保障电池包括电池模组、采集盒、BMS主控盒(其中，BMS为Battery Management System的缩写)、霍尔电流传感器、电池直流充电口和保障电池电源变换装置；电池模组为多个，多个电池模组并联连接，每个电池模组包括多个串联连接的电池单元；采集盒为多个，多个采集盒与多个电池模组一一对应，采集盒用于采集电池模组的温度、荷电状态、健康状态、电压、放电电流、保障任务开始时间、保障任务结束时间；多个采集盒分别与BMS主控盒相连；多个电池模组并联后与霍尔电流传感器、保障电池电源变换装置串联，霍尔电流传感器并与BMS主控盒相连；电池直流充电口与霍尔电流传感器串联。

为了提高飞机地面保障电池的可靠性，如图所示，本发明的飞机地面保障电池还包括绝缘检测单元，绝缘检测单元与电池模组相连，用于提供绝缘检测，从而能够防止飞机地面保障电池漏电。

在本发明中，飞机地面保障电池包括两条总线，一条总线一端连接设备数据采集端口，另一端连接BMS主控盒、霍尔电流传感器、绝缘检测单元，用于向设备数据采集端口输送飞机地面保障电池的运行数据，另一条连接在BMS主控盒和多个采集盒之间，用于将采集盒上的数据传输给BMS主控盒。

值得注意的是，为了便于描述，在本发明中，廊桥空调控制系统、车载空调控制系统、BMS主控盒均称为电驱动特种设备的整机控制系统8。在本发明中，车辆行驶电池包15、空调电池包和飞机地面保障电池的结构相同，规格不同。

为了提高充电桩使用的便利性，如图1和图3所示，本发明的充电桩包括壳体和安装在壳体上的充电桩主控系统6、人机交互端口、电度表、车辆识别摄像头、电器防护装置、电源端口和整流装置；充电桩主控系统6分别与人机交互端口、电度表、车辆识别摄像头、整流装置相连，用于提供运行控制和运行工况、运行状态记录，实现存储、计量、通信、数据记录、充电控制、计费功能；人机交互端口用于提供人工输入界面，便于进行充电选项的选择以及刷卡记录；电度表用于计量用电量；车辆识别摄像头用于识别充电的主体并确认信息，充电的主体可以为电驱动车辆、电驱动特种设备或飞机；电器防护装置用于提供安全防护；整流装置与电源端口相连，电源端口用于外接电源，整流装置用于将外部交流电变换为直流电。本发明通过设置人机交互端口、电度表、车辆识别摄像头、电器防护装置、电源端口和整流装置，能够提高充电桩的使用便捷性和保障工作记录的完整性，便于进行管控和结算。

在本发明中，充电桩主控系统6通过三条线与充电桩数据采集端口相连，三条线分别为CAN线、RS232线和RS485线，RS232线用于根据实际需求在充电桩主控系统6上连接外设设备，CAN线和RS485线用于充电桩数据采集端口的数据采集，采用两条线进行数据采集，能够确保数据的完整性，当然，根据实际工况也可采用CAN线或RS485线中的一条线进行数据采集。

实施例1：对上装设备仅为车辆行驶电池包15的电驱动车辆的管理

如图1、图2和图4所示，此时电驱动车辆为简易车辆，不安装电驱动特种设备。电驱动车辆的底盘为电驱动车辆的行走平台，车辆行驶电池包15安装在底盘上，通过车辆电源变换系统、电机控制系统向电机11提供电力。整车控制系统1与车辆行驶电池包15、车辆电源变换系统、电机控制系统、电机11电连接，车辆行驶电池包15通过车辆直流快速充电实现直流快速充电，也可以通过交流充电口9和车载充电机10，使用外部交流电源进行充电。

在本实施例中，在本发明中，电驱动车辆包括三条总线，分别为CAN 0、CAN 1和CAN2，CAN 0和CAN 1与车辆数据采集端口相连，CAN 0还与整车控制系统1相连，用于向车辆数据采集端口输送车载自我诊断数据，其中行车记录装置13记录的位置、速度、加速度信息直接传入电驱动车辆数据采集终端2；CAN 1还与BMS主控盒、霍尔电流传感器(用于检测电流)、绝缘检测单元(用于检测漏电，绝缘检测的数据发送至CAN 1，再经BMS主控盒发送到CAN 0)相连，用于向车辆数据采集端口输送上装运行数据(电驱动车辆的车辆行驶电池包15的数据)，CAN 2连接在BMS主控盒和多个采集盒之间，用于将采集盒上的数据传输给BMS主控盒。

K1为充电断路器，K2为放电断路器；车辆电源变换系统(电源变换DC/DC)为低压电池模组提供低压供电，低压供电为12V。

电驱动车辆数据采集终端2收集至少下列一种数据：车辆识别码、车载自我诊断(OBD)故障代码、电池温度、电池荷电状态、电池健康状态、电池电压、电池放电电流、车辆位置、行驶速度、保障任务开始时间、保障任务结束时间；电驱动车辆数据采集终端2通过无线信号与物联网管理终端3相连。

电驱动车辆正常运行时，物联网管理终端3监控电驱动车辆数据采集终端2收集的数据，并进行可视化显示，数据存储于存储器4中，供机场内部用户或机场外部用户使用。

以电驱动车辆数据采集终端2采集的某一项数据(例如车辆行驶电池包15的温度)为例，如在电驱动车辆运行过程中，出现逐渐上升、并接近温度极限(例如60℃)的趋势，物联网管理终端3的设备预警装置发出警告，可视化终端将温度参数进行可视化显示，人机交互终端12通过电驱动车辆数据采集终端2向整车控制系统1发出警告或调节工况的指令，防止车辆行驶电池包15温度失控。

实施例2：对上装设备为车辆行驶电池包15和飞机地面保障电池的电驱动车辆的管理

如图1和图5所示，安装有上装设备的电驱动车辆包括电驱动车辆和电驱动特种设备(以车载式空调为例)。电驱动车辆包括三条总线，分别为CAN 0、CAN 1和CAN 2，CAN 0和CAN 1与车辆数据采集端口相连，CAN 0用于向车辆数据采集端口输送车载自我诊断数据；CAN 1用于向车辆数据采集端口输送车辆行驶电池包15的数据；CAN 2连接在车辆行驶电池包15内部。

如图5所示，车载式空调包括车载空调控制系统、空调电池包、车载空调执行装置、空调电源变换系统和空调直流充电口16；车载式空调的空调电池包包括电池模组、采集盒、BMS主控盒、霍尔电流传感器和电池直流充电口；电池模组为多个，多个电池模组并联连接，每个电池模组包括多个串联连接的电池单元；采集盒为多个，多个采集盒与多个电池模组一一对应；多个采集盒分别与BMS主控盒相连；多个电池模组并联后与霍尔电流传感器串联，霍尔电流传感器并与BMS主控盒相连；电池直流充电口与霍尔电流传感器串联；绝缘检测单元与电池模组相连，用于提供绝缘检测。

车载式空调的空调电池包连接两条总线，分别为CAN 11和CAN 12；CAN 12一端连接车辆数据采集端口，另一端连接空调电池包的BMS主控盒、霍尔电流传感器、绝缘检测单元；CAN 11连接在空调电池包的BMS主控盒和多个采集盒之间；此时，还包括一条总线，即CAN 10，CAN 10与车辆数据采集端口、车载式空调的车载空调控制系统、空调电池包的BMS主控盒相连，还与行车记录装置13相连，行车记录装置13采集的数据经由CAN 10传送给车辆数据采集端口。

K3为充电断路器，K4为放电断路器，空调电源变换系统(电源变换DC/DC)为低压电池模组提供低压供电，低压供电为12V。

电驱动车辆正常运行时，物联网管理终端3监控电驱动车辆数据采集终端2收集的数据，并进行可视化显示，数据存储于存储器4中，供机场内部用户或机场外部用户使用。

预警时，物联网管理终端3的设备预警装置发出警告，可视化终端将温度参数进行可视化显示，人机交互终端12通过电驱动车辆数据采集终端2向整车控制系统1发出警告或调节工况的指令。

实施例3：对充电桩的管理

如图1和图3所示，充电桩的充电桩主控系统6通过三条线与充电桩数据采集端口相连，三条线分别为CAN线、RS232线和RS485线，RS232线用于根据实际需求在充电桩主控系统6上连接外设设备，CAN线和RS485线用于充电桩数据采集端口的数据采集。

充电桩正常运行时，物联网管理终端3监控充电桩数据采集终端5收集的数据，并进行可视化显示，数据存储于存储器4中，供机场内部用户或机场外部用户使用。

预警时，物联网管理终端3的设备预警装置发出警告，可视化终端将温度参数进行可视化显示，人机交互终端12通过充电桩数据采集终端5向充电桩主控系统6发出警告或调节工况的指令。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种基于物联网的机场用电设备智能管理平台，其特征在于，包括：

电驱动车辆数据采集终端、电驱动特种设备数据采集终端、充电桩数据采集终端和物联网管理终端；

所述电驱动车辆数据采集终端与电驱动车辆相连，用于采集所述电驱动车辆的车载自我诊断数据和上装运行数据；

所述电驱动特种设备数据采集终端与电驱动特种设备相连，用于采集所述电驱动特种设备的机载自我诊断数据和特种设备运行数据；

所述充电桩数据采集终端与充电桩相连，用于采集所述充电桩的充电桩运行数据；

所述物联网管理终端分别与所述电驱动车辆数据采集终端、所述电驱动特种设备数据采集终端、所述充电桩数据采集终端相连。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的机场用电设备智能管理平台，其特征在于：

所述电驱动车辆数据采集终端包括车辆数据采集壳体、车辆数据采集端口和车辆通信模块；

所述车辆数据采集端口和所述车辆通信模块安装在所述车辆数据采集壳体上，所述车辆通信模块用于连接所述车辆数据采集端口和所述物联网管理终端，所述车辆数据采集端口与所述电驱动车辆上的整车控制系统相连；

所述电驱动车辆数据采集终端采集的所述车载自我诊断数据和所述上装运行数据包括车辆识别码、车载自我诊断故障代码、电池温度、电池荷电状态、电池健康状态、电池电压、电池放电电流、车辆位置、行驶速度、保障任务开始时间、保障任务结束时间。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的机场用电设备智能管理平台，其特征在于：

所述电驱动特种设备数据采集终端包括设备数据采集壳体、设备数据采集端口和设备通信模块；

所述设备数据采集端口和所述设备通信模块安装在所述设备数据采集壳体上，所述设备通信模块用于连接所述设备数据采集端口和所述物联网管理终端，所述设备数据采集端口与所述电驱动特种设备上的整机控制系统相连；

所述电驱动特种设备数据采集终端采集的所述机载自我诊断数据和所述特种设备运行数据包括特种设备识别号、特种设备自我诊断故障代码、保障任务开始时间、保障任务结束时间。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的机场用电设备智能管理平台，其特征在于：

所述充电桩数据采集终端包括充电桩数据采集壳体、充电桩数据采集端口和充电桩通信模块；

所述充电桩数据采集端口和所述充电桩通信模块安装在所述充电桩数据采集壳体上；所述充电桩通信模块用于连接所述充电桩数据采集端口和所述物联网管理终端；所述充电桩数据采集端口与所述充电桩上的充电桩主控系统相连；

所述充电桩数据采集终端采集的所述充电桩运行数据包括保障设备识别号、工作状态、保障任务能耗、保障任务开始时间、保障任务结束时间。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的机场用电设备智能管理平台，其特征在于：

所述物联网管理终端包括运行监控装置和设备预警装置；

所述设备预警装置与所述运行监控装置相连，用于提供预警；

所述运行监控装置分别与所述电驱动车辆数据采集终端、所述电驱动特种设备数据采集终端、所述充电桩数据采集终端相连，用于监控运行；

所述运行监控装置包括相连的人机交互终端和可视化终端，所述人机交互终端用于人工输入指令，所述可视化终端用于提供人工观测窗口；所述人机交互终端通过人工输入指令，调节所述电驱动车辆、所述电驱动特种设备、所述充电桩的工况。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的机场用电设备智能管理平台，其特征在于，还包括：

存储器，所述存储器包括本地存储器和云端存储器；

所述本地存储器、所述云端存储器分别与所述物联网管理终端相连。

7.一种机场智能系统，其特征在于，包括：

电驱动车辆、电驱动特种设备、充电桩和权利要求1至6任一项所述的基于物联网的机场用电设备智能管理平台；

所述电驱动车辆的整车控制系统与所述电驱动车辆数据采集终端相连；所述电驱动特种设备的整机控制系统与所述电驱动特种设备数据采集终端相连；所述充电桩的充电桩主控系统与所述充电桩数据采集终端相连；所述电驱动车辆数据采集终端、所述电驱动特种设备数据采集终端、所述充电桩数据采集终端均通过M2M网关与所述物联网管理终端相连。

8.根据权利要求7所述的机场智能系统，其特征在于：

所述电驱动车辆包括底盘和安装在所述底盘上的整车控制系统、车辆行驶电池包、车辆电源变换系统、电机控制系统、电机、车辆直流充电口、低压电池模组、行车记录装置；

所述整车控制系统与所述车辆电源变换系统、所述电机控制系统、所述车辆行驶电池包、所述电机相连；所述电机控制系统与所述电机相连；所述车辆电源变换系统与所述车辆行驶电池包相连；所述车辆行驶电池包与所述车辆直流充电口相连；所述低压电池模组与所述车辆电源变换系统相连，所述行车记录装置与所述低压电池模组相连；所述低压电池模组的电压为12V至24V。

9.根据权利要求7所述的机场智能系统，其特征在于：

所述电驱动特种设备包括飞机地面保障空调和飞机地面保障电池；所述飞机地面保障空调包括车载式空调和廊桥空调；所述飞机地面保障空调用于为机坪上的飞机提供空调保障；所述飞机地面保障电池用于为机坪上的飞机提供电源保障。

10.根据权利要求7所述的机场智能系统，其特征在于：

所述充电桩包括壳体和安装在所述壳体上的充电桩主控系统、人机交互端口、电度表、车辆识别摄像头、电器防护装置、电源端口和整流装置；

所述充电桩主控系统分别与所述人机交互端口、所述电度表、所述车辆识别摄像头、所述整流装置相连；所述整流装置与所述电源端口相连，所述电源端口用于外接电源。