CN110729719A - 面向服务的内河码头低压智能岸电装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向服务的内河码头低压智能岸电装置及方法，该装置包括用电保护模块、用电控制模块、工业接电模块、智能测控模块、信息显示模块、通信模块、后台服务器模块和智能手机APP模块；工作时，先通过船用电缆与工业接电模块连接，实现低压智能岸电装置与船民用电设备相连；然后使用智能手机APP模块通过通信模块发送用电请求，后台服务器模块将用电指令经通信模块反馈给智能测控模块，由智能测控模块实现用电状态监测、用电接断、用电计费等功能。本发明既能提升船民岸电使用便捷性和时效性，又能方便码头管理人员实现对码头岸电装置的智能化监管，同时还能加快内河码头智能岸电技术的广泛应用。

Description

面向服务的内河码头低压智能岸电装置及方法

技术领域

本发明属于内河码头岸电技术领域，具体涉及一种面向服务的内河码头低压智能岸电装置及方法。

背景技术

内河码头岸电是重要的船舶服务设施，目前国内内河码头多采用带有电表等测量设备的普通配电柜的方式。此类设施不仅用电效率低、不便于船民自主操作而且需要在内河码头管理人员进行现场管理，费时费力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向服务的内河码头低压智能岸电装置及方法，解决船舶停靠在内河码头期间的便捷用电及码头管理人员对岸电装置的智能化监管问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种面向服务的内河码头低压智能岸电装置，包括用电保护模块、用电控制模块、工业接电模块、智能测控模块、信息显示模块、通信模块、后台服务器模块和智能手机APP模块；其中

所述用电控制模块用于远程控制岸电装置接/断状态；

所述工业接电模块通过船用电缆连接船舶用电设备；

所述智能测控模块包括测量模块、控制模块和CPU模块；测量模块用于船舶接电电流、电压参数采集，CPU模块用于解释控制指令以及处理接收的数据，同时与通讯模块相连实现指令交互，并实现船舶用电电费的自动测算；控制模块用于控制岸电装置的接/断电操作指令；

所述信息显示模块用于指导操作低压智能岸电装置和实时显示船舶的用电信息；

所述通信模块用于实现船民用电、缴费、岸电装置状态监测数据与后台服务器模块间的数据通信；

所述后台服务器模块用于对内河码头多台岸电装置进行监测和管理；

智能手机APP模块用于实现接电及用电、缴费，以及对码头多套岸电装置的设备状态监测、用电状况统计、设备故障报警。

进一步的，所述信息显示模块包括接电步骤提示区、LCD显示屏，分别用于引导船民现地操作低压岸电装置和实时显示船舶的用电信息；LCD显示屏嵌入在装置外壳内，接电步骤提示区布置在LCD显示屏一侧。

进一步的，所述通信模块包括4G通讯模块、串口模块、以太网模块，并支持两路串口到以太网数据透传功能。

进一步的，所述用电保护模块、用电控制模块采用导轨方式安装在装置柜内。

进一步的，所述智能测控模块中的测量模块与用电控制模块相连，CPU模块与通信模块相连，控制模块与信息显示模块相连，整个模块布置于主线路上侧；通信模块设置在装置底部。

一种面向服务的内河码头低压智能岸电装置的工作方法，包括如下步骤：

步骤1，通过智能手机APP模块实时获取岸电装置相关信息；

采用智能手机APP模块，启动装置，发送接电、断电、缴费指令至后台服务器模块，后台服务器模块将数据经通信模块反馈给智能测控模块开始工作；

采用智能手机APP模块，实时智能监测和管理码头内多台岸电装置，包括装置设备状态监测、用电状况统计、设备故障报警；

步骤2，采用智能测控模块对通信模块传输的数据进行处理，控制装置接/断电操作指令进行传输给用电控制模块，实现对岸电装置的通/断电控制；同时智能测控模块控制信息显示模块实时显示装置用电状态；

步骤3，后台管理模块对码头内所有岸电装置进行统一数据管理，通过智能手机APP模块实时查询码头内岸电装置状态及使用情况。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明采用移动终端操作的方式，操作简单，提升了用电效率，降低船舶用电成本；(2)岸电设施维护及管理智能化程度高，方便码头管理人员实现对码头岸电装置的智能化监管，易于船民使用和岸电装置的推广应用，同时有利于减少内河码头的生态环境污染和周围居民的噪音污染，为船民和周围居民提供舒适的生活和工作环境，有利于提升水上服务质量，推进节能减排和新能源应用。

附图说明

图1是本发明面向服务的内河码头低压智能岸电装置的组成模块框图。

图2是本发明系统结构框图。

图3是本发明的结构布置及外观示意图。

图4是本发明的工作流程图。

图中标号：2-1、用电控制模块，2-2、4G通信模块，2-3、用电保护模块，2-4、信息显示模块，2-5、工业接电模块，2-6、智能测控模块，3-1、工作步骤提示区，3-2、LCD显示屏。

具体实施方式

一种面向服务的内河码头低压智能岸电装置，包括用电保护模块、用电控制模块、工业接电模块、智能测控模块、信息显示模块、通信模块、后台服务器模块和智能手机APP模块；其中

其用电保护模块，具有欠压、过流等保护功能；用于船舶接电用电的电源保护与监测，最大限度地保护船民安全、并使故障原件免于继续受损害。

所述用电控制模块用于远程控制岸电装置接/断状态；用电控制模块中通用型交流接触器与智能测控模块的端子相连接，利用主接点来开闭电路，辅助接点来执行控制指令，达到远程接/断电控制装置的目的。

所述工业接电模块通过船用电缆连接船舶用电设备；工业接电模块包括工业标准插头；工业标准插头采用暗装斜插式安装，满足防水、防尘、防腐蚀、抗冲击、抗老化的使用要求。

所述智能测控模块用于实现电费智能远程抄表、远程送/断电和装置现场调试等，该模块包括测量模块、控制模块和CPU模块；测量模块用于船舶接电电流、电压参数采集，CPU模块用于解释控制指令以及处理接收的数据，同时与通讯模块相连实现指令交互，并实现船舶用电电费的自动测算；控制模块用于控制岸电装置的接/断电操作指令；智能测控模块与通讯模块中的串口模块通过RS485总线相连封装于装置柜内侧，仅供检修人员操作。

所述信息显示模块用于指导操作低压岸电装置和实时显示船舶的用电信息；信息显示模块包括接电步骤提示区、LCD显示屏，分别用于引导船民现地操作低压岸电装置和实时显示船舶的用电信息；LCD显示屏嵌入在装置外壳内，接电步骤提示区布置在LCD显示屏一侧。

接电步骤提示区主要包括装置启动二维码和装置操作流程说明；LCD显示屏尺寸为8寸液晶显示屏，主要显示信息包括，装置编号、接/电情况、用电量及用电费用；船民通过微信扫描二维码的方式，利用自己的智能手机实时申请船民用电、接电、查看或充值账户金额、消费计量和消费记录。

所述通信模块用于实现船民用电、缴费、岸电装置状态监测数据与后台服务器模块间的数据通信；通信模块包括4G通讯模块、串口模块、以太网模块，并支持两路串口到以太网数据透传功能；智能测控模块通过4G通讯模块，实现智能手机与装置间的信息交互；智能测控模块通过4G通讯模块连接，通过无线传输的方式实现与后台服务器模块的信息交互。

所述后台服务器模块用于码头管理人员对内河码头多台岸电装置统一的智能化监测和管理；后台服务器模块包括服务器硬件和应用软件；应用软件应运行安全可靠，并可随时查看岸电设备情况，实现装置远程调试功能，实现实时监控各岸电装置的工作状态、用电情况、远程控制送断点等功能。

所述智能手机APP模块用于服务船民用户和码头管理人员；船民通过智能手机APP模块实现接电及用电、缴费；码头管理人员通过该模块实现对码头多套岸电装置的设备状态监测、用电状况统计、设备故障报警等便捷智能化管理功能。

本发明采用低压电缆以不变频的形式，岸电装置的电源直接引自码头变电所低压出线回路，输入电压为380V/50Hz，用电功率为30KW。

用电保护模块、用电控制模块等采用导轨方式便捷安装在装置柜内。

所述智能测控模块中的测量模块与用电控制模块相连，CPU模块与通信模块相连，控制模块与信息显示模块相连，整个模块布置于主线路上侧；通信模块布置在装置底部。

上述面向服务的内河码头低压智能岸电装置的工作方法，包括如下步骤：

步骤A，将用电保护模块、用电控制模块采用导轨安装的方式布置在装置柜内；智能测控模块中的测量模块与用电控制模块相连，CPU模块与通信模块相连，控制模块与信息显示模块相连，整个模块布置于主线路上侧；通信模块布置在装置底部；后台服务器模块布置在码头运调中心，通过通信模块中的4G通信模块无线方式实现与智能岸电装置的连接；信息显示模块中LCD显示屏嵌入在装置外壳内，步骤提示信息布置在LCD显示屏一侧；

步骤B，将步骤A所述的各模块进行连接并调试，启动系统；

步骤C，通过智能手机APP模块实时获取岸电装置相关信息；

船民采用智能手机APP模块，扫码启动装置，发送接电、断电、缴费指令至后台服务器模块，后台服务器模块将数据经通信模块反馈给智能测控模块开始工作；

码头管理人员采用智能手机APP模块，实时智能监测和管理码头内多台岸电装置，包括装置设备状态监测、用电状况统计、设备故障报警；

步骤D，采用智能测控模块对通信模块传输的数据进行处理，控制装置接/断电操作指令进行传输给用电控制模块，实现对岸电装置的通/断电控制；同时智能测控模块控制信息显示模块实时显示装置用电状态；

步骤E，后台管理模块对码头内所有岸电装置进行统一数据管理，可在智能手机APP模块中实时查询码头内岸电装置状态及使用情况。

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1、图2所示，一种面向服务的内河码头低压智能岸电装置，包括用电保护模块、用电控制模块、工业接电模块、智能测控模块、信息显示模块、通信模块、后台服务器模块和智能移动终端APP模块；用电保护模块、用电控制模块、工业接电模块之间单向连接，智能测控模块与用电控制模块、信息显示模块、通信模块之间采用双向数据连接，通信模块与后台服务器模块、智能手机APP模块之间采用无线方式双向数据连接。

用电保护模块中，在装置内主线路的干路和两个支路分别含有用电保护模块，可以自动/手动控制接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，以本装置的最大工作电流的1.5倍为选择标准，用于船舶接电用电保护，确保船民用电安全。

用电控制模块由三相和单相通用型低压交流接触器组成，用于远程频繁控制岸电装置接/断状态。交流接触器使用硅钢铁芯、承载能力强的通用型交流接触器，采用导轨安装方式；当智能手机发送接电指令时智能测控模块中的控制单元控制接触器闭合，当智能手机发送断电指令时智能控制模块中的控制单元控制接触器断开。

工业接电模块包括2套：1套10KW(单相)，一套20KW(三相)，通过船用电缆连接船舶用电设备。

智能测控模块通过测量模块、CPU模块、控制模块实现电费远程抄表、远程送/断电、现场调试；其中测量模块实现接电电流、电压数据采集，CPU模块用于对采集的数据进行处理，智能测控模块与通信模块相连，实现双向数据交互。

通信模块用于实现船民用电、缴费等操作数据与后台服务器间的无线双向数据通信；所述的通信模块、智能测控模块与信息显示模块之间采用串口通讯方式实现数据交互；智能测控模块通过modbus协议接入通信模块，实现智能手机APP模块与装置间的双向数据交互；智能测控模块通过4G通信模块，实现与后台服务器模块的双向数据交互。

后台服务器模块包括服务器硬件和应用软件；应用软件应运行安全可靠，并可随时查看岸电设备情况，实现装置远程调试功能，实现监控各岸电装置的工作状态、用电情况、远程控制送断点等功能。

本发明的面向服务的内河码头低压智能岸电装置，输入电压为380V/50Hz，正常用电功率为30KW。装置外壳采用不锈钢材质，防护等级为IP67，图3为结构布置及外观尺寸图。图中，用电控制模块2-1、通信模块2-2、用电保护模块2-3、工业接电模块2-5、智能测控模块2-6设置在装置柜内，信息显示模块2-4设置在装置柜体外侧，包括工作步骤提示区3-1、LCD显示屏3-2。

如图4所示，面向服务的内河码头低压智能岸电装置工作方法流程图如下：

步骤A，将用电保护模块、用电控制模块采用导轨安装的方式布置在装置柜内；将智能测控模块中的测量模块与用电控制模块相连，CPU模块与通信模块相连，控制模块与信息显示模块相连，整个模块布置于主线路上侧；信息显示模块中LCD显示屏嵌入在装置外壳内，步骤提示信息布置在LCD显示屏左侧，保证整个模块便于船民与管理人员读取信息；通信模块布置在装置底，保证信号强度；后台服务器模块布置在码头运调中心，通过通信模块中的4G通信模块无线方式实现与智能岸电装置的连接；智能手机APP模块则安装在船民和码头管理人员智能手机中。

步骤B，将步骤A所述的各模块进行连接并调试，启动系统。

步骤C，采用智能手机APP模块实时获取岸电装置相关信息。

C-1船民采用智能手机APP模块，启动装置，发送接电、断电、缴费等指令，则指令发送至后台服务器模块，后台服务器模块将数据经通信模块反馈给智能测控模块开始工作。

C-2码头管理人员采用智能手机APP模块，实时智能监测和管理码头内多台岸电装置，包括装置使用状态、装置故障监测等。

步骤D，采用智能测控模块对通信模块传输的数据进行处理，控制装置接/断电等操作指令进行传输给用电控制模块，实现对岸电装置的通/断电控制；同时智能测控模块控制信息显示模块实时显示装置用电状态。

步骤E，采用后台管理模块对码头内所有岸电装置进行统一数据管理，可在智能手机APP模块中实时查询码头内岸电装置状态及使用情况。

本发明结构新颖、操作简单，船民通过智能手机十分便捷的实现便捷接电及用电电费查询，码头管理人员则实现了对岸电装置的移动化智能监管，该发明改善了船舶在码头停靠期间的接电需求及用电效率，有效提升了内河船舶船民生活质量。

下面结合应用场景说明本发明的使用过程。

当一艘船舶停靠在设置了低压智能岸电装置的码头泊位时，船民通过智能手机APP自主接电，装置将如下工作：

首先，船民阅读岸电装置信息显示模块中的步骤提示区后，使用智能手机APP模块申请船民用电。船民首次使用智能手机APP模块时需要填写的关键信息包括用户姓名、联系方式、用电船号等，待通过后即可扫码启动装置。LCD显示屏中显示当前装置编号、是否接电、用电记录、账户余额等信息。船民使用智能手机发送装置接电指令，指令通过后台服务器模块中的应用软件模块传输给通信模块，通信模块将指令传递给智能测控模块中的CPU模块，CPU模块处理指令，控制模块控制用电控制模块实现船民接电。船民可通过智能手机APP模块实现控制接电、断电、查看电费金额、电费记录。船民接电结束后，通过缴费指令实现用电缴费，实现船用电缆与工业接电模块断开；同时码头管理人员通过智能手机APP模块实时管理和监测内河码头多台岸电装置运行情况。

本发明不仅能降低船舶用电成本，方便船民自主操作提升船民用电体验，而且方便码头管理人员实现对码头岸电装置的智能化监管；同时有利于减少内河码头的生态环境污染和周围居民的噪音污染，为船民和周围居民提供舒适的生活和工作环境，有利于提升水上服务质量，推进节能减排和新能源应用。该发明对加快推进内河码头智能岸电技术的发展具有巨大的经济和社会效益。

Claims (9)

1.一种面向服务的内河码头低压智能岸电装置，其特征在于，包括用电保护模块、用电控制模块、工业接电模块、智能测控模块、信息显示模块、通信模块、后台服务器模块和智能手机APP模块；其中

所述用电控制模块用于远程控制岸电装置接/断状态；

所述工业接电模块通过船用电缆连接船舶用电设备；

所述智能测控模块包括测量模块、控制模块和CPU模块；测量模块用于船舶接电电流、电压参数采集，CPU模块用于解释控制指令以及处理接收的数据，同时与通信模块相连实现指令交互，并用于船舶用电电费的自动测算；控制模块用于控制岸电装置的接/断电操作指令；

所述信息显示模块用于指导操作低压智能岸电装置和实时显示船舶的用电信息；

所述通信模块用于实现船民用电、缴费、岸电装置状态监测数据与后台服务器模块间的数据通信；

所述后台服务器模块用于对内河码头多台岸电装置进行监测和管理；

智能手机APP模块用于实现接电及用电、缴费，以及对码头多套岸电装置的设备状态监测、用电状况统计、设备故障报警。

2.根据权利要求1所述的面向服务的内河码头低压智能岸电装置，其特征在于，所述信息显示模块包括接电步骤提示区、LCD显示屏，分别用于引导船民现地操作低压岸电装置和实时显示船舶的用电信息；LCD显示屏嵌入在装置外壳内，接电步骤提示区布置在LCD显示屏一侧。

3.根据权利要求1所述的面向服务的内河码头低压智能岸电装置，其特征在于，所述通信模块包括4G通讯模块、串口模块、以太网模块，并支持两路串口到以太网数据透传功能。

4.根据权利要求1所述的面向服务的内河码头低压智能岸电装置，其特征在于，所述用电保护模块、用电控制模块采用导轨方式安装在装置柜内。

5.根据权利要求1所述的面向服务的内河码头低压智能岸电装置，其特征在于，所述智能测控模块中的测量模块与用电控制模块相连，CPU模块与通信模块相连，控制模块与信息显示模块相连，整个智能测控模块设置于主线路上侧。

6.一种基于权利要求1所述面向服务的内河码头低压智能岸电装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，通过智能手机APP模块实时获取岸电装置相关信息；

采用智能手机APP模块启动装置，发送接电、断电、缴费指令至后台服务器模块，后台服务器模块将数据经通信模块反馈给智能测控模块开始工作；

采用智能手机APP模块，实时智能监测和管理码头内多台岸电装置，包括装置设备状态监测、用电状况统计、设备故障报警；

步骤2，采用智能测控模块对通信模块传输的数据进行处理，控制装置接/断电操作指令进行传输给用电控制模块，实现对岸电装置的通/断电控制；同时智能测控模块控制信息显示模块实时显示装置用电状态；

步骤3，后台管理模块对码头内所有岸电装置进行统一数据管理，通过智能手机APP模块实时查询码头内岸电装置状态及使用情况。

7.根据权利要求6所述的面向服务的内河码头低压智能岸电装置的工作方法，其特征在于，岸电装置使用前，将用电保护模块、用电控制模块布置在装置柜内；智能测控模块中的测量模块与用电控制模块相连，CPU模块与通信模块相连，控制模块与信息显示模块相连；后台服务器模块布置在码头运调中心，通过通信模块中实现与智能岸电装置的连接。

8.根据权利要求7所述的面向服务的内河码头低压智能岸电装置的工作方法，其特征在于，用电保护模块、用电控制模块采用导轨安装的方式布置在装置柜内。

9.根据权利要求6所述的面向服务的内河码头低压智能岸电装置的工作方法，其特征在于，信息显示模块中LCD显示屏嵌入在装置外壳内，接电步骤提示区布置在LCD显示屏一侧。

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