CN111459071A - 一种全自动液化气充装控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动控制技术领域，公开了一种全自动液化气充装控制系统，包括：主机控制器，包括主机控制单元、蓝牙模块、存储单元、小票打印模块和LoRa无线通信模块；多台从机控制器，包括从机控制单元、LoRa无线通信模块、语音模块、扫码模组、继电器驱动电路、电磁阀和充装秤，继电器驱动电路与电磁阀电连接，电磁阀安装在充装管道上；充装秤安装在充装台上；从机控制单元和主机控制单元通过LoRa无线通信模块进行数据交互。本发明通过一台主机和多台从机实现液化气的全自动充装，能够通过用户端下发客户的订单需求，通过主机统筹管理，从机控制充装，扩展性强，易于系统组网，操作简便。本发明利用软件程序和硬件结合来控制充装量，提高了充装量的准确度。

Description

一种全自动液化气充装控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，特别是指一种全自动液化气充装控制系统及其控制方法。

背景技术

目前，常见的液化气充装系统是充装人员根据开票人员提供的充值小票来给液化气罐定量的充值，这种充装方式受充装人员的操作影响较大，容易受到充装人员误操作导致的多充或少充，且加大了管理员对充气罐剩余气体总量控制的难度。

现有充装系统，通常是一台控制器控制一台充装设备，多台设备之间独立管理，造成了整体管理松散，充装数据统计不方便，不利于接入物联网以及实现远程监控管理的问题。

发明内容

本发明提出一种全自动液化气充装控制系统及其控制方法，解决了现有技术中液化气充装系统自动化程度低且不便于组网的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种全自动液化气充装控制系统，包括：

主机控制器，所述主机控制器包括主机控制单元、蓝牙模块、存储单元、小票打印模块和LoRa无线通信模块，所述小票打印模块用于打印包含用户订单信息的二维码小票；所述蓝牙模块用于与用户端通信，获取用户输入的订单信息；

多台从机控制器，所述从机控制器包括从机控制单元、LoRa无线通信模块、语音模块、扫码模组、继电器驱动电路、电磁阀和充装秤，所述继电器驱动电路与所述电磁阀电连接以控制所述电磁阀开启和关闭，所述电磁阀安装在充装管道上；所述充装秤安装在充装台上，用于检测液化气的充装量；所述扫码模组用于扫描二维码小票并传送至从机控制单元，所述从机控制单元获取用户订单信息并通过继电器控制电磁阀开启充装液化气；

所述从机控制单元和主机控制单元通过LoRa无线通信模块进行数据交互。

作为优选的技术方案，所述主机控制器还包括主机电源模块，所述主机电源模块通过两个电源芯片将输入电源转换为3.3V和7V的供电电源，其中，3.3V的供电电源为所述主机控制单元、蓝牙模块和LoRa无线通信模块供电，7V的供电电源为所述小票打印模块供电。

作为优选的技术方案，所述蓝牙模块还电连接有蓝牙通讯指示灯。

作为优选的技术方案，所述从机控制器还包括从机电源模块，所述从机电源模块通过两个电源芯片将输入电源转换为3.3V和5V的供电电源，其中，3.3V的供电电源为所述主机控制单元、扫码模组和LoRa无线通信模块供电，5V的供电电源为所述语音模块、电磁阀驱动电路供电。

作为优选的技术方案，所述扫码模组还电连接有扫码提示音电路，所述扫码提示音电路包括蜂鸣器，所述扫码模组具有一个提示音输出管脚，所述提示音输出管脚经过放大电路进行信号放大后输入所述蜂鸣器。

作为优选的技术方案，所述从机控制器还包括RS232/TTL电平转换电路，所述RS232/TTL电平转换电路包括电平转换芯片，所述电平转换芯片的信号接入管脚与RS232接口连接，其信号接出管脚与所述从机控制单元的串口通信管脚电连接，所述RS232接口与所述充装秤的信号端电连接。

作为优选的技术方案，所述继电器驱动电路包括第一三极管、光电耦合器、第二三极管、继电器和电磁阀接线端子，所述从机控制单元的电磁阀控制管脚输出的信号通过所述第一三极管进行一次信号放大，通过光电耦合器进行光电隔离，通过第二三极管进行二次放大后与所述继电器的线圈电连接，所述继电器的触点电连接至所述电磁阀接线端子。

一种全自动液化气充装控制方法，包括以下步骤：

主机控制器由移动端获取用户订单信息，生成所述用户订单信息的二维码，所述用户订单信息中包含订购的充装量信息；

通过其中一台从机控制器扫描所述二维码，获取用户订单信息；

从机控制器发出包含所述用户订单信息的验证请求；

用户端响应所述验证请求并发送确认信息；

从机控制器接收所述确认信息，若所述确认信息为订单正确，则控制电磁阀开启开始充装液化气；否则电磁阀不动作；

从机控制器接收所述充装秤的质量检测数据，当充装量达到用户订购的充装量时，控制电磁阀关闭停止充装液化气，液化气充装完成。

作为优选的技术方案，所述用户端响应所述验证请求，具体包括：

用户端响应所述验证请求并发送确认信息，或通过从主机控制器的存储器中查询所述订单信息并确认所述验证请求；

所述主机控制器向对应的用户端转发所述验证请求，或与用户端无法进行通信时，在主机控制器的存储器中查询所述订单信息；

所述用户端接收所述验证请求，并将所述验证请求中的用户订单信息与其订单数据库中存储的订单信息进行比对，若用户端的数据库中存在对应订单信息，则向主机控制器发送订单正确的确认信息，否则，发送订单错误的确认信息；

主机将接收到的确认信息转发至发出验证请求的从机控制器。

作为优选的技术方案，还包括以下步骤：

充装完成后，从机控制器向主机控制发送订单完成信息；

主机向对应用户端转发所述订单完成信息；

用户端接收所述订单完成信息，更新其订单数据库。

本发明的有益效果在于：

本发明通过一台主机和多台从机实现液化气的全自动充装，能够通过用户端下发客户的订单需求，通过主机统筹管理，从机控制充装，扩展性强，易于系统组网，操作简便。

本发明利用软件程序和硬件结合来控制充装量，提高了充装量的准确度。

通过主机和用户端双重数据库，有效的避免了没有网络时不能充装的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的原理框图；

图2为主机控制单元的电路原理图；

图3为主机控制器中蓝牙模块的电路原理图；

图4为主机控制器的LoRa无线通信模块的电路原理图；

图5为主机电源模块的电路原理图；

图6为从机控制单元的电路原理图；

图7为从机电源模块的电路原理图；

图8为扫码模组的电路原理图；

图9为提示音电路的原理图；

图10为RS232/TTL电平转换电路的原理图；

图11为继电器驱动电路的原理图。

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，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，一种全自动液化气充装控制系统，包括：

主机控制器，主机控制器包括主机控制单元、蓝牙模块、存储单元、小票打印模块和LoRa无线通信模块，本实施例中，如图2所示，主机控制单元采用STM32F407单片机，小票打印模块通过串口与主机控制单元电连接，用于打印包含用户订单信息的二维码小票。

如图3所示，蓝牙模块，用于与用户端通信，获取用户输入的订单信息，蓝牙模块还电连接有蓝牙通讯指示灯。

LoRa无线通信模块的电路连接关系，如图4所示。

如图5所示，主机控制器还包括主机电源模块，主机电源模块通过两个电源芯片将输入电源转换为3.3V和7V的供电电源，其中，3.3V的供电电源为主机控制单元、蓝牙模块和LoRa无线通信模块供电，7V的供电电源为小票打印模块供电。本实施例中，两个电源芯片均采用MP9486A芯片。

多台从机控制器，从机控制器包括从机控制单元、LoRa无线通信模块、语音模块、扫码模组、继电器驱动电路、电磁阀和充装秤，继电器驱动电路与电磁阀电连接以控制电磁阀开启和关闭，电磁阀安装在充装管道上；充装秤安装在充装台上，用于检测液化气的充装量；扫码模组用于扫描二维码小票并传送至从机控制单元，从机控制单元获取用户订单信息并通过继电器控制电磁阀开启充装液化气。

本实施例中，如图6所示，从机控制单元采用STM32F407单片机。

从机控制单元和主机控制单元通过LoRa无线通信模块进行数据交互。

如图7所示，从机控制器还包括从机电源模块，从机电源模块通过两个电源芯片将输入电源转换为3.3V和5V的供电电源，其中，3.3V的供电电源为主机控制单元、扫码模组和LoRa无线通信模块供电，5V的供电电源为语音模块、电磁阀驱动电路供电。本实施例中，两个电源芯片均采用MP9486A芯片。

如图8是扫码模组的原理图，扫码模组通过串口与从机控制单元电连接。如图9所示，扫码模组还电连接有扫码提示音电路，扫码提示音电路包括蜂鸣器，扫码模组具有一个提示音输出管脚9，提示音输出管脚9通过三极管Q1进行信号放大后输入蜂鸣器。

如图10所示，从机控制器还包括RS232/TTL电平转换电路，RS232/TTL电平转换电路包括电平转换芯片SP3232E，电平转换芯片的信号接入管脚13和14与RS232接口连接，其信号接出管脚11和12与从机控制单元的串口通信管脚电连接，RS232接口与充装秤的信号端电连接。

如图11所示，继电器驱动电路包括第一三极管Q3、光电耦合器U5、第二三极管Q2、继电器K1和电磁阀接线端子J10，从机控制单元的电磁阀控制管脚23输出的信号通过第一三极管Q3进行一次信号放大，通过光电耦合器U5进行光电隔离，通过第二三极管Q2进行二次放大后与继电器K1的线圈电连接，继电器K1的触点电连接至电磁阀接线端子。

主机控制单元和从机控制单元均电连接有温湿度传感器和DEBUG接口。

本发明中全自动液化气充装控制系统的控制方法如下：

主机控制器由移动端获取用户订单信息，生成用户订单信息的二维码，用户订单信息中包含订购的充装量信息；

通过其中一台从机控制器扫描二维码，获取用户订单信息；

从机控制器发出包含用户订单信息的验证请求；

用户端响应验证请求并发送确认信息；

从机控制器接收确认信息，若确认信息为订单正确，则控制电磁阀开启开始充装液化气；否则电磁阀不动作；

从机控制器接收充装秤的质量检测数据，当充装量达到用户订购的充装量时，控制电磁阀关闭停止充装液化气，液化气充装完成。

优选的，用户端响应验证请求具体包括：

用户端响应验证请求并发送确认信息，或通过从主机控制器的存储器中查询订单信息并确认验证请求；

主机控制器向对应的用户端转发验证请求，或与用户端无法进行通信时，在主机控制器的存储器中查询订单信息；

用户端接收验证请求，并将验证请求中的用户订单信息与其订单数据库中存储的订单信息进行比对，若用户端的数据库中存在对应订单信息，则向主机控制器发送订单正确的确认信息，否则，发送订单错误的确认信息；

主机将接收到的确认信息转发至发出验证请求的从机控制器。

充装完成后，从机控制器向主机控制发送订单完成信息；

主机向对应用户端转发订单完成信息；

用户端接收订单完成信息，更新其订单数据库。

采用本发明中的控制方法进行液化气充装的具体操作步骤如下：

客户需要充装液化气时，工作人员通过手机端的小程序操作下单，并通过蓝牙通信将订单号和充装量等信息加密后发送给主机控制单元；主机控制单元收到手机小程序发送的数据后，对其解密处理，并通过小票打印模块生成充装二维码小票，同时将订单号和充装量等信息存储在主机控制单元的存储单元中。

充装人员持着主机控制单元生成的充装二维码小票至任一个空闲的从机控制单元处，例如从机控制单元1；通过从机控制单元1的扫码模组对充装二维码小票进行解读，同时从机控制单元1的语音模块发出“读取成功”的提示音，解读后的数据发送至从机控制单元1的从机控制器上，从机控制单元1的从机控制器将获得的充装二维码小票信息通过与从机控制器相连的LoRa无线通信模块发送给主机控制单元的LoRa无线通信模块，进而传递给主机控制单元的主机控制器；

主机控制器收到从机控制单元1上发的充装二维码小票信息后，将其转发给手机小程序端，手机小程序进入数据库对充装二维码小票信息进行比对，如果手机小程序的数据库中有此充装二维码小票信息，回复一个正确的确认信息至主机控制单元的主机控制器，进而转发给从机控制单元1的从机控制器；从机控制单元1的从机控制器收到正确的确认信息之后，从机控制单元1的语音模块发出“开始充装”的提示音；通过从机控制单元1的从机控制器打开从机控制单元1的继电器，进而驱动从机控制单元1的电磁阀进行液化气的充装；此时从机控制单元1的的从机控制器实时的从从机控制单元1的重装秤中获取充装量信息，当充装秤的数据达到充装二维码小票给定的充装量后，从机控制单元1的从机控制器关闭从机控制单元1的继电器，进而关闭从机控制单元1的电磁阀完成充装过程，同时从机控制单元1的语音模块发出“充装完成”的提示音；充装过程完成之后从机控制单元1的从机控制器将充装完成的信息通过从机控制单元1的LoRa无线通信模块发送至主机控制器进而发送给手机小程序，手机小程序对其数据库进行更新，完成全部的充装过程。

如果手机小程序进入数据库对充装二维码小票信息进行比对发现没有此订单信息，则将错误的确信信息发送至主机控制器进而发送至从机控制单元1的从机控制器，从机控制单元1的语音模块发出“小票错误”的提示信息，等待读取下一次充装二维码小票的信息。

特别的：对于手机网络不畅的情况，从机控制单元1的从机控制器可以通过访问主机控制器的存储单元来鉴定充装二维码小票的真实性，进而控制整个的充装过程。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全自动液化气充装控制系统，其特征在于，包括：

主机控制器，所述主机控制器包括主机控制单元、蓝牙模块、存储单元、小票打印模块和LoRa无线通信模块，所述小票打印模块用于打印包含用户订单信息的二维码小票；所述蓝牙模块用于与用户端通信，获取用户输入的订单信息；

多台从机控制器，所述从机控制器包括从机控制单元、LoRa无线通信模块、语音模块、扫码模组、继电器驱动电路、电磁阀和充装秤，所述继电器驱动电路与所述电磁阀电连接以控制所述电磁阀开启和关闭，所述电磁阀安装在充装管道上；所述充装秤安装在充装台上，用于检测液化气的充装量；所述扫码模组用于扫描二维码小票并传送至从机控制单元，所述从机控制单元获取用户订单信息并通过继电器控制电磁阀开启充装液化气；

所述从机控制单元和主机控制单元通过LoRa无线通信模块进行数据交互。

2.如权利要求1所述的一种全自动液化气充装控制系统，其特征在于：所述主机控制器还包括主机电源模块，所述主机电源模块通过两个电源芯片将输入电源转换为3.3V和7V的供电电源，其中，3.3V的供电电源为所述主机控制单元、蓝牙模块和LoRa无线通信模块供电，7V的供电电源为所述小票打印模块供电。

3.如权利要求1所述的一种全自动液化气充装控制系统，其特征在于：所述蓝牙模块还电连接有蓝牙通讯指示灯。

4.如权利要求1所述的一种全自动液化气充装控制系统，其特征在于：所述从机控制器还包括从机电源模块，所述从机电源模块通过两个电源芯片将输入电源转换为3.3V和5V的供电电源，其中，3.3V的供电电源为所述主机控制单元、扫码模组和LoRa无线通信模块供电，5V的供电电源为所述语音模块、电磁阀驱动电路供电。

5.如权利要求1所述的一种全自动液化气充装控制系统，其特征在于：所述扫码模组还电连接有扫码提示音电路，所述扫码提示音电路包括蜂鸣器，所述扫码模组具有一个提示音输出管脚，所述提示音输出管脚经过放大电路进行信号放大后输入所述蜂鸣器。

6.如权利要求1所述的一种全自动液化气充装控制系统，其特征在于：所述从机控制器还包括RS232/TTL电平转换电路，所述RS232/TTL电平转换电路包括电平转换芯片，所述电平转换芯片的信号接入管脚与RS232接口连接，其信号接出管脚与所述从机控制单元的串口通信管脚电连接，所述RS232接口与所述充装秤的信号端电连接。

7.如权利要求1所述的一种全自动液化气充装控制系统，其特征在于：所述继电器驱动电路包括第一三极管、光电耦合器、第二三极管、继电器和电磁阀接线端子，所述从机控制单元的电磁阀控制管脚输出的信号通过所述第一三极管进行一次信号放大，通过光电耦合器进行光电隔离，通过第二三极管进行二次放大后与所述继电器的线圈电连接，所述继电器的触点电连接至所述电磁阀接线端子。

8.一种全自动液化气充装控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

主机控制器由移动端获取用户订单信息，生成所述用户订单信息的二维码，所述用户订单信息中包含订购的充装量信息；

通过其中一台从机控制器扫描所述二维码，获取用户订单信息；

从机控制器发出包含所述用户订单信息的验证请求；

用户端响应所述验证请求并发送确认信息，或通过从主机的控制器中查询所述订单信息并确认所述验证请求；

从机控制器接收所述确认信息，若所述确认信息为订单正确，则控制电磁阀开启开始充装液化气；否则电磁阀不动作；

从机控制器接收所述充装秤的质量检测数据，当充装量达到用户订购的充装量时，控制电磁阀关闭停止充装液化气，液化气充装完成。

9.如权利要求8所述的一种全自动液化气充装控制方法，其特征在于：所述用户端响应所述验证请求，具体包括：

所述从机控制器通过向主机控制器发送所述验证请求；

所述主机控制器向对应的用户端转发所述验证请求，或与用户端无法进行通信时，在主机控制器的存储器中查询所述订单信息；

所述用户端接收所述验证请求，并将所述验证请求中的用户订单信息与其订单数据库中存储的订单信息进行比对，若用户端的数据库中存在对应订单信息，则向主机控制器发送订单正确的确认信息，否则，发送订单错误的确认信息；

主机将接收到的确认信息转发至发出验证请求的从机控制器。

10.如权利要求8所述的一种全自动液化气充装控制方法，其特征在于：还包括以下步骤：

充装完成后，从机控制器向主机控制发送订单完成信息；

主机向对应用户端转发所述订单完成信息；

用户端接收所述订单完成信息，更新其订单数据库。

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