CN113809811B - 一种智能供电的站台门控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能供电的站台门控制系统及其控制方法，属于轨道交通技术领域，包括采集模块，用于采集分析乘客上下客信息和采集站台门在列车运行时产生的能量，并将该能量转换为电能；储能模块，用于储存采集模块采集的电能并将该电能转换为外接负载所需的预设电源；控制模块，用于根据上下客信息控制储能模块之间的能量转换，并控制储能模块对外接负载的供电状态。本发明充分收集站台门在运营过程中产生的风能、机械能以及压电能量，并将这些能量转换为电能，使得站台门控制系统可以实现自供电，一方面大大降低了站台门的运营成本，减少了能源消耗；另一方面也避免了在市电或某个单独供电模块出现问题时对站台门造成影响。

Description

一种智能供电的站台门控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，涉及一种站台门控制系统，尤其涉及一种智能供电的站台门控制系统及其控制方法。

背景技术

当下，地铁是解决城市交通拥堵问题的“良方”，但作为大运量的交通工具，在建设和运营过程中能耗不断攀升。随着开通线路的不断增加，节能工作就显得尤为重要。轨道交通系统总能耗主要包括电、燃气、燃油、水等能源，其中主要为电力消耗，站台门作为地铁站台的重要组成部分，实现安全防护的同时，也消耗大量的电能。

目前站台门供电主要为低压配电系统提供380V电源，站台门系统中的电源系统对输入电源进行电源转换成控制系统所需的电源。电源系统包含驱动电源柜，控制电源柜、电池柜。当市电出现问题时，电池柜主要为铅酸蓄电池负责应急用电。目前的整体电源系统体积较大，同时铅酸蓄电池寿命也较短，存在漏液等安全隐患，站台门系统的电源系统越来越无法满足未来智慧地铁的建设及节能要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种利用外部工况环境实现自供电，并结合运营工况降低输出能耗的绿色环保型智能供电的站台门控制系统及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种智能供电的站台门控制系统，包括：

采集模块，用于采集分析乘客上下客信息和采集站台门在列车运行时产生的能量，并将该能量转换为电能；

储能模块，与采集模块和外接负载相连接，用于储存采集模块采集的电能并将该电能转换为外接负载所需的预设电源；

控制模块，分别与采集模块和储能模块相连接，用于根据上下客信息控制储能模块之间的能量转换，并控制储能模块对外接负载的供电状态。

在上述的一种智能供电的站台门控制系统中，所述储能模块包括：

第一储能单元，分别与采集模块和外接负载相连接，用于储存采集模块采集的电能并对外接负载进行供电；

第二储能单元，分别与第一储能单元和控制模块相连接，用于储存多个第一储能单元中的电能，并将第一储能单元中的电能转换为负载所需的预设电源。

在上述的一种智能供电的站台门控制系统中，所述控制模块控制储能模块对外接负载的供电状态具体包括：当存在上下客时，所述控制模块对第一储能单元中的能量Q1和负载所需能量Qf进行比对，并通过控制模块控制第一储能单元对负载进行供电；当不存在上下客时，通过控制模块控制第一储能单元停止对负载进行供电。

在上述的一种智能供电的站台门控制系统中，所述控制模块对第一储能单元中的能量Q1和负载所需能量Qf进行比对的具体过程包括：

当能量Q1大于能量Qf时，控制模块触发第一储能单元为放电模式，触发第二储能单元为充电模式，第一储能单元向第二储能单元进行充电，降低至满足负载所需能量Qf，控制模块控制第一储能单元向负载进行供电；

当能量Q1小于能量Qf时，控制模块触发第一储能单元为充电模式，触发第二储能单元为放电模式，第二储能单元向第一储能单元进行充电，上升至满足负载所需能量Qf，控制模块控制第一储能单元向负载进行供电。

在上述的一种智能供电的站台门控制系统中，所述采集模块包括：

风能采集单元，用于采集列车进出站时产生的风能，并将风能转换为电能；

振动采集单元，用于采集列车进出站时产生的振动机械能，并将振动机械能转换为电能；

压电采集单元，用于将乘客在站台上走动时产生的重力势能转换为电能。

在上述的一种智能供电的站台门控制系统中，所述采集模块还包括图像采集单元，用于采集并分析站台区候车乘客信息和列车内乘客信息，判断是否存在上下客，并将上下客信息传输至控制模块。

在上述的一种智能供电的站台门控制系统中，所所述压电采集单元安装于站台侧地面下或上下车通道处的门槛下。

本发明的目的还在于提供一种智能供电的站台门控制方法，基于上述所述控制系统，包括步骤：

S1：通过风能采集单元，振动采集单元以及压电采集单元采集列车进出站和乘客走动时产生的能量，并将采集的能量转换为电能；

S2：通过第一储能单元和第二储能单元将各采集单元收集的电能储存起来，并转换为负载所需的预设电源；

S3：通过图像采集单元采集乘客信息；

S4：根据乘客信息判断上下客信息，当存在上下客时，至步骤S5，当不存在上下客时，则至步骤S6；

S5：控制模块控制第一储能单元和第二储能单元之间的能量转换，并控制第一储能单元对负载进行供电；

S6：控制模块控制第一储能单元停止对负载进行供电；

S7：重复步骤S1-S6。

在上述的一种智能供电的站台门控制方法中，步骤S5具体包括

S51：通过控制模块对第一储能单元中的能量Q1和负载所需能量Qf进行对比；

S52：判断是否Q1＞Qf，若是，则至步骤S53，若否，则至步骤S54，

S53：控制模块控制第一储能单元为放电模式，控制第二储能单元为充电模式，第一储能单元向第二储能单元进行充电，降低至满足负载所需能量Qf，第一储能单元向负载进行供电；

S54：控制模块控制第一储能单元为充电模式，控制第二储能单元为放电模式，第二储能单元向第一储能单元进行充电，上升至满足负载所需能量Qf，第一储能单元向负载进行供电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明利用站台门的运营工况，充分收集站台门在运营过程中产生的风能、机械能以及压电能量，并将这些能量转换为电能，使得站台门控制系统可以实现自供电，一方面大大降低了站台门的运营成本，减少了能源消耗；另一方面也避免了在市电或某个单独供电模块出现问题时对站台门造成影响；

2、通过多种能量采集方式，充分利用站台门在运营过程中产生的能量，为自身控制系统进行供电，大大提高了能源利用率，减少了能源消耗，并使站台门系统可以不依赖于外部能源即可实现自供电，独立性高，无需担心停电对站台门造成影响；

3、通过第一储能单元和第二储能单元的设置，既可以使得每个站台门系统均配有独立的储能单元，可以及时地将每个站台门系统产生的能量进行储存，同时还通过一个总的储能单元对整个系统进行能量控制调节，协调部分站台门系统中能量过高或过低的情况，大大提高了能源利用率和本站台门控制系统的实用性；

4、通过设置图像采集单元和控制模块对整个系统的智能控制，使得站台门系统可以根据实际上下客情况选择是否开关门，实现精准供电，减少不必要的能耗损失。

附图说明

图1是本发明中的电路结构框图。

图2是本发明中的整体步骤图。

图3是本发明中的步骤S5具体步骤图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

实施例一

如图1至图3所示，本发明提供了一种智能供电的站台门控制系统，包括：

采集模块，用于采集分析乘客上下客信息和采集站台门在列车运行时产生的能量，并将该能量转换为电能；

储能模块，与采集模块和外接负载相连接，用于储存采集模块采集的电能并将该电能转换为外接负载所需的预设电源；

控制模块，分别与采集模块和储能模块相连接，用于根据上下客信息控制储能模块之间的能量转换，并控制储能模块对外接负载的供电状态。

本发明提供的一种智能供电的站台门控制系统，外接负载即为站台门控制系统，利用站台门的运营工况，充分收集站台门在运营过程中产生的风能、机械能以及压电能量，并将这些能量转换为电能，使得站台门控制系统可以实现自供电，一方面大大降低了站台门的运营成本，减少了能源消耗；另一方面也避免了在市电或某个单独供电模块出现问题时对站台门造成影响，多个供电模块全方位保证了站台门的运行。

优选地，如图1至图3所示，所述采集模块包括：

风能采集单元，用于采集列车进出站时产生的风能，并将风能转换为电能；

振动采集单元，用于采集列车进出站时产生的振动机械能，并将振动机械能转换为电能；

压电采集单元，用于将乘客在站台上走动时产生的重力势能转换为电能。

进一步优选地，所述压电采集单元安装于站台侧地面下或上下车通道处的门槛下。

在本实时例中，风能采集单元安装于每个站台门单元轨道侧，在列车进出站时，利用列车进出站产生的风压带动风能采集单元的风叶转动，进行风力发电；振动采集单元安装于每个站台门体上，采集列车进出站时产生的门体振动能量，将振动机械能转换为电能；压电采集单元安装于站台侧地面下和上下车通道处的门槛下，压电采集单元包括压电传感器，利用压电传感器将乘客的重力转换为电能，实现压电能量采集。通过多种能量采集方式，充分利用站台门在运营过程中产生的能量，为自身控制系统进行供电，大大提高了能源利用率，减少了能源消耗，并使站台门系统可以不依赖于外部能源即可实现自供电，独立性高，无需担心停电对站台门造成影响。

优选地，如图1至图3所示，所述储能模块包括：

第一储能单元，分别与采集模块和外接负载相连接，用于储存采集模块采集的电能并对外接负载进行供电；

第二储能单元，分别与第一储能单元和控制模块相连接，用于储存多个第一储能单元中的电能，并将第一储能单元中的电能转换为负载所需的预设电源。

在本实施例中，设置第一储能单元和第二储能单元，其中，第一储能单元与站台门控制系统一一对应设置，即每个站台门系统均连接有一个第一储能单元，且每个第一储能单元还分别连接有风能采集单元、振动采集单元和压电采集单元，在工作中，第一储能单元用于收集每个采集单元中产生的电能并储存，同时，也是通过第一储能单元对站台门系统进行供电控制，而每个第一储能单元中的电能均统一储存进第二储能单元中，第二储能单元将收集到的电能转换为站台门系统所需的预设电源。通过第一储能单元和第二储能单元的设置，既可以使得每个站台门系统均配有独立的储能单元，可以及时地将每个站台门系统产生的能量进行储存，同时还通过一个总的储能单元对整个系统进行能量控制调节，可以协调部分站台门系统中能量过高或过低的情况，大大提高了能源利用率和本站台门控制系统的实用性。

优选地，如图1至图3所示，所述控制模块控制储能模块对外接负载的供电状态具体包括：当存在上下客时，所述控制模块对第一储能单元中的能量Q1和负载所需能量Qf进行比对，并通过控制模块控制第一储能单元对负载进行供电；当不存在上下客时，通过控制模块控制第一储能单元停止对负载进行供电。

进一步优选地，所述控制模块对第一储能单元中的能量Q1和负载所需能量Qf进行比对的具体过程包括：

当能量Q1大于能量Qf时，控制模块触发第一储能单元为放电模式，触发第二储能单元为充电模式，第一储能单元向第二储能单元进行充电，降低至满足负载所需能量Qf，控制模块控制第一储能单元向负载进行供电；

当能量Q1小于能量Qf时，控制模块触发第一储能单元为充电模式，触发第二储能单元为放电模式，第二储能单元向第一储能单元进行充电，上升至满足负载所需能量Qf，控制模块控制第一储能单元向负载进行供电。

在本实施例中，通过控制模块对第一储能单元和第二储能单元进行智能管理，实现单元级储能和系统级储能之间的能量交互，使得整个控制系统可以根据第一储能单元中能量与站台门系统工作所需的能量来进行能量交互，实现能量的合理分配，即在第一储能单元中的能量不足以供给站台门系统工作时，第二储能单元即会将储存的能量补充给第一储能单元，直至第一储能单元中的能量足以供给站台门系统工作为止，反之，当第一储能单元中的能量过高时，第一储能单元即会将多出的能量输入至第二储能单元中储存起来，既保证了每个站台门系统均可以实现正常工作，同时还能通过第二储能单元对整体能量实现合理分配，大大提高了能量利用率。

优选地，如图1至图3所示，所述采集模块还包括图像采集单元，用于采集并分析站台区候车乘客信息和列车内乘客信息，判断是否存在上下客，并将上下客信息传输至控制模块。

在本实施例中每个站台门上还安装有图像采集单元，图像采集单元对每个站台门对应的站台区候车乘客和列车乘客数量信息进行采集识别，当有人候车时，图像采集单元将该场景记为特征值a，当无人候车时，图像采集单元将该场景记为特征值b，当图像采集模块判断存在上下客情况时，将该上下客信息传输至控制模块，当存在上下客时，控制模块对第一储能单元进行能量检测，当第一储能单元中的能量满足站台门系统的工作要求时，通过第一储能单元对站台门系统进行供电，控制站台门的开启和关闭，当不存在上下客时，控制模块控制第一储能单元停止对站台门系统进行供电，即站台门不进行开关门动作。通过设置图像采集单元和控制模块对整个系统的智能控制，使得站台门系统可以根据实际上下客情况选择是否开关门，实现精准供电，减少不必要的能耗损失。

进一步优选地，控制模块包括第一控制单元和第二控制单元，其中，第一控制单元分别连接第一储能单元、第二储能单元以及第二控制单元，通过第一控制单元对第一储能单元中的能量Q1和负载所需能量Qf进行比对，并控制第一储能单元和第二储能单元之间的能量转换；第二控制单元分别与图像采集单元和第二储能单元相连接，根据图像采集单元采集到的上下客信息对第一储能单元进行能量检测，或将上下客信息传输至第一控制单元并通过第一控制单元对第一储能单元进行能量检测，进而控制第一储能单元和第二储能单元之间的能量转换，实现对站台门系统的供电。

实施例二

本发明还提供了一种智能供电的站台门控制方法，基于实施例一中所述的控制系统，包括步骤：

S1：通过风能采集单元，振动采集单元以及压电采集单元采集列车进出站和乘客走动时产生的能量，并将采集的能量转换为电能；

S2：通过第一储能单元和第二储能单元将各采集单元收集的电能储存起来，并转换为负载所需的预设电源；

S3：通过图像采集单元采集乘客信息；

S4：根据乘客信息判断上下客信息，当存在上下客时，至步骤S5，当不存在上下客时，则至步骤S6；

S5：控制模块控制第一储能单元和第二储能单元之间的能量转换，并控制第一储能单元对负载进行供电；

S6：控制模块控制第一储能单元停止对负载进行供电；

S7：重复步骤S1-S6。

进一步优选地，步骤S5具体包括：

S51：通过控制模块对第一储能单元中的能量Q1和负载所需能量Qf进行对比；

S52：判断是否Q1＞Qf，若是，则至步骤S53，若否，则至步骤S54，

S53：控制模块控制第一储能单元为放电模式，控制第二储能单元为充电模式，第一储能单元向第二储能单元进行充电，降低至满足负载所需能量Qf，第一储能单元向负载进行供电；

S54：控制模块控制第一储能单元为充电模式，控制第二储能单元为放电模式，第二储能单元向第一储能单元进行充电，上升至满足负载所需能量Qf，第一储能单元向负载进行供电。

需要说明的是，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种智能供电的站台门控制系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集分析乘客上下客信息和采集站台门在列车运行时产生的能量，并将该能量转换为电能；

储能模块，与采集模块和外接负载相连接，用于储存采集模块采集的电能并将该电能转换为外接负载所需的预设电源；

控制模块，分别与采集模块和储能模块相连接，用于根据上下客信息控制储能模块之间的能量转换，并控制储能模块对外接负载的供电状态；

所述储能模块包括：

第一储能单元，分别与采集模块和外接负载相连接，用于储存采集模块采集的电能并对外接负载进行供电；

第二储能单元，分别与第一储能单元和控制模块相连接，用于储存多个第一储能单元中的电能，并将第一储能单元中的电能转换为负载所需的预设电源；

所述控制模块控制储能模块对外接负载的供电状态具体包括：当存在上下客时，所述控制模块对第一储能单元中的能量Q1和负载所需能量Qf进行比对，并通过控制模块控制第一储能单元对负载进行供电；当不存在上下客时，通过控制模块控制第一储能单元停止对负载进行供电。

2.根据权利要求1所述的一种智能供电的站台门控制系统，其特征在于，所述控制模块对第一储能单元中的能量Q1和负载所需能量Qf进行比对的具体过程包括：

当能量Q1大于能量Qf时，控制模块触发第一储能单元为放电模式，触发第二储能单元为充电模式，第一储能单元向第二储能单元进行充电，降低至满足负载所需能量Qf，控制模块控制第一储能单元向负载进行供电；

当能量Q1小于能量Qf时，控制模块触发第一储能单元为充电模式，触发第二储能单元为放电模式，第二储能单元向第一储能单元进行充电，上升至满足负载所需能量Qf，控制模块控制第一储能单元向负载进行供电。

3.根据权利要求1所述的一种智能供电的站台门控制系统，其特征在于，所述采集模块包括：

风能采集单元，用于采集列车进出站时产生的风能，并将风能转换为电能；

振动采集单元，用于采集列车进出站时产生的振动机械能，并将振动机械能转换为电能；

压电采集单元，用于将乘客在站台上走动时产生的重力势能转换为电能。

4.根据权利要求1所述的一种智能供电的站台门控制系统，其特征在于，所述采集模块还包括图像采集单元，用于采集并分析站台区候车乘客信息和列车内乘客信息，判断是否存在上下客，并将上下客信息传输至控制模块。

5.根据权利要求3所述的一种智能供电的站台门控制系统，其特征在于，所述压电采集单元安装于站台侧地面下或上下车通道处的门槛下。

6.一种智能供电的站台门控制方法，基于权利要求1-5任一项所述的控制系统，其特征在于，包括步骤：

S1：通过风能采集单元，振动采集单元以及压电采集单元采集列车进出站和乘客走动时产生的能量，并将采集的能量转换为电能；

S2：通过第一储能单元和第二储能单元将各采集单元收集的电能储存起来，并转换为负载所需的预设电源；

S3：通过图像采集单元采集乘客信息；

S4：根据乘客信息判断上下客信息，当存在上下客时，至步骤S5，当不存在上下客时，则至步骤S6；

S5：控制模块控制第一储能单元和第二储能单元之间的能量转换，并控制第一储能单元对负载进行供电；

S6：控制模块控制第一储能单元停止对负载进行供电；

S7：重复步骤S1-S6。

7.根据权利要求6所述的一种智能供电的站台门控制方法，其特征在于，步骤S5具体包括：

S51：通过控制模块对第一储能单元中的能量Q1和负载所需能量Qf进行对比；

S52：判断是否Q1＞Qf，若是，则至步骤S53，若否，则至步骤S54，

S53：控制模块控制第一储能单元为放电模式，控制第二储能单元为充电模式，第一储能单元向第二储能单元进行充电，降低至满足负载所需能量Qf，第一储能单元向负载进行供电；

S54：控制模块控制第一储能单元为充电模式，控制第二储能单元为放电模式，第二储能单元向第一储能单元进行充电，上升至满足负载所需能量Qf，第一储能单元向负载进行供电。

Images