CN217406223U - 一种基于物联网的智能充电柜系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网的智能充电柜系统，包括具有多个充电仓的柜体，所述柜体内设置有主控板、显示板和锁控板，所述主控板包括MCU模块、4G模块、看门狗模块，所述显示板、锁控板、4G模块、看门狗模块、温湿度传感器、烟雾传感器分别与MCU模块相连接；所述看门狗模块定期检查MCU模块的主控芯片内部的情况，一旦发生错误就向MCU模块的主控芯片发出重启信号；所述MCU模块在所述烟雾传感器和所述内仓温度传感器检测的烟雾数据和温湿度数据异常时通过4G模块向后台服务器发出报警；本实用新型避免了主控板受到外界电磁场干扰造成程序出错造成不良影响，增强了智能充电柜系统的安全防护程度。

Description

一种基于物联网的智能充电柜系统

技术领域

本实用新型属于智能充电柜技术领域，具体涉及一种基于物联网的智能充电柜系统。

背景技术

基于物联网的智能充电柜系统又称电动车电池智能充电柜，作为共享类项目，与共享充电宝有着相似之处，智能充电柜的出现解决了电动车续航短、充电难等问题，并有效消除了电动车充电安全隐患，方便外卖骑手在外充电。电动车用户，尤其是快递或外卖从业人员在电池量较低时，可以及时的在充电柜找到电量充足的电池进行更换。但目前，对于智能充电柜的安装防护大多只是通过摄像头监控以及烟感传感器、温度传感器感知等措施，如中国专利CN112968490A公开了蓄电池智能充电防爆柜，通过在充电时将蓄电池放在不同的柜体内，实现将蓄电池隔离在柜体内部，通过将控制电路与充电插座分开设置避免二者相接触，通过设置烟雾温度传感器来对柜体内的烟雾和温度进行检测来对蓄电池的充电过程进行管理，但其虽然将控制电路与充电插座分开设置，但控制电路难免也会受到现场电磁场的干扰，可能会造成数据混乱，程序出错，因此，对于电动车电池智能充电柜的安全防护措施有待完善。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足而提供一种防护效果更好的基于物联网的智能充电柜系统。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于物联网的智能充电柜系统，包括具有多个充电仓的柜体、设置在柜体上部的烟雾传感器、设置在充电仓仓口处的柜门、用于启闭柜门的电磁锁，每一个充电仓内设置有内仓温度传感器，所述柜体上设置有市电接口，所述柜体内设置有主控板、显示板和锁控板，所述显示板包括与每个充电仓对应的显示屏，所述锁控板用于根据主控板的指令控制每一个电磁锁的启闭动作；

所述主控板包括MCU模块、4G模块、看门狗模块，所述显示板、锁控板、4G模块、看门狗模块、温湿度传感器、烟雾传感器分别与MCU模块相连接；所述看门狗模块定期检查MCU模块的主控芯片内部的情况，一旦发生错误就向MCU模块的主控芯片发出重启信号；所述MCU模块在所述烟雾传感器和所述内仓温度传感器检测的烟雾数据和温湿度数据异常时通过4G模块向后台服务器发出报警。

进一步的，所述看门狗模块内部采用型号为MAX706SESA/SP706的功能监控器。

进一步的，每一个充电仓内设置风扇，所述风扇受控于所述MCU模块，所述MCU模块根据获取的内仓温度传感器的温度数据控制风扇的运行。

进一步的，所述柜体内设置有分励脱扣器和充电电路，所述充电电路通过分励脱扣器连接至市电接口，所述分励脱扣器受控于所述MCU模块，在烟雾数据异常时，MCU模块控制分励脱扣器将充电电路与市电断开。

进一步的，所述基于物联网的智能充电柜系统还包括设置在柜体底部的水位传感器，所述水位传感器连接至所述MCU模块，水位传感器被水浸没触发水位报警，MCU模块控制分励脱扣器将充电电路与市电断开。

进一步的，所述主控板包括计量电路、与所述计量电路连接的计量供电电路、以及与所述计量供电电路连接的220V接入电路，所述220V接入电路内部包括与市电接口连接的AC-DC隔离开关电源模块，所述AC-DC隔离开关电源模块与市电接口之间连接有π型滤波器，所述市电接口与π型滤波器之间并联有放电电阻和压敏电阻RV1，所述市电接口的火线接口与π型滤波器的一端还串联有保险丝F1。

进一步的，所述基于物联网的智能充电柜系统还包括分别设置在显示板上和主控板上的温湿度传感器。

进一步的，所述内仓温度传感器采用NTC热敏电阻检测每个充电仓的温度数据。

本实用新型的工作原理是，通过看门狗模块来定期检查MCU模块内部芯片的工作状态，以在MCU模块受到电磁场干扰出错时及时复位，恢复MCU模块的正常功能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过看门狗模块来监控主控板的工作状态，能够在主控板异常的时候及时的复位主控板内的主控芯片，恢复系统正常功能，避免了主控板受到外界电磁场干扰造成程序出错造成不良影响，增强了智能充电柜系统的安全防护程度。

附图说明

图1为本实用新型实施例的功能结构示意图。

图2为本实用新型实施例的MCU模块、看门狗模块与Flash电路的电路原理图。

图3为本实用新型实施例的4G模块的电路原理图。

图4为本实用新型实施例的计量电路、计量供电电路以及220V接入电路的电路原理图。

图5为本实用新型实施例的一个NTC热敏电阻的电路原理图。

图6为本实用新型实施例的电源电路的电路原理图。

图7为本实用新型实施例的显示板的部分电路原理图。

图8为本实用新型实施例的锁控板的部分电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图8所示，一种基于物联网的智能充电柜系统，包括具有多个充电仓的柜体、设置在柜体上部的烟雾传感器、设置在充电仓仓口处的柜门、用于启闭柜门的电磁锁，每一个充电仓内设置有内仓温度传感器，所述柜体上设置有市电接口，所述柜体内设置有主控板、显示板和锁控板，所述显示板包括显示MCU、与每个充电仓对应的显示屏，所述显示屏设置在柜体上，所述柜体上还设置有刷卡器，所述刷卡器可采用现有技术中的ZLG600A-T2读写卡模块，所述显示MCU内部采用HC32F460JCTA-LQFP48微控器，在柜体上和设置有二维码，用户可通过二维码或刷卡器进行下单；所述锁控板用于根据主控板的指令控制每一个电磁锁的启闭动作，所述锁控板包括锁控MCU和电磁锁驱动电路，所述锁控MCU采用型号为STM32G030C8T6的单片机，所述电磁锁驱动电路内部采用基于三极管和场效应管的驱动电路来实现电磁锁的继电器的拖动；

所述主控板包括MCU模块、4G模块、看门狗模块、Flash电路、主控复位电路，所述显示板、锁控板、4G模块、看门狗模块、温湿度传感器、烟雾传感器、Flash电路分别、主控复位电路与MCU模块相连接；所述看门狗模块定期检查MCU模块的主控芯片内部的情况，一旦发生错误就向MCU模块的主控芯片发出重启信号；MCU模块的主控芯片采用HC32F460PETB-LQFP100，主控芯片控制系统的任务调度，控制系统各个单元的外设、电仓信息监控读取等任务；所述Flash电路内部采用W25Q80DV作为外部存储芯片，方便主控芯片存储用户数据，实现断电续充等功能；所述看门狗模块内部采用型号为MAX706SESA/SP706的功能监控器，所述MAX706SESA/SP706的功能监控器的引脚6连接至主控芯片的引脚97，所述主控复位电路连接至主控芯片的复位引脚14；所述MCU模块在所述烟雾传感器和所述内仓温度传感器检测的烟雾数据和温湿度数据异常时通过4G模块向后台服务器发出报警；所述基于物联网的智能充电柜系统还包括分别设置在显示板上和主控板上的温湿度传感器，所述温湿度传感器采用现有技术中的DHT11温湿度传感器即可；

本申请的柜体中设置有8个充电仓，本申请的显示屏采用3位0.56寸红色共阴数码管，3位数码管显示充电时长，显示屏通过TM1640数码管驱动控制电路进行驱动，TM1640数码管驱动控制电路受控于显示MCU，所述显示MCU通过RS485通讯与锁控MCU连接，所述显示MCU通过RS232与所述刷卡器连接；RS485通讯采用现有技术中的MAX3485EESA收发器即可，RS232采用现有技术中的MAX3232EUE收发器即可；设置在显示板上的温湿度传感器与所述显示MCU连接；显示板上还设置有与显示MCU连接的显示复位电路、显示外部晶振电路、显示MCU供电电路、显示指示灯电路、显示蜂鸣器等常规外围电路。

进一步的，如图3所示，一所述4G模块包括EC200S模块和与EC200S模块连接的NANO卡座，支持全网通SIM卡，EC200S模块内置丰富的网络协议，集成多个工业标准接口，并支持多种驱动和软件功能，极大地拓展了EC200S在物联网领域的应用范围，本实施例中，EC200S模块与后台服务器进行通信，将基于物联网的智能充电柜系统数据传输到后台服务器，用户可登陆与后台服务器连接的微信平台、支付宝平台或电脑后台端进行数据的查看和远程控制，如查看设备充电状态和参数如充电功率、消耗电能、远程断电等。

进一步的，每一个充电仓内设置风扇，所述风扇受控于所述MCU模块，所述MCU模块根据获取的内仓温度传感器的温度数据控制风扇的运行，在充电仓温度过高时对其进行散热，主控板可驱动直流24V无刷风扇，通过MCU模块可以方便调速，来根据温度控制风扇的风量大小。

进一步的，所述柜体内设置有分励脱扣器和充电电路，所述充电电路通过分励脱扣器连接至市电接口，所述分励脱扣器受控于所述MCU模块，在烟雾数据异常时，MCU模块控制分励脱扣器将充电电路与市电断开，避免发生火灾危险；充电电路为向柜体内的蓄电池充电的电路，为常规技术；分励脱扣器为常规器件。

进一步的，所述基于物联网的智能充电柜系统还包括设置在柜体底部的水位传感器，所述水位传感器连接至所述MCU模块，且所述水位传感器与所述MCU光耦隔离；当地面水位超过柜体水浸传感器液位时，水位传感器被水浸没触发水位报警，MCU模块控制分励脱扣器将充电电路与市电断开，避免出现漏电触电现象。

进一步的，如图4所示，一所述主控板包括计量电路、与所述计量电路连接的计量供电电路、以及与所述计量供电电路连接的220V接入电路，在充电柜内设置为了计量耗电量以进行电费计算的技术电路为充电柜的常规技术，如图4所示，本实施例中，计量电路中的计量芯片采用BL0939芯片，BL0939是一颗内置时钟免校准电能计量芯片，适用于单相多功能电能表、智能插座、智能家电、电动自行车充电桩等应用，具有较高的性价比；BL0939芯片能够测量电流、电压有效值、有功功率、有功电能量等参数，可输出快速电流有效值，可用于漏电监控或过流保护、以及温度检测、波形输出等功能，电压、电流、功率等计量数据通过UART/SPI接口输出数据，能够充分满足智能插座、智能家电、单相多功能电能表、电动自行车充电桩及用电信息大数据采集等领域的需要；本实施例中，如图4中的220V接入电路的电路原理图所示，所述220V接入电路内部包括与市电接口连接的AC-DC隔离开关电源模块，所述AC-DC隔离开关电源模块与市电接口之间连接有π型滤波器，所述市电接口与π型滤波器之间并联有放电电阻和压敏电阻RV1，所述市电接口的火线接口与π型滤波器的一端还串联有保险丝F1，放电电阻由放电电阻R1和放电电阻R2串联组成，起到放电的作用，在拔掉蓄电池的充电插头一定时间内把电压降到安全电压，避免发生触电事故，所述压敏电阻RV1起到浪涌和瞬变防护作用，所述π型滤波器由电容CX1、电容CX2、以及电感LB1组成，用于抑制共模干扰；220V接入电路最终产出5V/600mA的稳定电源。

进一步的，如图5所示，所述内仓温度传感器采用NTC热敏电阻检测每个充电仓的温度数据，数据准确且成本低。

进一步的，为了实现系统供电，所述主控板上设置有电源电路，如图1和图6所示，电源电路通过24V接入电路接入直流24V控制电源给系统供电，继电器供电电路使用开关电源芯片XL1509-ADJE1稳压出12V给继电器供电，5V系统供电电路使用耐高压开关电源芯片XL1509-ADJE1稳定输出的5V电压然后给后级电路供电，4G模块供电电路采用开关电源芯片XL1509-ADJE1稳压供电给4G模块，MCU供电电路采用超低压差电源芯片AMS1117-3V3稳压给主控芯片供电。

进一步的，所述柜体内还设置有语音电路，以提供相应的功能语音提供，方便用户扫码或刷卡下单使用中，语音电路为充电柜中的常规设置，不再赘述。

进一步的，所述充电仓内还设置有照明灯，所述照明灯受控于所述主控芯片，用户扫码或刷卡下单，当仓门打开充电时，照明灯打开方便用户充电器接线充电，在充电仓内设置照明灯为充电柜的常规设置，不再赘述。

本实用新型通过设置多种充电保护以保证充电柜的充电安全，有效消除了电动车充电安全隐患，方便快递从业人员、外卖骑手在外充电。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的智能充电柜系统，包括具有多个充电仓的柜体、设置在柜体上部的烟雾传感器、设置在充电仓仓口处的柜门、用于启闭柜门的电磁锁，每一个充电仓内设置有内仓温度传感器，所述柜体上设置有市电接口，其特征在于：所述柜体内设置有主控板、显示板和锁控板，所述显示板包括与每个充电仓对应的显示屏，所述锁控板用于根据主控板的指令控制每一个电磁锁的启闭动作；

所述主控板包括MCU模块、4G模块、看门狗模块，所述显示板、锁控板、4G模块、看门狗模块、温湿度传感器、烟雾传感器分别与MCU模块相连接；所述看门狗模块定期检查MCU模块的主控芯片内部的情况，一旦发生错误就向MCU模块的主控芯片发出重启信号；所述MCU模块在所述烟雾传感器和所述内仓温度传感器检测的烟雾数据和温湿度数据异常时通过4G模块向后台服务器发出报警。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能充电柜系统，其特征在于：所述看门狗模块内部采用型号为MAX706SESA/SP706的功能监控器。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的智能充电柜系统，其特征在于：每一个充电仓内设置风扇，所述风扇受控于所述MCU模块，所述MCU模块根据获取的内仓温度传感器的温度数据控制风扇的运行。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的智能充电柜系统，其特征在于：所述柜体内设置有分励脱扣器和充电电路，所述充电电路通过分励脱扣器连接至市电接口，所述分励脱扣器受控于所述MCU模块，在烟雾数据异常时，MCU模块控制分励脱扣器将充电电路与市电断开。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的智能充电柜系统，其特征在于：还包括设置在柜体底部的水位传感器，所述水位传感器连接至所述MCU模块，水位传感器被水浸没触发水位报警，MCU模块控制分励脱扣器将充电电路与市电断开。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的智能充电柜系统，其特征在于：所述主控板包括计量电路、与所述计量电路连接的计量供电电路、以及与所述计量供电电路连接的220V接入电路，所述220V接入电路内部包括与市电接口连接的AC-DC隔离开关电源模块，所述AC-DC隔离开关电源模块与市电接口之间连接有π型滤波器，所述市电接口与π型滤波器之间并联有放电电阻和压敏电阻RV1，所述市电接口的火线接口与π型滤波器的一端还串联有保险丝F1。

7.根据权利要求1所述的基于物联网的智能充电柜系统，其特征在于：还包括分别设置在显示板上和主控板上的温湿度传感器。

8.根据权利要求1所述的基于物联网的智能充电柜系统，其特征在于：所述内仓温度传感器采用NTC热敏电阻检测每个充电仓的温度数据。

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