電動汽車交流充電樁運行環(huán)境分析預測報警裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動汽車交流充電樁運行環(huán)境分析預測報警裝置，包括設置在殼體內的主控模塊以及設置殼體上的顯示器、操作面板、蜂鳴器以及數據采集單元；其中數據采集單元包括溫度傳感器、電磁干擾傳感器、不極化電極以及磁場強度傳感器；所述主控模塊的輸入端分別與操作面板、溫度傳感器、電磁干擾傳感器、不極化電極以及磁場強度傳感器的信號端連接，主控模塊的輸出端分別連接顯示器和蜂鳴器。本實用新型能夠在電動汽車交流充電樁運行過程中對設備工作的環(huán)境參數進行實時采集、顯示、分析及預測，當某種環(huán)境參數超出正常范圍時進行報警，提醒巡檢作業(yè)人員及時采取措施，確保監(jiān)控室能夠時刻獲得真實有效的電動汽車交流充電樁運行參數。
【專利說明】
電動汽車交流充電樁運行環(huán)境分析預測報警裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及電動汽車技術領域，特別是一種用于對電動汽車交流充電粧運行環(huán)境進行預測、分析和報警的裝置。
【背景技術】
[0002]電動汽車交流充電粧是一種能為電動汽車充電，同時能夠對用戶進行智能計費的裝置。充電粧中的交流電路以及電網的各個參數反映著充電粧的運行狀態(tài)，這些參數需要利用載波通訊系統(tǒng)實時傳送到控制中心，以便對充電粧進行檢修、維護等工作。電力線載波通訊系統(tǒng)以電力線作為傳輸媒體，利用載波方式將模擬或數字信號變成高頻信號，通過電力線實現(xiàn)遠距離傳輸，具有傳輸距離遠、通道可靠性高、安全保密性好、投資少見效快、與電網建設同步等優(yōu)點；但是其對環(huán)境因素的要求較高，當所處環(huán)境中的電場強度、磁感應強度、電磁干擾程度、環(huán)境溫度等發(fā)生變化時，其數據傳輸速率和失真率將會受到極大影響。然而由于環(huán)境因素發(fā)生變化時，巡檢作業(yè)人員往往無法自動感知，也無法及時獲取環(huán)境變化信息，因此無法保證監(jiān)控室能夠時刻獲得真實有效的充電粧交流電路以及電網的各個運行參數。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型需要解決的技術問題是提供一種能夠在電動汽車交流充電粧運行過程中實時監(jiān)測設備工作的環(huán)境參數、并在環(huán)境參數異常時發(fā)出報警信息的運行環(huán)境分析預測報警裝置。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案如下。
[0005]電動汽車交流充電粧運行環(huán)境分析預測報警裝置，包括設置在殼體內的主控模塊以及設置殼體上的顯示器、操作面板、蜂鳴器以及用于測量環(huán)境參數的數據采集單元;其中數據采集單元包括用于采集環(huán)境溫度參數的溫度傳感器、用于采集環(huán)境電磁干擾強度信號的電磁干擾傳感器、用于測量環(huán)境電場強度的不極化電極以及用于采集環(huán)境磁場強度信號的磁場強度傳感器;所述主控模塊的輸入端分別與操作面板、溫度傳感器、電磁干擾傳感器、不極化電極以及磁場強度傳感器的信號端連接，主控模塊的輸出端分別連接顯示器和蜂鳴器。
[0006]上述電動汽車交流充電粧運行環(huán)境分析預測報警裝置，所述殼體內還設置有連接在主控模塊與蜂鳴器之間的驅動報警電路;所述驅動報警電路包括三極管、第一電阻、第二電阻以及續(xù)流二極管，三極管的基極經第一電阻連接主控模塊的輸出端，三極管的集電極連接電源，三極管的發(fā)射極經第二電阻連接蜂鳴器的一端，蜂鳴器的另一端接地，續(xù)流二極管串聯(lián)連接在第二電阻與地之間。
[0007]上述電動汽車交流充電粧運行環(huán)境分析預測報警裝置，所述殼體上設置有卡槽，卡槽內插裝有SD卡，殼體內設置有用于對SD卡進行讀寫操作的讀寫模塊，讀寫模塊的受控端連接主控模塊的輸出端。
[0008]上述電動汽車交流充電粧運行環(huán)境分析預測報警裝置，所述主控模塊的主芯片為MSP430F149IPMR 單片機。
[0009]上述電動汽車交流充電粧運行環(huán)境分析預測報警裝置，所述顯示器為LED點陣屏。
[0010]由于采用了以上技術方案，本實用新型所取得技術進步如下。
[0011]本實用新型能夠在電動汽車交流充電粧運行過程中對設備工作的環(huán)境參數進行實時采集、顯示、分析及預測，當某種環(huán)境參數超出正常范圍時會進行報警，且對應不同參數蜂鳴發(fā)出不同的報警聲音，以提醒巡檢作業(yè)人員及時采取措施，確保監(jiān)控室能夠時刻獲得真實有效的電動汽車交流充電粧運行參數，為保證電動汽車交流充電粧的正常運行提供保障。
【附圖說明】

[0012]圖1為本實用新型的結構框圖；
[0013]圖2為本實用新型的立體不意圖；
[0014]圖3為本實用新型的主視圖；
[0015]圖4為本實用新型的內部俯視圖；
[0016]圖5為本實用新型所述驅動報警電路的電路圖。
[0017]其中:1.顯示器，2.開關，3.操作面板，4.溫度傳感器，5.電磁干擾傳感器，6.不極化電極，7.蜂鳴器，8.磁場強度傳感器，9.電源插頭，10.主控模塊，11.讀寫模塊。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合附圖和具體實施例對本實用新型進行進一步詳細說明。
[0019]—種電動汽車交流充電粧運行環(huán)境分析預測報警裝置，其整體結構如圖2至圖4所示，包括殼體，殼體內設置有主控模塊10、電源模塊、讀寫模塊11以及驅動報警電路，殼體上設置有電源插頭9、開關2、顯示器1、操作面板3、蜂鳴器7、卡槽以及用于測量環(huán)境參數的數據采集單元，卡槽內插裝有SD卡;數據采集單元包括溫度傳感器4、電磁干擾傳感器5、不極化電極6以及磁場強度傳感器8。上述各器件之間的連接關系如圖1所示，主控模塊的輸入端分別與操作面板、溫度傳感器、電磁干擾傳感器、不極化電極以及磁場強度傳感器的信號端連接，主控模塊的輸出端分別連接顯示器、和讀寫模塊11以及驅動報警電路，讀寫模塊11與SD卡互連，蜂鳴器的受控端連接驅動報警電路的輸出端。
[0020]主控模塊10的主芯片為MSP430F149IPMR單片機，具有功耗低、抗干擾性極強的優(yōu)點，可以勝任對電動汽車交流充電粧運行環(huán)境的監(jiān)測控制工作。單片機在主動模式IMHz工作頻率下工作電流為280μΑ，待機模式下工作電流為1.6μΑ，關閉模式(RAM保持)下工作電流為0.ΙμΑ;并且此單片機帶有5種省電模式，從待機模式中喚醒少于6微秒。另外，該單片機具有60kBFLASH、2KB RAM、12位高精度快速ADC、2個USART接口，一個SPI接口 ；輸入電壓范圍:
1.8V?3.6V。由于此款單片機運行速率足夠快，1口數量足夠多，通過對單片機進行程序編輯可以處理從多個傳感器上采集的環(huán)境參數信號，進而在顯示器上顯示出來實時的電動汽車交流充電粧運行環(huán)境數據，并能夠對所測數據進行分析處理，以在顯示器上顯示相應的提示語。
[0021]溫度傳感器4用于采集環(huán)境溫度參數，本實施例中溫度傳感器采用PT10IT10是一種廣泛應用的測溫元件，在-50?600°C范圍內具有其他任何溫度傳感器無可比擬的優(yōu)勢，包括高精度、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強等。由于鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關系，所以需要進行非線性校正。校正分為模擬電路校正和微處理器數字化校正，模擬校正有很多現(xiàn)成的電路，其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響，數字化校正則需要在微處理系統(tǒng)中使用，根據電路中實測的AD值以查表方式計算相應溫度值。本實施例中，PT100的采樣電路采用的是恒流源式測溫電路。
[0022]電磁干擾傳感器5用于米集環(huán)境電磁干擾強度信號，本實施例中，電磁干擾傳感器采用頻率掃描超外差的工作方式，混頻器將天線上接收到的信號與本振產生的信號混頻，當混頻的頻率等于中頻時，這個信號可以通過中頻放大器被放大后，進行峰值檢波;檢波后的信號被視頻放大器進行放大，然后就可以進行一系列的數據處理。由于本振電路的振蕩頻率隨著時間變化，因此電磁干擾傳感器模塊在不同的時間接收的頻率是不同的。當本振振蕩器的頻率隨著時間進行掃描時，就可以得到被測信號在不同頻率上的幅度，將不同頻率上信號的幅度記錄下來，就得到了被測信號的頻譜。根據這個頻譜進行相應的運算，就能夠知道被測設備是否有超過標準規(guī)定的干擾發(fā)射，或產生干擾的信號頻率是多少。
[0023]不極化電極6用于測量環(huán)境電場強度，本實用新型中采用不極化電極測量空間的電位差，通過相應的模擬型號處理電路對電極輸出的信號進行放大、濾波等處理，即可得到電位差，再對電位差求解負梯度就是電場強度。
[0024]磁場強度傳感器8用于采集環(huán)境磁場強度信號，磁場強度傳感器采集的經過放大、濾波、調零、校準后向主控模塊提供環(huán)境磁感應強度參數。
[0025]蜂鳴器采用有源蜂鳴器BUZZER，驅動報警電路用于驅動蜂鳴器進行報警，其電路圖如圖5所示，包括三極管Q1、第一電阻R1、第二電阻R2以及續(xù)流二極管Dl，三極管Ql的基極經第一電阻連接主控模塊的輸出端，三極管的集電極連接電源，三極管的發(fā)射極經第二電阻連接蜂鳴器的一端，蜂鳴器的另一端接地，續(xù)流二極管串聯(lián)連接在第二電阻與地之間。主控模塊根據不同的參數超過標定范圍時，通過控制輸入信號buzz的頻率使蜂鳴器發(fā)出不同的聲響，從而讓人更加直觀的了解到異常參數的類別。
[0026]顯示器為LED點陣屏，LED點陣屏通過LED發(fā)光二極管組成，以燈珠亮滅來顯示文字、圖片、動畫、視頻等，是各部分組件都模塊化的顯示器件，具有亮度高、環(huán)境性能好、抗靜電性能強、可視角度大等優(yōu)點，因此可順利顯示出多種電動汽車交流充電粧運行環(huán)境參數的實時測量值，以及一天內各種電動汽車交流充電粧參數的最大值、最小值、平均值與方差，并可通過控制面板選擇預顯示的環(huán)境參數預測曲線。
[0027]SD卡用于存儲數據，以Flash Memory為存儲體，具備體積小、容量大、功耗低、可擦寫以及非易失性等特點而被廣泛應用。SD卡有兩個可選的通訊協(xié)議:SD模式和SPI模式;其中SD模式是SD卡標準的讀寫方式，選用SD模式時，需要選擇帶有SD卡控制器接口的MCU，或者加入額外的SD卡控制單元以支持SD卡的讀寫;而在SPI模式下，通過四條線就可以完成所有的數據交換，并采用SPI接口對SD卡進行讀寫操作，可大大簡化硬件電路的設計。
[0028]SD卡提供9Pin的引腳接口便于外圍電路對其進行操作，9Pin的引腳隨工作模式的不同有所差異。在SPI模式下，引腳I (DAT3)作為SPI片選線CS用，引腳2(CMD)用作SPI總線的數據輸出線MOSI，而引腳7(DAT0)為數據輸入線MIS0，引腳5用作時鐘線(CLK)。除電源和地，保留引腳可懸空。
[0029]SD卡在上電初期自動進入SD總線模式，在此模式下向SD卡發(fā)送復位命令CMDO。如果SD卡在接收復位命令過程中CS低電平有效，則進入SPI模式，否則工作在SD總線模式。在本實用新型中，SD卡可存儲所測的多種電動汽車交流充電粧運行環(huán)境參數，實現(xiàn)記憶功能，主控模塊進而根據所存數據繪制參數變化曲線，在顯示器進行直觀顯示。
[0030]電源模塊用于為其他部件提供工作電源。本實用新型中選用降壓整流電路，通過降壓變壓器將高壓交流電降至安全電壓，并達到與電網隔離的目的，然后通過整流橋將低壓交流電整流成半波直流，經大容量濾波電解電容以及三端集成穩(wěn)壓元件LM1117將電壓鉗制于3.3V后給其他部件供電。
[0031]本實用新型的工作原理為:數據采集單元中的各器件實時采集電動汽車交流充電粧所處的環(huán)境參數，并將采集的參數輸送至主控模塊中，主控模塊初步處理以后通過讀寫模塊存儲在SD卡中，并將數據顯示在顯示器上。每當有電動汽車交流充電粧運行環(huán)境參數偏移正常區(qū)間，主控模塊便通過驅動報警電路發(fā)出相應的警報聲，且對應不同參數蜂鳴聲不同。主控模塊還可以對存儲的數據進行分析:計算一天內各種電動汽車交流充電粧參數的最大值、最小值、平均值與方差，同時，還可以利用所存數據描繪出過去一周、一個月甚至一年的電動汽車交流充電粧參數變化曲線，通過曲線可以直觀了解過去一段時間內電動汽車交流充電粧運行環(huán)境參數的變化規(guī)律，進而對電動汽車交流充電粧未來的運行環(huán)境進行準確而合理的預測。
【主權項】
1.電動汽車交流充電粧運行環(huán)境分析預測報警裝置，其特征在于:包括設置在殼體內的主控模塊(10)以及設置殼體上的顯示器(1)、操作面板(3)、蜂鳴器(7)以及用于測量環(huán)境參數的數據采集單元;其中數據采集單元包括用于采集環(huán)境溫度參數的溫度傳感器(4)、用于采集環(huán)境電磁干擾強度信號的電磁干擾傳感器(5)、用于測量環(huán)境電場強度的不極化電極(6)以及用于采集環(huán)境磁場強度信號的磁場強度傳感器(8);所述主控模塊的輸入端分別與操作面板、溫度傳感器、電磁干擾傳感器、不極化電極以及磁場強度傳感器的信號端連接，主控模塊的輸出端分別連接顯示器和蜂鳴器。2.根據權利要求1所述的電動汽車交流充電粧運行環(huán)境分析預測報警裝置，其特征在于:所述殼體內還設置有連接在主控模塊與蜂鳴器之間的驅動報警電路;所述驅動報警電路包括三極管(Q1)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)以及續(xù)流二極管(Dl)，三極管(Ql)的基極經第一電阻連接主控模塊的輸出端，三極管的集電極連接電源，三極管的發(fā)射極經第二電阻連接蜂鳴器的一端，蜂鳴器的另一端接地，續(xù)流二極管串聯(lián)連接在第二電阻與地之間。3.根據權利要求1所述的電動汽車交流充電粧運行環(huán)境分析預測報警裝置，其特征在于:所述殼體上設置有卡槽，卡槽內插裝有SD卡，殼體內設置有用于對SD卡進行讀寫操作的讀寫模塊(11)，讀寫模塊的受控端連接主控模塊的輸出端。4.根據權利要求1所述的電動汽車交流充電粧運行環(huán)境分析預測報警裝置，其特征在于:所述主控模塊的主芯片為MSP430F149IPMR單片機。5.根據權利要求1所述的電動汽車交流充電粧運行環(huán)境分析預測報警裝置，其特征在于:所述顯示器為LED點陣屏。
【文檔編號】G08B21/00GK205719106SQ201620629277
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】王義凱, 楊鈐, 牛燦, 趙洪山
【申請人】華北電力大學（保定）