一种工业用移动照明充电装置

专利摘要:
本实用新型涉及充电技术领域，具体涉及一种工业用移动照明充电装置，包括至少一个充电柜、转换装置、服务器和监控软件，所述充电柜通过CAN总线连接转换装置，所述转换装置通过以太网连接服务器，所述服务器连接监控软件；每个充电柜均配置有充电单元，所述充电单元以控制器为基础设置多个电路，包括电源电路、照明设备充电电路、电流电压检测和过流保护电路、照明设备在位检测电路、开关门检测电路、射频卡识别电路、液晶显示电路和语音驱动电路；所述监控软件为用户提供可视化的人机交互界面。
公开号:CN214337617U
申请号:CN202120350216.6U
申请日:2021-02-08
公开日:2021-10-01
发明作者:刘国祥；张海兵；李佩佩
申请人:Hunan Institute Of Traffic Engineering；
IPC主号:H02J7-00

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及充电技术领域，具体涉及一种工业用移动照明充电装置。
[n0002] 在电力维修公司、矿产企业中，目前使用最广泛的是锂电池照明设备，例如照明设备，这些照明设备经常需要充电，目前大都还是使用充电架对照明设备进行充电，采用人工管理充电架的方式，信息化和智能化程度低，这种充电方式带来的弊端有：1、充电电压和充电电流显示在充电架上，通过人工巡检的方式查看是否充满电以及是否有充电故障，不能够快速准确地收集照明设备状态，这种落后的管理方式不仅劳动强度大，而且耗费大量的人力资源；2、对于充电次数统计不精确，有些照明设备可能还没有达到足够的充电次数，强制性更换将造成资源浪费。
[n0003] 为了满足实际需求，本专利设计了一种工业用移动照明充电装置，利用层次化、自动化、智能化思想设计充电管理系统，采用分布式技术和总线技术采集照明设备的状态，使照明设备的充电过程变得实时可监控。
[n0004] 本实用新型的目的在于提供一种工业用移动照明充电装置，该装置能够通过设置多个电路，包括电源电路、照明设备充电电路、电流电压检测和过流保护电路、照明设备在位检测电路、开关门检测电路、射频卡识别电路、液晶显示电路和语音驱动电路，具有充电过流、过压、短路保护功能、非接触式射频卡开锁功能、语音提示功能、充电状态监管功能。
[n0005] 为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
[n0006] 一种工业用移动照明充电装置，包括至少一个充电柜、转换装置、服务器和监控软件，其特征在于：所述充电柜通过CAN总线连接转换装置，所述转换装置通过以太网连接服务器，所述服务器连接监控软件。
[n0007] 每个充电柜均配置有充电单元，所述充电单元以控制器为基础设置多个电路，包括电源电路、照明设备充电电路、电流电压检测和过流保护电路、照明设备在位检测电路、开关门检测电路、射频卡识别电路、液晶显示电路和语音驱动电路。
[n0008] 所述监控软件为用户提供可视化的人机交互界面。
[n0009] 优选的，所述充电单元的控制器为STM32F103VET6单片机。
[n0010] 优选的，所述电源电路单向连接控制器，被配置将交流220V转为直流12V输出，输出电流为50A。
[n0011] 优选的，所述电流电压检测和过流保护电路双向连接所述控制器，实时的检测照明设备的充电电流和充电电压，发生故障，充电单元将发送故障信息至监控软件。
[n0012] 优选的，所述照明设备在位检测电路采用反射型光电传感器单向连接所述控制器，所述反射型光电传感器安装在照明设备充电柱位置，当有照明设备挂上，其输出电压会发生变化，根据电压变化可以得知照明设备是在充电还是在使用。
[n0013] 优选的，所述开关门检测电路单向连接所述控制器，用于检测柜门是否开启和是否关好；所述液晶显示电路被配置用于显示充电单元工作状态、充电电压及电流、充电状态及时长信息；所述语音驱动电路被配置用于对充电动作进行语音提示；所述射频卡识别电路配配置用于实现刷卡开柜门。
[n0014] 本实用新型的有益效果：1、充电过流、过压、短路保护功能；2、能够获取充电状态的实时信息；3、出现故障时能够实时发出警报信息；4、具有非接触式射频卡开锁功能、语音提示功能。
[n0015] 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[n0016] 图1所示为本实用新型的基本原理图；
[n0017] 图2所示为本实用新型的控制器基本原理图；
[n0018] 图3所示为本实用新型的充电单元原理图；
[n0019] 图4所示为本实用新型的电源电路图；
[n0020] 图5所示为本实用新型的电流检测和过流保护电路图；
[n0021] 图6所示为本实用新型的电压电路图；
[n0022] 图7所示为本实用新型的照明设备在位检测电路图。
[n0023] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
[n0024] 其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[n0025] 照明设备充电管理系统需要24小时不间断的运行，充电状态信息需要硬件设备实时的采集并上传，服务器需要强大的数据吞吐量，监控软件需要功能强大且数据统计准确，所以硬件的实时性、通讯链路的快速性、服务器的可靠性、监控软件的实用性对于系统全天候的稳定运行与实时监测十分重要。
[n0026] 如图1所示系统原理图，一种工业用移动照明充电装置，包括至少一个充电柜、转换装置、服务器和监控软件，所述充电柜通过CAN总线连接转换装置，所述转换装置通过以太网连接服务器，所述服务器连接监控软件。
[n0027] 如图2所示的控制器基本原理图，每个充电柜均配置有充电单元，所述充电单元以控制器为基础设置多个电路，包括电源电路、照明设备充电电路、电流电压检测和过流保护电路、照明设备在位检测电路、开关门检测电路、射频卡识别电路、液晶显示电路和语音驱动电路；所述监控软件为用户提供可视化的人机交互界面。作为优选实施方式，所述充电单元的控制器为STM32F103VET6单片机。控制器主要负责信息的上传与下发，向上通过CAN总线连接转换装置(CAN转以太网设备)，向下通过4路RS485总线连接100个充电单元，完成RS485通信协议与CAN协议的转换，同时控制LED点阵屏的显示，控制器的地址码通过串口1设置，扩展性强，为了方便系统的后期升级，控制器板上设置以太网接口。
[n0028] 本实施方式中的转换装置是CAN转以太网设备，其功能是完成CAN总线上的数据和以太网数据的交换，使用它的目的是减少CAN总线直接连接工业计算机的繁琐，使以太网能够与互联网无缝对接，同时提高数据传输的稳定性。
[n0029] 服务器由应用服务器和数据库组成，应用服务器负责数据的发送与接收、数据的解析与存储，数据库负责存储用户设置信息、员工信息、ID卡信息、充电单元上传信息等数据。服务器实现与CAN转以太网设备之间的双向数据传输，将照明设备的状态进行存储并发送至监控软件显示，同时实现与监控软件的双向通讯。
[n0030] 监控软件为用户提供可视化的、友好的人机交互界面，按照定义好的通讯协议和服务器进行通信，实现照明设备监测管理、员工信息管理和员工考勤管理三大主要功能，对照明设备监测采用图形或数字化的显示，具有数据查询与数据汇总、导出的功能。
[n0031] 每个充电单元将采集的照明设备状态通过RS485总线发送至控制单元，控制单元汇总100个充电单元的照明设备状态后通过CAN总线发送至CAN转以太网设备，然后通过以太网TCP协议将数据传输至服务器，服务器将数据解析后存入数据库，并通过HTTP协议发至监控软件，监控软件实时获取数据进行显示。
[n0032] 所述电源电路单向连接控制器，被配置将交流220V转为直流12V输出，输出电流为50A。
[n0033] 本实施例充电单元的控制器芯片选型为STM32F103VET6，它是一款基于Cortex-M3内核的微控制器，工作频率为72MHz，拥有512KB FLASH(满足数据存储要求)，64KBSRAM，4个16位定时器，2个带死区控制(用于电机控制的PWM)高级定时器，3个SPI，5个USART，3个12位分辨率的ADC接口，1个FSMC接口及80个输入/输出接口等，完全满足设计要求。该芯片的最小系统包括晶振电路、复位电路和下载电路，下载采用4线SWD下载方式，可有效节约电路板空间，充电单元最小系统原理图如图3所示.
[n0034] 充电柜采用开关电源将交流220V转为直流12V输出，该电源输出电流为50A，具有效率高、噪音低、宽电压设计的特点，具有短路、过压、过流、过载和温度保护等功能。每50个充电单元使用1个12V开关电源，1台充电柜共使用2个。系统采用独立供电、分路管理模式：独立供电指的是12V电源分别输入到每个充电单元。电源电路图如图4所示。
[n0035] 如图1、5、6所示，所述电流电压检测和过流保护电路双向连接所述控制器，实时的检测照明设备的充电电流和充电电压，发生故障时，充电单元将发送故障信息至监控软件。在照明设备充电的过程中，需要实时的检测照明设备的充电电流和充电电压，以便及时对下一步充电过程进行调整。同时通过检测充电电流，也可以判断照明设备电池是否发生过流故障，若发生故障，充电单元将发送故障信息至监控软件，并通过语音播报，系统提醒管理员去解决故障，及时的消除安全隐患，保障生产安全。
[n0036] 照明设备在位检测电路用于检测照明设备是否挂上、是否挂好，若挂上则打开充电使能，否则关闭，这样设计可以降低系统功耗以及增强充电的安全性。照明设备在位检测电路采用反射型光电传感器，其安装在照明设备充电柱位置，当有照明设备挂上，其输出电压会发生变化，根据电压变化可以得知照明设备是在充电还是在使用。照明设备在位检测电路如图7所示。
[n0037] 本实施例采用射频识别电路刷卡开柜门，采用非接触式IC卡作为员工卡和管理卡。IC卡的工作频率有低频、高频及超高频，低频指的是小于30MHz频率的，其典型的工作频率有125k Hz和13.56MHz，本系统选用13.56MHz的钥匙扣形式IC卡作为本系统的射频卡，方便携带。
[n0038] 充电柜开门采用电机和齿轮传动方式，本系统所用的为微型电机，主要参数为：驱动电压范围1.5V-12V；电压3V时，转速4948转，电流20mA；6V时，转速10303转，电流40mA。采用PWM驱动电机正转或反转，电机带动齿轮机构打开柜门。
[n0039] 为了在每个充电位处直观的显示信息及照明设备充电的信息等各种数据，选用2.8寸TFT彩色液晶屏显示信息。彩屏上面显示充电位号以及人员的姓名、部门、照片等，可以方便矿工及时找到自己对应的充电位；显示充电单元工作状态、充电电压及电流、充电状态及时长等信息可以方便管理员在巡视灯房时，及时对发生故障的充电位进行处理。
[n0040] 为了提高人机交互的友好性以及提高矿工的体验，本系统共设计了5段提示语音：(1)“请注意安全，谢谢”；(2)“今天您辛苦了”；(3)“请关好柜门”；(4)“请挂好灯”；(5)故障报警提示。在不同的触发条件下喇叭会播放不同的语音，并可以设置语音的优先级。
[n0041] 本实用新型的有益效果：1、充电过流、过压、短路保护功能；2、能够获取充电状态的实时信息；3、出现故障时能够实时发出警报信息；4、具有非接触式射频卡开锁功能、语音提示功能。
[n0042] 需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

权利要求:
Claims (6)
[0001] 1.一种工业用移动照明充电装置，包括至少一个充电柜、转换装置、服务器和监控软件，所述充电柜通过CAN总线连接转换装置，所述转换装置通过以太网连接服务器，所述服务器连接监控软件；其特征在于：
每个充电柜均配置有充电单元，所述充电单元以控制器为基础设置多个电路，包括电源电路、充电电路、电流电压检测和过流保护电路、照明设备在位检测电路、开关门检测电路、射频卡识别电路、液晶显示电路和语音驱动电路；
所述监控软件为用户提供可视化的人机交互界面。
[0002] 2.根据权利要求1所述的工业用移动照明充电装置，其特征在于：所述充电单元的控制器为STM32F103VET6单片机。
[0003] 3.根据权利要求1或2所述的工业用移动照明充电装置，其特征在于：所述电源电路单向连接控制器，被配置将交流220V转为直流12V输出，输出电流为50A。
[0004] 4.根据权利要求1或2所述的工业用移动照明充电装置，其特征在于：所述电流电压检测和过流保护电路双向连接所述控制器，实时检测照明设备的充电电流和充电电压，发生故障时，充电单元将发送故障信息至监控软件。
[0005] 5.根据权利要求1或2所述的工业用移动照明充电装置，其特征在于：所述照明设备在位检测电路采用反射型光电传感器单向连接所述控制器，所述反射型光电传感器安装在照明设备充电柱位置，当有照明设备挂上时，其输出电压会发生变化，根据电压变化确定照明设备是否在充电。
[0006] 6.根据权利要求1或2所述的工业用移动照明充电装置，其特征在于：所述开关门检测电路单向连接所述控制器，用于检测柜门是否开启和是否关好；所述液晶显示电路被配置用于显示充电单元工作状态、充电电压及电流、充电状态及时长信息；所述语音驱动电路被配置用于对充电动作进行语音提示；所述射频卡识别电路被配置用于实现刷卡开柜门。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120350216.6U|CN214337617U|2021-02-08|2021-02-08|一种工业用移动照明充电装置|CN202120350216.6U| CN214337617U|2021-02-08|2021-02-08|一种工业用移动照明充电装置|