CN110203104A - 一种电池供电式电动平车智能监测***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为电池供电式电动平车智能监测***及方法，其***包括电池电压电流检测传感器组、电池温度检测传感器组、电机温度检测传感器组、电机转速检测传感器组、气体检测传感器组、声光报警装置、处理单元、无线通信模块和监测终端，电池电压电流检测传感器组和电池温度检测传感器组分别采集电池的电压、电流和温度信息，电机转速检测传感器组、电机温度检测传感器组分别采集电机的转速信息和温度信息，气体检测传感器组检测各类气体浓度信息；各数据信息传递到处理单元后进行处理，处理后的结果数据传递到监控终端。本发明提高了电池供电式电动平车的运行安全性，方便运维人员对电池供电式电动平车进行维护，提高了智能化水平。

Description

一种电池供电式电动平车智能监测***及方法
技术领域
本发明涉及电池供电式电动平车监测技术领域，具体涉及一种电池供电式电动平车智能监测***及方法。
背景技术
随着科技的大幅进步、工业经济的迅猛发展和机械运输设备运输能力需求的提高，传统的液压传动的工业运输车辆已不再满足工业企业的实际使用需求，而电动平车作为一种电力驱动的厂内有轨运输车辆，具有承重能力强、设计结构简单、日常维护方便和使用寿命长等优点，成为工业企业生产过程中常用的运输工具。根据电动平车的供电方式不同，可将电动平车分为卷筒供电式电动平车、低压轨道供电式电动平车和电池供电式的电动平车。其中，电池供电式电动平车由于其结构简单、使用方便、机动能力强等特点成为一种使用广泛的电动平车。然而现有电池供电式电动平车缺乏一种能够对车辆的电池及电机，车辆周围易燃易爆气体进行监测，保证车辆使用安全的智能监测***。
如今针对部分电池供电式电动平车安装了安全保护装置，如遇人停止装置、防撞缓冲装置和紧急按钮等装置。这些安全保护装置起到了基本的安全保护作用，但是所起的作用比较有限，无法满足更高的安全保障需求。由于现有多数电动平车无法在***性气体环境下工作，在长时间工作下，电池和车辆电机发生故障的几率增大，所以在面对电池供电式电动平车迅速发展应用的现状下，迫切需要对车辆周围的气体环境进行监测，对车辆电池的温度、电压、电流、电量和对电机的温度及转速进行监测，从而保证电动平车的使用安全。
发明内容
针对现有电池供电式电动平车缺乏车辆及车辆周围环境的监测，在实际使用中其电池、电机存在着故障风险，车辆使用环境存在安全隐患的问题，本发明提供了一种电池供电式电动平车智能监测***及方法。
根据本发明的一种电池供电式电动平车智能监测***，包括电池电压电流检测传感器组、电池温度检测传感器组、电机温度检测传感器组、电机转速检测传感器组、气体检测传感器组、声光报警装置、处理单元、无线通信模块和监测终端，其中处理单元和监控终端通过无线通信模块进行双向通信，各个传感器组、声光报警装置和无线通信模块分别与处理单元连接；
电池电压电流检测传感器组和电池温度检测传感器组分别采集电池的电压、电流和温度信息，并传递到处理单元；电机转速检测传感器组、电机温度检测传感器组分别采集电机的转速信息和温度信息，并传递到处理单元；处理单元对接收到的电池电压、电流和温度信息，以及电机信息进行处理后，通过无线通信模块，把处理后的结果数据传递到监控终端；
气体检测传感器组安置在电池供电式电动平车上，检测各类气体浓度信息，并传递到处理单元，气体浓度信息经处理单元处理后通过无线通信模块传递到监控终端。
根据本发明的一种电池供电式电动平车智能监测方法，基于上述电池供电式电动平车智能监测***，首先由处理单元发出控制命令到各个传感器组，各个传感器组根据处理单元所发送控制命令按一定采集频率进行数据的采集，同时各个传感器组采集的数据通过串口电路或无线通信模块传输到处理单元中，处理单元运用由神经网络补偿算法得到的预设优化指令对接收的数据进行处理，得到可靠的结果数据；其中，对于电池电压电流检测传感器组采集的电压电流数据，运用电池电量计算算法获得电池的电量值，与其他处理后的结果数据一起通过无线通信模块发送至监测终端；
所述预设优化指令运用训练好的神经网络补偿模型，将各个传感器组监测的参数作为神经网络补偿模型的输入量，得出的输出量作为已补偿值进行下一步的信息传递，通过无线通信模块发送至监测终端；
监测终端接收到由处理单元所发送的已优化的各个传感器组所采集的数据及计算得出的电池电量数据后，将数据实时展示。
由以上技术方案可知，本发明利用电池电压电流检测传感器组、电池温度检测传感器组、电机温度检测传感器组、电机转速检测传感器组及气体检测传感器组，收集电池的电压、电流和温度，电机的温度和转速，以及各种气体的浓度数据；各传感器组所检测的数据送入处理单元，经处理单元按照预设程序进行优化处理并计算出电池电量信息后，经无线通信模块传输至监控终端，由监控终端判断各检测数据是否异常，并通过处理单元控制声光报警装置动作，提醒用户进行应急处理，提高了电池供电式电动平车的使用安全性和设备智能化水平。
通过本发明对电动平车进行智能监测，能够实时知道电动平车的电池、电机、车辆运行环境的状态，能及时发现车辆所发生的故障，并第一时间发出警报，让运维人员迅速开展维护工作，提高了安全性和时效性。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：克服了现有多数电池供电式电动平车缺乏对电池、电机相关参数及工作环境的气体检测的不足，提高了电池供电式电动平车的运行安全性，方便运维人员对电池供电式电动平车进行维护，提高了智能化水平。
附图说明
图1是本发明公开的电池供电式电动平车智能监测***框图；
图2是本发明公开的工作电源与各传感器组、处理单元、声光报警***及无线通信模块的连接框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1，本发明电池供电式电动平车智能监测***包括电池电压电流检测传感器组、电池温度检测传感器组、电机温度检测传感器组、电机转速检测传感器组、气体检测传感器组、声光报警装置、处理单元、无线通信模块和监测终端，其中处理单元和监控终端通过无线通信模块进行双向通信，各个传感器组、声光报警装置和无线通信模块通过串口电路或无线通信设施分别与处理单元连接。电池电压电流检测传感器组和电池温度检测传感器组与电池相连接，电机转速检测传感器组和电机温度检测传感器组与电机相连接。声光报警***通过发出光亮和声音，用于电池电动平车或其工作环境处于异常状态的报警。监控终端可为平板电脑、笔记本电脑和台式电脑等智能计算机设备。
其中，气体检测传感器组包括甲烷气体传感器、氢气气体传感器、乙醇气体传感器及一氧化碳气体传感器。
电池电压电流检测传感器组和电池温度检测传感器组直接与电池供电式电动平车的电池相连，两组传感器都设有串口电路或无线通信设施，且与处理单元相连，分别采集电池的电压、电流和温度信息，将所采集的电池信息传递到处理单元。处理单元对接收到的电池电压、电流和温度信息进行计算处理后，把所得的处理结果数据通过无线通信模块传递到监控终端。
电机转速检测传感器组直接与电池供电式电动平车的电机相连接，电机温度检测传感器组安装于电机附近，两组传感器都设有串口电路或无线通信设施，且与处理单元相连，分别采集电机的转速信息和温度信息，将采集的电机信息传递到处理单元。处理单元对接收到的电机信息进行处理后，通过无线通信模块，把处理后的结果数据传递到监控终端。
气体检测传感器组安置在电池供电式电动平车上，检测各类气体浓度，并通过设置在传感器组上的串口电路或无线通信设施将所检测的气体浓度信息传递到处理单元，气体浓度信息经处理单元处理后通过无线通信模块传递到监控终端。
进一步地，所述的各传感器组、处理单元、无线通信模块和声光报警装置由恒定的工作电源供电，如图2所示，工作电源包括可充电电池、调压电路和稳压电路，调压电路、稳压电路均设有多组，各传感器组、处理单元、无线通信模块和声光报警装置分别经一组调压电路、稳压电路与可充电电池连接，即可充电电池分别经一组调压电路、稳压电路向各传感器组、处理单元、无线通信模块和声光报警装置供电，从而满足不同电路元器件对不同工作电压的需求。
进一步地，工作电源上还设有多组按钮电路，每组按钮电路分别与一组调压电路连接，按钮电路控制相应的调压电路，用于各个设备的重置和开关；因此可以通过设置按钮电路，对调压电路进行直接的开关控制，间接地对各个传感器组、处理单元、无线通信模块和声光报警装置进行开关和重置。
声光报警装置根据处理单元发送的指令，发出相应的声光响应。因此，在车体或车辆周围环境异常时，通过处理单元的控制，声光报警装置将会动作，进行报警提醒，让用户知道电池供电式电动平车处于异常状态。
处理单元根据从电池电压电流检测传感器组采集到的电池电压、电流信息进行计算处理，得出电池的电量信息，同时传到监控终端上。因此，需要根据所采集的电压和电流信息，应用电池电量计算算法，真实反映出电池的电量使用情况。其中，电池电量算法可为常用的安时积分法，即利用电流关于时间的积分得出电池所消耗的电量，利用电池的原容量减去消耗电量得出电池的剩余电量。
考虑到电池电动平车所运行的环境复杂，易受不同无关因素影响，在做出最终数据传输至监控终端时，需要先对传感器组的原始采集数据进行补偿处理，具体表现为在程序编写中考虑到各类无关因素如温度的影响，设计出补偿算法，最终得到能反映电池供电式电动平车真实状态的数据。其中，补偿算法可为常用的神经网络补偿算法，以电压传感器的温度补偿为例，在已知的不同温度情况下的电池电压数据情况下，利用电压传感器对不同温度下的电池进行电压监测，得出测量的电压数据集，以温度和对应温度下所测量的电压作为神经网络输入量，令神经网络的输出量尽可能地逼近已知的不同温度下的真实电池电压对应值，进行模型的训练后便可得到神经网络补偿模型。利用已训练好的神经网络补偿模型，将温度信息及对应温度下传感器所监测的电压值作为输入，得出的输出值便是补偿后的电池电压值。
监控终端和处理单元通过无线通信模块进行双向通信，监控终端发出相应的控制指令使处理单元做出反应，同时处理单元发出指令控制各个传感器组、声光报警装置及无线通信模块。
根据处理单元通过无线通信模块发送的数据，监控终端能绘制出电池的电压、电流、电量和温度曲线，以及电机的温度及转速图表，展示所采集的各项数据的实时变化情况。由此可见，监测终端具有实时反映各项采集数据的功能，通过图表使用户能更直观查看。
为了更好地说明本发明，下面对本发明电池供电式电动平车智能监测***的工作方法进行描述：
电池供电式电动平车智能检测***工作时，首先由处理单元发出控制命令到各个传感器组，各传感器组根据处理单元所发送控制命令按一定采集频率进行数据的采集工作，同时各传感器组采集的数据通过串口电路或无线通信模块传输到处理单元中，处理单元运用由神经网络补偿算法得到的预设优化指令对接收的数据进行处理，得到可靠的结果数据；其中，对于电池电压电流检测传感器组采集的电压电流数据，运用电池电量计算算法获得电池的电量值，与其他处理后的结果数据一起，通过无线通信模块发送至监测终端。
各个传感器组因为易受电池供电式电动平车工作环境的影响，因此依据于各种不同因素对各传感器组采集数据的影响，设计出补偿算法(如神经网络算法)，在处理单元上预设优化指令。本实施例根据温度对各传感器组采集数据的影响，设计出神经网络补偿算法，在处理单元上预设温度优化指令，对各传感器组的原始采集数据进行温度补偿处理。
所述的预设优化指令运用前述已训练好的神经网络补偿模型，将各个传感器组监测的参数等作为神经网络补偿模型的输入量，得出的输出量作为已补偿值进行下一步的信息传递，通过无线通信模块发送至监测终端。
监测终端接收到由处理单元所发送的已优化的各个传感器组所采集的数据及计算得出的电池电量数据后，将数据实时展示在监控终端的显示屏上，例如，以绘制出的各个数据的动态曲线的形式进行展示。当某一检测数据超出正常范围值时，如电池电量过低时，监控终端通过无线通信模块向处理单元发出指令，通过处理单元控制声光报警装置发出报警信号，提醒用户需进行电池充电。同时，在各类检测数据并非异常时，监控终端也可以根据用户的需要，针对性地发出指令，使处理单元控制声光报警装置动作，使电池电动平车进行响应。此外，监控终端还可将所接收的各项检测数据存入数据库中，方便用户进行查看调取。
综上所述，基于本发明电池供电式电动平车智能监测***通过各类传感器组对电池、电机及气体信息采集检测数据，同时发送所采集的检测数据至处理单元，处理单元根据电压、电流数据进行电池电量计算并通过无线通信模块将各类数据传输至监控终端，当检测数据异常时，监控终端发出指令使处理单元控制声光报警装置进行动作，有效地提高了电池供电式电动平车工作运行的安全性。同时处理单元对检测数据进行优化处理，提高了所采集数据的准确性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电池供电式电动平车智能监测***，其特征在于，包括电池电压电流检测传感器组、电池温度检测传感器组、电机温度检测传感器组、电机转速检测传感器组、气体检测传感器组、声光报警装置、处理单元、无线通信模块和监测终端，其中处理单元和监控终端通过无线通信模块进行双向通信，各个传感器组、声光报警装置和无线通信模块分别与处理单元连接；
电池电压电流检测传感器组和电池温度检测传感器组分别采集电池的电压、电流和温度信息，并传递到处理单元；电机转速检测传感器组、电机温度检测传感器组分别采集电机的转速信息和温度信息，并传递到处理单元；处理单元对接收到的电池电压、电流和温度信息，以及电机信息进行处理后，通过无线通信模块，把处理后的结果数据传递到监控终端；
气体检测传感器组安置在电池供电式电动平车上，检测各类气体浓度信息，并传递到处理单元，气体浓度信息经处理单元处理后通过无线通信模块传递到监控终端。
2.根据权利要求1所述的电池供电式电动平车智能监测***，其特征在于，所述电池供电式电动平车智能监测***还包括为各个传感器组、处理单元、无线通信模块和声光报警装置供电的工作电源；所述工作电源包括可充电电池、调压电路和稳压电路，调压电路、稳压电路均设有多组，可充电电池分别经一组调压电路、稳压电路向各个传感器组、处理单元、无线通信模块和声光报警装置供电。
3.根据权利要求2所述的电池供电式电动平车智能监测***，其特征在于，所述工作电源上还设有多组按钮电路，每组按钮电路分别与一组调压电路连接，按钮电路控制相应的调压电路，用于对各个传感器组、处理单元、无线通信模块和声光报警装置进行开关和重置。
4.根据权利要求1所述的电池供电式电动平车智能监测***，其特征在于，所述处理单元采用安时积分法对接收到的电池电压、电流信息进行计算处理，得出电池的电量信息，同时传到监控终端上。
5.根据权利要求1所述的电池供电式电动平车智能监测***，其特征在于，所述气体检测传感器组包括甲烷气体传感器、氢气气体传感器、乙醇气体传感器及一氧化碳气体传感器。
6.基于权利要求1所述智能监测***的电池供电式电动平车智能监测方法，其特征在于，首先由处理单元发出控制命令到各个传感器组，各个传感器组根据处理单元所发送控制命令按一定采集频率进行数据的采集，同时各个传感器组采集的数据通过串口电路或无线通信模块传输到处理单元中，处理单元运用由神经网络补偿算法得到的预设优化指令对接收的数据进行处理，得到可靠的结果数据；其中，对于电池电压电流检测传感器组采集的电压电流数据，运用电池电量计算算法获得电池的电量值，与其他处理后的结果数据一起通过无线通信模块发送至监测终端；
所述预设优化指令运用训练好的神经网络补偿模型，将各个传感器组监测的参数作为神经网络补偿模型的输入量，得出的输出量作为已补偿值进行下一步的信息传递，通过无线通信模块发送至监测终端；
监测终端接收到由处理单元所发送的已优化的各个传感器组所采集的数据及计算得出的电池电量数据后，将数据实时展示。
7.根据权利要求6所述的电池供电式电动平车智能监测方法，其特征在于，根据温度对各传感器组采集数据的影响，设计出神经网络补偿算法，在处理单元上预设温度优化指令，对各传感器组的原始采集数据进行温度补偿处理。
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