CN219107067U - 一种基于物联网的共享充换电柜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于物联网的共享充换电柜，包括柜体，所述柜体内设置有主板、烟雾传感器、分励脱扣器，所述主板上设置有温度传感器、4G模块和用于供电的电源模块，当温度传感器检测到主板温度超出预设温度阈值，主单片机控制风扇一启动进行散热；当烟雾传感器检测到充电仓的烟感超出预设烟感阈值，主单片机控制分励脱扣器断开与外部充电线路的连接，并通过语音模块播放报警录音、同时通过4G模块向后台服务器发出警报；本实用新型通过烟雾传感器来感知烟雾，当起火时能够迅速断开与外部充电线路的连接，避免发生更大的安全事故，同时还能进行报警，引起过往行人和后台维护人员的注意。
Description
技术领域
本实用新型属于充电柜控制技术领域，具体涉及一种基于物联网的共享充换电柜
背景技术
随着快递、外卖等服务业的兴起，电动车的车载锂电池使用率越来越高，市场上出现有换电柜，通过更换电池而不是现场充电来实现电动车的电力补充。使用柜内的已经充好电的电池更换电动车上的低电量电池，而换下来的电池则留在换电柜内充电。通常的换电柜都具有联网交互功能，用户可通过扫码或公众号、APP等完成换电操作。但是，电池在充电的过程中可能会产生一系列的问题，如因发热、工艺缺陷、过充等造成安全事故，因此需要在第一时间采取应急措施，但是目前的换电柜缺乏有效的干预措施。
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基于物联网的共享充换电柜。
本实用新型的技术方案如下：
一种基于物联网的共享充换电柜，包括柜体、设置在柜体上的用于为电池充电的充电仓和设置在充电仓出入口处的仓门，所述柜体内设置有主板、语音模块、烟雾传感器、分励脱扣器、照明灯和迪文屏，所述主板上设置有主单片机以及***电路、与主单片机连接的存储电路、温度传感器、4G模块、风扇一和用于供电的电源模块，所述柜体内对应仓门处设置有电磁锁，对应每一个充电仓设置有单元板，主板通过控制单元板实现电磁锁的开闭；所述照明灯设置在每一个充电仓内以及柜体内主板所在的区域；
所述语音模块用于播放声音，所述烟雾传感器用于检测所述充电仓内的烟感数据，所述温度传感器用于采集主板温度，所述迪文屏用于用户交互，所述分励脱扣器连接有电池充电的外部充电线路，所述4G模块通过无线网络连接有后台服务器；
所述语音模块、烟雾传感器、温度传感器、分励脱扣器、风扇一、迪文屏、4G模块和照明灯受控于所述主单片机；当温度传感器检测到主板温度超出预设温度阈值，主单片机控制风扇一启动进行散热；当烟雾传感器检测到充电仓的烟感超出预设烟感阈值，主单片机控制分励脱扣器断开与外部充电线路的连接，并通过语音模块播放报警录音、同时通过4G模块向后台服务器发出警报。
进一步的，所述基于物联网的共享充换电柜还包括设置在柜体下部的水浸传感器，所述水浸传感器的位置不高于最低的充电仓的底面，所述水浸传感器连接至所述主单片机，所述水浸传感器用于检测柜体是够被浸泡在水中，若水浸传感器检测到柜体浸泡在水中，主单片机控制分励脱扣器断开与外部充电线路的连接，并通过4G模块向后台服务器发出警报。
进一步的，所述基于物联网的共享充换电柜还包括设置在主板上的加热片，所述加热片受控于主单片机，在温度传感器检测到主板温度低于最低极限温度时，主单片机控制加热片进行加热。
进一步的，所述基于物联网的共享充换电柜还包括485模块，所述485模块包括两路与主单片机连接的485隔离电路，所述主板与单元板通过一路485隔离电路通信连接；另一路485隔离电路连接有用于检测外部充电线路用电量的***电表。
进一步的，所述基于物联网的共享充换电柜还包括设置在主板上的GPS模块，所述GPS模块内部采用型号为ATGM336H5N的6PS北斗双模定位模块。
进一步的，所述电源模块包括将输入的24V直流电转换为5V的5V降压模块，用于将5V降压为3.3V的3.3V降压模块一和3.3V降压模块二，所述3.3V降压模块一为主单片机供电，所述3.3V降压模块二为GPS模块供电。
进一步的，所述电源模块还包括与24V直流电连接的12V降压模块和3.8V降压模块，所述12V降压模块用于为迪文屏供电，所述3.8V降压模块用于为4G模块供电。
进一步的，所述温度传感器包括热敏电阻R32、电阻R30、电容C43和运算放大器RS321BXF，所述热敏电阻R32和电阻R30连接至运算放大器RS321BXF的引脚1，所述热敏电阻R32的另一端和运算放大器RS321BXF的引脚5连接3.3VDD，所述运算放大器RS321BXF的引脚2和电阻R30的另一端接DGND，所述运算放大器RS321BXF的引脚3、电容C43和主单片机的一个IO口连接至运算放大器RS321BXF的引脚4，所述电容C43的另一端接DGND。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型通过烟雾传感器来感知烟雾，当起火时能够迅速断开与外部充电线路的连接，避免发生更大的安全事故，同时还能进行报警，引起过往行人和后台维护人员的注意；通过后台服务器能够查看全部的换电柜的信息，便于进行后台的统计分析；设备24小时运营，自助服务，手机操作，无需人工运营，客户随到随用。
附图说明
图1为本实用新型实施例的各模块的连接方框图。
图2为本实用新型实施例的主单片机与***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电源模块的电路原理图。
图5为本实用新型实施例的485模块的电路原理图。
图6为本实用新型实施例的热敏传感器的电路原理图。
图7为本实用新型实施例的接线端子P14、P15、P16的连接原理图。
图8为本实用新型实施例的P3、P6和P18的电路原理图。
图9为本实用新型实施例的连接风扇的接线端子P9和P17的电路原理图。
图10为本实用新型实施例的GPS模块的电路原理图。
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10所示，一种基于物联网的共享充换电柜，包括柜体、设置在柜体上的用于为电池充电的充电仓和设置在充电仓出入口处的仓门，所述柜体内设置有主板、语音模块、烟雾传感器、分励脱扣器、照明灯、风扇二和迪文屏，所述主板上设置有主单片机以及***电路、与主单片机连接的存储电路、温度传感器、4G模块、风扇一和用于供电的电源模块，所述柜体内对应仓门处设置有电磁锁，对应每一个充电仓设置有单元板，主板通过控制单元板实现电磁锁的开闭；所述照明灯设置在每一个充电仓内以及柜体内主板所在的区域；风扇一用于为电源模块散热，风扇二用于将柜体内的热气，排出至柜体外；
所述语音模块用于播放声音，所述烟雾传感器用于检测所述充电仓内的烟感数据，所述温度传感器用于采集主板温度，所述迪文屏实现人机交互功能，使用户能够简单、方便用户使用***的各个功能，所述分励脱扣器连接有电池充电的外部充电线路，所述分励脱扣器控制换电柜在起火或水浸等危机情况下断电；所述4G模块通过无线网络连接有后台服务器，通过后台服务器能够查看全部的产品信息，包括设备分布位置、使用时间、地点、每日使用频率、收益等，对产品进行大数据分析，对所有的换电柜进行统一的管理；
所述语音模块、烟雾传感器、温度传感器、分励脱扣器、风扇一、迪文屏、4G模块和照明灯受控于所述主单片机；当温度传感器检测到主板温度超出预设温度阈值，主单片机控制风扇一启动进行散热；
当烟雾传感器检测到充电仓的烟感超出预设烟感阈值，表明换电柜的内部起火，主单片机控制分励脱扣器断开与外部充电线路的连接，从而能够保证外部充电线路的安全以及避免发生漏电事故，并通过语音模块播放报警录音、同时通过4G模块向后台服务器发出警报；由于锂电池起火至燃烧时间很短，从释放烟雾到起火只有数十秒，锂电池燃烧产生大量的热能也直接发生热失控导致燃烧***，因此锂电池燃烧很难实现立刻扑救，基本上都是在火势减小后再进行扑灭，且为了扑灭锂电池的火势，需要大量的水来将锂电池降温灭火，而在换电柜中储存大量的水不切实际，因此，语音播放提醒的内容和目的主要为行人注意躲避，绕开事故现场保证路过行人的安全，同时通过4G模块向后台服务器发出警报是为了使维护人员携带专业的扑救和维修设备前来进行火情的扑灭和进行后续的维修工作。
具体的，主单片机的可采用STM32F103VET6芯片，***电路包括与主单片机电连接的外部晶振、出厂恢复按钮、具有CR1220纽扣电池的备用电源、出厂恢复按钮、指示灯电路、复位电路；存储电路内部采用W25Q80DV芯片；所述语音模块内部采用NY3P115BP88059AA1芯片和WT588D-16芯片，所述WT588D-16芯片连接有喇叭；所述4G模块内部包括EC200S模块、SIM卡座和天线座IPX1，天线座IPX1连接有主天线，通过4G模块与后台服务器通信，将换电柜***数据上传；所述EC200S模块还连接有串口电平转换电路，串口电平转换电路还与主单片机电连接，主单片机和4G模块进行电平转换后通讯，所述串口电平转换电路内部采用TXS0102DCUR芯片；迪文屏采用10寸彩色触控屏，所述迪文屏通过RS232通讯模块连接至柱单片机，所述RS232内部采用MAX3232EUE芯片；所述单片机还有连接有各类接口，可以连接刷卡器或其他外设；
如图7至图9所示，所述加热片、分励脱扣器和照明灯分别通过接线端子P14、P16和P15连接至主板，所述水浸传感器、烟雾传感器和分励脱扣器反馈端分别通过接线端子P3、P6和P18连接至主板，所述风扇一和风扇二分别通过接线端子P9和P17连接至主板。
进一步的，所述基于物联网的共享充换电柜还包括设置在柜体下部的水浸传感器，所述水浸传感器的位置不高于最低的充电仓的底面，保证在水接触到充电电池以前就能够事先的切断外部充电电源，避免发生安全隐患；所述水浸传感器连接至所述主单片机，所述水浸传感器用于检测柜体是够被浸泡在水中，若水浸传感器检测到柜体浸泡在水中，主单片机控制分励脱扣器断开与外部充电线路的连接，并通过4G模块向后台服务器发出警报，提醒维护人员前来进行电池的腾出抢救，充电柜的检修等工作。
进一步的，所述基于物联网的共享充换电柜还包括设置在主板上的加热片，所述加热片受控于主单片机，在温度传感器检测到主板温度低于最低极限温度时，主单片机控制加热片进行加热，保证主板上的各元件处在工作温度中，保证主板的处于正常工作的状态。
进一步的，如图5所示，所述基于物联网的共享充换电柜还包括485模块，所述485模块包括两路与主单片机连接的485隔离电路，所述主板与单元板通过一路485隔离电路通信连接，控制换电柜电池舱门的打开；另一路485隔离电路连接有用于检测外部充电线路用电量的***电表，统计换电柜***的电量，用于电费的结算；所述485隔离电路内部包括相互连接的隔离芯片π131U31和RS485通信芯片SIT3088E；所述电源模块还包括为485模块提供5VCC电压的隔离供电模块。
进一步的，如图10所示，所述基于物联网的共享充换电柜还包括设置在主板上的GPS模块，所述GPS模块内部采用型号为ATGM336H5N的GPS北斗双模定位模块。
优选的，如图4所示，由于本申请的电子模块有涉及到较多的电压域，如有12V的迪文屏，5V的485模块、3.3V的GPS模块和3.3V的主单片机，为了减小在供电时电源模块的发热，将主单片机和GPS模块的供电先从24V经DC-DC电源芯片降至5V，再采用LDO降压芯片将5V的电压降至3.3V供主单片机和GPS模块使用，这样可以减少直接从24V到3.3V降压带来的LDO降压芯片的损耗、减小芯片的发热，同时最后采用LDO降压芯片输出3.3V电压，减小输出波纹；而主单片机和GPS模块的单独供电，能够增强两者的抗干扰能力；
具体的，所述电源模块包括直接与24V直流输入电连接的内部包括SMD1812P200TF/24保险丝的直流输入模块、与直流输入模块电连接的用于将输入的24V直流电降压的12V降压模块、5V降压模块和3.8V降压模块；所述12V降压模块用于将电压从24V降至12V供迪文屏使用，所述3.8V降压模块用于将电压从24V降至3.8V供4G模块使用，所述3.3V降压模块一和3.3V降压模块二用于将电压从12V降至3.3V分别供主单片机和GPS模块使用；例如，5V降压模块内部采用型号为XL1507-5.0E1的DC-DC降压芯片
进一步的，如图6所示，所述温度传感器包括热敏电阻R32、电阻R30、电容C43和运算放大器RS321BXF，所述热敏电阻R32和电阻R30连接至运算放大器RS321BXF的引脚1，所述热敏电阻R32的另一端和运算放大器RS321BXF的引脚5连接3.3VDD，所述运算放大器RS321BXF的引脚2和电阻R30的另一端接DGND，所述运算放大器RS321BXF的引脚3、电容C43和主单片机的一个IO口连接至运算放大器RS321BXF的引脚4，所述电容C43的另一端接DGND；热敏电阻R32设置在主板上靠近电源模块的位置处。
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共享充换电柜，其特征在于：包括柜体、设置在柜体上的用于为电池充电的充电仓和设置在充电仓出入口处的仓门，所述柜体内设置有主板、语音模块、烟雾传感器、分励脱扣器、照明灯和迪文屏，所述主板上设置有主单片机以及***电路、与主单片机连接的存储电路、温度传感器、4G模块、风扇一和用于供电的电源模块，所述柜体内对应仓门处设置有电磁锁，对应每一个充电仓设置有单元板，主板通过控制单元板实现电磁锁的开闭；所述照明灯设置在每一个充电仓内以及柜体内主板所在的区域；
所述语音模块用于播放声音，所述烟雾传感器用于检测所述充电仓内的烟感数据，所述温度传感器用于采集主板温度，所述迪文屏用于用户交互，所述分励脱扣器连接有电池充电的外部充电线路，所述4G模块通过无线网络连接有后台服务器；
所述语音模块、烟雾传感器、温度传感器、分励脱扣器、风扇一、迪文屏、4G模块和照明灯受控于所述主单片机；当温度传感器检测到主板温度超出预设温度阈值，主单片机控制风扇一启动进行散热；当烟雾传感器检测到充电仓的烟感超出预设烟感阈值，主单片机控制分励脱扣器断开与外部充电线路的连接，并通过语音模块播放报警录音、同时通过4G模块向后台服务器发出警报。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的共享充换电柜，其特征在于：还包括设置在柜体下部的水浸传感器，所述水浸传感器的位置不高于最低的充电仓的底面，所述水浸传感器连接至所述主单片机，所述水浸传感器用于检测柜体是够被浸泡在水中，若水浸传感器检测到柜体浸泡在水中，主单片机控制分励脱扣器断开与外部充电线路的连接，并通过4G模块向后台服务器发出警报。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的共享充换电柜，其特征在于：还包括设置在主板上的加热片，所述加热片受控于主单片机，在温度传感器检测到主板温度低于最低极限温度时，主单片机控制加热片进行加热。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的共享充换电柜，其特征在于：还包括485模块，所述485模块包括两路与主单片机连接的485隔离电路，所述主板与单元板通过一路485隔离电路通信连接；另一路485隔离电路连接有用于检测外部充电线路用电量的***电表。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的共享充换电柜，其特征在于：还包括设置在主板上的GPS模块，所述GPS模块内部采用型号为ATGM336H5N的GPS北斗双模定位模块。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的共享充换电柜，其特征在于：所述电源模块包括将输入的24V直流电转换为5V的5V降压模块，用于将5V降压为3.3V的3.3V降压模块一和3.3V降压模块二，所述3.3V降压模块一为主单片机供电，所述3.3V降压模块二为GPS模块供电。
7.根据权利要求6所述的基于物联网的共享充换电柜，其特征在于：所述电源模块还包括与24V直流电连接的12V降压模块和3.8V降压模块，所述12V降压模块用于为迪文屏供电，所述3.8V降压模块用于为4G模块供电。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的共享充换电柜，其特征在于：所述温度传感器包括热敏电阻R32、电阻R30、电容C43和运算放大器RS321BXF，所述热敏电阻R32和电阻R30连接至运算放大器RS321BXF的引脚1，所述热敏电阻R32的另一端和运算放大器RS321BXF的引脚5连接3.3VDD，所述运算放大器RS321BXF的引脚2和电阻R30的另一端接DGND，所述运算放大器RS321BXF的引脚3、电容C43和主单片机的一个IO口连接至运算放大器RS321BXF的引脚4，所述电容C43的另一端接DGND。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122038801.5U CN219107067U (zh) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | 一种基于物联网的共享充换电柜 |
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|---|---|---|---|
| CN202122038801.5U CN219107067U (zh) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | 一种基于物联网的共享充换电柜 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN219107067U true CN219107067U (zh) | 2023-05-30 |
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| CN (1) | CN219107067U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116960490A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 北京力源兴达科技有限公司 | 一种基于温度的电池充电方法和装置 |
-
2021
- 2021-08-26 CN CN202122038801.5U patent/CN219107067U/zh active Active
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