車載供電及智能監控系統的制作方法

車載供電及智能監控系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種車載供電及智能監控系統，所述系統包括：安裝于車內部總電源處的車載供電管理單元，用于實現各路用電設備的電流采集，同時根據各路的最大與最小電流閥值自動報警與自動應急處理；連接于所述車載供電管理單元且設于車內的車載電子設備，通過各類車載電子設備的供電端口取電，供電電流被車載供電管理單元采集監測；與所述車載供電管理單元通過網絡通信的監控管理平臺，該平臺用于實時記錄、監測各路車載電子設備的工作電流。該車載供電系統智能監控系統解決了車內安裝電子設備的安全供電實時監測，對電流異常情況實施斷電控制。
【專利說明】
車載供電及智能監控系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及車載控制領域，具體涉及一種車載供電及智能監控系統。
【背景技術】
[0002]現有的公交車輛上的車載電子設備種類繁多，除了保障車輛自身運行的預裝電子設備，如車輛動力系統、控制系統、照明系統等；另外，為了提高公交運營服務水平，后裝了許多電子設備，主要包括GPS、IC卡、車內顯示屏、語音報站機、路腰尾牌、視頻監控和車載電視等設備。受限于車輛自身的結構及用電設備的電氣特性，各電子設備的供電線路粗細、長短不一，基本上遍布車輛全身。這些電子設備，尤其是對于后裝的各類應用系統，存在各自獨立在車輛內部從主電源取電，缺少統一的供電監測及管理的狀況。
[0003]另一方面，車輛供電線路上的電流較大，簡單的熔斷保險對間歇性的短路放電或有限過流情況無法實現有效的保護和告警。由于電源線路老化和線路破損導致的搭鐵短路，往往都是隨著車輛的震動和顛簸引起的間歇性短路，加之線路表面氧化等原因，短路點存在接觸電阻，短路電流可能不會引起保險熔斷，卻伴隨有放電打火，這種情況會帶來極大的安全隱患，具體為供電線路故障和車載設備故障。
[0004]另外，目前對車輛供電系統健康狀況的檢測也存在管理缺失，當車載電瓶、發電機出現故障或失效時，表現為輸出電壓波動頻繁、幅度增大，嚴重時造成車載設備的損壞。同時，車載電子設備尤其是信息化設備大都連接ACC控制線，鑰匙門關閉后，即使電源不斷電設備也會自行關閉。在特殊情況下則要求關鍵設備在鑰匙門關閉后繼續工作，即給設備提供一路后臺可控的ACC控制線，正常情況下與車輛ACC控制線連接，遇緊急情況ACC電平由后臺控制。
[0005]綜上所述，對于車載設備供電管理與供電質量優化的推進，已經大大落后于各項車載信息化系統應用的發展，迫切需要可提供精細化供電管理的專有設備以解決上述問題，滿足車載應用系統的要求。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于克服現有技術中的缺陷，設計一種車載供電及智能監控系統，該車載供電系統智能監控系統以解決車內安裝電子設備的安全供電實時監測，對電流異常情況實施斷電控制，達到精細化供電管理為目的，填補車載設備供電管理的空白。
[0007]為實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是一種車載供電及智能監控系統，所述系統包括:
[0008]安裝于車內部總電源處的車載供電管理單元，用于實現各路用電設備的電流采集，同時根據各路的最大與最小電流閥值自動報警與自動應急處理；
[0009]連接于所述車載供電管理單元且設于車內的車載電子設備，通過各類車載電子設備的供電端口取電，供電電流被車載供電管理單元采集監測；
[0010]與所述車載供電管理單元通過網絡通信的監控管理平臺，該平臺用于實時記錄、監測各路車載電子設備的工作電流，實現車輛用電設備狀態與故障的綜合分析與集中管理控制。
[0011]具體的優選方案為，所述車載供電管理單元包括MCU管理模塊、供電控制模塊、電子設備接口組、通信模塊以及電源輸入模塊；
[0012]所述MCU管理模塊用于存儲著各個受電電子設備設定的過流告警閾值，對供電控制模塊實施配置，存儲各路供電通道的歷史數據，并按預定的邏輯流程協同各個模塊執行相應動作；
[0013]所述供電控制模塊通過數據總線和電路連接所述MCU管理模塊和電子設備接口組，用于接收MCU管理模塊的命令后向電子設備接口組下達相應的命令;所述供電控制模塊的電路上還設有過流檢測電路，用于采集相應的電流信息并反饋至MCU管理模塊和供電控制豐旲塊;
[0014]所述電源輸入模塊的電路輸出端與其他模塊電連接，用于從公交車的主電源取電，作為自身的電源輸入；
[0015]所述電子設備接口組用于為車載電子設備提供標準接口；
[0016]所述通信模塊通過通信接口與車載通信設備連接，實現與其他電子設備或后臺監控中心的信息交互。
[0017]其中優選的方案為，所述電源輸入模塊與MCU管理模塊的連接電路的輸入端設有過壓或欠壓保護模塊，用于應對車輛供電時產生的高壓/低壓情況，為車載供電管理單元提供安全的供電環境。
[0018]其中優選的方案為，所述電源輸入模塊與MCU管理模塊的連接電路上設有直流濾波模塊，各電子設備的所述供電控制模塊的電路通過所述直流濾波模塊與所述MCU管理模塊實現電路連接，所述直流濾波模塊用于實現大帶寬高衰減的干擾信號清除，提供良好的電源供給。
[0019]其中優選的方案為，所述系統還包括有本地控制告警顯示設備，所述車載供電管理單元還包括控制顯示模塊接口，用于接入本地控制告警顯示設備，在出現設備供電接口過流、電源輸入狀態異常等情況時，產生聲光等方式的告警，并指示具體告警信息。
[0020]進一步地，所述本地控制告警顯示設備包括有M⑶處理器、與所述M⑶處理器相連接且外露于設備的液晶顯示屏、鍵盤、揚聲器、報警顯示燈以及第二控制顯示模塊接口，所述第二控制顯示模塊接口通過數據總線和電線與所述MCU處理器相連接。
[0021]本實用新型另一方面還提供了一種車載供電及智能監控方法，包括以下步驟:[0022 ] S1、車載供電管理單元的某一路過流檢測電路檢測到電路過流；
[0023]S2、過流檢測電路生成過流保護信號并上傳至供電控制模塊，供電控制模塊切斷該路供電，同時過流事件及相關的信息上傳至監控管理平臺；
[0024]S3、監控管理平臺中的異常處理策略模塊會通過匯聚相關來源信息對異常事件進行綜合分析，并與其策略模式進行匹配，匹配成功至步驟S4，否則至步驟S5;
[0025]S4、策略模式匹配成功，監控管理平臺依據策略模式向車輛發出異常恢復指令重啟動供電；
[0026]S5、策略模式匹配不成功，相關信息提交到監控管理平臺的人工處理流程，通過人工介入排除故障后重新啟動設備供電。
[0027]進一步地，步驟S2中供電控制模塊切斷該路供電時，所述MCU處理模塊接收過流事件及相關信息，根據其預設的聯動保護策略向供電控制模塊下達切斷其他電路的指令。
[0028]進一步地，所述供電控制模塊執行指令后，將聯動結果經通信模塊上報至監控管理平臺。
[0029]更進一步地，步驟S2中，過流事件及相關的信息經MCU處理模塊上傳至本地控制告警顯示設備，該設備產生聲光等方式的告警，并指示具體告警信息。
[0030]本實用新型的優點和有益效果在于:
[0031]1、整個系統由車載電子設備供電管理單元硬件設備和后臺監控管理軟件平臺兩部分構成。車載電子設備供電管理單元安裝于公交車內部總電源處，各個車載電子設備通過其供電端口取電，供電電流被采集監測。采集的電流數據在設備內部進行初步判斷，超出閾值(可設定)的即時關斷設備供電，以保障安全;同時采集的數值可通過通信接口，借助車載通信設備上傳至后臺監控管理平臺。
[0032]通過本實用新型系統還可降低并杜絕車載電子設備的用電隱患:對每一路供電接口，提供精細的電流監測，判斷設備的供電異常狀態，發出告警，確保安全。同時對車載供電系統的輸出電壓提供監測，實時反應發電機和電瓶工作情況，當電壓出現異常時，發出告警，確保安全。
[0033]2、車載電子設備供電管理單元可配置本地控制顯示模塊，實時查詢各路供電狀態，顯示告警信息，并可對設備實施簡單的控制。
[0034]3、監控管理平臺實時記錄、監測各路車載電子設備的工作電流，通過大數據的積累可得到設備在各種工作及異常狀態下的電流值，形成數學模型，準確判斷設備當前狀態，進而起到杜絕事故隱患，及時發現設備的工作異常狀況，為設備維保提供依據的作用。
[0035]4、此外，該系統還可協助查找車載電子設備供電事故原因:記錄車載電子設備的供電歷史數據，在意外事故發生后，可追查歷史數據快速定位故障源，分析故障原因。
【附圖說明】
[0036]圖1是車載供電及智能監控系統的實施方式的結構示意圖；
[0037]圖2是車載供電管理單元的一種實施方式的結構示意圖；
[0038]圖3是本地控制告警顯示設備的一種實施方式的結構示意圖；
[0039]圖4是車載供電及智能監控方法的實施方式的示意圖。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0041]—種車載供電及智能監控系統，通過兩大部分分別實現電流采集供電管理、電流數據分析與集中管控。如附圖1所示，第一部分為安裝于車內部總電源處的車載供電管理單元100，用于實現各路用電設備的電流采集，同時根據各路的最大與最小電流閥值自動報警與自動應急處理。該設備實施狀態下可安裝于公車上，介于車載電源與用電設備之間，但并不對車載電源進行二次變電，僅僅是在每路供電通路上進行電流采樣與通斷控制。
[0042]所述系統還包括連接于所述車載供電管理單元100且設于車內的車載電子設備200，通過各類車載電子設備200的供電端口取電，供電電流被車載供電管理單元100采集監測。
[0043]第二部分為與所述車載供電管理單元100通過網絡通信的監控管理平臺300，該平臺用于實時記錄、監測各路車載電子設備200的工作電流，實現車輛用電設備狀態與故障的綜合分析與集中管理控制。該部分結構是整個解決方案實現智能控制的重要部分；由于車輛數輛眾多，采集數據較為龐大，因此該管理平臺300采用了服務器集群與大數據處理體系結構，以支撐眾多車輛的實時監管、大量數據的存儲以及實現時數據流處理。
[0044]該系統實現運營車輛的各路用電設備的實時狀態監控、各車各路用電設備的電流采樣數據的存儲管理，各車各路的用電設備的電流變化綜合分析，用電設備的狀態分析與故障預警提示，以及受權下的用電設備的遠程供電控制功能。
[0045]其中，圖2所示，所述車載供電管理單元100包括M⑶管理模塊110、供電控制模塊120、電子設備接口組130、通信模塊140、電源輸入模塊150、過壓或欠壓保護模塊160、直流濾波模塊170以及控制顯示模塊接口 180。
[0046]所述MCU管理模塊110用于存儲著各個受電電子設備設定的過流告警閾值，對供電控制模塊實施配置，存儲各路供電通道的歷史數據，并按預定的邏輯流程協同各個模塊執行相應動作。MCU管理模塊110是車載電子設備供電管理單元的“大腦”，采用高性能的單片機，配以RTOS實時操作系統，具備良好的應用擴展能力。它存儲著各個受電電子設備設定的過流告警閾值，對供電控制模塊實施配置，并存儲各路供電通道的歷史數據。完成與后臺監控管理平臺30以及本地控制告警顯示模塊400的通信控制和指令執行操作，進行通信協議的適配，協同其他模塊響應后臺或本地發出的指令，并實施操作。實時監測各個模塊的運行情況，對突發事件，按預定的邏輯流程協同各個模塊執行相應動作。
[0047]所述供電控制模塊120通過數據總線和電路連接所述MCU管理模塊110和電子設備接口組130，用于接收M⑶管理模塊110的命令后向電子設備接口組130下達相應的命令;所述供電控制模塊120的電路上還設有過流檢測電路121，用于采集相應的電流信息并反饋至MCU管理模塊110和供電控制模塊120。
[0048]所述電源輸入模塊150的電路輸出端與其他模塊電連接，用于從公交車的主電源取電，作為自身的電源輸入。
[0049]所述電子設備接口組130用于為車載電子設備200提供標準接口。其每一路供電可獨立設定電流閾值，當出現過流時，及時切斷設備供電，避免災害的發生。在車輛斷開電源時，通過后備電源可不間斷的為選定的設備供電。模塊采用高精度電流傳感器采集供電電流，可為設備運行狀態提供判別的輔助手段；同時可采集并監測車輛供電系統發電機和電瓶的工作狀況，防止電瓶過度放電而導致損害。
[0050]所述通信模塊140通過通信接口與車載通信設備連接，實現與其他電子設備或后臺監控中心的信息交互。
[0051]所述電源輸入模塊150與MCU管理模塊110的連接電路的輸入端設有過壓或欠壓保護模塊160，用于應對車輛供電時產生的高壓/低壓情況，為車載供電管理單元100提供安全的供電環境。
[0052 ]所述直流濾波模塊170設于電源輸入模塊150與M⑶管理模塊110的連接電路上，各電子設備的所述供電控制模塊120的電路通過所述直流濾波模塊170與所述MCU管理模塊110實現電路連接，所述直流濾波模塊170用于實現大帶寬高衰減的干擾信號清除，提供良好的電源供給。
[0053]所述系統還包括有本地控制告警顯示設備400，用于接在控制顯示模塊接口180上，本地控制告警顯示模塊400在出現設備供電接口過流、電源輸入狀態異常等情況時，產生聲光等方式的告警，并指示具體告警信息。通過本模塊可實現對當前設備工作狀態，供電電流情況等信息的查詢。在切斷外接設備供電告警狀態下，可手動恢復外接設備供電，實現對供電管理單元的基本配置。
[0054]本實用新型系統在具體實施中，采用車載級的嵌入式M⑶為處理核心，ADC精確度到12位，電流采樣選擇精確到十毫安級的霍爾電流傳感器件，該種傳感器基于電磁感應原理，對用電電子設備供電干擾減到最小的同時可以為電流的綜合分析提供足夠精度電流數據。通信模塊140的通信接口為內嵌10/1OOM的以太網接口，該以太網網絡接口可以接入到車載上的無線網絡轉發設備，將采設備采集的各路電流數據實時的、持續的發送到監控管理平臺中，同時接收平臺發送到設備的控制指令與參數配置指令。
[0055]本實用新型的系統在工作時，車載供電管理單元100的電源輸入模塊150的接口從公交車的主電源取電，作為自身的電源輸入。輸入的電源首先經過過壓或欠壓保護模塊160，以應對車輛供電時產生的高壓/低壓情況，給本設備提供安全的供電環境。由于車輛內電機、火花塞等大量干擾源的存在，使電源線上耦合著各種頻率、幅度的脈沖信號，濾除不好會造成電子設備的誤操作、誤碼等嚴重問題，專用的直流濾波模塊170可實現大帶寬高衰減的干擾信號清除，提供良好的電源供給。
[0056]圖3所示，在另一個實施方案中，所述本地控制告警顯示設備400包括有MCU處理器401、與所述M⑶處理器401相連接且外露于設備的液晶顯示屏402、鍵盤403、揚聲器404、報警顯示燈405以及第二控制顯示模塊接口 406，所述第二控制顯示模塊接口 406通過數據總線和電線與所述MCU處理器401相連接。
[0057]另一方面，本實用新型的車載供電及智能監控方法的一個實施方式如圖4所示，包括以下步驟:
[0058]S1、車載供電管理單元100的某一路過流檢測電路121檢測到電路過流；
[0059]S2、過流檢測電路121生成過流保護信號并上傳至供電控制模塊120，供電控制模塊120切斷該路供電，同時過流事件及相關的信息上傳至監控管理平臺300;
[0060]S3、監控管理平臺300中的異常處理策略模塊會通過匯聚相關來源信息對異常事件進行綜合分析，并與其策略模式進行匹配，匹配成功至步驟S4，否則至步驟S5;
[0061]S4、策略模式匹配成功，監控管理平臺300依據策略模式向車輛發出異常恢復指令重啟動供電；
[0062]S5、策略模式匹配不成功，相關信息提交到監控管理平臺300的人工處理流程，通過人工介入排除故障后重新啟動設備供電。
[0063 ]其中，步驟S2供電控制模塊120切斷該路供電時，所述M⑶處理模塊110接收過流事件及相關信息，根據其預設的聯動保護策略向供電控制模塊120下達切斷其他電路的指令。
[0064]所述供電控制模塊110執行指令后，將聯動結果經通信模塊140上報至監控管理平臺 300。
[0065]在步驟S2中，過流事件及相關的信息經MCU處理模塊110上傳至本地控制告警顯示設備400，該設備產生聲光等方式的告警，并指示具體告警信息。
[0066]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種車載供電及智能監控系統，其特征在于，所述系統包括: 安裝于車內部總電源處的車載供電管理單元(100)，用于實現各路用電設備的電流采集，同時根據各路的最大與最小電流閥值自動報警與自動應急處理； 連接于所述車載供電管理單元(100)且設于車內的車載電子設備(200)，通過各類車載電子設備(200)的供電端口取電，供電電流被車載供電管理單元(100)采集監測； 與所述車載供電管理單元(100)通過網絡通信的監控管理平臺(300)，該平臺用于實時記錄、監測各路車載電子設備(200)的工作電流，實現車輛用電設備狀態與故障的綜合分析與集中管理控制。2.如權利要求1所述的車載供電及智能監控系統，其特征在于，所述車載供電管理單元(100)包括M⑶管理模塊(110)、供電控制模塊(120)、電子設備接口組(130)、通信模塊(140)以及電源輸入模塊(150); 所述MCU管理模塊(110)用于存儲著各個受電電子設備設定的過流告警閾值，對供電控制模塊實施配置，存儲各路供電通道的歷史數據，并按預定的邏輯流程協同各個模塊執行相應動作； 所述供電控制模塊(120)通過數據總線和電路連接所述MCU管理模塊(110)和電子設備接口組(130)，用于接收MCU管理模塊(I 1)的命令后向電子設備接口組(130)下達相應的命令;所述供電控制模塊(120)的電路上還設有過流檢測電路(121)，用于采集相應的電流信息并反饋至MCU管理模塊(110)和供電控制模塊(120); 所述電源輸入模塊(150)的電路輸出端與其他模塊電連接，用于從公交車的主電源取電，作為自身的電源輸入； 所述電子設備接口組(130)用于為車載電子設備(200)提供標準接口； 所述通信模塊(140)通過通信接口與車載通信設備連接，實現與其他電子設備或后臺監控中心的信息交互。3.如權利要求2所述的車載供電及智能監控系統，其特征在于，所述電源輸入模塊(150)與MCU管理模塊(110)的連接電路的輸入端設有過壓或欠壓保護模塊(160)，用于應對車輛供電時產生的高壓/低壓情況，為車載供電管理單元(100)提供安全的供電環境。4.如權利要求2所述的車載供電及智能監控系統，其特征在于，所述電源輸入模塊(150)與MCU管理模塊(110)的連接電路上設有直流濾波模塊(170)，各電子設備的所述供電控制模塊(120)的電路通過所述直流濾波模塊(170)與所述MCU管理模塊(I 10)實現電路連接，所述直流濾波模塊(170)用于實現大帶寬高衰減的干擾信號清除，提供良好的電源供給。5.如權利要求1-4中任一項所述的車載供電及智能監控系統，其特征在于，所述系統還包括有本地控制告警顯示設備(400)，所述車載供電管理單元(100)還包括控制顯示模塊接口(180)，用于接入本地控制告警顯示設備(400)，在出現設備供電接口過流、電源輸入狀態異常情況時，產生聲光方式的告警，并指示具體告警信息。6.如權利要求5所述的車載供電及智能監控系統，其特征在于，所述本地控制告警顯示設備(400)包括有M⑶處理器(401)、與所述M⑶處理器(401)相連接且外露于設備的液晶顯示屏(402)、鍵盤(403)、揚聲器(404)以及第二控制顯示模塊接口(406)，所述第二控制顯示模塊接口(406)通過數據總線和電線與所述MCU處理器(401)相連接。7.如權利要求6所述的車載供電及智能監控系統，其特征在于，所述MCU處理器(401)還連接有報警顯示燈(405)。
【文檔編號】G05B19/042GK205620734SQ201620313196
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月14日
【發明人】靳哲
【申請人】北京中電萬聯科技股份有限公司