基于等壽命設計的地鎖電池管理方法及系統與流程

本發明涉及一種停車位地鎖電池的管理方法及系統，尤其是涉及一種基于等壽命設計的電動汽車租賃共享網點專用停車位的地鎖電池管理方法及系統。

背景技術：

隨著城市車位的緊缺，對于專用的或者出租用的批量車位的管理需要依靠地鎖來實現，尤其是對于無人值守的城市電動汽車租賃網點專用停車位的管理，需要遙控地鎖來保證電動汽車的充電和還車需求。

中國專利公開號CN102916465A公開了一種嵌入式彩信實時監控多功能充電裝置，具體公開了：一、在電動汽車充電樁的基礎上，首創引入汽車泊車概念和泊車最新技術，并創新設計導引護線反光板和車位止輪塊，將電動汽車，充電樁，泊車位,遙控泊車位鎖功能一體規劃，并解決了現行汽車遙控車位鎖的電源難點；二、電動汽車內，在發明貼附式數子溫度傳感器基礎上，創新設計新能源汽車用動力電池倉電池溫度檢測報警器，為實施電動汽車充電狀況實時檢測監控打下技術裝備基礎；三、運用GPRS移動通訊網絡技術，業主對泊車位，電動汽車泊車充電過程和狀況和電動汽車安防狀況實施彩信實時遠程檢測監控。但是對地鎖電源的監控基本沒有，而地鎖的電源是保證地鎖正常運行的重要單元，也是最容易出故障、需要重點維護的單元。但是一方面，目前的車位地鎖基本都是機械式，即使是電子式也沒有遠程無線傳輸故障的能力，網點運維部門無法及時得知地鎖的狀態，只能通過人工巡查的方式排除故障，速度慢效率低；另一方面，目前車位的使用是隨機的，易出現個別車位地鎖頻繁操作而導致其電池電量相對消耗過快，形成“木桶短板效應”，增加車位管理維護的工作量，不利于網點車位的統一管理。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于等壽命 設計的地鎖電池管理方法及系統，不僅有效實現了對地鎖電池實時狀態的遠程監控，便于及時維護，更實現了電池工作量的均衡分配，減少單個電池的工作強度，從而提高整組停車位的運營水平。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于等壽命設計的地鎖電池管理方法，其特征在于，包括：

當發現有停車需求時，節點控制器基于地鎖電池等壽命設計進行工作分配，具體為：節點控制器采集下轄地鎖的實時工作狀態和電池狀態數據，對數據進行分析，對地鎖按照電池壽命長短進行等級排序，優先安排電量富余、可靠度高的地鎖執行任務；

當地鎖電源容量少于設定閾值或者監測到電源出現故障時，地鎖主動向節點控制器上報預警或報警信息，由節點控制器分析處理并上報至后臺管理中心。

所述的節點控制器基于地鎖電池等壽命設計進行工作分配的步驟具體為：

101)節點控制器向下轄所有地鎖發送工作狀態和電池實時狀態上報指令，其中工作狀態包含實時工作狀態、周期內累計開關次數和周期內累計工作時間，電池實時狀態包括溫度、電壓和剩余電量；

102)節點控制器接收地鎖上報的數據；

103)判斷數據是否合法，若為否，進入結束步驟，若為合法的協議數據包，執行步驟104)；

104)節點控制器對空閑地鎖壽命進行分析和預測，按照地鎖電池壽命的水平進行優先級排序；

105)節點控制器根據排序次序優先安排電量富余、可靠度高的地鎖執行任務；

106)節點控制器向后臺管理中心上報數據處理結果，供后臺管理中心對設定區域的地鎖進行維護保養或更換決策的信息推送。

所述的節點控制器通過短距離無線網絡或RS232與地鎖連接，所述的節點控制通過移動通信網絡與后臺管理中心連接。

所述的短距離無線通信網絡為藍牙或Zigbee網絡，所述的移動通信網絡為GPRS、3G或4G網絡。

所述的地鎖主動向節點控制器上報預警或報警信息的流程具體為：

201)節點控制器收到地鎖主動上報的電源預警或報警數據；

202)節點控制器分析數據有效性，若無效，進入結束步驟；若有效，執行步 驟203)；

203)節點控制器進行數據分析和處理，解析電源預警或故障類別；

204)節點控制器現場LED顯示報警；同時將預警或故障報警信息上報后臺服務中心。

一種基于等壽命設計的地鎖電池管理系統，其特征在于，包括位于系統的底層的地鎖、位于系統的中間層的節點控制器和位于系統的頂層的后臺管理中心，所述的地鎖通過短距離網絡與節點控制器通信連接，所述的節點控制器通過移動通信網絡與后臺管理中心通信連接。

所述的地鎖包括MCU以及分別與MCU連接的BMS單元、電源模塊、第一通信模塊、機構執行模塊、第一數據統計模塊；

所述的MCU對其他模塊進行管理；所述的BMS單元負責監測電源狀態和故障報警；所述的電源模塊為其他模塊供電；所述的第一通信模塊利用藍牙、Zigbee或RS232中的任何一種方式與節點控制器進行通信，負責應答自身狀態、接收節點控制器的工作命令、主動上報預警或故障信息；所述的機構執行模塊負責機構的升降；所述的第一數據統計模塊負責對地鎖開關次數和周期內累計工作時間進行記錄統計。

所述的BMS單元包括微處理器模塊以及分別與微處理器模塊連接的第二通信模塊、電壓監測模塊、預警/故障報警模塊、SOC監測模塊、第二數據統計模塊和溫度監測模塊；所述的第二通信模塊負責與地鎖MCU通信，上傳電池溫度、電壓、SOC、預警/故障信息。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1)單個地鎖具有壽命關鍵信息的采集與電池保護機制，為后臺管理中心對地鎖電池的維護提供依據，而實現停車位地鎖電池的遠程無線監測，填補了應用的空白；

2)節點(一個停車網點)以整體地鎖對象進行監控，以均衡地鎖電池電量進行地鎖工作分配進行等壽命設計，實現無人值守的情況下，同一組地鎖的任務量自動均衡分配，確保地鎖電池等壽命工作，延長維護周期；

3)后臺管理中心對一定區域的地鎖壽命進行預測和預警，進行維護保養或更換的消息推送，提高整個區域的地鎖維護水平。

附圖說明

圖1為本發明的節點控制器基于地鎖電池等壽命的工作分配的流程圖；

圖2為本發明的節點控制器基于地鎖電池等壽命的工作分配的具體流程圖；

圖3為本發明的地鎖BMS自動上報預警或故障信息的流程圖；

圖4為本發明的地鎖電源管理系統構架圖；

圖5為本發明的地鎖的結構示意圖；

圖6為本發明的地鎖BMS的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例

為了使本發明的目的、及時方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當解釋，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明提出一種基于等壽命設計的停車位地鎖的電源管理方法，依賴于底層的地鎖、中間層的節點控制器和頂層的后臺管理中心之間的通信實現，基于等壽命設計的停車位地鎖電源的管理方法包括以下兩種內容：

當發現有停車需求時，節點控制器基于地鎖電池等壽命設計進行工作分配，圖1描述了節點控制器基于地鎖電池等壽命設計進行工作分配的步驟：

S1：節點控制器采集和分析下轄地鎖的實時工作狀態和電池狀態數據；

S2：對數據進行分析，并對地鎖按照電池壽命長短進行等級排序；

S3：優先安排電量富余、可靠度高的地鎖執行任務，實現節點控制器基于地鎖電池等壽命的設計進行工作分配；

當地鎖電源容量少于設定閾值或者監測到電源出現故障時，地鎖主動向節點控制器上報預警或報警信息，由節點控制器分析處理并上報至后臺管理中心。

進一步的，圖2描述了當發現有停車需求時，節點控制器基于地鎖電池等壽命的設計進行工作分配的具體步驟：

在步驟101中，節點控制器通過藍牙/Zigbee/RS232網絡向下轄所有地鎖發送地鎖工作狀態和電池實時狀態上報的指令；

在步驟102中，節點控制器收到下轄各地鎖上報的實時工作狀態、周期內累計 開關次數、累計工作時長和地鎖電池的溫度、電壓、剩余電量(SOC)等實時參數；

在步驟103中，判斷數據是否合法，若為否，進入結束步驟，若為合法的協議數據包，執行步驟104；

在步驟104中，節點控制器分析地鎖工作狀態，并對空閑地鎖進行壽命分析和預測，依據地鎖電池壽命長短對空閑地鎖進行優先等級排序；

在步驟105中，節點控制器根據排序次序通過藍牙/Zigbee通信網絡向第一優先級地鎖傳輸執行機構下降的工作命令；

在步驟106中，節點控制器向后臺管理中心上報數據處理結果，供后臺管理中心對一定區域的地鎖壽命進行維護保養或更換信息的決策。

圖3描述了地鎖主動向節點控制器上報預警或報警信息的流程：

在步驟201中，節點控制器收到地鎖主動上報的電源數據，數據有節點控制器的藍牙/Zigbee/RS232通信模塊穿至節點控制器的MCU；

在步驟202中，節點控制器MCU分析數據有效性，若無效，進入結束步驟；若有效，執行步驟203；

在步驟203中，節點控制器MCU進行數據分析和處理，解析電源預警或故障類別；

在步驟204中，節點控制器現場LED顯示報警；同時將預警或故障報警信息上報后臺服務中心。

本發明提出的一種等壽命設計的停車位地鎖電源管理系統，圖4是地鎖電源管理系統構架圖，如圖4所示，地鎖電源管理系統包括后臺管理中心1、節點控制器2和地鎖3，地鎖3位于系統的底層，且包含地鎖BMS單元4和電池5，節點控制器2位于系統的中間，后臺管理中心1位于系統的頂層。

圖5是地鎖的結構示意圖，如圖5所示，地鎖包括MCU6、BMS單元9、電源模塊10、第一通信模塊11、機構執行模塊7、第一數據統計模塊8；MCU6分別與其他模塊連接，并對其他模塊進行管理；BMS單元9負責監測電源狀態和故障報警；電源模塊10為其他模塊供電；第一通信模塊11利用藍牙/Zigbee/RS232中的任何一種方式與節點控制器進行通信，負責應答自身狀態、接收節點控制器的工作命令、主動上報預警或故障信息；機構執行模塊7負責機構的升降；第一數據統計模塊8負責對地鎖開關次數和周期內累計工作時間進行記錄統計。

圖6是地鎖BMS的結構示意圖，如圖6所示，地鎖BMS單元包括微處理器 模塊12、預警/故障報警模塊13、SOC監測模塊14、第二數據統計模塊15、溫度監測模塊16、第二通信模塊17、電壓監測模塊18，所述的微處理器模塊12分別與其他模塊連接，并管理其他模塊；第二通信模塊17負責與地鎖MCU通信，上傳電池溫度、電壓、SOC、預警/故障信息。