充电桩状态监测预警系统

1.本实用新型涉及一种充电桩监测设备，尤其涉及一种充电桩状态监测预警系统。


背景技术：

2.随着化石能源的枯竭以及温室效应的加剧，电动汽车的使用以及普及不可避免，因此，与电动汽车配套使用的充电桩的使用量也逐渐变得巨大，而充电桩在使用过程中会产生故障，比如输入、输出的稳定性；在充电过程中的温度状态以及充电枪电缆的状态均会影响到充电过程的安全性，现有技术中，虽然对于充电桩的输入和输出均具有监测，但是该检测仅仅用于对充电控制反馈，而对于充电桩的其他状态因素目前还没有有效的解决办法。
3.因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种充电桩状态监测预警系统，能够对充电桩的实时状态进行监测并及时将监测信息反馈到管理中心，从而能够对充电桩的运维做出准确的指导，进而有效保障充电桩在使用过程中的安全性。
5.本实用新型提供的一种充电桩状态监测预警系统，包括用于检测充电桩状态的监测单元、用于接收监测单元输出的状态信息的处理控制单元以及与处理控制单元通信连接的远程监控单元；
6.所述充电桩状态监测单元包括电流采样模块、电压采样模块、温度监测模块以及高清摄像头；
7.所述电流采样模块、电压采样模块、温度监测模块以及高清摄像头的输出端与处理控制单元的输入端连接；
8.所述处理控制单元包括处理电路、故障指示模块、存储模块以及无线传输模块；
9.所述处理电路的控制输出端与故障指示模块的输入端通信连接，所述处理电路与存储模块通信连接，所述处理电路通过无线传输模块与远程监控单元通信连接。
10.进一步，所述故障指示模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、光耦oc1、三极管q1、三极管q2、nmos管q3以及指示灯led；
11.电阻r1的一端连接于5v直流电源，电阻r2的另一端与光耦oc1的发光二极管的正极连接，光耦oc1的发光二极管的负极连接于处理电路的控制输出端；光耦oc1的光敏三极管的集电极通过电阻r2连接于5v直流电源，光耦oc1的光敏三极管的发射极通过电阻r3接地，光耦oc1的光敏三极管的发射极与三极管q1和三极管q2的基极连接，三极管q1的集电极连接于12v直流电源，三极管q1的发射极与三极管q2的发射极连接，三极管q2的集电极接地，三极管q1的发射极和三极管q2的发射极之间的公共连接点通过电阻r5连接于nmos管q3的栅极，nmos管q3的漏极通过电阻r4连接于12v直流电源，nmos管q3的源极与指示灯led的正极连接，指示灯led的负极接地；其中，三极管q2为p型三极管。
12.进一步，所述远程监控单元包括监控服务器、存储服务器、触控显示器以及声光报警器；
13.所述监控服务器与存储服务器和触控显示器通信连接，监控服务器的控制输出端与声光报警器的控制输入端连接；监控服务器通过无线传输模块与处理电路通信连接。
14.进一步，还包括电源模块，所述电源模块包括变压器、整流电路、保护控制电路、第一稳压电路以及第二稳压电路；
15.所述变压器的输入端输入交流电，变压器的输出端与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端与保护控制电路的输入端连接，所述保护控制电路的输出端与第一稳压电路的输入端连接，第一稳压电路的输出端输出12v直流电，第二稳压电路的输入端连接于第一稳压电路的输出端，第二稳压电路的输出端输出5v直流电。
16.进一步，所述保护控制电路包括压敏电阻r6、电阻r8、电阻r9、电阻r7、电阻r10、nmos管q4、pmos管q5、电容c1、电容c2、稳压管zd1以及稳压管zd2；
17.电阻r9的一端连接于电阻r8的一端，电阻r9的另一端与pmos管q5的源极连接，电阻r8和电阻r9的公共连接点作为保护控制电路的输入端，电阻r8的另一端通过电阻r7接地，电阻r8和电阻r7之间的公共连接点连接于nmos管q4的栅极，nmos管q4的栅极通过电容c1接地，nmos管q4的栅极与稳压管zd1的负极连接，稳压管zd1的正极接地，nmos管q4的源极接地，nmos管q4的漏极通过电阻r10连接于pmos管q5的源极，pmos管q5的栅极连接于nmos管q4的漏极，pmos管q5的漏极作为保护控制电路的输出端，pmos管q5的漏极与稳压管zd2的负极连接，稳压管zd2的正极接地，pmos管q5的漏极通过电容c2接地；
18.电阻r8和电阻r9的公共连接点通过压敏电阻r6接地。
19.进一步，所述无线通信模块为移动通信模块。
20.进一步，所述处理电路为单片机。
21.本实用新型的有益效果：能够对充电桩的实时状态进行监测并及时将监测信息反馈到管理中心，从而能够对充电桩的运维做出准确的指导，进而有效保障充电桩在使用过程中的安全性，而且整个系统安全可靠。
附图说明
22.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
23.图1为本实用新型的系统结构示意图。
24.图2为本实用新型的故障指示模块电路原理图。
25.图3为本实用新型的保护控制电路的原理图。
具体实施方式
26.以下结合说明书附图对本实用新型做出进一步详细说明：
27.本实用新型提供的一种充电桩状态监测预警系统，包括用于检测充电桩状态的监测单元、用于接收监测单元输出的状态信息的处理控制单元以及与处理控制单元通信连接的远程监控单元；
28.所述充电桩状态监测单元包括电流采样模块、电压采样模块、温度监测模块以及高清摄像头；
29.所述电流采样模块、电压采样模块、温度监测模块以及高清摄像头的输出端与处理控制单元的输入端连接；
30.所述处理控制单元包括处理电路、故障指示模块、存储模块以及无线传输模块；
31.所述处理电路的控制输出端与故障指示模块的输入端通信连接，所述处理电路与存储模块通信连接，所述处理电路通过无线传输模块与远程监控单元通信连接；其中，电流采样模块用于对充电桩的输入电流、输出电流进行采样，电压采样模块用于对充电桩的输入电压和输出电压进行采样，充电桩的电压和电流(包括输入和输出)表征了充电桩的工作状态，是判断充电桩内部故障的关键因素，通过对电流以及电压进行采样后，如何电流或者电压出现异常，则通过故障指示模块进行故障指示，当维检人员到达现场，即可对故障设备进行维检；温度监测模块用于对充电桩的实时工作温度进行实时采样，包括充电桩内部温度(主要是功率器件工作发热)以及充电枪电缆温度进行实时采样，当内部温度过高或者充电枪电缆的温度过高，则通过故障指示模块进行指示，内部温度过高主要有两个方面的原因：一是内部功率器件异常，二是充电桩散热异常，因此，通过温度监测以及电流和电压采样信号，可以初步判断故障原因，利于维检，而高清摄像头设置于充电桩上，用于对挂置于充电桩的充电枪的电缆进行图像采集，通过远程监控单元的图像算法进行图像处理识别，识别包括电缆颜色变化、电缆是否龟裂等，从而用以判断充电枪电缆的老化状态；监测单元中的各模块均采样现有技术即可，在此不加以赘述；处理电路将接收到的信息进行打包处理并传输至远程监控单元，并且远程监控单元处理后，如判断存在故障状态，则向处理电路发出故障指示命令，故障指示模块工作进行指示；通过上述结构，能够对充电桩的实时状态进行监测并及时将监测信息反馈到管理中心，从而能够对充电桩的运维做出准确的指导，进而有效保障充电桩在使用过程中的安全性。其中，处理电路采用现有的单片机，无线通信模块采用现有的移动通信模块，包括4g模块和5g模块。
32.本实施例中，所述故障指示模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、光耦oc1、三极管q1、三极管q2、nmos管q3以及指示灯led；
33.电阻r1的一端连接于5v直流电源，电阻r2的另一端与光耦oc1的发光二极管的正极连接，光耦oc1的发光二极管的负极连接于处理电路的控制输出端；光耦oc1的光敏三极管的集电极通过电阻r2连接于5v直流电源，光耦oc1的光敏三极管的发射极通过电阻r3接地，光耦oc1的光敏三极管的发射极与三极管q1和三极管q2的基极连接，三极管q1的集电极连接于12v直流电源，三极管q1的发射极与三极管q2的发射极连接，三极管q2的集电极接地，三极管q1的发射极和三极管q2的发射极之间的公共连接点通过电阻r5连接于nmos管q3的栅极，nmos管q3的漏极通过电阻r4连接于12v直流电源，nmos管q3的源极与指示灯led的正极连接，指示灯led的负极接地；其中，三极管q2为p型三极管；通过上述结构，能够确保故障指示模块能够稳定工作，并且能够对处理电路进行良好的保护，其原理如下：当没有故障时，处理电路向光耦oc1的发光二极管的负极con1处输出高电平，光耦oc1截止，后续电路均不工作；而当故障发生后，处理电路输出低电平，此时光耦oc1导通，三极管q1和三极管q2组成图腾驱动电路，nmos管q3导通，指示灯led工作，进行故障指示；指示灯led采用现有的led阵列，由于处理电路为5v低压，而led阵列工作时电压高于处理电路，因此，通过光耦以及图腾驱动电路实现隔离，实现对处理电路的保护，而图腾驱动电路增强对nmos管q3的驱动能力。
34.本实施例中，所述远程监控单元包括监控服务器、存储服务器、触控显示器以及声光报警器；
35.所述监控服务器与存储服务器和触控显示器通信连接，监控服务器的控制输出端与声光报警器的控制输入端连接；监控服务器通过无线传输模块与处理电路通信连接，通过上述结构，能够及时对上传的数据进行处理，并对数据进行告警、显示以及存储。
36.本实施例中，还包括电源模块，所述电源模块包括变压器、整流电路、保护控制电路、第一稳压电路以及第二稳压电路；
37.所述变压器的输入端输入交流电，变压器的输出端与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端与保护控制电路的输入端连接，所述保护控制电路的输出端与第一稳压电路的输入端连接，第一稳压电路的输出端输出12v直流电，第二稳压电路的输入端连接于第一稳压电路的输出端，第二稳压电路的输出端输出5v直流电，为了保证整个系统的稳定，则需要进行稳定可靠的供电，还需要对后续电路进行保护，因此采用上述结构，其中，第一稳压电路和第二稳压电路均采用现有电路，比如lm7812和lm7805芯片，又比如ams1117-5.0v芯片和ams1117-12.0v芯片；其中，第一稳压电路输出的12v电压供给故障指示模块以及状态监测单元的各模块；而第二稳压电路输出的5v电压供给处理电路、无线通信模块以及存储器使用；整流电路为现有的全桥式整流电路，而保护控制电路则进行过流和过压保护，具体如下：
38.所述保护控制电路包括压敏电阻r6、电阻r8、电阻r9、电阻r7、电阻r10、nmos管q4、pmos管q5、电容c1、电容c2、稳压管zd1以及稳压管zd2；
39.电阻r9的一端连接于电阻r8的一端，电阻r9的另一端与pmos管q5的源极连接，电阻r8和电阻r9的公共连接点作为保护控制电路的输入端，电阻r8的另一端通过电阻r7接地，电阻r8和电阻r7之间的公共连接点连接于nmos管q4的栅极，nmos管q4的栅极通过电容c1接地，nmos管q4的栅极与稳压管zd1的负极连接，稳压管zd1的正极接地，nmos管q4的源极接地，nmos管q4的漏极通过电阻r10连接于pmos管q5的源极，pmos管q5的栅极连接于nmos管q4的漏极，pmos管q5的漏极作为保护控制电路的输出端，pmos管q5的漏极与稳压管zd2的负极连接，稳压管zd2的正极接地，pmos管q5的漏极通过电容c2接地；
40.电阻r8和电阻r9的公共连接点通过压敏电阻r6接地。其中，电阻r9一方面用于限流限压，另一方面用于过流采样，当正常时，nmos管q4导通，pmos管q5导通，从而向后续供电；而存在较小过压时(过压较小，也就是说此过压不会对nmos管q4造成损坏冲击，由稳压管zd1决定)，此时稳压管zd1导通，从而nmos管q4截止，pmos管q5截止，从而停止供电形成保护；而当过压较大时，会损坏到nmos管q4以及pmos管q5，则压敏电阻r6导通进行短路保护，过流时的原理与过压类似，都是通过zd1和电阻r6的击穿电压来实现保护，指示当电流过大时，电阻r9左端的电压增大，从而导致zd1或者r6导通实现保护，进而确保整个系统的安全性与可靠性。
41.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。