一种基于手机APP的发电机组远程控制系统及控制方法与流程

本发明涉及电力自动化技术领域，具体是一种基于手机app的发电机组远程控制系统及控制方法。

背景技术

目前，在经济建设和工农业生产、国防、科技等日常生产经营活动中，由于受地理条件、环境限制，如应急供电，基站通讯，野外作业等，经常会遇到电力无法及时供应，或日常生活中有遇到电力缺口等原因，均需要应急供电系统，近年来随着技术进步，作为应急电源及野外电源的必备选择，发电机组越来越多地进入到我们的日常生活中。

发电机组是将其他形式的能源转换成电能的成套机械设备，发电机组将机械能传给发电机，再由发电机转换为电能，输出到用电设备上使用。由于机组工作时噪声较大，同时当机组长时间处于自动工作状态，均无必要安排专人值守，随之而来的当发电机组出现异常或隐患时，由于维护人员无法及时了解到发电机组的工作状态，影响了发电机组的正常运行，甚至引发故障或导致机组运行故障，而且当机组做为后备供电系统时，如果现场无人值守，当电力供应异常时无法及时启动机组，当供电恢复时无法及时关闭机组，造成能源的浪费；

为了解决上述缺陷，现提供一种解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于手机app的发电机组远程控制系统及控制方法，通过远程客户端平台或手机app软件实现发电机组与远程客户端平台之间的实时通讯，发电机组远程控制系统通过4g全网通模块接收远程客户端平台或手机app软件发送的设备参数及控制指令，启动或关闭发电机组。并实时显示机组运行电流、电压、输出功率、运行时间等参数。实现机组运行的远程在线监测。当发电机组运行时出现燃油不足，或机油压力过低，温度异常等情况时，系统自动报警或保护停机等功能。

同时，发电机组远程控制系统还可以实现系统自动启动、自动停机或保护停机等功能。当供电负载回路出现电力中断、缺相或电压异常时，发电机组远程控制系统自动启动，切换到备用电源工作状态。当供电负载回路恢复正常时，系统自动关闭。

发电机组在运行过程中出现电压过高或过低、油压低、温度异常、转速异常，输出功率异常时，发电机组远程控制系统自动保护停机。同时，为了保障系统能最大限度的工作在无人值守状态，系统还能对启动系统电源进行自动充电、燃油自动补给、冷却液自动补给等功能。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于手机app的发电机组远程控制系统，包括发电机组、单片机、油位检测电路、温度检测电路、电压电流检测电路、起停控制电路、can通讯接口、本地控制电路、存储器、4g全网通模块、um220bd2/gps模块；

所述油位检测电路、温度检测电路、电压电流检测电路、起停控制电路输入端与发电机组相连接，所述油位检测电路、温度检测电路、电压电流检测电路、起停控制电路输出端均与单片机的输入端连接，所述单片机通过can通讯接口电路与发动机ecu的can通讯电路相连接；所述本地控制电路、存储器、4g全网通模块、um220bd2/gps模块与单片机分别相连接。

进一步地，油位检测电路、温度检测电路和电压电流检测电路与单片机的信号输入电路相联，用于获得实时的油位信号，温度信号及电压，电流信号,同时由单片机根据输出的电压电流值计算出发电机组的输出功率。

进一步地，所述单片机通过起停控制电路与发电机组相连接，通过本地起停控制电路或远程网络控制单片机驱动起停控制电路，实现对发电机组的启动，停机控制；所述单片机通过can通讯接口电路与发电机组的发动机ecu的can通讯电路相连接，可实现发动机转速，机油压力，温度信息实时采集。

进一步地，所述本地控制电路与单片机的输入端相连接，实现本地对发电机组的发动机启动、停机控制及运行参数设置。

进一步地，该系统还包括存储器单元，实现对发电机组故障、告警信息的记录，设置的运行参数记录存储；所述存储器单元还用于运行参数记录、运行时间记录、剩余油量显示、机油状态指示、温度检测、输出功率、电压、电流检测、服务电话设置、故障信息的记录和运行数据的导出功能。

进一步地，4g全网通模块、um220bd2/gps模块与单片机相连接，所述单片机通过4g全网通模块访问远程网络服务器，进行远程控制指令接收，实现对发电机组进行实时控制，并将发电机组的运行状态信息上传到远程网络服务器，维护人员可通过远程客户端平台或手机app应用软件实现信息的实时查看；

在多机并网运行时，单片机通过4g全网通模块进行网络定位，或接收um220bs2/gps模块信息，采集到当前位置，将发电机组所处的地理位置通过4g全网通模块上传到远程网络服务器；便于维护人员识别当前机组编号,查阅当前位置的发电机组运行信息。

一种基于手机app的发电机组远程控制系统的控制方法，该方法包括以下步骤：

(1)当发电机组远程控制系统通电运行后，单片机通过油位检测电路、温度检测电路、电压电流检测电路、can通讯接口电路检测当前的发电机组控制系统剩余油量、环境温度、输出电流电压、机油压力信息和发动机的状态信息、同时单片机还通过通过4g全网通模块进行网络定位，或接收um220bs2/gps模块信息,获取当前发电机组所处的地理位置信息,并通过4g全网通模块将上述信息发送到远程网络服务器，维护人员可通过远程客户端平台或手机app平台查看发电机组的当前状态信息；

同时维护人员还可以通过远程客户端平台或手机app软件查看发电机组的历史状态、故障信息、历史运行数据、维护信息，查阅剩余油量、机油状态信息，并可通过远程客户端平台或手机app软件对发电机组的运行参数进行设置，服务电话设置并保存在发电机组远程控制系统终端的存储器单元中，或进行运行数据的导出；

(2)当发电机组处于停机状态，并且各项参数正常时，维护人员通过远程客户端平台或手机app软件发送控制指令，该指令信息通过网络进行传输，并被发电机组远程控制系统中的4g全网通模块接收后，将其传送给单片机，单片机接收到该信息后，即输出一个控制信号给起停控制电路，起停控制电路驱动启动接触器，带动启动马达工作，发动机启动成功并带动发电机发电，此时，发电机组输出电压和电流,进入正常工作状态；

发电机组进入正常工作状态后，电压和电流传感器输出电流，电压信号，通过电流电压检测电路将其调理成合适的电压信号，传送给单片机,单片机采集到这些信息后，通过运算，将其换算成实际电压，电流值，再根据输出的电压电流值计算出发电机组的输出功率；发动机的工作状态信息通过can通讯接口传送给单片机，单片机通过解析can信息，获得发动机的水温、转速参数，通过4g全网通模块将这些信息上传到远程网络服务器，维护人员可通过远程客户端平台或手机app软件片随时查看机组的工作状态；

(3)发电机组工作过程中，发电机组远程控制系统对运行中异常或报警信息按等级进行报警；

发电机组远程控制系统实时检测机组的工作状态，并将运行参数与保存在存储器中的设置值进行比较，当运行参数产生异常时，系统即产生相应的警告信息，保存记录到存储器中，并通过4g全网通模块将异常信息上传到远程网络服务器,远程客户端平台或手机app软件通过在线访问服务器，客户端平台或监控软件会弹出一个警告信息，提示维护人员关注该警告信息；

当系统检测到燃油不足、机油压力过低、电压过高或过低、水温过高或其它需要维护人员及时干预解决的情况时，系统发送报警信息；如果维护人员没有及时清除信息或进行响应时，发电机组远程控制系统会自动启动短信服务或拔号程序，进行短息提示或接通服务电话，通知维护人员及时处理；

发电机组工作过程中，维护人员可以通过远程控制，使发电机组工作在无人值守运行状态，或通过远程客户端平台或手机app软件进行远程自动运行控制；远程客户端平台或手机app软件实时采集供电系统的用电需求，当供电系统出现电力缺口时，由远程客户端平台或手机app软件自动发送控制指令到4g全网通模块，单片机系统通过接收远程指令，自动启动发电机组投入运行，实现自动电力调度，当电力需求达到停机条件时，系统自动停机，并将信息发送给远程网络服务器；

发电机组远程控制系统根据电力需求或用户需求自动调整，通过远程控制平台实现发电机组自动启动、供电回路自动加载、卸载倒换、自动保护停机、开关发电设备最终形成远程网络闭环控制，从而实现发电机组在无人值守状态下自动运行。

本发明的有益效果：本发明通过通过手机客户端平台实现发电机组的启动、停止控制；发电机输出的电压、电流实时监测、发电机组缺机油时自动报警功能、发电机组燃油不足时自动报警功能。确保发电机组在无人值守的情况下安全、可靠运行。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的装置结构示意图；

图2是本发明的装置控制流程示意图；

图3是本发明的手机app工作示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于手机app的发电机组远程控制系统，包括发电机组、单片机、油位检测电路、温度检测电路、电压电流检测电路、起停控制电路、can通讯接口电路、本地控制电路、存储器、4g全网通模块、um220bd2/gps模块等。

所述油位检测电路、温度检测电路、电压电流检测电路、起停控制电路输入端与发电机组相连接，所述油位检测电路、温度检测电路、电压电流检测电路、起停控制电路输出端均与单片机的输入端连接，所述单片机通过can通讯接口电路与发电机组的发动机ecu的can通讯电路相连接。所述本地控制电路、存储器、4g全网通模块、um220bd2/gps模块与单片机分别相连接。

发电机组的发动机燃油由一个独立油箱进行供给，内置一个电容式油位传感器,能够精确测量油箱油位信息，安装方便、可靠性高、精度高、可在各种场合对汽油、柴油油位进行准确的测控，传感器的传感部分是一个同轴的容器，放在油箱内，其测理原理是：由电极和导电材料制造的油箱壁构成了一个电容。对于一个给定的电极，被测介质的介电常数不变时，给电极加一个固定频率的测量电压，则流过电容的电流取决于电容电极间介质的高度，并与之成比例。因此电容式油位计是基于电容量的改变，来进行油位测量的，当油进入容器后引起传感器壳体和感应电极之间电容量的变化，这个变化量通过电路的转换并进行精确的线性和温度补偿，输出模拟信号。当燃油的油量变化时，传感器的输出电压发生相应变化，该变化值被油位传感器检测，变换为一个电压信号并送入到单片机的信号采样输入端，单片机根据电压值换算成实际油量信号。

为了确保柴油发电机的正常运行，在运转过程中需要对发电机组里面的冷却液温度进行检测，发电机组工作时的温度变化由温度传感器通过一个温度检测电路输入到单片机的采样信号输入端；冷却液温度传感器采用热敏电阻式传感器,安装在发电机组的循环水路通道上,当冷却液温度发生变化时,温度传感器的电阻阻值会发生相应的变化,并被发电机组远程控制系统采集和监控,发电机组工作时,会根据自身的冷却液温度传感器的温度变化来控制风扇转动，调整的燃料供应，控制喷油定时和发动机保护。如果温度传感器失灵,会导致较低的发动机转速和功率下降，当水温过高时,温度变化值被发电机组远程控制系统采集到,此时发电机组远程控制系统会自动发送报警信息；如果维护人员没有及时清除信息或进行响应时，发电机组远程控制系统会自动启动短信服务或拔号程序，进行短息提示或接通服务电话，通知维护人员及时处理；发动机工作后，带动发电机工作，发电机输出的电压电流通过电压和电流传感器输出到电压电流检测电路，由电压电流检测电路对信号进行调理，得到一个适合单片机采样的电压信号，输入到单片机的采样信号输入端。同时由单片机根据输出的电压电流值计算出发电机组的输出功率。

在发电机组与发电机远程控制系统之间，接有一个起停控制电路，主要用来实现发动机的启动、熄火控制。启动电路由单片机产生一个驱动信号，控制启动接触器吸合，带动启动马达旋转，每次启动时间约为3-10秒，同时通过判断发动机本体上的发电机输出电压是否正常，如果发电机的输出电压正常，则关闭启动马达输出，若启动不成功，间隔壁15-30秒后再次启动，总启动时间不超过80秒，总启动次数不超过3次，若连续三次均未启动成功，则系统报启动故障。发动机的停机控制由单片机产生一个驱动信号，控制熄火断油阀，切断发动机的燃油供应，当熄火断油阀接通时，同时判断判断发动机本体上的发电机输出电压，当发动机本体上的发电机输出电压下降到设定的电压值后，表明此时发动机已经停机，延时约3秒后，单片机产生一个控制信号，关闭熄火断油阀，完成停机控制。

发电机组的发动机ecu控制模块通过can通讯电路与单片机的can接口相连接，单片机的can工作于监听模式，发动机在工作时，ecu模块实时采集发动机的运行信息，如转速、水温，机油压力等参数，通过can网络接口发送单片机。单片机接收到发动机ecu模块传送过来的can报文信息，并进行解析，得到发运机的运行信息，并通过4g全网通模块实时传送给远程服务器,维护人员可通过远程客户端平台或手机app软件查看实时信息。

为了实现发电机远程控制系统本地就近控制，本方案中通过一个人机接口电路与单片机的输入端相连接，人机接口电路为本地控制电路；本地控制电路包括有键盘输入电路和信息显示单元，可实现运行参数输入设置，参数修改，信息查看，设置信息保存等功能。通过人机界面(本地控制电路)可实现本地对发电机组的发动机启动、熄火控制、运行参数、报警参数设置、保养信息提示、实时温度、电压、电流、功率显示、服务电话设置，网络参数设置等功能。做为本地人机界面的支持系统，实现发电机远程控制系统还包括了一个存储器单元，实现对上述信息的记录存储。以实现信息实时记录、故障信息的存储，运行数据的导出等功能。

发电机远程控制系统与远程网络服务器之间的信息交换通过一个4g全网通模块来实现，在本方案中采用了一个4g全网通模块和m220bd2/gps双系统双模高精度北斗芯片模块,4g全网通模块可以全部兼容4g时代的7模18频，支持电信、移动、联通的2g、3g、4g全部网络。bd2/gps双系统双模高精度北斗芯片模块可以实现高精度定位或授时功能,以实现发电机远程控制系统时钟同步,支持gps和北斗两种模式定位。单片机通过4g全网通模块访问远程服务器，进行远程控制指令接收，实现对发电机组进行实时控制，并将发电机组的运行状态信息上传到远程服务器，维护人员可通过远程客户端平台或手机app应用软件访问该服务器,实现信息的实时查看或远程控制，如附图3所示；在多机并网运行时，单片机通过4g全网通模块进行网络定位，或接收um220bs2/gps模块信息，采集到当前位置，将发电机组所处的地理位置通过4g全网通模块上传到远程用服务器。便于维护人员识别当前机组编号,查阅当前位置的发电机组运行信息。

一种基于手机app的发电机组远程控制系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)当发电机组远程控制系统通电运行后，单片机通过油位检测电路、温度检测电路、电压电流检测电路、can通讯接口电路检测当前的发电机组控制系统电池电压、环境温度、油量，机油压力等信息和发动机的状态信息、同时单片机还通过通过4g全网通模块进行网络定位，或接收um220bs2/gps模块信息,获取当前发电机组所处的地理位置信息,并通过4g全网通模块将上述信息发送到远程网络服务器，维护人员可通过远程客户端平台或手机app平台查看发电机组的当前电池电压是否正常，温度是否正常等状态信息,确保系统能够正常启动。

同时维护人员还可以通过远程客户端平台或手机app软件查看发电机组的运行时间、剩余时间、历史状态、故障信息、历史运行数据、维护信息，查阅剩余油量、机油状态等信息，并可通过远程客户端平台或手机app软件对发电机组的运行参数进行设置，服务电话设置并保存在发电机组远程控制系统终端的存储器单元中，或进行运行数据的导出。

当发电机组处于停机状态，并且各项参数正常时，维护人员通过远程客户端平台或手机app软件发送控制指令，该指令信息，通过网络进行传输，并被发电机组远程控制系统中的4g全网通模块接收后，将其传送给单片机，单片机接收到该信息后，如果启动条件不满足，即输出一个警告信息给远程服务器，维护人员可通过返回的信息查看原因或进行相应的故障排除。反之，如条件满足，则起动电路产生一个输出控制信号，并进行放大，驱动启动接触器，带动启动马达工作，发动机启动成功并带动发电机发电，此时，发电机组输出电压和电流,进入正常工作状态。发电机远程控制系统通过电压电流检测电路检测到有电压和电流输出后，自动断开启动马达，完成启动过程。起停控制电路是实现发电机组与发电机组远程控制系统之间工作与停机控制的关键部件，当系统需要停机时，发电机组远程控制系统输出一个控制信号，并进行放大，驱动熄火断油阀工作，切断油路，使发电机组断油停机。

发电机组进入正常工作状态后，电压和电流传感器输出电流，电压信号，通过电流电压检测电路将其调理成合适的电压信号，传送给单片机,单片机采集到这些信息后，通过运算，将其换算成实际电压，电流值，由于发电机组输出的电流和电压信号均为交流信号，机组输出的交流电压满足公式e＝emsinωt，电流i＝imsinωt和；它的电压有效值为电流有效值

由于输出的电流和电压值均较高，处理器无法直接进行采样，本方案中通过小信号交流采样方式对电压电流信号进行采样，最终得到实际的比例值，再根据比例值换算成实际的采样值，具体实施方式如下：将设定变比的电流和电压互感器原边，接入到发电机输出的电流和电压回路中，当发电机正常工作后，有电流和电压输出时，电流和电压互感器的副边则按比例产生的交流电压信号，由于交流信号以的0电平为基准，信号的正负半周电压波形大小对称，平均后互相抵消，其平均值为零。本方案中将该交流电压信号经过电压调理电路进行电压调整后，得到一个输入0～5v电压到发电机远程控制系统的处理器信号采样端口，信号采样采用定时器触发，使用dma数据采样方式，每125us触发一次采样,每毫秒采样8次,每个交流周期采160次,对输入交流电压进行采样并获取其均方根值，即为交流电压或电流的有效值,再根据互感器的变比还原成原边的实际电流和电压值。最后根据计算出的电压电流值得到发电机组的输出功率；

发动机的工作状态信息由发动机ecu模块通过can通讯接口传送给单片机，单片机通过解析can信息，获得发动机的水温、转速等参数，通过4g全网通模块将这些信息上传到远程网络服务器，维护人员可通过远程客户端平台或手机app软件片随时查看机组的工作状态。

(3)发电机组工作过程中，发电机组远程控制系统对运行中异常或报警信息按等级进行报警。发电机组远程控制系统实时检测机组的工作状态，并将运行参数与保存在存储器中的设置值进行比较，当运行参数产生异常时，系统即产生相应的警告信息，保存记录到存储器中，并通过4g全网通模块将异常信息上传到远程网络服务器,远程客户端平台或手机app软件访问该服务器后，客户端平台或监控软件会弹出一个警告信息。提示维护人员关注该警告信息。当系统检测到燃油不足、机油压力过低、电压过高或过低、水温过高或其它需要维护人员及时干预解决的情况时，系统发送报警信息，如果维护人员没有及时清除信息或进行响应时，发电机组远程控制系统会自动启动短信服务或拔号程序，进行短息提示或接通服务电话，通知维护人员及时处理。

发电机组工作过程中，维护人员可以通过远程控制，使发电机组工作在无人值守运行状态，或通过远程客户端平台或手机app软件进行远程自动运行控制。远程客户端平台或手机app软件实时采集供电系统的用电需求，当供电系统出现电力缺口时，由远程客户端平台或手机app软件自动发送控制指令到4g全网通模块，单片机系统通过接收远程指令，自动启动发电机组投入运行，实现自动电力调度，当电力需求达到停机条件时，系统自动停机，并将信息发送给远程网络服务器。

发电机组远程控制系统根据电力需求或用户需求自动调整，通过远程控制平台实现发电机组自动启动、供电回路自动加载、卸载倒换、自动保护停机、开关发电设备最终形成远程闭环控制。如图2所示，由远程客户端平台或手机app软件设定或自动分析现场用电需求，通过发电机组远程控制系统输出启动控制信号,启动发电机组进行发电，当设定条件满足(需求结束)需要停机时,由远程客户端平台或手机app软件发送控制指令,由发电机组远程控制系统输出熄火控制信号,关闭发电机组,现场用电需求结束.从而实现发电机组在无人值守状态下自动运行。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。