基于互联网技术的移动供电管理系统的制作方法

本实用新型涉及移动电源供电与用电管理技术，特别是基于互联网技术的移动供电管理系统。

背景技术：

在室外使用大型用电设备时，如电动挖掘机等工程机械，或者是电动汽车，很难利用电网直接进行供电，因而限制了这些设备的应用普及。一种较好的解决方案是将可移动的电池供电车在有电网的地方充好电后，把它们移动到那些用电设备附近，为这些设备进行供电。但是，这种方式存在以下问题：

那些用电设备往往需要很大的供电量，如果电池车上装载的电池很多，供电车的重量就很大，需要充电的时间也很长，其机动性就差。而电池少，机动性好，又会不够使用。而且电池的使用寿命受使用环境、使用方式，以及充电时机、充电程序等多种因素影响。电池的充电时机，充电模式的管理是非常复杂的技术，而且根据每个电池的使用履历的不同，所需要的充电模式也不一样，这种个性化的充电技术需求，如果要用供电车上的控制系统来实现，则这样高难度的控制系统需要很高的制作成本。因此，通过制造高性能的控制设备来应对电池管理很难达到成本和技术要求的平衡；

可另一方面，若是把最佳用电和充电方法教给现场操作人员，不仅需要培训他们很长时间，且对操作人员的能力要求较高，极大增加了人力和时间成本。上述问题，若不解决，难以实现经济合理的移动供电，难以推动移动供电的真正普及。

技术实现要素：

本实用新型要解决现有技术的问题，公开了基于互联网技术的移动供电管理系统，通过网络（或云端）监控技术来实时判断出供电车电池使用状态，并通过调度后续供电车适时交替和充电管理保证供电车的电池尽量处于最佳工作状态，从而大幅度降低电池车的成本。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

基于互联网技术的移动供电管理系统，包括若干供电车、用电设备和供电管理中心，且都设有通讯装置，供电车为用电设备的运行提供电力，供电管理中心根据用电设备的需要，可远程控制管理供电车的调度；所述供电车中设有电源装置、控制装置、电力变换输出装置、电力连接装置及行驶装置，电力连接装置将供电车的电力输送至用电设备；所述供电管理中心中设有数据库和调度管理系统，数据库中记录所有供电车的身份信息及供电履历信息。通讯装置用于供电车、用电设备和供电管理中心之间信号的传输。信号包括用电设备发出的操作控制信号，以及供电车的工作状态信号、残余可供电电量信号等。

优选的，所述供电车中的电源装置采用蓄电池，并在供电车中设有充电装置和充电控制装置，通过通讯装置，供电管理中心中的调度管理系统可远程控制供电车的充电控制装置，管理充电装置的充电时间及充电电流。所述充电控制装置连接充电装置，用于采集充电数据，并响应移动供电管理中心发来的充电控制指令对充电装置进行控制，对从供电现场替换下来的供电车进行充电时间、充电电流和充电过程的管理，并且可根据其他供电车的备用状态和地理分布状态选择需要进行充电的地点。

优选的，所述供电车和所述用电设备中都设有定位装置，并且位置信息通过通讯装置发送至供电管理中心。通过定位装置，供电管理中心掌握各个供电车和用电设备的位置关系，作出最合适的调度安排。

优选的，所述供电车中还设有温度传感器和温度调节装置；所述温度传感器即可检测供电车内部的温度，也可检测供电车外部的温度。电池的工作环境温度是影响电池寿命和电池容量的一大要素。看起来简单，但温度范围控制的太严，则温度控制的行为本身就需要消耗很高的电能，而减少了供电车对外供电的总量。而且设备成本也要提高。控制太松，则可能影响电源装置的寿命。本实用新型中，在供电车上安装了可检测内部温度和外部温度的温度传感器，供电车无论在工作状态还是在待命状态，通讯装置都要把温度传感器检测的数据定时发送到供电管理中心，供电管理中心根据供电车内外的温度差来判断车内温度提高的原因是电源装置发热，还是因为环境温度过高所造成。如果是因为电源装置自身的发热所造成，则供电管理中心可以远程开启温度调节装置降温。但如果是环境温度过高而造成，或供电车并没有处于供电状态，则可以把供电车调离到气温低或不被太阳直射的地方。这样供电车上即使没有安装复杂的冷却控制设备功能也能得到最合理的温度管理。

优选的，所述供电管理中心中还设有专家系统，供电车上有电池电压传感器，并经通讯装置每隔一段时间向管理中心报告一次，结合数据库和供电车的电池电压变化历程，专家系统可计算出供电车的可持续供电时间，并制定车辆调度及充电方案。专家系统可以判断出供电车电源装置使用状态，并通过调度后续供电车适时交替和充电管理保证供电车的电源装置尽量处于最佳工作状态，从而大幅度降低供电车的成本。具体的，专家系统根据定时接收的电池电压信息，以及数据库预存的电池特性数据可以估算出电池内残存的电量，并根据整个工作过程中电量的减少速度，可计算出电源装置可持续供电时间；同时，根据当前供电车所处用电位置以及各备用供电车所处位置，确定需要派遣的后续替换供电车，由供电管理中心向要派遣的后续替换移动供电车发出调度信号，实现了供电接替的快捷调度，确保供电的连续性，有利于使电源装置工作处在最佳状态，从而延长电源装置寿命。

优选的，所述供电管理中心中还设有计费系统，可以计量供电车在对外供电时被供电车消耗的电费，也可计量供电车在接受充电时自身消耗的电费。计费系统的功能具体为：一块为在供电车充电时，通讯装置也可把经过充电装置的累计电量定时发送到供电管理中心，计费系统根据充电电量和充电时间，计算出需要支付给充电供给方的电费；另一块为根据用电设备一方的用电需求征收电费并录入计费系统中，通讯装置经过电力变换输出装置的累计供电量信息定时发送到供电管理中心，计费系统实时监控电费余额，并且可在超过电费额度时，供电管理中心可向供电车发送停止正常供电的指令。

优选的，供电管理中心可以设置或变更供电车中的通讯装置的识别号码，只有当供电车上的识别号码被设置为当用电设备可识别的号码时，用电设备才可以通过供电车上的通讯设备控制电力变换输出装置以及控制装置。

优选的，供电管理中心可以接受电网管理机构发出的电网供电预报信息，并相应电网管理机构的要求，控制接在由电网供电的充电点上的供电车的充电开启时间和充电电流，在电网电力不足时，减少或停止充电，而在电网电力剩余时加大充电量。

基于互联网技术的移动供电管理系统的调度管理方法，其步骤为：

S1、用电设备一方向供电管理中心提出供电需求申请；

S2、确认后准备调度工作，通过通讯装置和定位装置对供电车和用电设备的位置进行确认，结合数据库信息，调度管理系统选择合适的供电车前往相应地点；选择的条件包括供电车和用电设备之间的距离，供电车的电量、供电履历等；

S3、到达后将供电车和用电设备通过电力连接装置正确连接，向供电管理中心确认后开始供电；

S4、供电过程中，供电车的残余电量信号通过通讯装置发送至用电设备和供电管理中心；

S5、供电管理中心判断当前供电车的电量是否满足用电设备的运行需求：

若满足需求，供电车继续供电直至结束；

若不满足需求，供电管理中心的调度管理系统准备后续的供电车，并在合适的时机前往替换；

S6、供电结束后，调度管理系统指令供电车前往相应地点进行充电及后续保养。

优选的，在步骤S1中，用电设备一方还需要向供电管理中心提出需要供电的大致时间和用电量，并缴纳电费，并计入到计费系统中；在步骤S5中，还需要判断当前计费系统中的余额是否足够，若电费余额不足，则通知用电设备一方补充电费，不补交的，则供电管理中心通过控制供电车的控制装置限制供电。

优选的，在供电车供电过程中，温度传感器检测供电车内部和外部的温度，判断电源装置的温度是否过高，若温度过高，则供电管理中心控制温度调节装置启动进行冷却。

优选的，在选择合适的供电车过程中，专家系统通过数据库中供电车的供电履历信息进行选择，保证每台供电车的电源装置都处于最佳使用状态；并且专家系统能计算正使用的供电车的残余电量及残余供电时间，使供电管理中心的调度管理系统能提前调度供电车前往替换，保证用电设备运行的连续性。

优选的，结合工作任务情况、充电站额定容量、电力价格因素及供电车的供电履历，专家系统选择合适的充电时间和充电方案，其中充电方案有：1、快速充电模式，适用于后续工作任务比较紧的情况，采用大电流进行充电，缩短充电时间；2、标准充电模式，适用于后续工作任务不紧急的情况，先用较大的电流充电，到一定程度后，再用小电流慢充一段时间；3、康复充电模式，适用于后续工作任务不紧急的情况，让充电电流在最大与最小之间进行分若干层次进行充电，以激活电池内休眠的元素。其中，在有阶梯电价的地区，且后续任务不紧急的时候，在电价低的时间段自动开始充电。

优选的，充电点的电网电量信息可以经过供电管理中心控制接在该充电点上的供电车的充电开启时间和充电电流，在电网电力不足时，减少或停止充电，而在电网电力剩余时加大充电量。尤其对那些发电量不容易控制的自然能（如太阳能，风能等）所发电力，可以通过控制充电时机和充电量而得到有效的利用。

一种电源装置残余供电时间的计算方法，计算方法的公式为：

Tei=(Qi-Qe)*（ti-ti-1) /(Qi-Qi-1)+ T_Qi，

公式中：ti和ti-1表示第i次和第i-1次数据采集时间点；Qi和Qi-1表示在ti和ti-1时间点上电源装置的残余电量；Qe表示残余电量的极限值；T_Qi表示修正值，专家系统根据每台供电车过去供电履历中电池残存电量为Qi时的预测误差经验值算出；Tei表示在第i次数据采集时间点时，电源装置的残余供电时间。

专家系统根据定时传来的电源装置电压信号，不断修正残余供电时间Tei，在供电初期,所预计的残余供电时间Tei会波动很大，但随着工作时间的延长，残余供电时间Tei会逐渐趋于稳定。当一次供电完成后，在这次供电过程中所预测的Tei过程纪录和实际的供电结果时间会被留存在供电管理中心的数据库中，用于更新残量预测修正值T_Qi，以提高以后的预测精度。

电源装置残余供电时间的计算方法的作用在于判断需要的供电车数量以及有利于在供电车所需数量在两辆及以上时的调度安排。供电车所需数量在两辆及以上时，供电管理中心根据正在工作的供电车残余可供电时间，和后续供电车的状况，以及用电设备所需的工作时间，确定后续供电车的到达时间。如果当前工作的供电车和后续供电车加起来的总供电时间可以超过用电设备需要的工作时间，就可以在当前的供电车的电量消耗完之前，提前切换，让供电车提早去充电，准备为其他用电设备供电。

供电管理中心的供电车调度安排的目标是：第一，要满足用电设备一方充足的电力供应，保证的方法有三种：1、选择合适电池容量的供电车；2、在用电设备休息时供电车进行快速补充充电；3、供电车的及时切换。第二，在保证供应的前提下，优化供电车的配置、移动路线、充电时机和充电地点，而尽量减少供电车的移动成本。第三，充分发挥每台供电车的电池容量的作用，既把每次充进去的电能尽可能全部供完，而使电源装置的使用效率达到最高。但如果有闲置的供电车时，则尽量把总的供电负担分摊给两辆以上的供电车，以减少单台供电车的电池负担，延长电池的寿命。

本实用新型的有益效果在于：

1、可以通过数台电力容量有限的可移动供电车，为用电量较大但又不能接入电网的用电设备提供持续供电，为用电设备的电动化普及，节能减排做出贡献。

2、通过对供电车辆的合理调度，实现移动供电车的适时交替，一方面保证供电的连续性，一方面保证每台移动供电车的电池都处于最佳使用状态，而延长电池的总体使用寿命，降低移动供电的运营成本。

3、大幅度的降低现场操作人员的培训和管理费用。电池的充电管理和环境温度管理需要很多的知识和经验，把这些知识交给每一个现场工作人员不仅在员工管理上非常困难，而且成本也很高。通过供电管理中心进行统筹控制，可大幅度减少对现场员工的技术训练要求，既能对每台供电车做出个最优管理，又能大幅度降低运营费用。

4、供电车自带充电装置，可自动记录充电电量，因而可以在只要有电源的地方就可以充电，且电费可以直接从调度中心支付给电源提供方。这样既可以充分利用社会电力资源，也可以降低供电商的充电网电建设投资。

5、供电车充电时间和充电电流可以在远程进行控制，所以在电网电力不足时，减少或停止充电，而在电网电力剩余时加大充电量。这样能更好的让那些发电量不容易控制的自然能（如太阳能，风能等）电力得到合理的利用，对这些产业的发展也起到促进作用。

附图说明

图1是本实用新型的移动供电系统的构成示意图；

图2是本实用新型中供电车的结构示意图；

图3 是本实用新型中通过远程进行供电车温度管理的结构示意图；

图4是本实用新型中三种充电模式充电电流和充电时间的关系图；

图5是本实用新型中供电车的电池电压和电池残留电量的关系曲线图。

图中：1、供电车；1.1、电源装置；1.2、控制装置；1.3、电力变换输出装置；1.4、电力连接装置；1.5、充电装置；1.6、充电控制装置；1.7、行驶装置；1.8、温度传感器；1.9、温度调节装置；2、用电设备；3、供电管理中心；3.1、数据库；3.2调度管理系统；3.3、专家系统；3.4、计费系统；4、通讯装置；5、定位装置；101、快速充电模式；102、标准充电模式；103、康复充电模式。

具体实施方式

下面通过具体实施方式和附图对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型的具体实施方式为：如图1和图2所示，基于互联网技术的移动供电管理系统，包括若干供电车1、用电设备2和供电管理中心3，且都设有通讯装置4，供电车1为用电设备2的运行提供电力，供电管理中心3根据用电设备2的需要，可远程控制管理供电车1的调度。

其中，供电车1中设有：

电源装置1.1；

控制装置1.2；

电力变换输出装置1.3；

电力连接装置1.4，电力连接装置1.4将供电车1的电力输送至用电设备2；

充电装置1.5；

充电控制装置1.6，通过通讯装置4，供电管理中心3中的调度管理系统3.2可远程控制供电车1的充电控制装置1.6，管理充电装置1.5的充电时间及充电电流；

行驶装置1.7；

以及，温度传感器1.8和温度调节装置1.9，温度传感器1.8即可检测供电车1内部的温度，也可检测供电车1外部的温度。

其中，供电管理中心3中设有：

数据库3.1，数据库3.1中记录所有供电车1的身份信息及供电履历信息；

调度管理系统3.2；

专家系统3.3，结合数据库3.1，专家系统3.3可计算出供电车1的调度及充电方案；

以及，计费系统3.4。

此外，供电车1和所述用电设备2中都设有定位装置5，并且位置信息通过通讯装置4发送至供电管理中心3。

根据以上所述，基于互联网技术的移动供电管理系统的调度管理方法，其步骤为：

S1、用电设备2一方向供电管理中心3提出供电需求申请；

S2、通过通讯装置4和定位装置5对供电车1和用电设备2的位置进行确认，结合数据库3.1中有关供电车1的信息，调度管理系统3.2选择合适的供电车1前往相应地点；并把被选择的供电车1的通讯装置4识别码设置为用电设备2可识别的形式；

S3、到达后将供电车1和用电设备2通过电力连接装置1.4正确连接，向供电管理中心3确认后开始供电；

S4、供电过程中，供电车1的残余电量信号通过通讯装置4发送至用电设备2和供电管理中心3；

S5、判断当前供电车1的电量是否满足用电设备2的运行需求：

若满足需求，供电车1继续供电直至结束；

若不满足需求，供电管理中心3的调度管理系统3.2准备后续的供电车1，并在合适的时机前往替换；

S6、供电结束后，调度管理系统3.2指令供电车1前往相应地点进行充电及后续保养。

其中，在步骤S1中，用电设备2一方还需要向供电管理中心3提出需要供电的大致时间和用电量，并缴纳电费，并计入到计费系统3.4中；相应的，在步骤S5中，还需要判断当前计费系统3.4中的余额是否足够，若电费余额不足，则通知用电设备2一方补充电费，不补交的，则供电管理中心3通过控制供电车1的控制装置1.2限制供电。

其中，在步骤S2中，每台供电车1和用电设备2的通讯装置4中都设有识别号码，只有当供电车1上的识别号码被设置为用电设备2可识别的号码时，用电设备2才可以通过供电车1上的通讯装置4控制电力变换输出装置1.3以及控制装置1.2。供电管理中心3可以设置或变更供电车1的识别码，使之能被用电设备2识别。因为，在供电过程中，用电设备2往往需要通过通讯装置4去控制供电车1，指示其启动，停止，或者输出所需频率的电流、电压等。这些实时控制的通讯往往以无线通讯方式来实现。但是，如果当同一个工作现场中，有多台供电车1和多台用电设备2时，无线通讯信号就可能发生相互干扰，而发生误动作。为防止这种信号干扰的影响，在通讯设备4中都设置了识别码。一般用电设备2的识别码不需要变更，只要把其识别码登录到供电管理中心3的身份信息中就可以了，调度管理系统3.2在派送供电车1时，要把用电设备2的识别码通知供电车1，并把供电车1的识别码设置成可被用电设备2识别。

其中，在供电车1车体内的温度远程管理系统如图3所示。供电过程中，温度传感器1.8检测供电车1内部和外部的温度，由通信装置4定时把检测到的温度发送到供电管理中心3的调度管理系统3.2，调度管理系统3.2判断温度是否过高或过低，若温度超过一定范围时，则由通信装置4发送指令至控制装置1.2，启动温度调节装置1.9。当温度回复到正常范围后，调度管理系统3.2发出停止指令。

此外，在供电车1不处于供电工作状态，而处于充电状态或存放在待命处时，温度传感器1.8的数据也会被定时传递到供电管理中心3，由供电管理中心3监控供电车中电池的保存状态。当供电车1内电池的保存温度过高或过低时，供电管理中心3可以启动温度调节装置1.9，也可通知附近的服务人员，对供电车1的保存环境进行调整。因为蓄电池的工作温度和保存温度都会对电池的寿命有很大的影响，但管理范围比较宽，管理方式也有很多。控制太精确一方面没有必要，一方面也要消耗很多电能，但控制太粗糙了，该管时不管，又要影响电池寿命。针对这样的控制对象，通过互联网的远程网络控制是非常有效有经济的管理方法，既可以大幅度的简化供电车1上的控制系统，降低陈本，又可以合理的管控每一台供电车1的温度。

此外，在选择合适的供电车1过程中，专家系统3.3通过数据库3.1中供电车1的供电履历信息进行选择，保证每台供电车1的电源装置1.1都处于最佳使用状态；并且专家系统3.3能计算正使用的供电车1的残余电量及残余供电时间，使供电管理中心3的调度管理系统3.2能提前调度供电车1前往替换，保证用电设备2运行的连续性。

供电车1的充电管理是维持整个移动供电系统正常工作关键。充电管理需要考虑很多因素，如：供电需求量的多少、紧急程度、充电站电流额定容量、电力价格因素及供电车1的供电履历等，专家系统3.3综合平衡上述各种因素，可以选择合适的充电时间和充电方案，典型的充电方案如图4所示，三种充电方案分别为：

快速充电模式101，适用于后续工作任务比较紧的情况，采用大电流进行充电，缩短充电时间；

标准充电模式102，适用于后续工作任务不紧急的情况，先用电池厂家规定的标准充电电流进行充电，到一定程度后，再用小电流慢充一段时间；

康复充电模式103，适用于后续工作任务不紧急的情况，让充电电流在最大与最小之间进行分若干层次进行充电，以激活电池内休眠的元素；

其中，在有阶梯电价的地区，且后续任务不紧急的时候，可等到电价低的时间开始时自动开始充电。

另外，由于供电车1自带充电装置1.5，可以在任何有标准电网供电的地方充电，可这些地方往往有额定电流值，如果事前把这些充电点的额定电流值输入供电管理中心3的数据库3.1中，则充电时，专家系统3.3就可以自动控制充电电流不超过额定值。

预计供电车1的可供电时间也是移动供电运营管理的一项重要技术手段。但因为用电设备2的用电量往往无法预先预测，所以只能在工作开始之后，根据供电车1中电池电量的消耗规律来实时预测供电,1的可持续时间，下面介绍的是其中一种方法。

如图5所示为一种电源装置1.2残余供电时间的计算方法，电池中的残存电量理论上可以根据电池电压的变化计算出来的，专家系统3.3根据某个时刻ti从供电车1上发出的电压信号，估算出这个时刻中电池内的残存电量Qi,并根据从前一个时刻ti-1到ti期间电量的衰减速度来推算出在目前的使用状态下，电池可能持续的使用时间，计算方法的公式为：

Tei=(Qi-Qe)*（ti-ti-1) /(Qi-Qi-1)+ T_Qi，

公式中：

ti和ti-1表示第i次和第i-1次数据采集时间点；

Qi和Qi-1表示在ti和ti-1时间点上电源装置1.1的残余电量；

Qe表示残余电量的最小容许值；

T_Qi表示修正值，专家系统3.3根据每台供电车1过去供电履历中，在残存电量为Qi时的预测误差经验值算出；

Tei表示在第i次数据采集时间点时，电源装置1.1的残余供电时间。

根据上述残余供电时间的估算方法，供电管理中心3可调度后续供电车1在前一台供电车1没电之前，赶到供电现场，接续供电，退下来的供电车1被送去充电。如此循环往复，一直到用电设备2工作完毕。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的结构特征并不局限于此，本实用新型可以用于类似的产品上，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。