本发明涉及一种电力辅助工具，尤其涉及一种无人机动力锂电池充电管理系统。
背景技术：
无人机在电力系统中已经得到广泛应用，比如利用无人机进行架空输电线路的巡线，采用无人机进行相应的电力检查，能够有效提升巡检效率、节约人力等效果，但是无人机的续航成为目前一个重要难题；为了环保以及节约能源，目前无人机广泛采用聚合物锂电池作为动力电池，现有技术中，对于无人机锂电池的充电，一般采用如下方式：将无人机的动力锂电池拆解下来，然后将动力锂电池置于专门用于充电的充电柜，但是，现有的充电柜存在如下缺陷：现有的充电柜不能实现对充电过程监控，从而在锂电池充电过程中需要工作人员进行值守，否则将导致锂电池出现过充而导致锂电池的寿命和性能受到影响，导致人力的浪费；另一方面，现有的充电柜在没有工作人员的监控下或者工作人员的疏忽，由于充电温度过高以及电流等原因，容易引起火灾，从而存在严重的安全隐患。
因此，需要提出一种新的无人机动力锂电池充电管理系统，能够对无人机动力锂电池的充电过程进行实时有效地监控并能够即时上传，并且能够在充电过程中发生火灾意外情况时进行自主灭火操作并即时上传火情信息，从而无需专门的工作人员进行值守也能够确保无人机锂电池的充电安全，有效节约人力，避免由于无人机动力锂电池充电而带来安全风险。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种无人机动力锂电池充电管理系统，能够对无人机动力锂电池的充电过程进行实时有效地监控并能够即时上传，并且能够在充电过程中发生火灾意外情况时进行自主灭火操作并即时上传火情信息，从而无需专门的工作人员进行值守也能够确保无人机锂电池的充电安全，有效节约人力，避免由于无人机动力锂电池充电而带来安全风险。
本发明提供的一种无人机动力锂电池充电管理系统，包括充电柜以及用于对充电柜的进行充电管理的充电管理单元；
所述充电柜包括柜体、上孔板、下孔板以及隔离托板；
所述柜体的相对的两侧侧壁设置有滑槽，所述滑槽从柜体的侧壁上端延伸到柜体的侧壁中下部，所述柜体的顶板设置有通风孔，对应于通风孔处设置有散热风扇；
所述上孔板固定设置于柜体内部空间的上部且位于散热风扇的下方，所述下孔板固定设置于上孔板的下方且下孔板与上孔板的板面平行，所述下孔板上设置有灭火球，所述下孔板还设置有用于放置灭火球的安装孔，灭火球的引线穿过安装孔且延伸到下孔板的下方；
所述隔离托板设置于下孔板的下方，且隔离托板设置有滑块，所述滑块嵌入于滑槽中并可沿滑槽上下运动；
所述充电管理单元包括用于检测柜体内环境的检测模块、中央控制电路、继电器模块、用于对锂电池进行充电的充电管理电路、用于驱动隔离托板上下运动的电控驱动机构、移动通信模块以及智能手机；
所述检测模块的输出端与中央控制电路连接，所述中央控制电路的风扇控制端与散热风扇连接，中央控制电路的驱动控制端与电动驱动机构的控制输入端连接，所述中央控制电路还与充电管理电路通信连接，所述中央控制电路通过移动通信模块与智能手机通信连接，所述充电管理电路的交流电输入端通过继电器模块的常闭开关与市电连接，继电器模块的控制输入端与中央控制电路的继电器控制输出端连接；所述充电管理电路和无人机动力电池设置于隔离托板上。
进一步，所述充电管理电路包括整流滤波电路、可调输出电路、电流检测电路、电压检测电路以及充电控制电路；
所述整流滤波电路的输入端通过继电器模块的常闭开关与市电连接，所述整流滤波电路的输出端与可调输出电路的电源输入端连接，所述可调输出电路的输出端与输出接口连接，所述输出接口与无人机的动力锂电池连接，所述电压检测电路用于检测可调输出电路的输出电压并输出电压检测信号至充电控制电路，所述电流检测电路用于检测可调输出电路的输出电流并输出电流检测信号至充电控制电路，所述充电控制电路的控制输出端与可调输出电路的控制输入端连接。
进一步，所述可调输出电路包括稳压二极管dw1、稳压二极管dw2、电容c1、电容c2、压敏电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r5、可调电阻r4、mos管q1、电感l1以及芯片u1；
所述芯片u1为lm2576芯片；芯片u1的1引脚作为可调输出电路的输入端，芯片u1的1引脚通过电容c1接地，芯片u1的1引脚还与稳压二极管dw1的负极连接，稳压二极管dw1的正极通过压敏电阻r1接地，芯片u1的2引脚与电感l1的一端连接，电感l1的另一端接地，芯片u1的2引脚与稳压二极管dw2的负极连接，稳压二极管dw2的正极接地，电感l1的另一端通过电容c2接地，电容c2和电感l1的公共连接点作为可调输出电路的输出端vout；可调电阻r4的一端连接于电容c2和电感l1的公共连接点，可调电阻r4的另一端通过电阻r5接地，可调电阻r4和电阻r5之间的公共连接点连接于芯片u1的4引脚；芯片u1的3引脚通过电阻r2与芯片u1的1引脚连接，芯片u1的3引脚还与mos管的q1的漏极连接，mos管q1的源极接地，mos管q1的栅极与电阻r3的一端连接，电阻r3的另一端作为可调输出电路的控制输入端与充电控制电路连接，芯片u1的5引脚接地。
进一步，所述电控驱动机构包括驱动电机、圆形结构的驱动板，所述驱动电机设置于隔离托板的下方且驱动电机的输出轴竖直向上设置；所述驱动电机的输出轴的输出端与驱动板固定连接且输出轴的轴线与驱动板的板面垂直；驱动电机的输出轴的轴线与驱动板的圆心重合；所述驱动板固定设置于隔离托板的下表面且驱动板的圆心和隔离托板的几何中心共线，所述驱动电机的控制端与中央控制电路的驱动控制端连接。
进一步，所述柜体的侧壁还设置有进气孔。
进一步，所述环境检测模块包括烟雾传感器、火焰传感器以及温度传感器；
所述温度传感器为至少为两个，一个用于检测柜体内的环境温度，另一个用于检测无人机动力电池的温度，所述烟雾传感器、火焰传感器以及温度传感器的输出端均与中央控制电路连接。
进一步，还包括用于向中央控制电路、监测模块、充电控制电路、继电器模块以及移动通信模块供电的供电模块；所述供电模块包括整流电路以及与所述整流电路的输出端连接的dc/dc转换电路；
所述dc/dc转换电路包括用于向继电器模块输出12v直流电的第一转换电路、与第一转换电路输出端连接的并输出5v直流电的第二转换电路以及与第二转换电路输出端连接的并输出3.3v直流电的第三转换电路；
所述第二转换电路用于将检测模块和移动通信模块供电，第三转换电路用于向中央控制电路和充电控制电路供电。
进一步，所述继电器模块包括三极管q3、电阻r8、继电器j1以及二极管d1；
所述三极管q1的集电极连接于12v直流电源、三极管q3的发射极与电阻r8的一端连接，电阻r8的另一端通过继电器j1的励磁线圈接地，所述电阻r8和继电器j1的公共连接点与二极管d1的负极连接，二极管d1的正极接地，继电器j1的常闭开关设置于整流滤波电路的输入端与市电之间，三极管q3的基极与电阻r9的一端连接，电阻r9的另一端连接于中央控制电路的继电器控制输出端。
进一步，所述中央控制电路和充电控制电路均为单片机。
本发明的有益效果：通过本发明，能够对无人机动力锂电池的充电过程进行实时有效地监控并能够即时上传，并且能够在充电过程中发生火灾意外情况时进行自主灭火操作并即时上传火情信息，从而无需专门的工作人员进行值守也能够确保无人机锂电池的充电安全，有效节约人力，避免由于无人机动力锂电池充电而带来安全风险。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的隔离托板结构示意图。
图3为本发明的上孔板结构示意图。
图4为本发明的下孔板结构示意图。
图5为本发明的电气原理结构示意图。
图6为本发明的可调输出电路原理图。
图7为本发明的第一转换电路原理图。
图8为本发明的继电器模块结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明，如图所示：
本发明提供的一种包括充电柜以及用于对充电柜的进行充电管理的充电管理单元；
所述充电柜包括柜体1、上孔板9、下孔板8以及隔离托板7；
所述柜体1的相对的两侧侧壁设置有滑槽13，所述滑槽13从柜体1的侧壁上端延伸到柜体1的侧壁中下部，所述柜体1的顶板10设置有通风孔12，对应于通风孔12处设置有散热风扇11；
所述上孔板9固定设置于柜体1内部空间的上部且位于散热风扇11的下方，上孔板和下孔板的边缘与柜体侧壁固定连接；所述下孔板8固定设置于上孔板9的下方且下孔板8与上孔板9的板面平行，所述下孔板8上设置有灭火球6，所述下孔板8还设置有用于放置灭火球6的安装孔15，灭火球6的引线穿过安装孔15且延伸到下孔板8的下方；为了方便搬运，柜体1的底部外侧还设置有万向轮2；
所述隔离托板7设置于下孔板的下方，且隔离托板7设置有滑块18，所述滑块18嵌入于滑槽13中并可沿滑槽13上下运动；其中，滑块18为燕尾形结构且与滑槽适形配合；
所述充电管理单元包括用于检测柜体内环境的检测模块、中央控制电路、继电器模块、用于对锂电池进行充电的充电管理电路、用于驱动隔离托板上下运动的电控驱动机构、移动通信模块以及智能手机；
所述检测模块的输出端与中央控制电路连接，所述中央控制电路的风扇控制端与散热风扇连接，中央控制电路的驱动控制端与电动驱动机构的控制输入端连接，所述中央控制电路还与充电管理电路通信连接，所述中央控制电路通过移动通信模块与智能手机通信连接，所述充电管理电路的交流电输入端通过继电器模块的常闭开关与市电连接，继电器模块的控制输入端与中央控制电路的继电器控制输出端连接；所述充电管理电路和无人机动力电池设置于隔离托板上，其中，上孔板和下孔板均设置有与滑槽配合的连接耳(16，,17)，该连接耳并不用于上孔板和下孔板的滑动，而是将滑槽进行一定程度封堵，当隔离托板上的动力锂电池以及充电管理电路出现火情时，火苗不会乱窜而影响到风扇，当隔离托板上的设备出现烟雾和/或者明火，则烟雾传感器和/或火焰传感器具有信号输出，中央控制电路得到该信号后，控制电动驱动机构动作，驱动隔离托板向上运动并靠近下孔板，出现明火后利用明火点燃灭火球的引信使得灭火球动作喷出干粉灭火剂进行灭火，一方面更容易使得灭火球动作，另一方面，通过隔离托板的运动使得下孔板和隔离托板之间的空间变小，从而能够有效防止火苗乱窜，更加利于灭火；其中灭火球属于现有技术，在此不加以赘述，而且，检测模块中的烟雾传感器和/或火焰传感器有信号输出，或者温度传感器输出温度信号超过阈值时，中央控制电路均控制电动驱动机构使得隔离托板向上运动，并且中央控制电路控制继电器市电，从而充电管理电路的电源，进一步确保安全；而且同时通过移动通信模块向智能手机上传告警信息，而且在温度超过设定阈值且火焰传感器以及烟雾传感器没有信号输出的情况下中央控制电路控制散热风扇开启，从而加速充电柜内的空气流动，起到良好散热的目的；其中，中央控制电路、供电模块均设置于隔离托板的下方，隔离托板一方面用于承载锂电池以及充电管理电路，另一方面对中央控制电路以及供电模块进行有效的保护，通过上述结构，能够对无人机动力锂电池的充电过程进行实时有效地监控并能够即时上传，并且能够在充电过程中发生火灾意外情况时进行自主灭火操作并即时上传火情信息，从而无需专门的工作人员进行值守也能够确保无人机锂电池的充电安全，有效节约人力，避免由于无人机动力锂电池充电而带来安全风险；移动通信模块采用现有的4g通信模块。
本实施例中，所述充电管理电路包括整流滤波电路、可调输出电路、电流检测电路、电压检测电路以及充电控制电路；
所述整流滤波电路的输入端通过继电器模块的常闭开关与市电连接，所述整流滤波电路的输出端与可调输出电路的电源输入端连接，所述可调输出电路的输出端与输出接口连接，所述输出接口与无人机的动力锂电池连接，所述电压检测电路用于检测可调输出电路的输出电压并输出电压检测信号至充电控制电路，所述电流检测电路用于检测可调输出电路的输出电流并输出电流检测信号至充电控制电路，所述充电控制电路的控制输出端与可调输出电路的控制输入端连接，所述整流滤波电路即是采用二极管组成的全桥式整流电路以及现有的滤波电路组成，比如rc滤波电路，电流检测电路和电压检测电路均采用现有的检测电路，其结构和原理在此不加以赘述，其中，输出接口同样为现有接口，比如电池槽，将电池放置在电池槽内，锂电池的正负极分别对应于电池槽的正负极连接点；方便无人机动力锂电池的连接，充电控制电路和中央控制电路均采用现有的单片机，优选地，充电控制电路采用stm32f102cb单片机，中央控制电路采用stm32f103r8单片机，当然，也可以采用其他单片机，本领域技术人员根据单片机的使用手册即可定义各引脚与其他元件的连接关系，在此不加以赘述。
本实施例中，所述可调输出电路包括稳压二极管dw1、稳压二极管dw2、电容c1、电容c2、压敏电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r5、可调电阻r4、mos管q1、电感l1以及芯片u1；
所述芯片u1为lm2576芯片；芯片u1的1引脚作为可调输出电路的输入端，芯片u1的1引脚通过电容c1接地，芯片u1的1引脚还与稳压二极管dw1的负极连接，稳压二极管dw1的正极通过压敏电阻r1接地，芯片u1的2引脚与电感l1的一端连接，电感l1的另一端接地，芯片u1的2引脚与稳压二极管dw2的负极连接，稳压二极管dw2的正极接地，电感l1的另一端通过电容c2接地，电容c2和电感l1的公共连接点作为可调输出电路的输出端vout；可调电阻r4的一端连接于电容c2和电感l1的公共连接点，可调电阻r4的另一端通过电阻r5接地，可调电阻r4和电阻r5之间的公共连接点连接于芯片u1的4引脚；芯片u1的3引脚通过电阻r2与芯片u1的1引脚连接，芯片u1的3引脚还与mos管的q1的漏极连接，mos管q1的源极接地，mos管q1的栅极与电阻r3的一端连接，电阻r3的另一端作为可调输出电路的控制输入端与充电控制电路连接，芯片u1的5引脚接地，通过上述结构，能够向动力锂电池提供稳定可调的直流电，其中，电流检测电路和电压检测电路向充电控制电路输入可调输出电路输出的电压信号电流信号，充电控制电路根据电压信号和电流信号输出控制信号控制mos管q1的导通与关断，控电控制电路通过输出不同占空比的脉冲信号实现控制可调输出电路输出不同的电压和电流，工作人员可以通过智能手机、中央控制电路向充电控制电路输出控制命令设定不同的输出电压和输出电流，从而满足不同规格的动力锂电池，为了防止过充，在输出接口处设置用于检测锂电池电压的电压传感器，充电控制电路接收电压传感器输出的锂电池电压信号，根据电压信号判断当前锂电池的电量，当锂电池冲满后，充电控制电路向中央控制电路上传电量信息，中央控制电路控制继电器的常闭开关断开，从而防止过充。
本实施例中，所述电控驱动机构包括驱动电机4、圆形结构的驱动板5，所述驱动电机4设置于隔离托板7的下方且驱动电机4的输出轴3竖直向上设置；所述驱动电机4的输出轴3的输出端与驱动板5固定连接且输出轴3的轴线与驱动板5的板面垂直；驱动电机4的输出轴3的轴线与驱动板5的圆心重合；所述驱动板5固定设置于隔离托板7的下表面且驱动板5的圆心和隔离托板7的几何中心共线，所述驱动电机4的控制端与中央控制电路的驱动控制端连接，通过这种结构，方便对隔离托板的位置进行调节，从而满足灭火需求，而且整个结构稳定可靠。
本实施例中，所述柜体1的侧壁还设置有进气孔14，其中，设置进气孔的侧壁为与柜门(图中未示出，属于现有技术)正对的侧壁，而设置滑槽的侧壁为垂直于柜门的相对的侧壁，通过这种结构，利于柜体内的空气流通，利于散热。
本实施例中，所述环境检测模块包括烟雾传感器、火焰传感器以及温度传感器；
所述温度传感器为至少为两个，一个用于检测柜体内的环境温度，另一个用于检测无人机动力电池的温度，所述烟雾传感器、火焰传感器以及温度传感器的输出端均与中央控制电路连接，通过这种结构，利于对柜体内的充电状况进行准确检测。
本实施例中，还包括用于向中央控制电路、监测模块、充电控制电路、继电器模块以及移动通信模块供电的供电模块；所述供电模块包括整流电路以及与所述整流电路的输出端连接的dc/dc转换电路；
所述dc/dc转换电路包括用于向继电器模块输出12v直流电的第一转换电路、与第一转换电路输出端连接的并输出5v直流电的第二转换电路以及与第二转换电路输出端连接的并输出3.3v直流电的第三转换电路；
所述第二转换电路用于将检测模块和移动通信模块供电，第三转换电路用于向中央控制电路和充电控制电路供电，其中，第一转换电路的具体电路结构如图7所示，第二转换电路采用lm7805芯片及其现有的外围电路；第三转换电路采用ams1117-3.3芯片及其现有的外围电路；通过这种结构，能够为整个系统的工作提供稳定的工作用电，其中，供电模块的市电电源独立于充电管理电路市电电源，从而确保安全。
本实施例中，所述继电器模块包括三极管q3、电阻r8、继电器j1以及二极管d1；
所述三极管q1的集电极连接于12v直流电源、三极管q3的发射极与电阻r8的一端连接，电阻r8的另一端通过继电器j1的励磁线圈接地，所述电阻r8和继电器j1的公共连接点与二极管d1的负极连接，二极管d1的正极接地，继电器j1的常闭开关设置于整流滤波电路的输入端与市电之间，三极管q3的基极与电阻r9的一端连接，电阻r9的另一端连接于中央控制电路的继电器控制输出端，通过这种结构，能够利于对充电管理电路的输入电源在紧急情况时断开，确保用电安全。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。