阅读说明：本技术 一种基于物联网的电动车充电与广告一体机系统及终端 (Internet of things-based electric vehicle charging and advertising all-in-one machine system and terminal ) 是由 杨永添 于 2019-11-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于物联网的电动车充电与广告一体机终系统,用户智能终端通过扫描充电桩显示屏上的二维码,然后选择空闲的智能充电节点,进行支付并开始充电,所述用户智能终端进行远程服务器控制充电电量、时间；所述智能充电节点通过LoRa无线模块与所述中控网关信号连接,所述中控网关收通过4G模块与远程服务器建立tcp连接,进行双向通行；所述中控网关收集智能充电节点的数据,然后通过4G模块上传至远程服务器,并负责解析远程服务器下发命令,对智能充电节点进行控制,同时通过所述智能充电节点上设置的显示屏播放广告内容。本发明还公开了其终端。该系统适应能力强,用户可在充电桩显示屏上投放广告,提高了其综合应用价值。(The invention discloses an electric vehicle charging and advertising all-in-one terminal system based on the Internet of things.A user intelligent terminal scans a two-dimensional code on a display screen of a charging pile, then selects an idle intelligent charging node, carries out payment and starts charging, and carries out remote server control on charging electric quantity and time; the intelligent charging node is in signal connection with the central control gateway through an LoRa wireless module, and the central control gateway establishes tcp connection with a remote server through a 4G module to perform bidirectional passing; the central control gateway collects data of the intelligent charging nodes, uploads the data to the remote server through the 4G module, is responsible for analyzing commands sent by the remote server, controls the intelligent charging nodes, and plays advertisement contents through a display screen arranged on the intelligent charging nodes. The invention also discloses the terminal thereof. The system has strong adaptability, and the user can put advertisements on the display screen of the charging pile, so that the comprehensive application value of the system is improved.)

一种基于物联网的电动车充电与广告一体机系统及终端

技术领域

本发明属于充电桩技术领域，具体涉及一种基于物联网的电动车充电与广告一体机系统及终端。

背景技术

电动车，即电力驱动车，又名电驱车。电动车分为交流电动车和直流电动车。通常说的电动车是以电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件，将电能转化为机械能运动，以控制电流大小改变速度的车辆。电动车辆在国民经济中所占份额不是很高。但是它符合国家定的节能环保趋势，大大方便了短途交通，最主要是通过对能源和环境的节省和保护在国民经济中起着重要的作用。

现如今电动车得到越来越多的人们的喜爱，电动车在充电时需要用到充电桩，但传统的电动车不能实时监测充电状态，难以防止防止窃电的发生，同时也不能投放广告，综合应用价值低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的电动车充电与广告一体机系统及终端，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于物联网的电动车充电与广告一体机系统，其特征在于：其包括用户智能终端、远程服务器、中控网关和智能充电节点，所述用户智能终端为手机或平板，用户智能终端通过扫描充电桩显示屏上的二维码，然后选择空闲的智能充电节点，进行支付并开始充电，所述用户智能终端进行远程服务器控制充电电量、时间；

所述智能充电节点通过LoRa无线模块与所述中控网关信号连接，所述中控网关收通过4G模块与远程服务器建立tcp连接，进行双向通行；所述中控网关收集智能充电节点的数据，然后通过4G模块上传至远程服务器，并负责解析远程服务器下发命令，对智能充电节点进行控制，同时通过所述智能充电节点上设置的显示屏播放广告内容。

一种采用前述系统的基于物联网的电动车充电与广告一体机终端，其特征在于：所述智能充电节点上设有显示屏，该显示屏用来显播放广告内容；所述智能充电节点设有充电口，并完成充电电量、电压、充电功率的检测，实现充满自动断电、突发异常情况自动断电；所述智能充电节点包括RN8209电能检测和LoRa无线传输电路，负责控制、检测充电，并与中控网关进行通信。

优选的，所述RN8209电能检测电路采用完全差分输入方式测量电流和一路电压，可同时采集电流、电压、功率，有效值误差小，所述RN8209的管脚4、管脚5为电流通道A；管脚8、管脚9为电压通道，跨在零线和火线之间；L_IN为火线，N_IN为零线，把火线作为参考地，接火线的采样就可以减少限流电阻,简化电路；电压采集接零线的一端需要串联1～2MQ限流电阻，选为4个300kQ电阻，某一个电阻短路只会造成电表不准，并不会损设备；采集时为了抗混叠，并联1kQ电阻和33nF电容；管脚12IS接上拉，选择使用SPI接口(管脚13～管脚16)与STM32通信。

优选的，所述智能充电节点内设充电控制模块，所述电控制模块只有在充电时打开继电器，向插座接口输电，因此不用同时采集火线和零线电流来防止窃电；低压供电系统零线直接接地，负载可能会通过大地回到零线上，使电表计量不准，所以选择采集火线电流。

优选的，所述LoRa无线模块的工作频率在410～441MHz,共计32个信道，每个信道间隔1M,发射功率最大达到20dBm,空中速率最大19.2kbit/s,采用循环交织纠错编码算法，纠错能力及抗干扰能力强，且自带看门狗，无需外部复位；通信时,AS32的通信信道和传输速率必须设置一致，否则将无法通信；管脚4、管脚5(MD0、MD1)接地选择一般透明传输模式,即一个模块发送数据，其他都能收到；管脚6为天线引脚，预留一个"型阻抗匹配电路,ANT为天线接口；利用LoRa模块做了相当于无线中继的功能，在使用9.6kbit/s速率时就能穿透地下室,与地面的中控网关稳定通信，解决了在地下室等地方网络信号差甚至无信号的问题,同时也解决了有线连接布线复杂的问题。

优选的，所述使用4G模块代替传统2G、3G模块可以提高数据传输速率，提高用户体验,适合做更复杂的业务逻辑；4G模块选为L710-CN-30,DC：3.3～4.4V供电，支持AT指令操作；使用TPS54202电源芯片提供3.6V电压给L710供电，并由STM32控制TPS54202的使用端；当L710出现异常时，可以通过重新上电的方式进行复位。

优选的，所述智能充电节点实时处理中控网关的命令，收到开始充电命令则打开继电器充电接口提供电源，进行计时，充电时间到则停止充电；实时采集充电接口的电压、电流和有功功率用于诊断充电状态，若充电时出现电流过高、电压过高、功率跃变、功率低于2W连续3分钟(充电器没插上)；功率低于10W连续3分钟(已充满)，则切断电源并进行声光报警；功率跃变诊断可防止他人恶意更换电源，判断标准为正常充电时，出现功率低于2W，随后又恢复正常，低于2W前后两次正常功率相差超过10W。

优选的，所述中控网关初始化完成后读取Flash里存储的地址，与远程服务器通信和智能充电节点通信时用此地址来区分充电站点；使用4G模块与远程服务器建立tcp长连接后就能接收远程服务器下发的命令；每隔300ms轮询智能充电节点的充电数据，并每分钟上传信息，以更新远程服务器上记录的实时充电状态；中控监测tcp连接状态，发现异常则重启4G模块并重新建立连接。

优选的，所述4G模块和远程服务器通信的数据量大，对4G模块数据的处理效率会直接影响到整个系统的运行速度和可靠性；设计了“DMA接收+串口IDLE中断+定时器中断”的软件方案；使用DMA硬件接收串口数据，不占用CPU时间；由于一帧的数据为非连续性传给STM32，中间也会触发空闲中断，因此在串口空闲中断中开启10ms的定时器，10ms内没触发空闲中断才进入定时器中断，确保一帧数据的完整性。

优选的，所述L710模块使用双天线设计，其中MAIN_ANT用节发射接收RF信号，必须接天线，DIV_ANT只用于接收，以提高接收灵敏度，并提高下载速率，可不接天线；模块和天线之间预留77型电路供阻抗匹配调试，阻抗控制在50ft左右。

本发明提供的基于物联网的电动车充电与广告一体机系统及终端的有益效果：

1.本发明能够用移动端APP对充电桩进行操作，并实时监测充电状态；且此系统适应能力强，可安装在地下室等无信号场合，用户可在电桩显示屏上投放广告，提高了其综合应用价值，同时有效的防止窃电的发生，提高了充电的安全性。

2.本发明通过由MCU发出可控的信号提高待机期间电源的安全使用并且可控，而且通过DSP发出可调整的对称互补式PWM信号控制提高系统的动态调节效果；

3.由于IGBT发生过流或者过热损坏，失效模式之一是IGBTGE短路，当电源如果未能及时发现故障进行保护时，会产生故障范围扩大的风险造成二次故障。因此对于半桥控制芯片需要检测电流进行短路保护，电流检测之一是可以通过采集半桥IGBT驱动电源的原边电流并设置过流点进行保护实现；

4.但需要展开时，通过手拨杆将圆形拉杆拉离圆形插槽，将第二桌板展开，然后将第二伸缩支腿放下，然后扭转螺纹杆调节第一伸缩支腿和第二伸缩支腿的高度；

5.通过由MCU发出可控的信号提高待机期间电源的安全使用并且可控，而且通过DSP发出可调整的对称互补式PWM信号控制提高系统的动态调节效果。

附图说明

图1为本发明的系统各模块组成框图；

图2为本发明的智能充电节点电路图；

图3为本发明的中控网关的电路图；

图4为本发明的智能充电节点的电能检测电路的电路图；

图5为本发明的LoRa无线模块的电路图；

图6为本发明的4G模块的电路图；

图7为本发明的智能充电节点的充电流程图；

图8为本发明的中控网关的使用时的流程图；

图9为本发明的用户智能终端在充电时的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1-9，本发明提供的基于物联网的电动车充电与广告一体机系统，其包括用户智能终端、远程服务器、中控网关和智能充电节点，所述用户智能终端为手机或平板，用户智能终端通过扫描充电桩显示屏上的二维码，然后选择空闲的智能充电节点，进行支付并开始充电，所述用户智能终端进行远程服务器控制充电电量、时间；

所述智能充电节点通过LoRa无线模块与所述中控网关信号连接，所述中控网关收通过4G模块与远程服务器建立tcp连接，进行双向通行；所述中控网关收集智能充电节点的数据，然后通过4G模块上传至远程服务器，并负责解析远程服务器下发命令，对智能充电节点进行控制，同时通过所述智能充电节点上设置的显示屏播放广告内容。

一种采用前述系统的基于物联网的电动车充电与广告一体机终端，所述智能充电节点上设有显示屏，该显示屏用来显播放广告内容；智能充电节点设有充电口，并完成充电电量、电压、充电功率的检测，实现充满自动断电、突发异常情况自动断电；智能充电节点包括RN8209电能检测和LoRa无线传输电路，负责控制、检测充电，并与中控网关进行通信。

各智能充电节点(即充电桩)显示屏上所显示的广告内容，可以是用户通过4G模块将广告信息传送至远程服务器，远程服务器再将广告信息投放到充电桩显示屏上。

RN8209电能检测电路采用完全差分输入方式测量电流和一路电压，可同时采集电流、电压、功率，有效值误差小，RN8209的管脚4、管脚5为电流通道A；管脚8、管脚9为电压通道，跨在零线和火线之间；L_IN为火线，N_IN为零线，把火线作为参考地，接火线的采样就可以减少限流电阻,简化电路；电压采集接零线的一端需要串联1～2MQ限流电阻，选为4个300kQ电阻，某一个电阻短路只会造成电表不准，并不会损设备；采集时为了抗混叠，并联1kQ电阻和33nF电容；管脚12IS接上拉，选择使用SPI接口(管脚13～管脚16)与STM32通信。

智能充电节点内设充电控制模块，电控制模块只有在充电时打开继电器，向插座接口输电，因此不用同时采集火线和零线电流来防止窃电；低压供电系统零线直接接地，负载可能会通过大地回到零线上，使电表计量不准，所以选择采集火线电流。

LoRa无线模块的工作频率在410～441MHz,共计32个信道，每个信道间隔1M,发射功率最大达到20dBm,空中速率最大19.2kbit/s,采用循环交织纠错编码算法，纠错能力及抗干扰能力强，且自带看门狗，无需外部复位；通信时,AS32的通信信道和传输速率必须设置一致，否则将无法通信；如图5所示,管脚4、管脚5(MD0、MD1)接地选择一般透明传输模式,即一个模块发送数据，其他都能收到；管脚6为天线引脚，预留一个"型阻抗匹配电路,ANT为天线接口；利用LoRa模块做了相当于无线中继的功能，在使用9.6kbit/s速率时就能穿透地下室,与地面的中控网关稳定通信，解决了在地下室等地方网络信号差甚至无信号的问题,同时也解决了有线连接布线复杂的问题。

使用4G模块代替传统2G、3G模块可以提高数据传输速率，提高用户体验,适合做更复杂的业务逻辑；4G模块选为L710-CN-30,DC：3.3～4.4V供电，支持AT指令操作；使用TPS54202电源芯片提供3.6V电压给L710供电，并由STM32控制TPS54202的使用端；当L710出现异常时，可以通过重新上电的方式进行复位。

智能充电节点实时处理中控网关的命令，收到开始充电命令则打开继电器充电接口提供电源，进行计时，充电时间到则停止充电；实时采集充电接口的电压、电流和有功功率用于诊断充电状态，若充电时出现电流过高、电压过高、功率跃变、功率低于2W连续3分钟(充电器没插上)；功率低于10W连续3分钟(已充满)，则切断电源并进行声光报警；功率跃变诊断可防止他人恶意更换电源，判断标准为正常充电时，出现功率低于2W，随后又恢复正常，低于2W前后两次正常功率相差超过10W。

中控网关初始化完成后读取Flash里存储的地址，与远程服务器通信和智能充电节点通信时用此地址来区分充电站点；使用4G模块与远程服务器建立tcp长连接后就能接收远程服务器下发的命令；每隔300ms轮询智能充电节点的充电数据，并每分钟上传信息，以更新远程服务器上记录的实时充电状态；中控监测tcp连接状态，发现异常则重启4G模块并重新建立连接。

4G模块和远程服务器通信的数据量大，对4G模块数据的处理效率会直接影响到整个系统的运行速度和可靠性；设计了“DMA接收+串口IDLE中断+定时器中断”的软件方案；使用DMA硬件接收串口数据，不占用CPU时间；由于一帧的数据为非连续性传给STM32，中间也会触发空闲中断，因此在串口空闲中断中开启10ms的定时器，10ms内没触发空闲中断才进入定时器中断，确保了一帧数据的完整性。

L710模块使用双天线设计，其中MAIN_ANT用节发射接收RF信号，必须接天线，DIV_ANT只用于接收，能提高接收灵敏度，并提高下载速率，可不接；模块和天线之间预留77型电路供阻抗匹配调试，阻抗控制在50ft左右。

本发明能够用移动端APP对充电桩进行操作，并实时监测充电状态；且此系统适应能力强，可安装在地下室等无信号场合，用户可在电桩显示屏上投放广告，提高了其综合应用价值，同时有效的防止窃电的发生，提高了充电的安全性。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。