一种泛在互联的升降式智能岸电系统的制作方法

本发明涉及船舶供电领域，尤其涉及一种泛在互联的升降式智能岸电系统。

背景技术：

内河港口简易低压岸电装置用于港口或码头停靠船舶接用岸电，适用于低压上船类型的岸电连接——受电船舶船上电制为220v/50hz。船舶在靠泊期间，通过接用岸电实现船上照明和生活用电，代替传统的柴油机发电，以达到节能减排、建设绿色港口的目标。

当前主流的码头供电设备一般是立式岸电桩或者岸电箱（船舶岸电配电箱）的形式。这些充电桩安装于地面上，在实际使用中长时间暴露于外部环境中，难免遭受风吹雨淋，易出现充电桩着火，漏电等安全隐患，导致桩体破坏率高、安全性能低。

技术实现要素：

本发明主要解决了上述问题，提供了一种埋设在地下，使用时充电桩抬升到地表的泛在互联升降式的智能岸电系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是,一种泛在互联的升降式智能岸电系统，包括中心服务器，设于地下的密封舱，设于密封舱内的岸电桩，控制岸电桩升降的升降装置和设置在密封舱顶部的密封盖，所述岸电桩上设置有控制板和船舶供电电路，控制板和升降装置通过网络与中心服务器相连。

控制板控制升降装置工作，当需要使用充电桩时，中心服务器下发指令使升降装置上升，将充电桩抬升至地表，然后通过船舶供电电路给船舶供电。

作为上述方案的一种优选方案，所述控制板包括电源电路、主控芯片、网络通信电路、遥信电路、触控屏电路、读卡器电路、充电连接检测电路、充电控制检测电路和控制电路，所述电源电路连接外部交流电为控制板供电，所述网络通信电路、遥信电路、触控屏电路、读卡器电路、充电连接检测电路、充电控制检测电路和控制电路均与主控芯片相连。网络通信电路使控制板能够与中心服务器通信，遥信电路提供紧停按钮和复位按钮，触控屏电路提供交流界面，便于用户操作和获取充电信息，读卡器电路用于收取充电费用，充电连接检测电路，充电控制检测电路提供cc（连接检测线）和cp（控制检测线），控制电路控制船舶供电电路通断。

作为上述方案的一种优选方案，所述船舶供电电路包括交流充电电路和充电头，所述交流充电电路包括设置在交流电线路上的空开qf1、防浪涌保护器spd1、电量表pj1和接触器km1常开触头，所述电量表通过485电路与主控芯片相连，接触器km1与控制电路相连。电量表pj1检测充电所用电量并将用电量信息传输给主控芯片，有主控芯片进行费用计算。

作为上述方案的一种优选方案，所述遥信电路包括紧停按钮key1、复位按钮rst1及分别紧停按钮key1和复位按钮rst1两端的若干路遥信子电路，所述遥信子电路包括光耦u10、电阻r75和r33，所述光耦u10第一管脚接电源vcc12_iso，光耦u10第二管脚接电阻r75第一端，电阻r75第二端接紧停按钮key1和复位按钮rst1两者中一者的一端，光耦u10第三管脚接地gnd，光耦u10第四管脚分别接主控芯片io口和电阻r33第一端，电阻r33第二端接电源vcc3.3v。

作为上述方案的一种优选方案，所述充电连接检测电路包括光耦u16、电阻r95和r96，所述光耦第一管脚接电阻r96第一端，电阻r96第二端接电源12v-a，光耦u16第二管脚引出导线作为充电头中的连接检测线，光耦u16第三管脚接地，光耦u16第四管脚分别接主控芯片io口和电阻r95第一端，电阻r95第二端接电源vcc3.3v。

作为上述方案的一种优选方案，所述充电控制检测电路包括隔离器u19、模拟开关u18、运放u20、光耦u22、运放u24a、电容c72、c73、c74、c86、c93、c94，电阻r101、r106、r110、r107、r102、r105、r108、r103、r104和二极管d33，所述隔离器u19第三管脚与主控芯片io口相连，隔离器u19第六管脚与模拟开关u18第六管相连，模拟开关u18第一管脚接电阻r101第一端，电阻r101第二端接二极管d33阳极，电阻r101第二端还引出有导线作为充电头中的控制检测线，二极管d33阴极分别接电阻r106第一端和电容c94第一端，电阻r106第二端分别接电阻r110第一端、电容c86第一端和电阻r107第一端，电阻r107第二端分别接电容c74第一端和运放u20第三管脚，电容c94第二端、电阻r110第二端、电容c86第二端和电容c74第二端均接地gnd-a，运放u20第一管脚和第二管脚均与电阻r102第一端相连，电阻r102第二端分别与运放u20第六管脚和光耦u22第三管脚相连，电容c93与电阻r102并联，运放u20第七管脚接电阻r105第一端吗，电阻r105第二端接光耦u22第一管脚，光耦u22第六管脚分别接电阻r108第一端、电容c73第一端和运放u24a反相输入端，光耦u22第五管脚分别接地gnd和运放u24a正相输入端，运放u24a输出端、电容c73第二端和电阻r108第二端均与电阻r103第一端相连，电阻r103第二端分别接电容c72第一端、电阻r104第一端和主控芯片io口，电阻r104和电容c72均接地gnd。

作为上述方案的一种优选方案，所述控制电路包括继电器k1、场效应管q1、电阻r87、电阻r88、稳压管d27和接触器km1，所述电阻r87第一端接主控芯片io口，电阻r87第二端分别接电阻r88第二端和场效应管q1栅极，电阻r88第二端和场效应管q1源极均接地gnd，场效应管q1漏极分别接继电器k1线圈第一端和稳压器d27阳极，继电器k1线圈第二端和稳压器d27阴极均接电源5v，继电器k1触头第一端接接触器km1线圈第一端，线圈km1第二端接火线l，继电器k1触头第二端接零线n。主控芯片控制场效应管导通，场效应管控制继电器线圈通道，继电器控制接触器线圈通电，接触器触头控制船舶供电电路导通，控制电路与遥信电路结合提高了充电桩控制的安全性。

作为上述方案的一种优选方案，所述控制板还包括铁电存储电路、温度测量电路和时钟电路，所述铁电存储电路、温度测量电路和时钟电路均与主控芯片相连。铁电存储电路用于存储充电桩的使用记录，温度测量电路检测充电桩温度，避免发生火灾，时钟电路为主控芯片提高时钟信号。

作为上述方案的一种优选方案，所述密封盖上设置有二维码。使用户能够通过扫描二维码进行充电操作。

本发明的优点是：充电桩设于地下，可以降低充电桩的安全隐患，防止人为或自然环境的对充电桩的破坏，延长充电桩的使用寿命，也保证了码头的清洁美观；设有遥信电路和控制电路，提高充电桩控制的安全性。

附图说明

图1为本发明的一种结构框图。

图2为本发明中控制板的一种外部电路结构原理图。

图3为本发明中电源电路的一种电路原理图。

图4为本发明中指示电路的一种电路原理图。

图5为本发明中充电连接检测电路的一种电路原理图。

图6为本发明中充电控制检测电路的一种电路原理图。

图7为本发明中遥信电路的一种电路原理图。

图8为本发明中有线网络电路的一种电路原理图。

图9为本发明中调试电路的一种电路原理图。

图10为本发明中读卡器电路和触摸屏电路的一种电路原理图。

图11为本发明中船舶供电电路的一种电路原理图。

图12为本发明中485电路的一种电路原理图。

图13为本发明中控制电路的一种电路原理图。

图14为本发明中主控芯片的一种电路原理图。

图15为本发明中温度测量电路的一种电路原理图。

图16为本发明中无线网络电路的一种电路原理图。

图17为本发明中升降装置的一种结构示意图。

图18为本发明中支撑部的一种仰视结构示意图。

1-中心服务器2-控制板3-船舶供电电路4-升降装置24-支撑座25-充电桩26-履带27-固定点28-充电桩供电线29-滑轮30-支撑部31-限位挡板32-支撑板33-缺口34-通孔。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例：

本实施例一种泛在互联的升降式智能岸电系统，如图1所示，包括中心服务器1，设于地下的密封舱，设于密封舱内的岸电桩，控制岸电桩升降的升降装置和设置在密封舱顶部的密封盖，密封盖上设置有二维码，岸电桩上设置有控制板2和船舶供电电路3，控制板和升降装置4通过网络与中心服务器相连，控制板与船舶供电电路相连。

控制板中包括主控芯片、铁电存储电路、温度测量电路、看门狗电路、ad参考电压电路、时钟电路、蜂鸣器电路、usb接口电路、485电路、触摸屏电路、读卡器电路、调试电路、遥信电路、网络通信电路、指示电路、控制电路、充电连接检测电路、充电控制检测电路和电源电路，网络通信电路包括无线网络电路和有线网络电路，如图2所示，控制板上设有网口rj1、连接接口xs1、xs2、xs3、xs4、xs5、xs6、xs7、xs8、xs9，电源模块ap1将外部交流电源转换为24v直流电，24v直流电通过连接接口xs8与电源电路输入端相连，电源电路如图3所示，电源电路中的稳压芯片mp2560dn将24v直流电转化为5v直流电，稳压器spx1117m3-3.3将5v直流电转化为3.3v直流电，电源电路为整个控制板内其他的电路供电。

电源模块ap1的两个输出端上还并联有指示灯led1，指示灯led1用于指示电源模块是否为控制板供电。连接接口xs2连接指示电路和指示灯led2、led3，电源电路通过连接接口xs2为指示灯led2、led3供电，指示电路如图4所示，指示电路包括两路子指示电路，第一路指示电路由主控芯片第四十二管脚控制，第二路指示电路有主控芯片第四十三管脚控制，指示电路用于指示充电桩是否在充电。

连接接口xs9引出三条导线作为充电桩充电头中的cc（连接检测线）、cp（控制检测线）和pe（接地线），cc（连接检测线）与充电连接检测电路相连，充电连接检测电路如图5所示，包括cc电压转换电路和cc电路，cc电压转换电路利用稳压隔离电源模块zy0512iaks-2w将电源电路提供的5v直流电转换为12v直流电为cc电路提供电源12v-a，cc电路包括光耦u16、电阻r95和r96，光耦第一管脚接电阻r96第一端，电阻r96第二端接电源12v-a，光耦u16第二管脚与连接接口xs9的第一连接口相连，第一连接口引出导线作为充电头中的连接检测线，光耦u16第三管脚接地，光耦u16第四管脚分别接主控芯片第三十八管脚和电阻r95第一端，电阻r95第二端接电源vcc3.3v。

充电控制检测电路如图6所示，包括cp电压转换电路和cp电路，cp电压转换电路与cc电压转换电路输出端相连，cp电压转换电路将cc电压转换电路输出的12v直流电转化为5v直流电为cp电路提供电源5vd，cp电路包括包括隔离器u19、模拟开关u18、运放u20、光耦u22、运放u24a、电容c72、c73、c74、c86、c93、c94，电阻r101、r106、r110、r107、r102、r105、r108、r103、r104和二极管d33，隔离器u19第三管脚与主控芯片第三十九管脚相连，隔离器u19第六管脚与模拟开关u18第六管相连，模拟开关u18第一管脚接电阻r101第一端，电阻r101第二端接二极管d33阳极，电阻r101第二端还与连接接口xs9第二连接口相连，第二连接口引出有导线作为充电头中的控制检测线，二极管d33阴极分别接电阻r106第一端和电容c94第一端，电阻r106第二端分别接电阻r110第一端、电容c86第一端和电阻r107第一端，电阻r107第二端分别接电容c74第一端和运放u20第三管脚，电容c94第二端、电阻r110第二端、电容c86第二端和电容c74第二端均接地gnd-a，运放u20第一管脚和第二管脚均与电阻r102第一端相连，电阻r102第二端分别与运放u20第六管脚和光耦u22第三管脚相连，电容c93与电阻r102并联，运放u20第七管脚接电阻r105第一端吗，电阻r105第二端接光耦u22第一管脚，光耦u22第六管脚分别接电阻r108第一端、电容c73第一端和运放u24a反相输入端，光耦u22第五管脚分别接地gnd和运放u24a正相输入端，运放u24a输出端、电容c73第二端和电阻r108第二端均与电阻r103第一端相连，电阻r103第二端分别接电容c72第一端、电阻r104第一端和主控芯片第二十六管脚，电阻r104和电容c72均接地gnd。

遥信电路如图7所示，遥信电路紧停按钮key1、复位按钮rst1及分别设置在停按钮key1和复位按钮rst1两端的四路遥信子电路，紧停按钮key1和复位按钮rst1通过连接接口xs3与遥信子电路相连，第一路遥信子电路包括光耦u10、电阻r75和r33，光耦u10第一管脚接电源vcc12_iso，光耦u10第二管脚接电阻r75第一端，电阻r75第二端接紧停按钮key1第一端，光耦u10第三管脚接地gnd，光耦u10第四管脚分别接主控芯片第一管脚和电阻r33第一端，电阻r33第二端接电源vcc3.3v。丝路遥信子电路结构相同，第二遥信子电路接复位按钮rst1第一端，第二遥信子电路接主控芯片第二管脚，第三遥信子电路接紧停按钮key1第二端，第三遥信子电路接主控芯片第三管脚，第四遥信子电路接复位按钮rst1第二端，第四遥信子电路接主控芯片第四管脚。

网口rj1与有线网络电路相连，为控制板提供有线网络接口，有线网络电路如图8所示，包括网口驱动电路和网口连电路，网口驱动电路中网口驱动芯片与主控芯片相连，网络驱动电路还与网口连接电路相连，网口连接电路与网口rj1相连。

连接接口xs6与调试电路相连，为控制板提供调试接口，调试电路如图9所示，调试电路中收发芯片u14第九管脚与主控芯片第六十九管脚，收发芯片u14第十管脚与主控芯片第六十八管脚相连。

连接接口xs4连接读卡器和读卡器电路，连接口xs5连接触摸屏和触摸屏电路，读卡器电路和触摸屏电路如图10所示，读卡器电路和触摸屏电路共用一个收发芯片u9，收发芯片u9第九、第十、第十一和第十二管脚与主控芯片第八十三、第八十、第七十八和第七十九管脚对应相连。

连接接口xs1连接船舶供电电路和485电路，船舶供电电路如图11所示，包括交流充电电路和充电头，交流充电电路包括设置在交流电线路上的空开qf1、防浪涌保护器spd1、电量表pj1和接触器km1常开触头，电量表输出端与485电路相连，485电路与主控芯片相连，接触器km1线圈通过连接接口xs7与控制电路相连。485电路如图12所示，收发芯片u4第三、第四和第五管脚与主控芯片第五十五、第五十六和第五十七管脚对应相连。控制电路如图13所示，包括继电器k1、场效应管q1、电阻r87、电阻r88、稳压管d27和接触器km1，电阻r87第一端接主控芯片第九十五管脚，电阻r87第二端分别接电阻r88第二端和场效应管q1栅极，电阻r88第二端和场效应管q1源极均接地gnd，场效应管q1漏极分别接继电器k1线圈第一端和稳压器d27阳极，继电器k1线圈第二端和稳压器d27阴极均接电源5v，继电器k1触头第一端接接触器km1线圈第一端，线圈km1第二端接火线l，继电器k1触头第二端接零线n。

主控芯片如图14所示，主控芯片第二十九、第三十、第三十一、第三十六和第九十一管脚与铁电存储电路相连，主控芯片第九十二和第九十三管脚与时钟电路相连，主控芯片第八十四管脚与蜂鸣器电路相连，主控芯片第二十一管脚与ad参考电压电路相连，主控芯片第十五管脚和第四十五管脚与温度测量电路相连，温度测量电路如图15所示，主控芯片第九十八管脚与看门狗电路相连，主控芯片第六十、第六十一、第六十二、第八十六和第八十七管脚与无线网络电路相连，无线网络电路如图16所示，本实施例中无线网络电路为预留电路，当需要使用是可在连接座j5上安装无线芯片，主控芯片第七十和第七十一管脚与usb接口电路相连。

如图17所示，升降装置包括电机、履带26、支撑座24，履带由电机带动转动，支撑座固定在履带左侧，支撑座设置在充电桩25下方，支撑座包括支撑板32、限位挡板31和支撑部30，限位挡板位于支撑板上方，支撑部位于支撑板下方，限位挡板将充电桩限制在支撑座上，支撑座下部设有支撑部30，如图18所示支撑部为环壁，支撑部上设有一个供充电桩充电线28放置的缺口33，充电桩供电线固定在履带上，充电桩供电线与履带的固定电27位于履带右侧，充电桩供电线一端穿过支撑板上的通孔34与充电桩相连，升降装置还设有滑轮29，便于充电桩供电线伸缩。

当升降装置接受到抬升命令时，电机带动履带顺时针转动，履带带动支撑座上升，支撑座带动充电桩上升，在履带转动时，因充电桩供电线与履带固定，履带会拉出充电桩供电线，使充电桩供电线与充电桩连接端和充电桩保持同步上升，避免充电桩供电线因长度不够而发生断裂。当充电桩要下降时，电机带动履带逆时针转动，履带导动支撑座下降，使充电桩下降，在履带转动时，充电桩供电线回缩，在重力和滑轮的影响下，充电桩充电线回缩的部分会处于滑轮右侧的空间内。

本实施例岸电系统在空闲状态时利用温度测量电路实时检测自身温度，当温度过高时会将该信息上传至中心服务器，中心服务器通知相关工作人员对该充电桩进行检修，当需要使用岸电系统给船舶供电时，先船舶工作人员利用手机扫描密封盖上二维码，向中心服务器发出要使用二维码对应的充电桩的请求，中心服务器收到请求后控制升降装置抬升，将充电桩抬升至地表，之后船舶工作人员在触摸屏上进行充电时间的设置，然后将充电头与船舶充电座连接，连接后再到触摸屏上进行充电开始操作，此时时钟电路记录充电时间，到充电时间超过预设时间或是船舶已充满电后自动停止充电，等待船舶工作人员取下充电头及结算，结算可以由手机支付也可以用相应的充电卡刷卡支付，结算后，在铁电存储器中存储改成充电相关信息，中心服务器中升降装置下降，充电桩回缩入地底。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。