一种基于智能穿戴的物联网智能管理系统

摘要

本发明提供一种基于智能穿戴的物联网智能管理系统，包括：控制模块、故障录波模块和信息采集模块；所述信息采集模块、所述故障录波模块分别与所述控制模块连接；所述控制模块还连接有充放电模块，所述锂电池充放电模块还包括限流开关模块，所述限流开关模块的输入端、输出端以及受控端分别连接所述容性负载的输出端、所述采样电阻的第一端以及所述控制模块的第二控制端；所述信息采集模块包括环境变量采集模块、用电侧控制模块、发电侧控制模块、电表数据采集模块、PCS控制模块和电池微控制模块，本发明具有使用方便工作效率高、能耗低等优点，可以对智能穿戴的工作状态的情况进行有效的监管，具有极大的使用价值和经济价值。

说明书

技术领域

本发明涉及智能穿戴管理系统设计技术领域，尤其涉及基于智能穿戴的物联网智能管理系统。

背景技术

智能穿戴是探索人和科技全新的交互方式，为每个人提供专属的、个性化的服务，而设备的计算方式无疑要以本地化计算为主，只有这样才能准确去定位和感知每个用户的个性化、非结构化数据，形成每个人随身移动设备上独一无二的专属数据计算结果，并以此找准直达用户内心真正有意义的需求，最终通过与中心计算的触动规则来展开各种具体的针对性服务，随着科技的发展，手表或者眼镜将成为人体的一部分，就像皮肤、手臂一样。在更远的未来，手机可能只需向人体植入芯片，能直接通过对话帮你打电话，帮你订餐馆，穿戴式智能设备已经从幻想走进现实，它们的出现将改变现代人的生活方式，目前在智能穿戴的智能管理系统监控方面，现有技术中的监控模块功能尚未完善，比如：只能监控到电量的多少，对于电池的寿命和管理没有形成系统化的应用，因此，有待进一步的改进。

发明内容

本发明针对所述现有技术的不足而提供一种使用方便、能效低的基于智能穿戴的物联网智能管理系统。

本发明为解决所述问题所采用的技术方案为：

本发明提供一种基于智能穿戴的物联网智能管理系统，包括：控制模块、故障录波模块和信息采集模块；所述信息采集模块、所述故障录波模块分别与所述控制模块连接；所述控制模块还连接有充放电模块，所述锂电池充放电模块还包括限流开关模块，所述限流开关模块的输入端、输出端以及受控端分别连接所述容性负载的输出端、所述采样电阻的第一端以及所述控制模块的第二控制端；所述信息采集模块包括环境变量采集模块、用电侧控制模块、发电侧控制模块、电表数据采集模块、PCS控制模块和电池微控制模块；所述故障信息包括所述信息采集模块在系统故障时刻所采集的信息；所述控制模块基于所述故障信息进行分析。

进一步地，所述控制模块还连接有历史数据存储模块；所述控制模块实时获取所述用电侧控制模块、所述发电侧控制模块、所述电表数据采集模块、所述PCS控制模块和所述电池微控制模块的工作数据，并将所述工作数据存储至所述历史数据存储模块。

进一步地所述控制模块还连接有历史数据网络接口、控制网络接口和调度网络接口；所述控制模块通过所述历史数据网络接口将存储于所述历史数据存储模块的工作数据传输至云平台；所述控制模块通过所述控制网络接口，对外提供配置信息远程修改及远程控制功能；所述控制模块通过所述调度网络接口，接收并执行电网侧的系统控制指令。

进一步地所述控制模块还连接有第一风扇控制模块和空调消防控制模块；所述控制模块根据所述环境变量采集模块采集的系统环境参数，判断所述系统环境参数超过预设阈值时，控制所述第一风扇控制模块和/或所述空调消防控制模块工作；

进一步地所述电池微控制模块、所述用电侧控制模块、所述发电侧控制模块、所述电表数据采集模块、所述PCS控制模块和所述空调消防控制模块分别通过一个通讯及安全继电器模块与所述控制模块连接。

进一步地所述电池微控制模块包括：控制核心模块及多个电池模组控制模块；每个所述电池模组控制模块通过一个通讯及安全链信号继电器与所述控制核心模块连接；每个所述电池模组控制模块分别与一个电池模组连接；所述电池模组包括多个串联的锂电池；在所述电池模组发生故障，且与所述电池模组连接的通讯及安全链信号继电器自动断开后，所述控制核心模块控制其内部的通讯及安全继电器模块断开。

进一步地所述电池模组控制模块包括：风扇驱动模块、电池均衡模块、电压及温度采集模块；所述控制核心模块通过所述电压及温度采集模块获取所述电池模组的电压信息和第三温度信息，在判断所述第三温度信息大于预设阈值时，控制所述风扇驱动模块工作，以驱动风扇进行温度控制；所述控制核心模块在判断所述电池模组满足均衡策略时，控制所述电池均衡模块工作，以开启均衡操作。

进一步地所述限流开关模块包括：限流电阻、第一开关管和第一开关驱动模块。

进一步地所述第一开关管的受控端连接所述第一开关驱动模块的输出端，所述第一开关管的输入端连接所述限流电阻的第一端，所述限流电阻的第二端、所述第一开关管的输出端以及所述第一开关驱动模块的输入端分别是所述限流开关模块的输入端、输出端以及受控端。

更进一步地：还包括电池老化状态监控单元，所述电池老化状态监控单元包括电流检测模块、电压检测模块及微控制模块，所述微控制模块用于控制所述电池进行充电或者放电，所述电压检测模块用于检测所述电池充电或放电时的电压值，所述电流检测模块用于检测所述电池充电或放电时的电流值。

本发明的有益效果在于：

本发明所提供的一种基于智能穿戴的物联网智能管理系统具有使用方便工作效率高、能耗低等优点，本申请可以对智能穿戴的工作状态的情况进行有效的监管，比如电池的电量、使用状态、寿命预测等，同时由于本申请独特的电路结构设计，监测精度得到了极大的提高，给使用者带来了一种全新的使用体验，具有极大的使用价值和经济价值。

附图说明

图1是本发明一种基于智能穿戴的物联网智能管理系统的原理框图；

图2是本发明一种基于智能穿戴的物联网智能管理系统的采集装置原理框图；

图3是本发明一种基于智能穿戴的物联网智能管理系统的限流开关模块图；

图4是本发明一种基于智能穿戴的物联网智能管理系统的短路检测模块电路图；

图5是本发明一种基于智能穿戴的物联网智能管理系统的第一开关驱动电路电路图。

图6是本发明一种基于智能穿戴的物联网智能管理系统的电流检测模块原理图；

图7是本发明一种基于智能穿戴的物联网智能管理系统的电压检测模块原理图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

如图1-5所示，本发明提供一种基于智能穿戴的物联网智能管理系统，包括：控制模块、故障录波模块和信息采集模块；所述信息采集模块、所述故障录波模块分别与所述控制模块连接；所述控制模块还连接有充放电模块，所述锂电池充放电模块还包括限流开关模块，所述限流开关模块的输入端、输出端以及受控端分别连接所述容性负载的输出端、所述采样电阻的第一端以及所述控制模块的第二控制端；所述信息采集模块包括环境变量采集模块、用电侧控制模块、发电侧控制模块、电表数据采集模块、PCS控制模块和电池微控制模块；所述故障信息包括所述信息采集模块在系统故障时刻所采集的信息；所述控制模块基于所述故障信息进行分析，。

本实施例中，所述控制模块还连接有历史数据存储模块；所述控制模块，实时获取所述用电侧控制模块、所述发电侧控制模块、所述电表数据采集模块、所述PCS控制模块和所述电池微控制模块的工作数据，并将所述工作数据存储至所述历史数据存储模块。

本实施例中，所述控制模块还连接有历史数据网络接口、控制网络接口和调度网络接口；所述控制模块通过所述历史数据网络接口将存储于所述历史数据存储模块的工作数据传输至云平台；所述控制模块通过所述控制网络接口，对外提供配置信息远程修改及远程控制功能；所述控制模块通过所述调度网络接口，接收并执行电网侧的系统控制指令。

本实施例中，所述控制模块还连接有第一风扇控制模块和空调消防控制模块；所述控制模块根据所述环境变量采集模块采集的系统环境参数，判断所述系统环境参数超过预设阈值时，控制所述第一风扇控制模块和/或所述空调消防控制模块工作；

本实施例中，所述电池微控制模块、所述用电侧控制模块、所述发电侧控制模块、所述电表数据采集模块、所述PCS控制模块和所述空调消防控制模块分别通过一个通讯及安全继电器模块与所述控制模块连接。

本实施例中，所述电池微控制模块包括：控制核心模块及多个电池模组控制模块；每个所述电池模组控制模块通过一个通讯及安全链信号继电器与所述控制核心模块连接；每个所述电池模组控制模块分别与一个电池模组连接；所述电池模组包括多个串联的锂电池；在所述电池模组发生故障，且与所述电池模组连接的通讯及安全链信号继电器自动断开后，所述控制核心模块控制其内部的通讯及安全继电器模块断开。

本实施例中，所述电池模组控制模块包括：风扇驱动模块、电池均衡模块、电压及温度采集模块；所述控制核心模块通过所述电压及温度采集模块获取所述电池模组的电压信息和第三温度信息，在判断所述第三温度信息大于预设阈值时，控制所述风扇驱动模块工作，以驱动风扇进行温度控制；所述控制核心模块在判断所述电池模组满足均衡策略时，控制所述电池均衡模块工作，以开启均衡操作。

本实施例中，所述限流开关模块包括：限流电阻、第一开关管和第一开关驱动模块。

本实施例中，所述第一开关管的受控端连接所述第一开关驱动模块的输出端，所述第一开关管的输入端连接所述限流电阻的第一端，所述限流电阻的第二端、所述第一开关管的输出端以及所述第一开关驱动模块的输入端分别是所述限流开关模块的输入端、输出端以及受控端。

如图6所示，所述微控制模块用于根据所述电压值是否处于一预设的电压范围内以判断所述电池是否处于所述电池的材料的一相变阶段，其中，所述预设的电压范围为所述电池的材料处于一种相变的平衡阶段时对应的电压范围，所述相变阶段指所述电池的材料以一种相持续存在对所述电流值在所述相变阶段对应的时间段内进行积分，以得到根据所述电流值计算所述电池在所述相变阶段所对应的时间段内的一电容值，并根据所述电容值计算所述电池的当前电池荷电状态函数及当前电池健康状态函数。

所述微控制模块包括充放电控制子单元及判断子单元，所述充放电控制子单元用于控制所述电池进行充电或放电，所述判断子单元用于判断所述电压的电压值是否处于一预设电压范围内，当所述电压值处于所述预设电压范围内时，所述判断子单元判断所述电池的材料处于所述相变阶段；所述电压值处于所述预设的电压范围之外时，所述电池的材料没有处于所述相变阶段。

所述微控制模块还包括计算子单元，所述计算子单元用于计算所述电压对电容的微分，所述判断子单元判断所述电压对电容的微分是否大于或等于一第一预设数值，及所述电压对电容的微分是否大于或等于一第二预设数值，并在所述电压对电容的微分大于或等于所述第一预设数值及所述电压值对时间的微分大于或等于所述第二预设数值时，判断所述电池的材料处于所述一相变阶段，其中，所述第一预设数值及所述第二预设数值分别为所述电压对电容的微分时得到的两个极值且对应所述预设电压范围的两个端点。

所述充放电控制子单元还用于控制所述电流值小于或等于一预设电流值，其中，所述预设电流值表示所述电池老化状态检测方法检测精度对应的电流的上限值。

所述电池老化状态检测装置还包括一存储器，所述存储器内存储有所述电池的电池荷电状态函数及电池健康状态函数，所述微控制模块还包括更新子单元，所述更新子单元用于将所述电池的当前电池荷电状态函数及当前电池健康状态函数作为所述电池的当前的电池荷电状态函数及电池健康状态函数，以更新所述电池的电池荷电状态函数及电池健康状态函数

所述电流检测模块由变压电路101和变流器电路102构成，

电压检测器33由交流电压检测电路构成。交流电压检测电路有多种，根据使用条件而适当采用。例如，图2是一般的电压检测器33的电路图。在图6中，电压检测器33由变压电路101和变流器电路102构成,

变压电路101位于输入侧，由一次侧绕组103和二次侧绕组104构成。变流器电路102是将由整流二极管构成的整流部105、和平滑电容器106并联连接构成的电路

在电压检测器33中，在对变压电路101施加交流电压时，交流电压通过变压电路101而变压。并且，二次侧绕组104的两端电压输入到变流器电路102

输入到变流器电路102的变压后的交流电压在整流部105被变换为直流电压，在平滑电容器106被平滑。将该平滑后的直流电压被输入控制部40。即，与施加给一次侧绕组103的电压对应的直流电压被输入至控制部40

如图7所示，所述电压检测模块包括一电源VDD，该电源VDD分别与开关管(NMOS管)MP、第一电流检测管(NMOS管)MS1、第六晶体管(NMOS管)M6和第七晶体管(NMOS管)M7的源端(源极)连接，开关控制端Vp分别与开关管MP、第一电流检测管MS1和第二电流检测管MS2的控制端(栅极)连接，电流输出端SW分别与开关管MP、整流管(PMOS管)MN、第二电流检测管MS2和第三晶体管(PMOS管)M3的漏端(漏极)连接，且该整流管MN的控制端与一整流控制端Vn连接，该整流管MN的源端接地(GND)，第一电流检测管MS1的漏端与第四晶体管M4的漏端连接。

一偏置电流源Ibias分别与第十一晶体管(PMOS管)M11、第十二晶体管(PMOS管)M12、第十三晶体管(PMOS管)M13、第十四晶体管(PMOS管)M14和第十五晶体管(PMOS管)M15的控制端连接，且该偏置电流源Ibias还与第十一晶体管(PMOS管)M11的漏端连接，所述的第十一晶体管(PMOS管)M11、第十二晶体管(PMOS管)M12、第十三晶体管(PMOS管)M13、第十四晶体管(PMOS管)M14和第十五晶体管(PMOS管)M15的源端均接地；其中，偏置电流源Ibias输出端还设置一VB端口

所述的第三晶体管M3的控制端分别与第四晶体管(PMOS管)M4、第五晶体管(PMOS管)M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7和第八晶体管(NMOS管)M8的控制端连接，且该第三晶体管M3的控制端还与第一比较器COMP1的输出端连接(即图中所示的三个Q点相互连接)；同时，该第三晶体管M3的源端还与第一晶体管(NMOS管)M1的源极连接，该第一晶体管M1的控制端分别与第二晶体管(NMOS管)M2和第十三晶体管M13的漏端连接，且所述的第一晶体管M1的控制端还与第二晶体管M2的控制端连接第一晶体管M1的漏端分别与第九晶体管(NMOS管)M9、第十二晶体管M12和第十四晶体管M14的漏端连接，且该第一晶体管M1的漏端还与第十六晶体管(NMOS管)M16的控制端连接9

所述第十六晶体管M16的漏端通过第一电阻R1分别与第二电流检测管MS2的源端和第二电阻R2的一端部连接，且该第二电阻R2的另一端与第九晶体管M9的源端连接；第五晶体管M5的源端分别与第二晶体管M2和第四晶体管M4的源端连接，且第五晶体管M5的漏端分别与第十六晶体管M16和第八晶体管M8的漏端连接，第七晶体管M7的漏端通过电阻R3分别与第八晶体管M8和第十晶体管(NMOS管)M10的源端连接，该第十晶体管M10的漏端分别与第九晶体管M9和第十晶体管M10的控制端连接，且该第十晶体管M10的漏端还与第十五晶体管M15的漏端连接；其中，第二电流检测管MS2的源端设置一Vx端口

所述的第十六晶体管M16的漏端分别第一比较器COMP1的正相输入端和第四电阻R4的一端连接，且该第四电阻R4的另一端接地；第一比较器COMP1的负相输入端与一基准电压源Ref连接；其中，该第十六晶体管M16的漏端设置有检测信号输入端口VSEN和端口net0

本发明所提供的一种基于智能穿戴的物联网智能管理系统具有使用方便工作效率高、能耗低等优点，本申请可以对智能穿戴的工作状态的情况进行有效的监管，比如电池的电量、使用状态、寿命预测等，同时由于本申请独特的电路结构设计，监测精度得到了极大的提高，给使用者带来了一种全新的使用体验，具有极大的使用价值和经济价值。

所述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。