基于互聯(lián)網(wǎng)的電動自行車智能充電管理系統(tǒng)的研究

更新時間：2020-09-30

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霍麗麗
安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要： 通過對覆蓋一個城市的基于internet 網(wǎng)的自助充電站管理系統(tǒng)的研究，為日益擴大的電動自行車自助充電的管理帶來了很大的便利，具有較好的應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)；電動自行車；充電

我國的電動自行車從 80 年代發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)進入第三個發(fā)展時期，趨勢趨向穩(wěn)定。據(jù)國家部門公布，截至2010 年 10 月，我國的全社會電動自行車保有量達到 1．2 億輛。本文研究的基于網(wǎng)絡(luò)的電動自行車自助充電收費系統(tǒng)，以一個城市內(nèi)的所有電動自行車充電站為管理目標(biāo)，把分散的充電站通過管理系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，得出建立基于網(wǎng)絡(luò)的電動自行車自助充電收費系統(tǒng)的重要意義。

1 基于網(wǎng)絡(luò)的電動自行車自助充電收費系統(tǒng)的總體設(shè)計
       1.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)
       基于網(wǎng)絡(luò)的電動自行車自助充電收費系統(tǒng)由計算機、網(wǎng)卡、網(wǎng)線、IC卡及讀卡器、信息管理軟件等組成，系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
       1.2系統(tǒng)功能概述
       本管理信息系統(tǒng)由兩大模塊組成。一是服務(wù)器端軟件，能實時地監(jiān)測充電站內(nèi)各充電機的狀態(tài)，并不斷地將充電機的重要數(shù)據(jù)采集下來；二是自助充電客戶端軟件，主要功能是指導(dǎo)用戶進行充電操作，并對費用進行扣除。

       服務(wù)器端軟件通過對充電機數(shù)據(jù)進行處理，每天能夠打印出兩份報表。其中一份報表是按充電機號進行統(tǒng)計，記錄下每天各充電機的累計工作時間，累計充電次數(shù)；另外一份報表是按 IC 卡號進行統(tǒng)計，記錄的內(nèi)容包括每張 IC 卡的充電情況。
       自助充電客戶端軟件主要是實現(xiàn)用戶持卡扣費后的自助充電功能。用戶在自助終端插入卡后，根據(jù)實際情況選擇需要充電的金額，確認并確保電源連接后進行充電。
       1.3CIM 框架的應(yīng)用
       CIM(Common Information Model)框架的引入，可以很好地解決目前 NSM（Network and System Management）所面臨的一些問題。具體地說，電動自行車自助充電管理系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)的 CIM(Common Information Model) 信息架構(gòu)，定義統(tǒng)一的功能架構(gòu)，使得系統(tǒng)內(nèi)的各個模塊之間具有更好互操作性；并以之為基礎(chǔ)，分析各個管理系統(tǒng)，剝離出核心功能，構(gòu)建一些按照功能或服務(wù)劃分的公共模塊和核心模塊，就可以基于模塊靈活地組合成特定需求的用戶系統(tǒng)。
       通用的管理架構(gòu)使得管理系統(tǒng)的開發(fā)更容易，并且具有很好的可擴展性和可配置性。這種管理架構(gòu)可以更好地和已有的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn) （CMIP ,SNMP,DMI 等）協(xié)作，集成基于標(biāo)準(zhǔn)的以及專有的管理系統(tǒng)。如圖 3 所示。

1.4系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計
數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計是建立在系統(tǒng)總體需求和功能分析的基礎(chǔ)上的，根據(jù)分析得出信息管理系統(tǒng)涉及到的各種實體，以及它們之間的關(guān)系，并繪制各個實體的實體──關(guān)系E─R）圖和實體之間的 E─R 圖，如圖 4－圖 6 所示。

2 系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

服務(wù)器端系統(tǒng)和客戶端系統(tǒng)都需要對數(shù)據(jù)庫進行連接操作。由于服務(wù)器端系統(tǒng)基于 Linux 系統(tǒng)環(huán)境，客戶端基于Windows 并使用 C＃開發(fā)，因此整個系統(tǒng)中對于數(shù)據(jù)庫的連接有兩個不同的模塊。在客戶端封裝了一個數(shù)據(jù)庫操作類ACMSDatabases，需要對數(shù)據(jù)庫進行操作時，只需要引用即可。服務(wù)器端使用了 Perl 語言，在連接 SQL Server 數(shù)據(jù)庫時，需要調(diào)用 Perl 的擴展組件 Win32::ODBC 模塊。

3 安科瑞充電樁運營管理平臺
安科瑞電動自行車充電樁通過GPRS模塊與云端進行通信和數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)能夠?qū)﹄妱幼孕熊嚦潆姌兜娜粘　顟B(tài)、充電過程進行監(jiān)控；實現(xiàn)充電支付對接：支持投幣、刷卡、APP支付等多種支付方式，保證支付交易過程的完整性，對充電過程中的異常情況進行有效預(yù)警；實現(xiàn)對下游站級平臺的清算、對賬功能。平臺可對接消防物聯(lián)網(wǎng)平臺、小程序等，提供相關(guān)異常數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電動車充電安全管理的網(wǎng)絡(luò)化、可視化。

①　安全預(yù)警
對平臺連接的所有充電樁狀態(tài)進行監(jiān)測，充電樁發(fā)生異常情況時可通過APP、短信及時向運營人員發(fā)出報警信號，及時消除火災(zāi)隱患。

②　交易結(jié)算管理
平臺為運營方提供充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報表等，支持投幣、刷卡和掃碼充電。

③　充電服務(wù)
可通過軟件搜索附近充電樁，并查看充電樁狀態(tài)，并導(dǎo)航至可用充電樁�？赏ㄟ^在線自助支付實現(xiàn)充電。

④　運營分析
對訂單進行數(shù)據(jù)化分析，通過柱狀圖、報表方式直觀展示數(shù)據(jù)，并支持和第三方平臺對接。

⑤　小程序
可通過小程序掃碼充電，充電賬單支付。運營商和物業(yè)管理人員均可通過小程序管理，監(jiān)測充電樁狀態(tài)和充電交易情況。

4. 充電樁型號

(1)可同時充10輛電瓶車。
(2)尺寸空間大，投幣箱容量大，內(nèi)部空間充裕，具備充足的電氣穩(wěn)定性。
(3)實體按鍵設(shè)計，手感實在，使用壽命長。
(4)顯示投幣數(shù)、IC刷卡次數(shù)、IC卡余額，卡內(nèi)余額語音播報。
(5)每次扣費和充電時間可調(diào)，可多次投幣刷卡，充電時間自動累計。
(6)可根據(jù)客戶需求開通免費充電功能、月卡功能和刷卡退費。
(7)可使用APP支付、支付寶支付、APP 支付。
(8)自動識別出現(xiàn)故障的線路，并伴有字母和語音提示。
(9)具有斷電記憶功能，當(dāng)出現(xiàn)斷電，來電后可以繼續(xù)使用剩余的時間充電。
(10)具有拔掉斷電功能，當(dāng)用戶拔掉充電器，及時自動斷電。
(11)具有充滿自停功能，自動檢測電瓶車充電狀態(tài)，如充滿則停止供電，計費時間清零。
(12)具有過載保護功能，能識別大功率電器，自動暫停供電，防止用戶私接插線板給多臺電瓶車充電。
(13)具有短路保護功能，當(dāng)出現(xiàn)短路，保險絲熔斷確保穩(wěn)定。
(14)具有按功率給時間功能，根據(jù)檢測到的功率，按照設(shè)定時間開啟充電。
(15)可選配聯(lián)網(wǎng)煙感，當(dāng)出現(xiàn)火情，可發(fā)送短信給責(zé)任人。
(16)過溫保護功能，當(dāng)檢測機箱溫度過高，停止充電。
(17)夜間斷電功能，可設(shè)定夜間整機斷電黑屏，禁止夜間充電。
(18)遠程抄表，485電表數(shù)據(jù)采集上報。
5總結(jié)
系統(tǒng)應(yīng)用了越來越普及化的 IC 卡作為付費方式，實現(xiàn)了充電站的無人值守、自動供電和自動結(jié)算，并且開發(fā)了基于 Internet 網(wǎng)遠程控制和統(tǒng)計充電站相關(guān)信息的功能，為自助式電動自行車充電站的推廣提供了保障。系統(tǒng)的成功運行，必將為電動自行車的快速發(fā)展提供更好的使用環(huán)境，對解決環(huán)境污染和節(jié)約能源提供了有力的支持。

參考文獻
[1]求是科技編著,單片機典型模塊設(shè)計實例導(dǎo)航.北京:人民郵電出版社，2008－07．
[2]李斌,基于網(wǎng)絡(luò)的電動自行車自助充電站管理系統(tǒng)的研究
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2019.11版

作者簡介：霍麗麗，女，現(xiàn)任于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電瓶車充電樁的研發(fā)和應(yīng)用，