淺析智能電瓶車收費充電系統(tǒng)方案的設(shè)計與應(yīng)用

【摘要】
近年來，隨著電瓶車數(shù)量的急劇增長，每年由電瓶車充電引發(fā)的火災(zāi)事故占比超過70%，導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。這些火災(zāi)多因車主隨意拉線長時間充電且充電器缺乏自動斷電功能，不僅縮短了電池壽命，還因充電器過熱易引發(fā)內(nèi)部短路，構(gòu)成重大安全隱患。智能電瓶車充電樁憑借其穩(wěn)定的電壓輸出、過載保護、自動斷電及異常預(yù)警等功能，通過集中部署有效避免了火災(zāi)等安全事故，延長了電池使用壽命，提升了充電效率，確保了人身和設(shè)備安全，顯著降低了消防安全風(fēng)險。

【關(guān)鍵詞】
電瓶車；智能充電樁；安全隱患；充電效率

0 引言
電瓶車憑借其便捷性、經(jīng)濟性、環(huán)保性等特點，已成為我國城鄉(xiāng)地區(qū)的主要交通工具。隨著電瓶車保有量的持續(xù)攀升，對充電樁的需求也日益迫切，尤其是在醫(yī)院、工廠、學(xué)校、工業(yè)園區(qū)、維修站點、共享單車站、住宅區(qū)及商場等場所。根據(jù)相關(guān)政策導(dǎo)向，要求規(guī)范電瓶車停放及充電行為，推廣具備智能控制功能的充電設(shè)施，如定時充電、自動斷電及故障報警系統(tǒng)，并安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控和可視監(jiān)測系統(tǒng)，推動公共充電設(shè)施向智能化方向發(fā)展。

公司推出的智能環(huán)保電瓶車充電樁，不僅解決了傳統(tǒng)充電設(shè)施管理落后、難度大、隱患多的問題，還依托龐大的充電用戶群體，利用充電APP構(gòu)建電瓶車產(chǎn)業(yè)鏈平臺，提供便民生活服務(wù)。通過集中部署實現(xiàn)與火災(zāi)等安全事故的隔離，充電完成后自動斷電，有效減少人身和設(shè)備安全事故。

1 智能電瓶車充電樁系統(tǒng)方案概述
智能電瓶車充電樁作為新一代智能充電設(shè)備，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建的管理運營系統(tǒng)革新了傳統(tǒng)充電方式，為用戶提供更安全、智能的充電解決方案。該系統(tǒng)融合物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)對充電設(shè)備的智能控制，并通過數(shù)據(jù)分析與用戶終端（移動客戶端或微信小程序）對接，實時反饋充電狀態(tài)，集成移動支付與信息查看功能，為居民提供便捷的用能服務(wù)。同時，通過對電瓶車停放充電區(qū)域的集中監(jiān)控，實現(xiàn)故障的快速發(fā)現(xiàn)與定位，確保安全運營。智能電瓶車充電樁系統(tǒng)方案主要包括掃碼充電終端（插座）、充電樁本體、物聯(lián)網(wǎng)主機、云平臺管理系統(tǒng)及用戶終端。

1.1 智能電瓶車充電樁的核心構(gòu)成

1.1.1 柜體結(jié)構(gòu)
電瓶車充電樁采用分體式安裝設(shè)計，外殼達到IP54防塵防水標(biāo)準(zhǔn)，適合戶外獨立安裝，降低了運營商的安裝與運維成本。智能充電樁的外觀如圖1所示。

圖1智能充電樁外觀示意圖

1.1.2 刷卡認(rèn)證模塊
該模塊負(fù)責(zé)實現(xiàn)卡片的硬件加密認(rèn)證處理，確保用戶賬戶數(shù)據(jù)的安全性。

1.1.3 信號交互與語音提示模塊
此模塊用于接收刷卡信號以選擇充電端口，并提供語音提示功能。同時，它也集成了刷卡裝置的硬件加密認(rèn)證功能，保護賬戶數(shù)據(jù)安全。

1.1.4 溫度與漏電監(jiān)測模塊
該模塊主要監(jiān)測充電回路的溫度以及檢測是否存在漏電情況，確保充電過程的安全。

1.1.5 網(wǎng)絡(luò)通信模塊
采用獨立的全網(wǎng)通4G網(wǎng)絡(luò)，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接云平臺服務(wù)器，實現(xiàn)與用戶的數(shù)據(jù)交換及定位功能，有效解決了聯(lián)網(wǎng)難題。

1.1.6 CPU主控模塊
該模塊采用分布式CPU控制板，具備出色的電磁兼容性，工作穩(wěn)定可靠。它集成了輸入過/欠壓保護、輸出過流/過壓保護、輸出短路保護、過溫保護及告警等多種保護功能。

1.1.7 充電檢測模塊
此模塊負(fù)責(zé)檢測負(fù)載狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)通訊接口讀取充電設(shè)備參數(shù)，輸出相應(yīng)的充電電流。同時，它還能通過充電芯片或電流表檢測輸出的電流大小，并在檢測到過載時向控制模塊發(fā)送過載信號，控制模塊將斷開該路負(fù)載。

1.2 云平臺管理系統(tǒng)
充電樁管理平臺與互聯(lián)網(wǎng)運營公司合作，依托云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)，為企業(yè)提供電瓶車安全充電的多場景解決方案。系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)模塊與云端進行通信和數(shù)據(jù)交互，采用模塊化軟硬件設(shè)計，具有可重組性和分布式架構(gòu)，方便升級和分步實施。系統(tǒng)資源占用低，報警及時，報警信息會實時推送至手機APP或電腦服務(wù)端。同時，系統(tǒng)支持投幣、刷卡等多種支付方式，確保交易完整性，并能對異常情況進行有效處理，實現(xiàn)下級平臺的清算和對賬功能。

2 智能電瓶車充電樁的功能特性

2.1 安全防護
具備防火、防水、防雷、防塵功能，異常情況立即啟動智能保護機制，消除火災(zāi)隱患。

2.2 遠程監(jiān)控
運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)遠程監(jiān)控，設(shè)備問題即時反饋至后臺。

2.3 充滿自停
管理平臺通過實時監(jiān)測充電電流值，實現(xiàn)充滿后自動斷電，保護電池并延長使用壽命，同時預(yù)防火災(zāi)事故。

2.4 智能識別與功率限制
充電樁可設(shè)定功率報警值，達到報警值時斷開對應(yīng)充電回路，防止用戶私接插線板或多臺電瓶車、大功率設(shè)備充電，消除過載安全隱患。

2.5 電池組自動識別與充電
根據(jù)被充電池自動識別電池組電壓（24V、36V、48V、60V、72V），并自動設(shè)定充電參數(shù)。

2.6 斷電記憶功能
電網(wǎng)停電后，來電恢復(fù)可繼續(xù)使用剩余充電時間，保障用戶利益。

2.7 空載保護
用戶拔掉充電器或插頭未插緊時，若還有剩余時間或電量，則發(fā)出報警，并在設(shè)定時間內(nèi)關(guān)閉回路供電。

2.8 電氣保護
具備自動熔斷機制，采用軟硬件雙重保護機制嚴(yán)防過流、漏電、短路等電氣故障，確保充電安全。

2.9 人性化收費模式
支持掃描二維碼查詢、充值并接收提示消息，支持微信、支付寶等主流支付方式，滿足不同支付需求。

2.10 盜充提醒
充電過程中如被惡意拔掉充電器，平臺將及時斷開電源并推送信息給充電用戶。

2.11 成本節(jié)約
每臺設(shè)備支持10路插座輸出，滿足更多車輛充電需求，降低安裝成本。

2.12 電流自動調(diào)節(jié)
根據(jù)被充電池組特性自動設(shè)置適合的充電電流。

3 智能電瓶車充電樁系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢

智能環(huán)保電瓶車充電樁控制系統(tǒng)設(shè)計充分考慮用戶體驗，具有實現(xiàn)簡單、集成化程度高、操作界面友好等優(yōu)點。采用內(nèi)置CPU控制技術(shù)，集計量于一體，效率高、電磁兼容性好，工作穩(wěn)定可靠。設(shè)備具備多種保護措施，包括過充保護、短路保護、漏電保護、過載保護、防雷保護、空載保護、防雨保護、自檢保護等。同時，智能充電樁實現(xiàn)平臺化管理，降低人工維護成本，方便隨時了解車輛和場地信息。集中式停充管理減少了亂停亂放現(xiàn)象，降低了消防安全隱患，并規(guī)范了財務(wù)管理。

4 智能電瓶車充電樁系統(tǒng)解決的實際問題

1） 為小區(qū)、工廠、商場、學(xué)校等場所提供整體解決方案，解決電瓶車充電難、管理難、收費難的問題。
2） 改善電瓶車亂停亂放、私拉電線等安全問題。
3） 增加電流過載保護安全系數(shù)，降低充電引發(fā)火災(zāi)事故的概率，確保充電安全。
4） 實現(xiàn)智能充電，保護電池、延長使用壽命，減少人工看守。

5 安科瑞充電樁收費運營云平臺

5.1 系統(tǒng)概述
AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時采集和監(jiān)控電動電動自行車充電站及充電設(shè)備的運行狀態(tài)。系統(tǒng)提供充電服務(wù)、支付管理、交易結(jié)算、資源管理、電能管理等功能，并對充電機過溫、漏電、輸入/輸出過壓/欠壓、絕緣低等故障進行預(yù)警。充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶可通過微信、支付寶、云閃付等掃碼充電。

5.2 應(yīng)用場所
該系統(tǒng)適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、事業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.3.1系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

5.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

5.4.2.實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設(shè)施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

5.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

5.4.4故障管理

設(shè)備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發(fā)處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

5.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設(shè)施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設(shè)施，維護充電設(shè)施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

5.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數(shù)設(shè)置，同時可接收故障推送。

5.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

5.5系統(tǒng)硬件配置

6結(jié)束語

隨著數(shù)字化、信息化、智能化技術(shù)的持續(xù)進步，智能電瓶車充電樁系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能及虛擬助手等新興技術(shù)的驅(qū)動下，智能化水平日益提升。該系統(tǒng)運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為社區(qū)帶來了“智慧、安全、便捷"的電瓶車充電體驗，為構(gòu)建和諧社區(qū)貢獻力量。智能環(huán)保電瓶車充電樁項目作為一項備受鼓勵和支持的民生工程，其成功建設(shè)和應(yīng)用能夠顯著減少充電過程中火災(zāi)等安全隱患，提升電瓶車充電效率，并延長電池使用壽命。這一項目不僅節(jié)能環(huán)保，還能節(jié)省費用，真正做到了利民、惠民、便民，為構(gòu)建和諧社會提供了堅實的技術(shù)支撐和安全保障。

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