基于互聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)自行車(chē)智能充電管理系統的研究

摘 要： 通過(guò)對覆蓋一個(gè)城市的基于internet 網(wǎng)的自助充電站管理系統的研究，為日益擴大的電動(dòng)自行車(chē)自助充電的管理帶來(lái)了很大的便利，具有較好的應用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò )；電動(dòng)自行車(chē)；充電

       我國的電動(dòng)自行車(chē)從 80 年代發(fā)展到現在已經(jīng)進(jìn)入第三個(gè)發(fā)展時(shí)期，趨勢趨向穩定。據國家部門(mén)公布，截至2010 年 10 月，我國的全社會(huì )電動(dòng)自行車(chē)保有量達到 1．2 億輛。本文研究的基于網(wǎng)絡(luò )的電動(dòng)自行車(chē)自助充電收費系統， 以一個(gè)城市內的所有電動(dòng)自行車(chē)充電站為管理目標，把分散的充電站通過(guò)管理系統的統一管理，得出建立基于網(wǎng)絡(luò )的電動(dòng)自行車(chē)自助充電收費系統的重要意義。

1 基于網(wǎng)絡(luò )的電動(dòng)自行車(chē)自助充電收費系統的總體設計
       1.1系統組成結構
       基于網(wǎng)絡(luò )的電動(dòng)自行車(chē)自助充電收費系統由計算機、 網(wǎng)卡、網(wǎng)線(xiàn)、IC卡及讀卡器、信息管理軟件等組成，系統的組成結構如圖 1 所示。
       1.2系統功能概述
       本管理信息系統由兩大模塊組成。一是服務(wù)器端軟件， 能實(shí)時(shí)地監測充電站內各充電機的狀態(tài)，并不斷地將充電機的重要數據采集下來(lái)；二是自助充電客戶(hù)端軟件，主要功能是指導用戶(hù)進(jìn)行充電操作，并對費用進(jìn)行扣除。

       服務(wù)器端軟件通過(guò)對充電機數據進(jìn)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(jìn)行統計，記 錄下每天各充電機的累計工作時(shí)間，累計充電次數；另外一 份報表是按 IC 卡號進(jìn)行統計，記錄的內容包括每張 IC 卡的充電情況。
       自助充電客戶(hù)端軟件主要是實(shí)現用戶(hù)持卡扣費后的自 助充電功能。用戶(hù)在自助終端插入卡后，根據實(shí)際情況選擇 需要充電的金額，確認并確保電源連接后進(jìn)行充電。
       1.3CIM 框架的應用
       CIM(Common Information Model)框架的引入，可以很好地解決目 NSM（Network and System Management）所面臨的一些問(wèn)題。具體地說(shuō)，電動(dòng)自行車(chē)自助充電管理系統使用標準的 CIM(Common Information Model) 信息架構，定義統一的功能架構，使得系統內的各個(gè)模塊之間具有好互操作性；并以之為基礎，分析各個(gè)管理系統，剝離出核心功能，構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(hù)系統。
       通用的管理架構使得管理系統的開(kāi)發(fā)容易，并且具 有很好的可擴展性和可配置性。這種管理架構可以好地和已有的網(wǎng)絡(luò )和系統管理標準 （CMIP ,SNMP,DMI 等）協(xié)作，集成基于標準的以及專(zhuān)有的管理系統。如圖 3 所示。

       1.4系統數據庫設計
       數據庫概念模型設計是建立在系統總體需求和功能分 析的基礎上的，根據分析得出信息管理系統涉及到的各種 實(shí)體，以及它們之間的聯(lián)系，并繪制各個(gè)實(shí)體的實(shí)體──聯(lián)系（E─R）圖和實(shí)體之間的 E─R 圖，如圖 4－圖 6 所示。

2 系統的設計與實(shí)現

       服務(wù)器端系統和客戶(hù)端系統都需要對數據庫進(jìn)行連接操作。由于服務(wù)器端系統基于 Linux 系統環(huán)境，客戶(hù)端基于Windows 并使用 C＃ 開(kāi)發(fā)，因此整個(gè)系統中對于數據庫的連接有兩個(gè)不同的模塊。在客戶(hù)端封裝了一個(gè)數據庫操作類(lèi)ACMSDatabases，需要對數據庫進(jìn)行操作時(shí)，只需要引用即可。服務(wù)器端使用了 Perl 語(yǔ)言，在連接 SQL Server 數據庫時(shí)，需要調用 Perl 的擴展組件 Win32::ODBC 模塊。

3 安科瑞充電樁運營(yíng)管理平臺
       安科瑞電動(dòng)自行車(chē)充電樁通過(guò)GPRS模塊與云端進(jìn)行通信和數據交互。系統能夠對電動(dòng)自行車(chē)充電樁的日常狀態(tài)、充電過(guò)程進(jìn)行監控；實(shí)現充電支付對接：支持投幣、刷卡等多種支付方式，保證支付交易過(guò)程的完整性，對充電過(guò)程中的異常情況進(jìn)行有效預警；實(shí)現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)異常數據，實(shí)現電動(dòng)車(chē)充電安全管理的網(wǎng)絡(luò )化、可視化。

①　安全預警
  對平臺連接的所有充電樁狀態(tài)進(jìn)行監視，充電樁發(fā)生異常情況時(shí)可通過(guò)APP、短信及時(shí)向運營(yíng)人員發(fā)出報警信號，及時(shí)消除火災隱患。

②　交易結算管理
  平臺為運營(yíng)方提供充電價(jià)格策略管理，預收費管理，賬單管理，營(yíng)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(guò)軟件搜索附近充電樁，并查看充電樁狀態(tài)，并導航至可用充電樁?？赏ㄟ^(guò)在線(xiàn)自助支付實(shí)現充電。

④　運營(yíng)分析
  對訂單進(jìn)行數據化分析，通過(guò)柱狀圖、報表方式直觀(guān)展示數據，并支持和第三方平臺對接。

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

     
4. 充電樁型號

(1)可同時(shí)充10輛電瓶車(chē)。
(2)尺寸空間大，投幣箱容量大，內部空間充裕，具備充足的電氣穩定性。
(3)實(shí)體按鍵設計，手感實(shí)在，使用壽命長(cháng)。
(4)顯示投幣數、IC刷卡次數、IC卡余額，卡內余額語(yǔ)音播報。
(5)每次扣費和充電時(shí)間可調，可多次投幣刷卡，充電時(shí)間自動(dòng)累計。
(6)可根據客戶(hù)需求開(kāi)通免費充電功能、月卡功能和刷卡退費。
(7)可使用支付、支付寶支付、APP 支付。
(8)自動(dòng)識別出現故障的線(xiàn)路，并伴有字母和語(yǔ)音提示。
(9)具有斷電記憶功能，當出現斷電，來(lái)電后可以繼續使用剩余的時(shí)間充電。
(10)具有拔掉斷電功能，當用戶(hù)拔掉充電器，及時(shí)自動(dòng)斷電。
(11)具有充滿(mǎn)自停功能，自動(dòng)檢測電瓶車(chē)充電狀態(tài)，如充滿(mǎn)則停止供電，計費時(shí)間清零。
(12)具有過(guò)載保護功能，能識別大功率電器，自動(dòng)暫停供電，防止用戶(hù)私接插線(xiàn)板給多臺電瓶車(chē)充電。
(13)具有短路保護功能，當出現短路，保險絲熔斷確保穩定。
(14)具有按功率給時(shí)間功能，根據檢測到的功率，按照設定時(shí)間開(kāi)啟充電。
(15)可選配聯(lián)網(wǎng)煙感，當出現火情，可發(fā)送短信給責任人。
(16)過(guò)溫保護功能，當檢測機箱溫度過(guò)高，停止充電。
(17)夜間斷電功能，可設定夜間整機斷電黑屏，禁止夜間充電。
(18)遠程抄表，485電表數據采集上報。
5總結
       系統應用了越來(lái)越普及化的 IC 卡作為付費方式，實(shí)現了充電站的無(wú)人值守、自動(dòng)供電和自動(dòng)結算，并且開(kāi)發(fā)了基 于 Internet 網(wǎng)遠程控制和統計充電站相關(guān)信息的功能，為自助式電動(dòng)自行車(chē)充電站的推廣提供了保障。系統的成功運行，必將為電動(dòng)自行車(chē)的快速發(fā)展提供好的使用環(huán)境，對 解決環(huán)境污染和節約能源提供了有力的支持。

參考文獻
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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版