安科瑞 劉秋霞
摘 要：全國各地電瓶車充電引發火災的事故時有發生，對人民群眾的生命財產安全造成了很大的威脅，本文介紹的電瓶車充電樁收費平臺，采用無線通信技術、物聯網技術和電氣火災探測及防護技術，對電瓶車充電樁的狀態及充電過程進行監控，及時對充電樁過壓、欠壓、空載、絕緣檢測故障、漏電、過溫、短路等一系列故障進行預警和保護。
關鍵詞： 電瓶車充電樁；學校；托管；云平臺
1 項目概述
福建大學城某學院是福建省人民政府舉辦的省屬公學院，學校占地面積1388畝，設有13個二級學院和2個教學部，現有專任教師總數771人，全日制本科在校生近1.5萬人。
學院為了滿足校園與日俱增的充電需求，同時為了規范校園電動車管理，避免亂停亂放、私拉電線充電的安全事故發生，計劃安裝一批10路電瓶車智能充電樁。
2 項目需求
基于高校對審計的要求，校方提出使用學校現有微信獨立商戶進行收款，統一管理資金，同時要以獨立小程序進行運營，系統需求主要包括：
● 托管模式下，支持直接使用校方獨立商戶進行收款
● 托管模式下，支持使用校方獨立小程序進行運營
● 托管模式下，支持小程序充電檔位和充值檔位可配置
3 系統結構
現場采用10路電瓶車智能充電樁，對充電回路進行采集，通過RS485接口與無線通信終端進行通訊，實現電力參數的監測、預警與保護，再由無線通信終端，通過以太網將數據上傳至搭建在數據中心的電瓶車充電樁收費平臺。
平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：
系統分為四層：即數據采集層、網絡傳輸層、數據中心層和客戶端層。
數據采集層：電瓶車智能充電樁通訊協議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護
網絡傳輸層：包含無線通信終端。無線通信終端主動采集數據采集層的數據，通過以太網將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。
數據中心層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。應用服務器和數據服務器部署在局域網內，與外網隔離。
客戶端層：系統管理員通過局域網，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的方式啟動充電。
4 系統功能
顯示充電站地理位置、站點信息及充電設備狀態，包括充電中、空閑、故障、離線等。統計充電站運營數據和充電數據，包括充電金額、充電度數、充電次數、充電時長，并進行今日、昨日、本月趨勢分析和對比。
4.2.1 充電站監控
展示當前充電站各充電樁的狀態及實時充電數據，統計站點和各充電樁今日充電數據，支持充電單價、設備重啟、充電/報警/保護等參數的遠程批量下發，其中對于遠程參數設置進行了權限控制，未授權的用戶不可操作，確保現場設備正常運行。
4.2.2 充電樁監控
顯示充電樁各回路的狀態及充電數據，統計充電樁今日充電數據、訂單記錄、故障信息，可以查看訂單和故障的詳情。
4.4.1 賬戶管理
顯示所有關聯充電用戶的賬戶信息，可進行充值、退款、凍結、解凍、注銷等操作。
4.4.2 充電記錄
顯示所有訂單數據，可以對訂單按照充電站、充電樁、支付方式、交易狀態等進行分類查詢，可對充電中的充電樁進行停止充電操作。
4.4.3 交易流水
顯示所有訂單的交易流水明細，包括預付、消費、退款等類型，微信、支付寶、IC卡、錢包等支付方式及交易金額。
4.4.4 充值記錄
顯示錢包賬戶充值記錄，包括微信、支付寶、現金等支付方式、充值金額和錢包余額等，可以打印充值金額收款票據。
4.5.1 故障查詢
顯示充電樁的故障信息及處理進度，故障類型包括過壓、欠壓、空載、絕緣檢測故障、漏電、過溫、短路等。
4.5.2 故障派發
顯示待派發的充電樁故障信息，派發之后生成工單，由運維人員到現場處理故障。
4.5.3 故障處理
顯示當前登錄用戶待處理的充電樁故障信息，運維人員處理完故障之后在平臺中進行閉環操作，支持圖片、文檔、視頻等附件上傳。
4.6.1 運營趨勢
可按日、月、季度、年查看充電次數、充電時長、充電金額，同時顯示對應的曲線圖。
4.6.2 能耗分析
可查看時段充電站和充電樁的用電量，顯示對應的能耗趨勢圖并進行同環比分析。
4.6.3 故障分析
可查看相關時間內的故障數、故障狀態、故障類型、趨勢分析及故障列表。
4.6.4 財務報表
可根據時間查看關聯站點的財務數據，包括預付金額、消費金額、退款金額、充值金額、賬戶余額等，可導出成excel表格。
4.6.5 收益查詢
可查看總的收益統計、收益變化曲線圖、支付占比餅圖及實際收益報表。
4.6.6 能耗報表
可按日、月、年查看各個充電樁的用電量，可導出成excel表格。
可根據選擇時間和站點查看站點的運營狀況，并以報告的形式展示，支持導出成PDF文件和打印。
充電樁可以通過刷卡進行支付和啟動充電，使用C/S程序對射頻卡進行開卡、充值、退卡等操作。
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，進行遠程參數設置。
5 系統應用價值
? 充電保障
實時監控充電過程，對充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障、漏電、過溫、短路等故障進行告警，并以短信、APP推送、小程序、釘釘等方式通知相關人員及時處理，避免過熱起火和電路老化等問題，保障充電。同時在短路時快速切斷回路，無危險火花產生，起到短路滅弧的作用，及時預防火災事故的發生。
? 解決充電難的問題
統一安裝充電設備，終端用戶只需要把電瓶車停在充電區，按照指示操作就能充電，實現終端用戶的有序充電。
? 解決管理難的問題
電瓶車集中停放、充電，易于管理，同時也更好地防止了被盜現象的發生，解決了用戶私拉亂接充電的問題。
? 環境友好
通過功率拓撲創新、電磁屏蔽設計，降低電磁輻射，減少對電氣設備、對人體的影響。
? 廣告收益
充電樁可以投放商業廣告提高商家的額外收益。預計單個廣告每個屏收益1元/天。小程序可以接入微信廣告聯盟，平均收益40元/天。
? 充電差價收益
通常充電樁按充電時間收費，每臺設備按1元充4小時計算，兩輪電動車功率為200W。充電期間都按200W計算，則4小時消耗電能0.88千瓦時。如每度電為0.6元，則4小時共計消費0.88*0.6=0.528元，充電一元錢的利潤則為1-0.528=0.472元。每臺充電樁每天充電10次，則每臺充電樁單日收益為4.72元，月收益為141.6元年收益為1722.8元。
按功率分檔收費，相對于按時間充電收益提高30%-60%。1檔位：0-150W480分鐘/元；2檔位：150-285W360分鐘/元；3檔位：285-400W240分鐘/元；4檔位：400-600W120分鐘/元。
? 享受政府補貼
各地政府對電瓶車集中停放，集中充電及其重視，三令五申各類紅頭文件，對于這種基礎設施建設非常重視，一般都伴有車棚建設的補貼。參考浙江省文件補貼100元/點位。
? 快速回籠資金
通過會員充值返利的活動快速回籠資金。
6 產品特點
● 承載電流：不超過25A
● 每路輸出電流:不超過3A
● 待機功率：3W
● 防護等級：IP65
● 可同時充 10 輛電瓶車。
● 尺寸空間大，內部空間充裕。
● 實體按鍵設計，手感實在，使用壽命長。
● 顯示IC 刷卡次數，IC 卡余額，卡內余額語音播報。
● 每次扣費和充電時間可調，可多次刷卡掃碼，充電時間自動累計。
● 可根據客戶需求開通免費充電功能。
● 可使用微信、支付寶掃碼，刷卡支付充電。
● 自動識別出現故障的線路，并伴有字母和語音提示。
● 具有斷電記憶功能，當出現斷電，來電后可以繼續使用剩余的時間充電。
● 具有拔掉斷電功能，當用戶拔掉充電器，及時自動斷電。
● 具有充滿自停功能，自動檢測電瓶車充電狀態，如充滿則停止供電，計費時間清零。
● 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。
● 具有短路保護功能，當出現短路，保險絲熔斷確保安全。
● 具有功率分檔功能，根據檢測到的功率，按照不同功率檔位設定的時間開啟充電。
過溫保護功能，當檢測機箱溫度過高，停止充電
7 結語
各級政府部門高度重視電瓶車充電引發火災的危害,GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》中也規定了儲備倉庫、電動車充電等場所的末端回路應設置限流式電氣防火保護器。AcrelCloud-9500電瓶車充電樁收費平臺將現場的離散電瓶車充電樁接入平臺，進行集中管理，降低管理難度，方便用戶運維，同時通過充電樁本身的安全監控與保護，結合限流式保護器，能夠及時合理的杜絕充電過程中存在的火災隱患，讓充電更有保障、更放心，能夠切實保障人民群眾的生命財產安全。
參考文獻
[1] Q/320281DGB57-2019《江蘇安科瑞電器制造有限公司電瓶車智能充電樁企業標準》
[2] GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》
[3] 《關于規范電動車停放充電加強火災防范的通告》
證書報告
