一、充電樁智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1。硬件框架組成

充電池監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1中，AC交流電源輸入為直接接人的380 V電網(wǎng)電源，經(jīng)過(guò)處理單元的濾波、整流、穩(wěn)壓等一系列操作變成可供電動(dòng)汽車充電的可用直流電源。IC卡識(shí)別模塊用來(lái)用戶激活充電樁的方式，通過(guò)讀卡器識(shí)別Ic卡上的用戶信息，可用來(lái)顯示余額，以及個(gè)人信息。狀態(tài)顯示用來(lái)顯示當(dāng)前的充電模式、充電電流／電壓以及電池的充電狀態(tài)等信息。

硬件系統(tǒng)主要包括主控板、Ic讀卡器、檢測(cè)芯片、以及顯示電表和顯示屏、鍵盤、通信模塊等設(shè)備。

主控板是硬件系統(tǒng)的核心組成部分，完成充電過(guò)程的啟動(dòng)、運(yùn)行、實(shí)時(shí)監(jiān)控以及關(guān)閉，并可通過(guò)多種通訊方式將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至后臺(tái)，主控板的主要功能特點(diǎn)包括：具備7個(gè)串口，下位機(jī)檢測(cè)以及數(shù)據(jù)采集辦卡通過(guò)通用串行總線和上位機(jī)CPU模塊進(jìn)行通信，同時(shí)上位機(jī)需具備顯示功能。具備一個(gè)以太網(wǎng)口，動(dòng)態(tài)的SDRAM控制器，NAND控制器，以及多路口，具備工業(yè)級(jí)的溫度范圍等。為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電樁的運(yùn)行狀態(tài)，保證充電過(guò)程的安*可靠，本研究設(shè)計(jì)了監(jiān)控保護(hù)單元，該單元對(duì)充電樁的進(jìn)線輸入電壓、充電輸出電壓／電流、充電接口連接狀態(tài)、車載電池管理系狀態(tài)、車載電池狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)異常，能夠及時(shí)切斷電源輸出，保護(hù)電動(dòng)汽車電池及充電樁本身的安*。

在電動(dòng)車充電樁建設(shè)的過(guò)程中，充電樁外體材料應(yīng)選擇鍍鋅鋼板，并具備一定的防潮防水性能，保證在陰濕天氣情況下能正常運(yùn)行。在元件選型時(shí)，應(yīng)該選擇具有工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的電力電子器件，保證充電樁在惡劣環(huán)境下能正常運(yùn)行。另外，為防止電磁干擾，應(yīng)選用帶屏蔽功能的通信線，以及在外體上鏈接一根接地線，起到共模抑*的作用。

2.充電樁智能監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構(gòu)成

軟件系統(tǒng)程序流程圖如圖2所示。當(dāng)用戶需要充電時(shí)，將電動(dòng)汽車的充電插口與充電樁的充電手柄相連接，然后通過(guò)IC卡讀卡器激活充電樁；如果充電手柄與充電插口連接不正常則提示報(bào)警。用戶身份識(shí)別完成后，用戶可選擇充電模式和充電時(shí)間，同時(shí)充電樁檢測(cè)電池狀態(tài)，如果電池當(dāng)前狀態(tài)不允許用戶選擇當(dāng)前充電模式的話，則提示報(bào)警，由充電樁給出合理的充電模式的選擇建議。當(dāng)充電模式選擇正確后，則可以研究正常充電過(guò)程，在充電過(guò)程中，顯示屏?xí)@示當(dāng)前用戶的信息、卡余額、充電時(shí)間以及估計(jì)剩余時(shí)間等等有效信息。充電結(jié)束后，充電樁給出提示，卡計(jì)費(fèi)停止，打印票據(jù)，用戶離開，充電樁自動(dòng)進(jìn)行鎖定狀態(tài)，等待下一用戶激活。

主程序在編寫時(shí)，采用了模塊化的原則，這樣能夠保證充電樁高*的運(yùn)行，筆者按照充電樁的幾大功能，將程序分為幾個(gè)大的模塊：中*控制模塊、IC卡識(shí)別模塊、通訊模塊、顯示模塊、打印機(jī)模塊、檢測(cè)模塊等6大模塊。當(dāng)充電樁被激活時(shí)，主程序能夠有效地協(xié)調(diào)各個(gè)模塊之間的工作從而完成從身份識(shí)別到充電結(jié)束的一整套流程，多線程處理可以保證各個(gè)模塊之間相互獨(dú)立，互不影響。

3.智能充電樁的性能測(cè)試

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，電動(dòng)汽車智能充電樁完全能夠滿足快速充電的要求，并且具備電池的維護(hù)和保養(yǎng)功能，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控畫面能夠?qū)崟r(shí)顯示電池電壓、電池電流、充電電壓、充電電流、卡內(nèi)余額等各項(xiàng)信息，用戶可以很方便地進(jìn)行充電操作，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，電動(dòng)汽車智能充電樁運(yùn)行狀況良好。系統(tǒng)整體測(cè)試截圖如圖3所示。

二、 安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)

2.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)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)，用戶通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

2.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)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(jì)。

2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3.1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)中*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(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

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

4）數(shù)據(jù)中*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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

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

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

2.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

2.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)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。

2.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過(guò)程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

2.4.3交易管理

平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶，對(duì)其進(jìn)行賬戶進(jìn)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。

2.4.4故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過(guò)平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過(guò)運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過(guò)充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

2.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

2.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶，運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、 凍結(jié)和解綁。

2.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對(duì)站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)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(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可接收故障推送。

2.4.8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

審核編輯黃宇