摘 要：全國各地電瓶車充電引發(fā)火災(zāi)的事故時有發(fā)生，對人民群眾的生命財產(chǎn)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(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和電氣火災(zāi)探測及防護技術(shù)，對電瓶車充電樁的狀態(tài)及充電過程進行監(jiān)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(yù)警和保護。
關(guān)鍵詞： 電瓶車充電樁；學(xué)校；托管；云平臺
1 項目概述
福建大學(xué)城某學(xué)院是福建省人民舉辦的省屬公學(xué)院，學(xué)校占地面積1388畝，設(shè)有13個二級學(xué)院和2個教學(xué)部，現(xiàn)有專任教師總數(shù)771人，全日制本科在校生近1.5萬人。
學(xué)院為了滿足校園與日俱增的充電需求，同時為了規(guī)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(fā)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(xué)校現(xiàn)有微信獨立商戶進行收款，統(tǒng)一管理資金，同時要以獨立小程序進行運營，系統(tǒng)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(tǒng)結(jié)構(gòu)
現(xiàn)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(xiàn)電力參數(shù)的監(jiān)測、預(yù)警與保護，再由無線通信終端，通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至搭建在數(shù)據(jù)中心的電瓶車充電樁收費平臺。
平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，詳細拓撲結(jié)構(gòu)如下：
系統(tǒng)分為四層：即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)中心層和客戶端層。
數(shù)據(jù)采集層：電瓶車智能充電樁通訊協(xié)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(shù)，并進行電能計量和保護
網(wǎng)絡(luò)傳輸層：包含無線通信終端。無線通信終端主動采集數(shù)據(jù)采集層的數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。
數(shù)據(jù)中心層：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。應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器部署在局域網(wǎng)內(nèi)，與外網(wǎng)隔離。
客戶端層：系統(tǒng)管理員通過局域網(wǎng)，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(tǒng)功能
4.1 首頁
顯示充電站地理位置、站點信息及充電設(shè)備狀態(tài)，包括充電中、空閑、故障、離線等。統(tǒng)計充電站運營數(shù)據(jù)和充電數(shù)據(jù)，包括充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，并進行今日、昨日、本月趨勢分析和對比。
4.2 實時監(jiān)控
4.2.1 充電站監(jiān)控
展示當前充電站各充電樁的狀態(tài)及實時充電數(shù)據(jù)，統(tǒng)計站點和各充電樁今日充電數(shù)據(jù)，支持充電單價、設(shè)備重啟、充電/報警/保護等參數(shù)的遠程批量下發(fā)，其中對于遠程參數(shù)設(shè)置進行了權(quán)限控制，未授權(quán)的用戶不可操作，確?，F(xiàn)場設(shè)備正常運行。
4.2.2 充電樁監(jiān)控
顯示充電樁各回路的狀態(tài)及充電數(shù)據(jù)，統(tǒng)計充電樁今日充電數(shù)據(jù)、訂單記錄、故障信息，可以查看訂單和故障的詳情。
4.3 設(shè)備監(jiān)控
顯示限流式保護器的狀態(tài)，包括線路中的剩余電流、溫度及異常報警，當線路發(fā)生短路時，自動在150微秒內(nèi)切斷回路，無危險火花產(chǎn)生，起到短路滅弧的作用。
4.4交易管理
4.4.1 賬戶管理
顯示所有關(guān)聯(lián)充電用戶的賬戶信息，可進行充值、退款、凍結(jié)、解凍、注銷等操作。
4.4.2 充電記錄
顯示所有訂單數(shù)據(jù)，可以對訂單按照充電站、充電樁、支付方式、交易狀態(tài)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(yù)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(xiàn)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(jù)。
4.5 故障管理
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(fā)
顯示待派發(fā)的充電樁故障信息，派發(fā)之后生成工單，由運維人員到現(xiàn)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(huán)操作，支持圖片、文檔、視頻等附件上傳。
4.6 統(tǒng)計分析
4.6.1 運營趨勢
可按日、月、季度、年查看充電次數(shù)、充電時長、充電金額，同時顯示對應(yīng)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(yīng)的能耗趨勢圖并進行同環(huán)比分析。
4.6.3 故障分析
可查看相關(guān)時間內(nèi)的故障數(shù)、故障狀態(tài)、故障類型、趨勢分析及故障列表。
4.6.4 財務(wù)報表
可根據(jù)時間查看關(guān)聯(lián)站點的財務(wù)數(shù)據(jù)，包括預(yù)付金額、消費金額、退款金額、充值金額、賬戶余額等，可導(dǎo)出成excel表格。
4.6.5 收益查詢
可查看總的收益統(tǒng)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(dǎo)出成excel表格。
4.7 報告分析
可根據(jù)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(dǎo)出成PDF文件和打印。
4.8 IC卡管理
充電樁可以通過刷卡進行支付和啟動充電，使用C/S程序?qū)ι漕l卡進行開卡、充值、退卡等操作。
4.9 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。
5 系統(tǒng)應(yīng)用價值
5.1 社會收益
?充電保障
實時監(jiān)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?shù)确绞酵ㄖ嚓P(guān)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(chǎn)生，起到短路滅弧的作用，及時預(yù)防火災(zāi)事故的發(fā)生。
?解決充電難的問題
統(tǒng)一安裝充電設(shè)備，終端用戶只需要把電瓶車停在充電區(qū)，按照指示操作就能充電，實現(xiàn)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(xiàn)象的發(fā)生，解決了用戶私拉亂接充電的問題。
?環(huán)境友好
通過功率拓撲創(chuàng)新、電磁屏蔽設(shè)計，降低電磁輻射，減少對電氣設(shè)備、對人體的影響。
5.2 經(jīng)濟收益
?廣告收益
充電樁可以投放商業(yè)廣告提高商家的額外收益。預(yù)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(lián)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(shè)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%。第1檔位：0-150W480分鐘/元；第2檔位：150-285W360分鐘/元；第3檔位：285-400W240分鐘/元；第4檔位：400-600W120分鐘/元。
?享受補貼
各地對電瓶車集中停放，集中充電及其重視，三令五申各類紅頭文件，對于這種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)非常重視，一般都伴有車棚建設(shè)的補貼。參考浙江省文件補貼100元/點位。
?快速回籠資金
通過會員充值返現(xiàn)的活動快速回籠資金。
6 產(chǎn)品特點
6.1 電瓶車智能充電樁ACX10A-YHW
● 大承載電流：25A
● 每路大輸出電流: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(nèi)部空間充裕。
● 實體按鍵設(shè)計，手感實在，使用壽命長。
● 顯示IC 刷卡次數(shù)，IC 卡余額，卡內(nèi)余額語音播報。
● 每次扣費和充電時間可調(diào)，可多次刷卡掃碼，充電時間自動累計。
● 可根據(jù)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(xiàn)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(xiàn)斷電，來電后可以繼續(xù)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(tài)，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(xiàn)短路，保險絲熔斷確保安全。
● 具有功率分檔功能，根據(jù)檢測到的功率，按照不同功率檔位設(shè)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(jié)語
各級部門高度重視電瓶車充電引發(fā)火災(zāi)的危害,GB51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計標準》中也規(guī)定了儲備倉庫、電動車充電等場所的末端回路應(yīng)設(shè)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(xiàn)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(jiān)控與保護，結(jié)合限流式保護器，能夠及時有效的杜絕充電過程中存在的火災(zāi)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(chǎn)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(yè)標準》
[2]GB51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計標準》
[3]《關(guān)于規(guī)范電動車停放充電加強火災(zāi)防范的通告》
