一、充電樁智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

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)過處理單元的濾波、整流、穩(wěn)壓等一系列操作變成可供電動汽車充電的可用直流電源。IC卡識別模塊用來用戶激活充電樁的方式，通過讀卡器識別Ic卡上的用戶信息，可用來顯示余額，以及個人信息。狀態(tài)顯示用來顯示當(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，完成充電過程的啟動、運行、實時監(jiān)控以及關(guān)閉，并可通過多種通訊方式將數(shù)據(jù)實時傳輸至后臺，主控板的主要功能特點包括：具備7個串口，下位機檢測以及數(shù)據(jù)采集辦卡通過通用串行總線和上位機CPU模塊進行通信，同時上位機需具備顯示功能。具備一個以太網(wǎng)口，動態(tài)的SDRAM控制器，NAND控制器，以及多路口，具備工業(yè)級的溫度范圍等。為了實時監(jiān)測充電樁的運行狀態(tài)，保證充電過程的安*可靠，本研究設(shè)計了監(jiān)控保護單元，該單元對充電樁的進線輸入電壓、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)等進行實時監(jiān)測，一旦出現(xiàn)異常，能夠及時切斷電源輸出，保護電動汽車電池及充電樁本身的安*。

? ? ?在電動車充電樁建設(shè)的過程中，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行。在元件選型時，應(yīng)該選擇具有工業(yè)級標準的電力電子器件，保證充電樁在惡劣環(huán)境下能正常運行。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，將電動汽車的充電插口與充電樁的充電手柄相連接，然后通過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警。用戶身份識別完成后，用戶可選擇充電模式和充電時間，同時充電樁檢測電池狀態(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程，在充電過程中，顯示屏?xí)@示當(dāng)前用戶的信息、卡余額、充電時間以及估計剩余時間等等有效信息。充電結(jié)束后，充電樁給出提示，卡計費停止，打印票據(jù)，用戶離開，充電樁自動進行鎖定狀態(tài)，等待下一用戶激活。

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

3.智能充電樁的性能測試

經(jīng)過現(xiàn)場測試，電動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和保養(yǎng)功能，現(xiàn)場監(jiān)控畫面能夠?qū)崟r顯示電池電壓、電池電流、充電電壓、充電電流、卡內(nèi)余額等各項信息，用戶可以很方便地進行充電操作，現(xiàn)場測試表明，電動汽車智能充電樁運行狀況良好。系統(tǒng)整體測試截圖如圖3所示。

二、 安科瑞充電樁收費運營云平臺

2.1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)對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

2.2應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(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。

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。

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)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。

2.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

2.4.1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。

2.4.2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。

2.4.3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信息。

2.4.4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。

2.4.5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。

2.4.6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。

2.4.7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。

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