安科瑞 王冲

摘 要：全国各地电瓶车充电引发火灾的事故时有发生，对人民群众的生命财产安全造成了很大的威胁，本文介绍的电瓶车充电桩收费平台，采用无线通信技术、物联网技术和电气火灾探测及防护技术，对电瓶车充电桩的状态及充电过程进行监控，及时对充电桩过压、欠压、空载、绝缘检测故障、漏电、过温、短路等一系列故障进行预警和保护。

关键词： 电瓶车充电桩；学校；托管；云平台 

1 项目概述

福建大学城某学院是福建省人民政府举办的省属公学院，学校占地面积1388亩，设有13个二级学院和2个教学部，现有专任教师总数771人，全日制本科在校生近1.5万人。

学院为了满足校园与日俱增的充电需求，同时为了规范校园电动车管理，避免乱停乱放、私拉电线充电的安全事故发生，计划安装一批10路电瓶车智能充电桩。

2 项目需求

基于高校对审计的要求，校方提出使用学校现有微信独立商户进行收款，统一管理资金，同时要以独立小程序进行运营，系统需求主要包括：

● 托管模式下，支持直接使用校方独立商户进行收款

● 托管模式下，支持使用校方独立小程序进行运营

● 托管模式下，支持小程序充电档位和充值档位可配置

3 系统结构

现场采用10路电瓶车智能充电桩，对充电回路进行采集，通过RS485接口与无线通信终端进行通讯，实现电力参数的监测、预警与保护，再由无线通信终端，通过以太网将数据上传至搭建在数据中心的电瓶车充电桩收费平台。

平台采用分层分布式结构进行设计，详细拓扑结构如下：

系统分为四层：即数据采集层、网络传输层、数据中心层和客户端层。

数据采集层：电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护

网络传输层：包含无线通信终端。无线通信终端主动采集数据采集层的数据，通过以太网将数据上传至搭建好的数据库服务器。

数据中心层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。应用服务器和数据服务器部署在局域网内，与外网隔离。

客户端层：系统管理员通过局域网，在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡的方式启动充电。

4 系统功能

4.1 首页

显示充电站地理位置、站点信息及充电设备状态，包括充电中、空闲、故障、离线等。统计充电站运营数据和充电数据，包括充电金额、充电度数、充电次数、充电时长，并进行今日、昨日、本月趋势分析和对比。

4.2 实时监控

4.2.1 充电站监控

展示当前充电站各充电桩的状态及实时充电数据，统计站点和各充电桩今日充电数据，支持充电单价、设备重启、充电/报警/保护等参数的远程批量下发，其中对于远程参数设置进行了权限控制，未授权的用户不可操作，确保现场设备正常运行。

4.2.2 充电桩监控

显示充电桩各回路的状态及充电数据，统计充电桩今日充电数据、订单记录、故障信息，可以查看订单和故障的详情。

4.3 设备监控

显示限流式保护器的状态，包括线路中的剩余电流、温度及异常报警，当线路发生短路时，自动在150微秒内切断回路，无危险火花产生，起到短路灭弧的作用。

4.4交易管理

4.4.1 账户管理

显示所有关联充电用户的账户信息，可进行充值、退款、冻结、解冻、注销等操作。

4.4.2 充电记录

显示所有订单数据，可以对订单按照充电站、充电桩、支付方式、交易状态等进行分类查询，可对充电中的充电桩进行停止充电操作。

4.4.3 交易流水

显示所有订单的交易流水明细，包括预付、消费、退款等类型，微信、支付宝、IC卡、钱包等支付方式及交易金额。

4.4.4 充值记录

显示钱包账户充值记录，包括微信、支付宝、现金等支付方式、充值金额和钱包余额等，可以打印充值金额收款票据。

4.5 故障管理

4.5.1 故障查询

显示充电桩的故障信息及处理进度，故障类型包括过压、欠压、空载、绝缘检测故障、漏电、过温、短路等。

4.5.2 故障派发

显示待派发的充电桩故障信息，派发之后生成工单，由运维人员到现场处理故障。

4.5.3 故障处理

显示当前登录用户待处理的充电桩故障信息，运维人员处理完故障之后在平台中进行闭环操作，支持图片、文档、视频等附件上传。

4.6 统计分析

4.6.1 运营趋势

可按日、月、季度、年查看充电次数、充电时长、充电金额，同时显示对应的曲线图。

4.6.2 能耗分析

可查看某个时段充电站和充电桩的用电量，显示对应的能耗趋势图并进行同环比分析。

4.6.3 故障分析

可查看相关时间内的故障数、故障状态、故障类型、趋势分析及故障列表。

4.6.4 财务报表

可根据时间查看关联站点的财务数据，包括预付金额、消费金额、退款金额、充值金额、账户余额等，可导出成excel表格。

4.6.5 收益查询 

可查看总的收益统计、收益变化曲线图、支付占比饼图及实际收益报表。

4.6.6 能耗报表 

可按日、月、年查看各个充电桩的用电量，可导出成excel表格。

4.7 报告分析

可根据选择时间和站点查看站点的运营状况，并以报告的形式展示，支持导出成PDF文件和打印。

4.8 IC卡管理

充电桩可以通过刷卡进行支付和启动充电，使用C/S程序对射频卡进行开卡、充值、退卡等操作。

4.9 运维APP

面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电\充值情况，进行远程参数设置。

5 系统应用价值

5.1 社会收益

Ø 充电保障

实时监控充电过程，对充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障、漏电、过温、短路等故障进行告警，并以短信、APP推送、小程序、钉钉等方式通知相关人员及时处理，避免过热起火和电路老化等问题，保障充电。同时在短路时快速切断回路，无危险火花产生，起到短路灭弧的作用，及时预防火灾事故的发生。

Ø 解决充电难的问题

统一安装充电设备，终端用户只需要把电瓶车停在充电区，按照指示操作就能充电，实现终端用户的有序充电。

Ø 解决管理难的问题

电瓶车集中停放、充电，易于管理，同时也更好地防止了被盗现象的发生，解决了用户私拉乱接充电的问题。

Ø 环境友好

通过功率拓扑创新、电磁屏蔽设计，降低电磁辐射，减少对电气设备、对人体的影响。

5.2 经济收益

Ø 广告收益

充电桩可以投放商业广告提高商家的额外收益。预计单个广告每个屏收益1元/天。小程序可以接入微信广告联盟，平均收益40元/天。

Ø 充电差价收益

通常充电桩按充电时间收费，每台设备按1元充4小时计算，两轮电动车功率为200W。充电期间都按200W计算，则4小时消耗电能0.88千瓦时。如每度电为0.6元，则4小时共计消费0.88*0.6=0.528元，充电一元钱的利润则为1-0.528=0.472元。每台充电桩每天充电10次，则每台充电桩单日收益为4.72元，月收益为141.6元年收益为1722.8元。

按功率分档收费，相对于按时间充电收益提高30%-60%。1档位：0-150W480分钟/元；2档位：150-285W360分钟/元；3档位：285-400W240分钟/元；4档位：400-600W120分钟/元。

Ø 享受政府补贴

各地政府对电瓶车集中停放，集中充电及其重视，三令五申各类红头文件，对于这种基础设施建设非常重视，一般都伴有车棚建设的补贴。参考浙江省文件补贴100元/点位。

Ø 快速回笼资金

通过会员充值返利的活动快速回笼资金。

6 产品特点

6.1 电瓶车智能充电桩ACX10A-YHW

●  承载电流：不超过25A

●  每路输出电流:不超过3A

●  待机功率：3W

●  防护等级：IP65

●  可同时充 10 辆电瓶车。

●  尺寸空间大，内部空间充裕。

●  实体按键设计，手感实在，使用寿命长。

●  显示IC 刷卡次数，IC 卡余额，卡内余额语音播报。

●  每次扣费和充电时间可调，可多次刷卡扫码，充电时间自动累计。

●  可根据客户需求开通免费充电功能。

●  可使用微信、支付宝扫码，刷卡支付充电。

●  自动识别出现故障的线路，并伴有字母和语音提示。

●  具有断电记忆功能，当出现断电，来电后可以继续使用剩余的时间充电。

●  具有拔掉断电功能，当用户拔掉充电器，及时自动断电。

●  具有充满自停功能，自动检测电瓶车充电状态，如充满则停止供电，计费时间清零。

●  具有过载保护功能，能识别大功率电器，自动暂停供电，防止用户私接插线板给多台电瓶车充电。

●  具有短路保护功能，当出现短路，保险丝熔断确保安全。

●  具有功率分档功能，根据检测到的功率，按照不同功率档位设定的时间开启充电。

过温保护功能，当检测机箱温度过高，停止充电

7 结语

各级政府部门高度重视电瓶车充电引发火灾的危害,GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》中也规定了储备仓库、电动车充电等场所的末端回路应设置限流式电气防火保护器。AcrelCloud-9500电瓶车充电桩收费平台将现场的离散电瓶车充电桩接入平台，进行集中管理，降低管理难度，方便用户运维，同时通过充电桩本身的安全监控与保护，结合限流式保护器，能够及时合理的杜绝充电过程中存在的火灾隐患，让充电更有保障、更放心，能够切实保障人民群众的生命财产安全。

参考文献

[1] Q/320281DGB57-2019《江苏安科瑞电器制造有限公司电瓶车智能充电桩企业标准》

[2] GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》

[3] 《关于规范电动车停放充电加强火灾防范的通告》

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