基于互聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)自行車(chē)智能充電管理系統(tǒng)的研究

摘 要： 通過(guò)對(duì)覆蓋個(gè)城市的基于internet 網(wǎng)的自助充電站管理系統(tǒng)的研究，為日益擴(kuò)大的電動(dòng)自行車(chē)自助充電的管理帶來(lái)了很大的便利，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)；電動(dòng)自行車(chē)；充電

       我的電動(dòng)自行車(chē)從 80 年代發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入三個(gè)發(fā)展時(shí)期，趨勢(shì)趨向穩(wěn)定。據(jù)家部門(mén)公布，截至2010 年 10 月，我的全社會(huì)電動(dòng)自行車(chē)保有量達(dá)到 1．2 億輛。本文研究的基于網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)自行車(chē)自助充電收費(fèi)系統(tǒng)， 以個(gè)城市內(nèi)的所有電動(dòng)自行車(chē)充電站為管理目標(biāo)，把分散的充電站通過(guò)管理系統(tǒng)的統(tǒng)管理，得出建立基于網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)自行車(chē)自助充電收費(fèi)系統(tǒng)的重要意義。

1 基于網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)自行車(chē)自助充電收費(fèi)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
       1.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)
       基于網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)自行車(chē)自助充電收費(fèi)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、 網(wǎng)卡、網(wǎng)線、IC卡及讀卡器、信息管理軟件等組成，系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
       1.2系統(tǒng)功能概述
       本管理信息系統(tǒng)由兩大模塊組成。是服務(wù)器端軟件， 能實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)充電站內(nèi)各充電機(jī)的狀態(tài)，并不斷地將充電機(jī)的重要數(shù)據(jù)采集下來(lái)；二是自助充電客戶(hù)端軟件，主要功能是指導(dǎo)用戶(hù)進(jìn)行充電操作，并對(duì)費(fèi)用進(jìn)行扣除。

       服務(wù)器端軟件通過(guò)對(duì)充電機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，每天能夠 打印出兩份報(bào)表。其中份報(bào)表是按充電機(jī)號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，記 錄下每天各充電機(jī)的累計(jì)工作時(shí)間，累計(jì)充電次數(shù)；另外 份報(bào)表是按 IC 卡號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，記錄的內(nèi)容包括每張 IC 卡的充電情況。
       自助充電客戶(hù)端軟件主要是實(shí)現(xiàn)用戶(hù)持卡扣費(fèi)后的自 助充電功能。用戶(hù)在自助終端插入卡后，根據(jù)實(shí)際情況選擇 需要充電的金額，確認(rèn)并確保電源連接后進(jìn)行充電。
       1.3CIM 框架的應(yīng)用
       CIM(Common Information Model)框架的引入，可以很好地解決目 NSM（Network and System Management）所面臨的些問(wèn)題。具體地說(shuō)，電動(dòng)自行車(chē)自助充電管理系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)的 CIM(Common Information Model) 信息架構(gòu)，定義統(tǒng)的功能架構(gòu)，使得系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)模塊之間具有更好互操作性；并以之為基礎(chǔ)，分析各個(gè)管理系統(tǒng)，剝離出核心功能，構(gòu)建些按照功能或服務(wù)劃分的公共模塊和核心模塊， 就可以基于模塊靈活地組合成特定需求的用戶(hù)系統(tǒng)。
       通用的管理架構(gòu)使得管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)更容易，并且具 有很好的可擴(kuò)展性和可配置性。這種管理架構(gòu)可以更好地和已有的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn) （CMIP ,SNMP,DMI 等）協(xié)作，集成基于標(biāo)準(zhǔn)的以及專(zhuān)有的管理系統(tǒng)。如圖 3 所示。

       1.4系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
       數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型設(shè)計(jì)是建立在系統(tǒng)總體需求和功能分 析的基礎(chǔ)上的，根據(jù)分析得出信息管理系統(tǒng)涉及到的各種 實(shí)體，以及它們之間的聯(lián)系，并繪制各個(gè)實(shí)體的實(shí)體──聯(lián)系（E─R）圖和實(shí)體之間的 E─R 圖，如圖 4－圖 6 所示。

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

       服務(wù)器端系統(tǒng)和客戶(hù)端系統(tǒng)都需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接操作。由于服務(wù)器端系統(tǒng)基于 Linux 系統(tǒng)環(huán)境，客戶(hù)端基于Windows 并使用 C＃ 開(kāi)發(fā)，因此整個(gè)系統(tǒng)中對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的連接有兩個(gè)不同的模塊。在客戶(hù)端封裝了個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作類(lèi)ACMSDatabases，需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作時(shí)，只需要引用即可。服務(wù)器端使用了 Perl 語(yǔ)言，在連接 SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，需要調(diào)用 Perl 的擴(kuò)展組件 Win32::ODBC 模塊。

3 安科瑞充電樁運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)
       安科瑞電動(dòng)自行車(chē)充電樁通過(guò)GPRS模塊與云端進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)能夠?qū)﹄妱?dòng)自行車(chē)充電樁的日常狀態(tài)、充電過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)充電支付對(duì)接：支持投幣、刷卡、手機(jī)支付等多種支付方式，保證支付交易過(guò)程的完整性，對(duì)充電過(guò)程中的異常情況進(jìn)行有效預(yù)警；實(shí)現(xiàn)對(duì)下游站級(jí)平臺(tái)的清算、對(duì)賬功能。平臺(tái)可對(duì)接消防物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、小程序等，提供相關(guān)異常數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)充電安全管理的網(wǎng)絡(luò)化、可視化。

①　安全預(yù)警
  對(duì)平臺(tái)連接的所有充電樁狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，充電樁發(fā)生異常情況時(shí)可通過(guò)APP、短信及時(shí)向運(yùn)營(yíng)人員發(fā)出報(bào)警信號(hào)，及時(shí)消除火災(zāi)隱患。

②　交易結(jié)算管理
  平臺(tái)為運(yùn)營(yíng)方提供充電價(jià)格策略管理，預(yù)收費(fèi)管理，賬單管理，營(yíng)收和財(cái)務(wù)相關(guān)報(bào)表等，支持投幣、刷卡和掃碼充電。

③　充電服務(wù)
  可通過(guò)軟件搜索附近充電樁，并查看充電樁狀態(tài)，并導(dǎo)航至可用充電樁?？赏ㄟ^(guò)在線自助支付實(shí)現(xiàn)充電。

④　運(yùn)營(yíng)分析
  對(duì)訂單進(jìn)行數(shù)據(jù)化分析，通過(guò)柱狀圖、報(bào)表方式直觀展示數(shù)據(jù)，并支持和三方平臺(tái)對(duì)接。

⑤　手機(jī)小程序
       可通過(guò)手機(jī)小程序掃碼充電，充電賬單支付。運(yùn)營(yíng)商和物業(yè)管理人員均可通過(guò)小程序管理，監(jiān)測(cè)充電樁狀態(tài)和充電交易情況。

      
4. 充電樁型號(hào)

(1)可同時(shí)充10輛電瓶車(chē)。
(2)尺寸空間大，投幣箱容量大，內(nèi)部空間充裕，具備充足的電氣穩(wěn)定性。
(3)實(shí)體按鍵設(shè)計(jì)，手感實(shí)在，使用壽命長(zhǎng)。
(4)顯示投幣數(shù)、IC刷卡次數(shù)、IC卡余額，卡內(nèi)余額語(yǔ)音播報(bào)。
(5)每次扣費(fèi)和充電時(shí)間可調(diào)，可多次投幣刷卡，充電時(shí)間自動(dòng)累計(jì)。
(6)可根據(jù)客戶(hù)需求開(kāi)通免費(fèi)充電功能、月卡功能和刷卡退費(fèi)。
(7)可使用手機(jī)支付、支付寶支付、APP 支付。
(8)自動(dòng)識(shí)別出現(xiàn)故障的線路，并伴有字母和語(yǔ)音提示。
(9)具有斷電記憶功能，當(dāng)出現(xiàn)斷電，來(lái)電后可以繼續(xù)使用剩余的時(shí)間充電。
(10)具有拔掉斷電功能，當(dāng)用戶(hù)拔掉充電器，及時(shí)自動(dòng)斷電。
(11)具有充滿(mǎn)自停功能，自動(dòng)檢測(cè)電瓶車(chē)充電狀態(tài)，如充滿(mǎn)則停止供電，計(jì)費(fèi)時(shí)間清零。
(12)具有過(guò)載保護(hù)功能，能識(shí)別大功率電器，自動(dòng)暫停供電，防止用戶(hù)私接插線板給多臺(tái)電瓶車(chē)充電。
(13)具有短路保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)短路，保險(xiǎn)絲熔斷確保穩(wěn)定。
(14)具有按功率給時(shí)間功能，根據(jù)檢測(cè)到的功率，按照設(shè)定時(shí)間開(kāi)啟充電。
(15)可選配聯(lián)網(wǎng)煙感，當(dāng)出現(xiàn)火情，可發(fā)送短信給責(zé)任人。
(16)過(guò)溫保護(hù)功能，當(dāng)檢測(cè)機(jī)箱溫度過(guò)高，停止充電。
(17)夜間斷電功能，可設(shè)定夜間整機(jī)斷電黑屏，禁止夜間充電。
(18)遠(yuǎn)程抄表，485電表數(shù)據(jù)采集上報(bào)。
5總結(jié)
       系統(tǒng)應(yīng)用了越來(lái)越普及化的 IC 卡作為付費(fèi)方式，實(shí)現(xiàn)了充電站的無(wú)人值守、自動(dòng)供電和自動(dòng)結(jié)算，并且開(kāi)發(fā)了基 于 Internet 網(wǎng)遠(yuǎn)程控制和統(tǒng)計(jì)充電站相關(guān)信息的功能，為自助式電動(dòng)自行車(chē)充電站的推廣提供了保障。系統(tǒng)的成功運(yùn)行，必將為電動(dòng)自行車(chē)的快速發(fā)展提供更好的使用環(huán)境，對(duì) 解決環(huán)境污染和節(jié)約能源提供了有力的支持。

參考文獻(xiàn) 
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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2019.11版

作者簡(jiǎn)介：繆建梅，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣防火限流式保護(hù)器的研發(fā)與應(yīng)用