基于互联网的电动自行车智能充电管理系统的研究

摘 要： 通过对覆盖一个城市的基于internet 网的自助充电站管理系统的研究，为日益扩大的电动自行车自助充电的管理带来了很大的便利，具有较好的应用价值。
关键词：网络；电动自行车；充电

       我国的电动自行车从 80 年代发展到现在已经进入第三个发展时期，趋势趋向稳定。据部门公布，截至2010 年 10 月，我国的全社会电动自行车保有量达到 1．2 亿辆。本文研究的基于网络的电动自行车自助充电收费系统， 以一个城市内的所有电动自行车充电站为管理目标，把分散的充电站通过管理系统的统一管理，得出建立基于网络的电动自行车自助充电收费系统的重要意义。

1 基于网络的电动自行车自助充电收费系统的总体设计
       1.1系统组成结构
       基于网络的电动自行车自助充电收费系统由计算机、 网卡、网线、IC卡及读卡器、信息管理软件等组成，系统的组成结构如图 1 所示。
       1.2系统功能概述
       本管理信息系统由两大模块组成。一是服务器端软件， 能实时地监测充电站内各充电机的状态，并不断地将充电机的重要数据采集下来；二是自助充电客户端软件，主要功能是指导用户进行充电操作，并对费用进行扣除。

       服务器端软件通过对充电机数据进行处理，每天能够 打印出两份报表。其中一份报表是按充电机号进行统计，记 录下每天各充电机的累计工作时间，累计充电次数；另外一 份报表是按 IC 卡号进行统计，记录的内容包括每张 IC 卡的充电情况。
       自助充电客户端软件主要是实现用户持卡扣费后的自 助充电功能。用户在自助终端插入卡后，根据实际情况选择 需要充电的金额，确认并确保电源连接后进行充电。
       1.3CIM 框架的应用
       CIM(Common Information Model)框架的引入，可以很好地解决目前 NSM（Network and System Management）所面临的一些问题。具体地说，电动自行车自助充电管理系统使用标准的 CIM(Common Information Model) 信息架构，定义统一的功能架构，使得系统内的各个模块之间具有更好互操作性；并以之为基础，分析各个管理系统，剥离出核心功能，构建一些按照功能或服务划分的公共模块和核心模块， 可以基于模块灵活地组合成特定需求的用户系统。
       通用的管理架构使得管理系统的开发更容易，并且具 有很好的可扩展性和可配置性。这种管理架构可以更好地和已有的网络和系统管理标准 （CMIP ,SNMP,DMI 等）协作，集成基于标准的以及专有的管理系统。如图 3 所示。

       1.4系统数据库设计
       数据库概念模型设计是建立在系统总体需求和功能分 析的基础上的，根据分析得出信息管理系统涉及到的各种 实体，以及它们之间的联xi，并绘制各个实体的实体──联xi（E─R）图和实体之间的 E─R 图，如图 4－图 6 所示。

2 系统的设计与实现

       服务器端系统和客户端系统都需要对数据库进行连接操作。由于服务器端系统基于 Linux 系统环境，客户端基于Windows 并使用 C＃ 开发，因此整个系统中对于数据库的连接有两个不同的模块。在客户端封装了一个数据库操作类ACMSDatabases，需要对数据库进行操作时，只需要引用即可。服务器端使用了 Perl 语言，在连接 SQL Server 数据库时，需要调用 Perl 的扩展组件 Win32::ODBC 模块。

3 安科瑞充电桩运营管理平台
       安科瑞电动自行车充电桩通过GPRS模块与云端进行通信和数据交互。系统能够对电动自行车充电桩的日常状态、充电过程进行监控；实现充电支付对接：支持投币、刷卡、微xin支付等多种支付方式，保证支付交易过程的完整性，对充电过程中的异常情况进行有效预警；实现对下游站级平台的清算、对账功能。平台可对接消防物联网平台、小程序等，提供相关异常数据，实现电动车充电安全管理的网络化、可视化。

①　安全预警
  对平台连接的所有充电桩状态进行监视，充电桩发生异常情况时可通过APP、短信及时向运营人员发出信号，及时消除火灾隐患。

②　交易结算管理
  平台为运营方提供充电价格策略管理，预收费管理，账单管理，营收和财务相关报表等，支持投币、刷卡和扫码充电。

③　充电服务
  可通过软件搜索附近充电桩，并查看充电桩状态，并导航至可用充电桩。可通过在线自助支付实现充电。

④　运营分析
  对订单进行数据化分析，通过柱状图、报表方式直观展示数据，并支持和第三方平台对接。

⑤　微xin小程序
       可通过微xin小程序扫码充电，充电账单支付。运营商和物业管理人员均可通过小程序管理，监测充电桩状态和充电交易情况。

 4. 充电桩型号

(1)可同时充10辆电瓶车。

(2)尺寸空间大，投币箱容量大，内部空间充裕，具备充足的电气稳定性。
(3)实体按键设计，手感实在，使用寿命长。
(4)显示投币数、IC刷卡次数、IC卡余额，卡内余额语音播报。
(5)每次扣费和充电时间可调，可多次投币刷卡，充电时间自动累计。
(6)可根据客户需求开通免费充电功能、月卡功能和刷卡退费。
(7)可使用微xin支付、支付宝支付、APP 支付。
(8)自动识别出现故障的线路，并伴有字母和语音提示。
(9)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。
(10)具有拔掉断电功能，当用户拔掉充电器，及时自动断电。
(11)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。
(12)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。
(13)具有短路保护功能，当出现短路，保险丝熔断确保稳定。
(14)具有按功率给时间功能，根据检测到的功率，按照设定时间开启充电。
(15)可选配联网烟感，当出现火情，可发送短信给责任人。
(16)过温保护功能，当检测机箱温度过高，停止充电。
(17)夜间断电功能，可设定夜间整机断电黑屏，禁止夜间充电。
(18)远程抄表，485电表数据采集上报。
5总结
       系统应用了越来越普及化的 IC 卡作为付费方式，实现了充电站的无人值守、自动供电和自动结算，并且开发了基 于 Internet 网远程控制和统计充电站相关信息的功能，为自助式电动自行车充电站的推广提供了保障。系统的成功运行，必将为电动自行车的快速发展提供更好的使用环境，对 解决环境污染和节约能源提供了有力的支持。

参考文献 
[1]求是科技编著,单片机典型模块设计实例导航.北京:人民邮电出版社，2008－07．
[2]李斌,基于网络的电动自行车自助充电站管理系统的研究
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版