基于互聯網的電動自行車智能充電管理系統的研究

摘 要： 通過對覆蓋一個城市的基于internet 網的自助充電站管理系統的研究，為日益擴大的電動自行車自助充電的管理帶來了很大的便利，具有較好的應用價值。
關鍵詞：網絡；電動自行車；充電

       我國的電動自行車從 80 年代發展到現在已經進入第三個發展時期，趨勢趨向穩定。據部門公布，截至2010 年 10 月，我國的全社會電動自行車保有量達到 1．2 億輛。本文研究的基于網絡的電動自行車自助充電收費系統， 以一個城市內的所有電動自行車充電站為管理目標，把分散的充電站通過管理系統的統一管理，得出建立基于網絡的電動自行車自助充電收費系統的重要意義。

1 基于網絡的電動自行車自助充電收費系統的總體設計
       1.1系統組成結構
       基于網絡的電動自行車自助充電收費系統由計算機、 網卡、網線、IC卡及讀卡器、信息管理軟件等組成，系統的組成結構如圖 1 所示。
       1.2系統功能概述
       本管理信息系統由兩大模塊組成。一是服務器端軟件， 能實時地監測充電站內各充電機的狀態，并不斷地將充電機的重要數據采集下來；二是自助充電客戶端軟件，主要功能是指導用戶進行充電操作，并對費用進行扣除。

       服務器端軟件通過對充電機數據進行處理，每天能夠 打印出兩份報表。其中一份報表是按充電機號進行統計，記 錄下每天各充電機的累計工作時間，累計充電次數；另外一 份報表是按 IC 卡號進行統計，記錄的內容包括每張 IC 卡的充電情況。
       自助充電客戶端軟件主要是實現用戶持卡扣費后的自 助充電功能。用戶在自助終端插入卡后，根據實際情況選擇 需要充電的金額，確認并確保電源連接后進行充電。
       1.3CIM 框架的應用
       CIM(Common Information Model)框架的引入，可以很好地解決目前 NSM（Network and System Management）所面臨的一些問題。具體地說，電動自行車自助充電管理系統使用標準的 CIM(Common Information Model) 信息架構，定義統一的功能架構，使得系統內的各個模塊之間具有更好互操作性；并以之為基礎，分析各個管理系統，剝離出核心功能，構建一些按照功能或服務劃分的公共模塊和核心模塊， 可以基于模塊靈活地組合成特定需求的用戶系統。
       通用的管理架構使得管理系統的開發更容易，并且具 有很好的可擴展性和可配置性。這種管理架構可以更好地和已有的網絡和系統管理標準 （CMIP ,SNMP,DMI 等）協作，集成基于標準的以及專有的管理系統。如圖 3 所示。

       1.4系統數據庫設計
       數據庫概念模型設計是建立在系統總體需求和功能分 析的基礎上的，根據分析得出信息管理系統涉及到的各種 實體，以及它們之間的聯xi，并繪制各個實體的實體──聯xi（E─R）圖和實體之間的 E─R 圖，如圖 4－圖 6 所示。

2 系統的設計與實現

       服務器端系統和客戶端系統都需要對數據庫進行連接操作。由于服務器端系統基于 Linux 系統環境，客戶端基于Windows 并使用 C＃ 開發，因此整個系統中對于數據庫的連接有兩個不同的模塊。在客戶端封裝了一個數據庫操作類ACMSDatabases，需要對數據庫進行操作時，只需要引用即可。服務器端使用了 Perl 語言，在連接 SQL Server 數據庫時，需要調用 Perl 的擴展組件 Win32::ODBC 模塊。

3 安科瑞充電樁運營管理平臺
       安科瑞電動自行車充電樁通過GPRS模塊與云端進行通信和數據交互。系統能夠對電動自行車充電樁的日常狀態、充電過程進行監控；實現充電支付對接：支持投幣、刷卡、微xin支付等多種支付方式，保證支付交易過程的完整性，對充電過程中的異常情況進行有效預警；實現對下游站級平臺的清算、對賬功能。平臺可對接消防物聯網平臺、小程序等，提供相關異常數據，實現電動車充電安全管理的網絡化、可視化。

①　安全預警
  對平臺連接的所有充電樁狀態進行監視，充電樁發生異常情況時可通過APP、短信及時向運營人員發出信號，及時消除火災隱患。

②　交易結算管理
  平臺為運營方提供充電價格策略管理，預收費管理，賬單管理，營收和財務相關報表等，支持投幣、刷卡和掃碼充電。

③　充電服務
  可通過軟件搜索附近充電樁，并查看充電樁狀態，并導航至可用充電樁。可通過在線自助支付實現充電。

④　運營分析
  對訂單進行數據化分析，通過柱狀圖、報表方式直觀展示數據，并支持和第三方平臺對接。

⑤　微xin小程序
       可通過微xin小程序掃碼充電，充電賬單支付。運營商和物業管理人員均可通過小程序管理，監測充電樁狀態和充電交易情況。

 4. 充電樁型號

(1)可同時充10輛電瓶車。

(2)尺寸空間大，投幣箱容量大，內部空間充裕，具備充足的電氣穩定性。
(3)實體按鍵設計，手感實在，使用壽命長。
(4)顯示投幣數、IC刷卡次數、IC卡余額，卡內余額語音播報。
(5)每次扣費和充電時間可調，可多次投幣刷卡，充電時間自動累計。
(6)可根據客戶需求開通免費充電功能、月卡功能和刷卡退費。
(7)可使用微xin支付、支付寶支付、APP 支付。
(8)自動識別出現故障的線路，并伴有字母和語音提示。
(9)具有斷電記憶功能，當出現斷電，來電后可以繼續使用剩余的時間充電。
(10)具有拔掉斷電功能，當用戶拔掉充電器，及時自動斷電。
(11)具有充滿自停功能，自動檢測電瓶車充電狀態，如充滿則停止供電，計費時間清零。
(12)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。
(13)具有短路保護功能，當出現短路，保險絲熔斷確保穩定。
(14)具有按功率給時間功能，根據檢測到的功率，按照設定時間開啟充電。
(15)可選配聯網煙感，當出現火情，可發送短信給責任人。
(16)過溫保護功能，當檢測機箱溫度過高，停止充電。
(17)夜間斷電功能，可設定夜間整機斷電黑屏，禁止夜間充電。
(18)遠程抄表，485電表數據采集上報。
5總結
       系統應用了越來越普及化的 IC 卡作為付費方式，實現了充電站的無人值守、自動供電和自動結算，并且開發了基 于 Internet 網遠程控制和統計充電站相關信息的功能，為自助式電動自行車充電站的推廣提供了保障。系統的成功運行，必將為電動自行車的快速發展提供更好的使用環境，對 解決環境污染和節約能源提供了有力的支持。

參考文獻 
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[2]李斌,基于網絡的電動自行車自助充電站管理系統的研究
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2019.11版