【解決方案】智能充電樁系統設計

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

0引言

  本系統以傳感器作為數據采集終端，通過(guò)電流電壓、溫度、氣體、RFID射頻識別等傳感器將信息匯總至主控MCU，并通過(guò)WIFI上傳至服務(wù)器，服務(wù)器接收到數據后進(jìn)行解析，實(shí)現手機客戶(hù)端實(shí)時(shí)查看。本系統不僅可以安全充電，還具備網(wǎng)絡(luò )支付、數據分析等功能，為政府監管部門(mén)、從業(yè)人員、產(chǎn)品用戶(hù)提供可靠的數據，實(shí)現信息共享。服務(wù)器與數據庫主要為硬件、APP以及大數據進(jìn)行數據傳輸，將各部分鏈接為一個(gè)整體，并將各部分的反饋情況傳輸給需要的模塊，實(shí)現信息共享，并添加太陽(yáng)能板，從而打造出一個(gè)整體化、系統化、節能化的智能充電系統。

1系統設計方案及關(guān)鍵技術(shù)

1.1智能充電樁模塊

 充電樁使用在平常生活中隨處可見(jiàn)，隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，充電樁向小型化、模塊化、集成化、智能化方向發(fā)展。尤其是近幾年以來(lái)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的迅速崛起，為智能化充電樁提供了網(wǎng)絡(luò )基礎和技術(shù)手段。本文介紹的智能充電樁的具體功能結構如圖1所示，主要包括高性能微處理器、液晶顯示模塊（顯示二維碼充電信息等）、矩陣鍵盤(pán)（交互接口）、傳感器模塊以及無(wú)線(xiàn)通信模塊。

圖1智能充電樁功能框圖

電流電壓模塊作為本系統的數據采集終端，是整個(gè)系統的基礎。電流電壓信息采集模塊簡(jiǎn)介如下：

（1）使用開(kāi)關(guān)電源供電方案，在85VAD～260VAC電壓范圍內均可以正常工作，并且可以同時(shí)

為其他模塊進(jìn)行相應供電。

（2）使用智能電氣參數測試算法，準確度可達到國家0.5s級標準，具有很高的準確度。

（3）本產(chǎn)品具有TTL和RS485電平接口，可以實(shí)現對該模塊的遠程管理。

（4）本設備進(jìn)行了高電流測試，可在60A電流下進(jìn)行正常工作。安全數據傳輸：向數據庫上傳數據時(shí)，采用WIFI、LORA、GPRS等安全可靠的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，確保數據傳輸過(guò)程中不會(huì )被截獲破解，數據傳輸采用PGP（PrettyGoodPrivacy）技術(shù)，PGP采用了一種RSA和傳統加密的雜合算法，保證數據傳輸的安全。

1.2服務(wù)器平臺

 服務(wù)器采用分布式集群設計，實(shí)現業(yè)務(wù)拆分，應用服務(wù)和數據服務(wù)分離，負載均衡，反向代理和CDN，保證了大量用戶(hù)的使用，*大限度地提高了系統整體的運行速率。使用抽樣分析，數據區間對比和對比分析模型曲線(xiàn)類(lèi)型。

1.3APP應用程序

（1）關(guān)鍵技術(shù)：用戶(hù)平臺的數據模型、MVP設計模型

（2）軟件名稱(chēng)：智能充電樁APP。

（3）軟件運行環(huán)境：Android系統。

（4）軟件開(kāi)發(fā)平臺：AndroidStudio。

（5）軟件開(kāi)發(fā)語(yǔ)言：xml。

（6）軟件介紹：移動(dòng)客戶(hù)端作為智能稱(chēng)重系統的一環(huán)，服務(wù)于商戶(hù)，實(shí)現本地與云平臺的鏈接。

（7）功能分析：①建立本地數據倉庫，通過(guò)與服務(wù)器的交互實(shí)現實(shí)時(shí)的功能本地化服務(wù)；②提供良好的用戶(hù)體驗，方便顧客對信息的實(shí)時(shí)查詢(xún)；③可與財務(wù)賬號綁定，實(shí)現實(shí)時(shí)查詢(xún)財務(wù)信息。

圖2服務(wù)器模式圖

2智能充電樁系統的設計實(shí)現

2.1主控模塊設計

 控制模塊選用STM32F103ZET6作為主處理器，電路設計加入了防干擾電路，可起到防靜電、濾除雜波的作用。圖3為系統MCU原理圖。

圖3MCU原理圖

2.2電流電壓模塊布局設計

 該模塊主要由傳感器、AD轉換電路組成，電流電壓模塊印刷電路圖如圖4所示。

圖4電流電壓模塊印刷電路圖

2.3PT1000的高精度溫度測量

 在引線(xiàn)電阻和自熱效應方面，通過(guò)三線(xiàn)制恒流源驅動(dòng)方案解決了該問(wèn)題，并在單片機系統設計中添加了相應的校正控制方案，使產(chǎn)品能夠實(shí)現元器件漂移和鉑電阻傳感器的自動(dòng)校準，從而使產(chǎn)品具備優(yōu)異的溫度測量精*度。

 本系統使用三線(xiàn)制恒流源驅動(dòng)電路來(lái)驅動(dòng)溫度傳感器，溫度傳感器將變化的電阻值信號（由溫度變化而引起）轉換成電壓信號。在本文設計的系統中、恒流源具有輸出電流穩定、溫度不易發(fā)生改變、輸出電阻較大，輸出電流極性可更改等方面的特點(diǎn)。

 另外，使用集成運放構成的恒流源具有穩定性好、恒流性能佳的優(yōu)點(diǎn)，特別是在負載一端需要接地的場(chǎng)合應用更加廣泛，因此采用了圖5所示的設計。

圖3三線(xiàn)制恒流驅動(dòng)法高精度測量方案

3安科瑞AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理系統

3.1平臺組成

 安科瑞電氣緊跟數據中心能效、資源利用率和可用性，提高運維效率并降低運維成本。

 AcrelEMS數據中心的能源管理提供全*位的監測和控制，主要分為電力監控、動(dòng)環(huán)監控、能耗統計分析（能源管理）、蓄電池監控、精*配電監控、智能母線(xiàn)監控、智能照明、消防相關(guān)的子系統。

3.2平臺拓撲圖

3.3充電樁系統解決方案

 數據中心停車(chē)場(chǎng)有電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)，均需要提供充電樁。充電樁管理系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，解決物業(yè)、用電管理部門(mén)的充電樁使用、監控問(wèn)題。電動(dòng)自行車(chē)充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動(dòng)汽車(chē)支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統可實(shí)時(shí)遠程完成啟動(dòng)充電、強制停止、單價(jià)設置等控制指令，用戶(hù)可通過(guò)APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動(dòng)汽車(chē)的充電過(guò)程。同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警；能夠遠程控制，提供財務(wù)報表和數據分析等功能。

4產(chǎn)品選型

5小結

 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，傳統市場(chǎng)正逐漸向智慧型市場(chǎng)、信息型市場(chǎng)轉變，各行各業(yè)對自動(dòng)化、數據管理和電腦化聯(lián)網(wǎng)的需求與日俱增，第三方支付已經(jīng)成為發(fā)展*快、*具有生命力的支付方式，已得到廣大消費者與商戶(hù)的認可。推出可掃碼支付、在線(xiàn)支付的充電樁是時(shí)代潮流的大趨勢。目前，我國提倡用發(fā)展來(lái)改*民生，所以設計一套具有安全、節能等特點(diǎn)的智能充電系統既是時(shí)代的要求，也是當代大學(xué)生義不容辭的責任和義務(wù)。在社會(huì )發(fā)展、政策導向、時(shí)代要求等的前提下，我國電動(dòng)車(chē)充電樁大多局限于小型化、非正規化的形勢，還沒(méi)有建成真*面向不同用戶(hù)的充電站服務(wù)網(wǎng)絡(luò )，有著(zhù)很大的發(fā)展空間。

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，178 2117 0311,主要研究方向為微電網(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。