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淺談物業(yè)小區(qū)電動(dòng)車充電系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

瀏覽次數(shù):1231更新日期:2020-08-04

徐霜
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201800

【摘要】為解決小區(qū)電動(dòng)車充電難,不安全、不方便等問(wèn)題,本文提出了一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電動(dòng)車充電系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù),集成充電樁上傳的數(shù)據(jù)信息,并整合付費(fèi)Ic卡數(shù)據(jù)后,接入ziee網(wǎng)絡(luò),進(jìn)而把充電樁統(tǒng)一管理起來(lái),以此監(jiān)控刷卡消費(fèi)和電動(dòng)車電量使用情況,實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)充電樁及充值卡的集中管理,讓小區(qū)電動(dòng)車充電系統(tǒng)智能化。

【關(guān)鍵詞】傳感器;ZigBee;充電系統(tǒng);電動(dòng)車

 

1引言

      現(xiàn)今電動(dòng)車因環(huán)保、便捷、經(jīng)濟(jì)等特性在小區(qū)居民中使用十分廣泛,可隨之也出現(xiàn)了一些問(wèn)題。目前小區(qū)居民深感電動(dòng)車充電不方便、不安全、費(fèi)用繳納明細(xì)不清晰,一些小區(qū)雖然安裝了充電樁,但是站點(diǎn)有限,管理不太方便且成本比較高。除此以外,小區(qū)內(nèi)電動(dòng)車大多要求在停車棚統(tǒng)一充電,采用刷卡或投幣消費(fèi),在支付方式上存在著一定的局限和落后。因充電設(shè)備之間未聯(lián)網(wǎng),用戶無(wú)法對(duì)卡余額實(shí)時(shí)查詢管理,因此電動(dòng)車充電設(shè)施的建設(shè)和完善越來(lái)越重要,在這種需求下,本文提出了一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電動(dòng)車智能充電系統(tǒng)。

2需求分析

2.1功能需求分析

       (1)需要對(duì)充電設(shè)備及電動(dòng)車運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)監(jiān)控,充電控制器通過(guò)ZigBee接入互聯(lián)網(wǎng),管理員通過(guò)系統(tǒng)查看并將信息及時(shí)推送反饋給用戶。

       (2)系統(tǒng)提供信息查詢,充電管控等功能,通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),收集充電樁上傳的數(shù)據(jù)信息,把充電樁統(tǒng)一管理起來(lái)。

       (3)系統(tǒng)要具有安全防護(hù)功能來(lái)保護(hù)充電樁設(shè)備,可通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)內(nèi)部溫度傳感器節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)的信息,一旦充電樁運(yùn)行時(shí)遇到異常情況自發(fā)采取相應(yīng)防護(hù)措施并立即通知車主。

       (4)充電時(shí)能夠定時(shí)充電,充滿自動(dòng)斷電,有效保護(hù)電動(dòng)車電池壽命,防止因電動(dòng)車充電造成的火災(zāi)。

       (5)在智能充電樁終端內(nèi)嵌入安全芯片,“一終端一密鑰”,電動(dòng)車用戶在使用Ic卡付費(fèi)的過(guò)程中,個(gè)人信息將會(huì)得到加密處理。

       (6)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)與對(duì)接,用戶在可查看消費(fèi)記錄,充電時(shí)也可在線支付,遠(yuǎn)程操控充電。

2.2性能需求分析

(1)即時(shí)性:

      系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)車的定位、信息獲取都應(yīng)保證數(shù)據(jù)傳輸和服務(wù)的實(shí)時(shí)性,時(shí)間對(duì)客戶端顯示界面進(jìn)行刷新,為用戶提供實(shí)時(shí)性的服務(wù)。

(2)準(zhǔn)確性:

      系統(tǒng)充電信息、電動(dòng)車用戶消費(fèi)充值信息顯示、緩存等流程或功能上均應(yīng)保證信息的準(zhǔn)確性。

(3)安全性:

       在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行信息的校驗(yàn)和加密防止信息泄露,系統(tǒng)集成時(shí)應(yīng)對(duì)代碼進(jìn)行加密防止知識(shí)產(chǎn)權(quán)流失。

(4)快速性:

        啟動(dòng)速度、界面切換速度、與服務(wù)器交互的網(wǎng)絡(luò)速度都要做到盡可能的快。

3相關(guān)技術(shù)

3.1技術(shù)應(yīng)用背景介紹

      隨著互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)支付興起與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展,可通過(guò)zig—bee網(wǎng)絡(luò),把充電設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng),并將電動(dòng)車充電系統(tǒng)與移動(dòng)支付結(jié)合。本文設(shè)想利用傳感器,對(duì)充電樁實(shí)時(shí)監(jiān)控,通過(guò)該系統(tǒng)能夠有效管理小區(qū)內(nèi)電動(dòng)車的充電,具有定時(shí)充電,手機(jī)支付,充滿自動(dòng)斷電,隨時(shí)監(jiān)控充電狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn),讓小區(qū)電動(dòng)車充電變得智能化、人性化。

3.2無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)

       Zigbee網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)協(xié)調(diào)器,多個(gè)路由器,多個(gè)終端設(shè)備。ZigBee技術(shù)是一種近距離、低功耗、低成本的雙向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可嵌入各種設(shè)備中,同時(shí)支持地理定位功能。本系統(tǒng)采用ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)主要為搭建充電樁本地的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)的短距離無(wú)線通信。

3.3二維碼

      用戶可以通過(guò)掃描充電點(diǎn)二維碼來(lái)充值繳費(fèi),每個(gè)充電點(diǎn)的二維碼都是的,用戶使用前掃描二維碼確定機(jī)器號(hào)后,付款購(gòu)買充電時(shí)長(zhǎng)成功后便可以使用該充電點(diǎn)充電。

4系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)

4.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

      本系統(tǒng)將通過(guò)布置在充電樁周圍的ZigBee網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù),把集成與智能傳感器裝入充電樁中,每一個(gè)充電樁作為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點(diǎn);安置一個(gè)無(wú)線通信設(shè)備,對(duì)充電樁狀態(tài)參數(shù)采集,每個(gè)電動(dòng)車設(shè)有的ID標(biāo)識(shí),傳感器可感知電動(dòng)車;通過(guò)擴(kuò)展多種傳感器,設(shè)計(jì)了充電樁自身的保護(hù)功能;通過(guò)充電用戶與充電樁的交互來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶的身份識(shí)別功能,余額識(shí)別功能;電動(dòng)車成了物聯(lián)網(wǎng)一部分,系統(tǒng)就可對(duì)充電設(shè)備及電動(dòng)車運(yùn)行情況實(shí)時(shí)檢測(cè)監(jiān)控。

4.2功能模塊設(shè)計(jì)

4.2.1信息管理模塊

(1)用戶信息管理:

       包括用戶基本信息,用戶消費(fèi)充值信息用戶信息修改查詢等;

(2)充電樁管理:

       包括充電樁工作狀態(tài)信息,充電樁消費(fèi)歷史記錄,信息采集后經(jīng)系統(tǒng)處理存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中以供查詢。

(3)充值卡管理:

        包括建立充值卡人員檔案信息;充值卡操作,提供充值卡開戶、銷戶、掛失、補(bǔ)卡等操作;充值卡充值,讀取充值卡信息,充值前,驗(yàn)證充值卡狀態(tài)是否正確。

4.2.2充電模塊

       用戶使用小程序掃描插座上的二維碼獲得接入充電插座的ID,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取當(dāng)前接入位置的充電服務(wù),選擇充電時(shí)間或金額,支付完成充電命令經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)器,即可充電。

4.2.3界面顯示模塊

       界面顯示模塊是人機(jī)交互接口,在本系統(tǒng)中有登錄窗口、主界面窗口、開戶/銷戶/充值窗口、用戶個(gè)人信息查詢窗口、充值/消費(fèi)記錄查詢窗口等

4.2.4接口模塊

      (1)智能充電樁具備地圖應(yīng)用功能,可以通過(guò)地圖查詢小區(qū)充電樁的位置信息。

      (2)通過(guò)顯示智能充電樁的各種狀態(tài)如空閑、故障、正在使用、己預(yù)約等。

      (3)系統(tǒng)具有充電結(jié)算功能,通過(guò)賬戶和賬戶等綁定,可定額、定量、定時(shí)等。

      (4)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能充電裝置的設(shè)置和控制,包括開始充電、取消預(yù)約、停止充電等。

      (5)用戶可在上查詢個(gè)人信息,消費(fèi)充值記錄,充電數(shù)據(jù)詳情(次數(shù)、累計(jì))。

5后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

       數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)過(guò)程是在給定的DBMS中表達(dá)用戶的需求,并將其轉(zhuǎn)換為有效的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu),構(gòu)成較好的數(shù)據(jù)庫(kù)模式的過(guò)程。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)兩部分。

5.1數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)

       數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)是將需求分析階段得到的用戶需求和數(shù)據(jù)需求抽象為開發(fā)人員和用戶能夠理解的概念模型的過(guò)程。本系統(tǒng)中包含的實(shí)體主要有充電樁、電動(dòng)車、用戶、管理員、消費(fèi)記錄、充值記錄六個(gè)。各實(shí)體問(wèn)的聯(lián)系如下:充電樁由管理員管理和用戶使用,電動(dòng)車屬于用戶,消費(fèi)記錄和充值記錄由用戶查看和管理員查看管理,用戶和充電樁之間通過(guò)刷卡掃碼等方式建立聯(lián)系,電動(dòng)車和充電樁之間通過(guò)充電活動(dòng)建立聯(lián)系。

5.2數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)

       數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)是利用轉(zhuǎn)換規(guī)則將概念數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換為初始關(guān)系模式集,然后利用關(guān)系規(guī)范化理論對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行優(yōu)化。本系統(tǒng)中,各個(gè)實(shí)體表包括各個(gè)實(shí)體的關(guān)鍵字和屬性。用戶或管理員與消費(fèi)記錄為一對(duì)多聯(lián)系,用戶或管理員與充值記錄為一對(duì)多聯(lián)系,用戶與電動(dòng)車為一對(duì)多聯(lián)系,管理員與充電樁為一對(duì)多聯(lián)系,用戶與充電樁為多對(duì)多聯(lián)系,充電樁與電動(dòng)車為多對(duì)多聯(lián)系。充電表為充電樁和電動(dòng)車的中間表,主鍵由充電樁和電動(dòng)車的主鍵組合構(gòu)成。關(guān)系表中的每一個(gè)分量都不可分,所有的非主屬性*依賴于其主關(guān)鍵字,且表中任意非主屬性都不傳遞依賴于主關(guān)鍵字。因此,該數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)滿足3NF。

6安科瑞電動(dòng)自行車充電樁系統(tǒng)

6.1系統(tǒng)概述

      安科瑞電動(dòng)自行車充電樁通過(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、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)車充電安全管理的網(wǎng)絡(luò)化、可視化。

6.2 平臺(tái)功能

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。

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。

⑤ 小程序

  可通過(guò)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。

6.3 產(chǎn)品選型

7安科瑞汽車充電樁收費(fèi)系統(tǒng)

7.1平臺(tái)概述

      安科瑞Acrelcloud-充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控,同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警;用戶通過(guò)小程序掃描二維碼進(jìn)行支付后,系統(tǒng)發(fā)起充電請(qǐng)求,控制二維碼對(duì)應(yīng)的充電樁完成電動(dòng)汽車的充電過(guò)程。

充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng),配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù),基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議,與云端進(jìn)行直連。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營(yíng)的所有功能,包括財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控和運(yùn)營(yíng)分析等功能。

7.2主要功能

①登錄

按不同角色和賬戶登錄

授權(quán)登錄

 

8結(jié)束語(yǔ)

      本文在已有的電動(dòng)車智能充電裝置和系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,對(duì)小區(qū)電動(dòng)車智能充電系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)需求分析和功能需求分析,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)概念數(shù)據(jù)模型和邏輯數(shù)據(jù)模型,利用MySQL完成了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建;用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(Zigbee網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)等)完成系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。完善已有系統(tǒng)的不足,強(qiáng)化數(shù)據(jù)加密部分,保障充電樁安全、有效運(yùn)行,注重人機(jī)交互,使用戶可以自行鑒權(quán),實(shí)現(xiàn)充電樁智能化。

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