現場采用電瓶車智能充電樁和限流式保護器，對充電回路進行采集，通過RS485接口與無線通信終端進行通訊，實現電力參數的監測、預警與保護，再由無線通信終端，通過以太網將數據上傳至搭建在數據中心的電瓶車充電樁收費平臺。

摘 要：全國各地電瓶車充電引發火災的事故時有發生，對人民群眾的生命財產安全造成了極大的威脅，本文介紹的電瓶車充電樁收費平臺，采用無線通信技術、物聯網技術和電氣火災探測及防護技術，對電瓶車充電樁的狀態及充電過程進行監控，及時對充電樁過壓、欠壓、空載、絕緣檢測故障、漏電、過溫、短路等一系列故障進行預警和保護，并按照GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》中的規定設置限流式保護器，當線路發生短路時在150微秒內切斷回路，無危險火花產生，起到短路滅弧的作用，從而保障充電安全和預防火災事故，防范電瓶車火災隱患，保護人們的生命財產安全。

關鍵詞：電瓶車充電樁；充電安全；預警；云平臺

1 項目概述

河南某軍工企業為內部員工謀福利，計劃建造免費充電的電瓶車充電站點，同時要兼顧充電安全的問題。廠區內外共設置300臺電瓶車充電樁，每臺充電樁再搭配一套限流式保護器，用于及時切除火災隱患，保障充電安全。

基于軍工企業對于保密的要求，所有設備采用局域網組網的方式，對傳輸的數據進行加密，平臺實施本地化部署，在局域網內訪問，此外，系統需求主要包括：

● 采用刷卡方式啟動充電，預留微信和支付寶充電方式

● 使用企業現有的員工卡進行充電，且要防止卡被復制

● 通過監控值班室后臺實時監控充電樁狀態

● 實現三級保護功能，包括短路保護、功率保護和系統保護，其中系統保護指超過功率閾值時不允許增加充電位

2 系統結構

現場采用電瓶車智能充電樁和限流式保護器，對充電回路進行采集，通過RS485接口與無線通信終端進行通訊，實現電力參數的監測、預警與保護，再由無線通信終端，通過以太網將數據上傳至搭建在數據中心的電瓶車充電樁收費平臺。

平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：

系統分為四層：即數據采集層、網絡傳輸層、數據中心層和客戶端層。

數據采集層：包括電瓶車智能充電樁和限流式保護器，通訊協議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護。限流式保護器用于當線路發生短路時，在150微秒內切斷回路，無危險火花產生，起到短路滅弧的作用。

網絡傳輸層：包含無線通信終端。無線通信終端主動采集數據采集層的數據，通過以太網將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

數據中心層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。應用服務器和數據服務器部署在局域網內，與外網隔離。

客戶端層：系統管理員通過局域網，在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡的方式啟動充電。

3 系統功能

3.1 登錄

在瀏覽器打開平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。掃描左上角二維碼下載運維APP，可在移動端對現場設備進行日常運維。

3.2 首頁

顯示充電站地理位置、站點信息及充電設備狀態，包括充電中、空閑、故障、離線等。統計充電站運營數據和充電數據，包括充電金額、充電度數、充電次數、充電時長，并進行今日、昨日、本月趨勢分析和對比。

3.3 實時監控

3.3.1 充電站監控

展示當前充電站各充電樁的狀態及實時充電數據，統計站點和各充電樁今日充電數據，支持充電單價、設備重啟、充電/報警/保護等參數的遠程批量下發，其中對于遠程參數設置進行了權限控制，未授權的用戶不可操作，確保現場設備正常運行。

3.3.2 充電樁監控

顯示充電樁各回路的狀態及充電數據，統計充電樁今日充電數據、訂單記錄、故障信息，可以查看訂單和故障的詳情。

3.4 設備監控

顯示限流式保護器的狀態，包括線路中的剩余電流、溫度及異常報警，當線路發生短路時，自動在150微秒內切斷回路，無危險火花產生，起到短路滅弧的作用。

3.5 交易管理

3.5.1 賬戶管理

顯示所有關聯充電用戶的賬戶信息，可進行充值、退款、凍結、解凍、注銷等操作。

3.5.2 充電記錄

顯示所有訂單數據，可以對訂單按照充電站、充電樁、支付方式、交易狀態等進行分類查詢，可對充電中的充電樁進行停止充電操作。

3.5.3 交易流水

顯示所有訂單的交易流水明細，包括預付、消費、退款等類型，微信、支付寶、IC卡、錢包等支付方式及交易金額。

3.5.4 充值記錄

顯示錢包賬戶充值記錄，包括微信、支付寶、現金等支付方式、充值金額和錢包余額等，可以打印充值金額收款票據。

3.6 故障管理

3.6.1 故障查詢

顯示充電樁的故障信息及處理進度，故障類型包括過壓、欠壓、空載、絕緣檢測故障、漏電、過溫、短路等。

3.6.2 故障派發

顯示待派發的充電樁故障信息，派發之后生成工單，由運維人員到現場處理故障。

3.6.3 故障處理

顯示當前登錄用戶待處理的充電樁故障信息，運維人員處理完故障之后在平臺中進行閉環操作，支持圖片、文檔、視頻等附件上傳。

3.7 統計分析

3.7.1 運營趨勢

可按日、月、季度、年查看充電次數、充電時長、充電金額，同時顯示對應的曲線圖。

3.7.2 能耗分析

可查看時段充電站和充電樁的用電量，顯示對應的能耗趨勢圖并進行同環比分析。

3.7.3 故障分析

可查看相關時間內的故障數、故障狀態、故障類型、趨勢分析及故障列表。

3.7.4 財務報表

可根據時間查看關聯站點的財務數據，包括預付金額、消費金額、退款金額、充值金額、賬戶余額等，可導出成excel表格。

3.7.5 收益查詢

可查看總的收益統計、收益變化曲線圖、支付占比餅圖及實際收益報表。

3.7.6 能耗報表

可按日、月、年查看各個充電樁的用電量，可導出成excel表格。

3.8 報告分析

可根據選擇時間和站點查看站點的運營狀況，并以報告的形式展示，支持導出成PDF文件和打印。

3.9 IC卡管理

充電樁可以通過刷卡進行支付和啟動充電，使用C/S程序對射頻卡進行開卡、充值、退卡等操作。

3.10 運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數設置。

4 系統應用價值

4.1 社會收益

?充電安全

實時監控充電過程，對充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障、漏電、過溫、短路等故障進行告警，并以短信、APP推送、小程序、釘釘等方式通知相關人員及時處理，避免過熱起火和電路老化等問題，保障充電安全。同時在短路時快速切斷回路，無危險火花產生，起到短路滅弧的作用，及時預防火災事故的發生。

?解決充電難的問題

統一安裝充電設備，終端用戶只需要把電瓶車停在充電區，按照指示操作就能充電，實現終端用戶的有序充電。

?解決管理難的問題

電瓶車集中停放、充電，易于管理，同時也更好地防止了被盜現象的發生，解決了用戶私拉亂接充電的問題。

?環境友好

通過功率拓撲創新、電磁屏蔽設計，降低電磁輻射，減少對電氣設備、對人體的影響。

4.2 經濟收益

?廣告收益

充電樁可以投放商業廣告提高商家的額外收益。預計單個廣告每個屏收益1元/天。小程序可以接入微信廣告聯盟，平均收益40元/天。

?充電差價收益

通常充電樁按充電時間收費，每臺設備按1元充4小時計算，兩輪電動車功率為200W。充電期間都按200W計算，則4小時消耗電能0.88千瓦時。如每度電為0.6元，則4小時共計消費0.88*0.6=0.528元，充電一元錢的利潤則為1-0.528=0.472元。每臺充電樁每天充電10次，則每臺充電樁單日收益為4.72元，月收益為141.6元年收益為1722.8元。

按功率分檔收費，相對于按時間充電收益提高30%-60%。第1檔位：0-150W480分鐘/元；第2檔位：150-285W360分鐘/元；第3檔位：285-400W240分鐘/元；第4檔位：400-600W120分鐘/元。

?享受政府補貼

各地政府對電瓶車集中停放，集中充電及其重視，三令五申各類紅頭文件，對于這種基礎設施建設非常重視，一般都伴有車棚建設的補貼。參考浙江省文件補貼100元/點位。

?快速回籠資金

通過會員充值返現的活動快速回籠資金。