淺談物業(yè)小區電動(dòng)車(chē)充電系統開(kāi)發(fā)與應用

【摘要】為解決小區電動(dòng)車(chē)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(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的電動(dòng)車(chē)充電系統。系統通過(guò)傳感器采集數據，集成充電樁上傳的數據信息，并整合付費Ic卡數據后，接入ziee網(wǎng)絡(luò )，進(jìn)而把充電樁統一管理起來(lái)，以此監控刷卡消費和電動(dòng)車(chē)電量使用情況，實(shí)現對小區充電樁及充值卡的集中管理，讓小區電動(dòng)車(chē)充電系統智能化。

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

1引言

現今電動(dòng)車(chē)因環(huán)保、便捷、經(jīng)濟等特性在小區居民中使用十分廣泛，可隨之也出現了一些問(wèn)題。目前小區居民深感電動(dòng)車(chē)充電不方便、不安全、費用繳納明細不清晰，一些小區雖然安裝了充電樁，但是站點(diǎn)有限，管理不太方便且成本比較高。除此以外，小區內電動(dòng)車(chē)大多要求在停車(chē)棚統一充電，采用刷卡或投幣消費，在支付方式上存在著(zhù)一定的局限和落后。因充電設備之間未聯(lián)網(wǎng)，用戶(hù)無(wú)法對卡余額實(shí)時(shí)查詢(xún)管理，因此電動(dòng)車(chē)充電設施的建設和完善越來(lái)越重要，在這種需求下，本文提出了一種基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的電動(dòng)車(chē)智能充電系統。

2需求分析

2．1功能需求分析

(1)需要對充電設備及電動(dòng)車(chē)運行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測監控，充電控制器通過(guò)ZigBee接入互聯(lián)網(wǎng)，管理員通過(guò)系統查看并將信息及時(shí)推送反饋給用戶(hù)。

(2)系統提供信息查詢(xún)，充電管控等功能，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺，收集充電樁上傳的數據信息，把充電樁統一管理起來(lái)。

(3)系統要具有安全防護功能來(lái)保護充電樁設備，可通過(guò)實(shí)時(shí)檢測內部溫度傳感器節點(diǎn)上傳數據的信息，一旦充電樁運行時(shí)遇到異常情況自發(fā)采取相應防護措施并立即通知車(chē)主。

(4)充電時(shí)能夠定時(shí)充電，充滿(mǎn)自動(dòng)斷電，有效保護電動(dòng)車(chē)電池壽命，防止因電動(dòng)車(chē)充電造成的火災。

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

(6)系統要實(shí)現與微xin對接，用戶(hù)在微xin可查看消費記錄，充電時(shí)也可在線(xiàn)支付，遠程操控充電。

2.2性能需求分析

(1)即時(shí)性：

系統對電動(dòng)車(chē)的定位、信息獲取都應保證數據傳輸和服務(wù)的實(shí)時(shí)性，第一時(shí)間對客戶(hù)端顯示界面進(jìn)行刷新，為用戶(hù)提供實(shí)時(shí)性的服務(wù)。

(2)準確性：

系統充電信息、電動(dòng)車(chē)用戶(hù)消費充值信息顯示、緩存等流程或功能上均應保證信息的準確性。

(3)安全性：

在系統的數據傳輸過(guò)程中應進(jìn)行信息的校驗和加密防止信息泄露，系統集成時(shí)應對代碼進(jìn)行加密防止知識產(chǎn)權流失。

(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)應用背景介紹

隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)支付興起與無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)發(fā)展，可通過(guò)zig—bee網(wǎng)絡(luò )，把充電設備接入互聯(lián)網(wǎng)，并將電動(dòng)車(chē)充電系統與移動(dòng)支付結合。本文設想利用傳感器，對充電樁實(shí)時(shí)監控，通過(guò)該系統能夠有效管理小區內電動(dòng)車(chē)的充電，具有定時(shí)充電，手機支付，充滿(mǎn)自動(dòng)斷電，隨時(shí)監控充電狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，讓小區電動(dòng)車(chē)充電變得智能化、人性化。

3．2無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )

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

3．3二維碼

用戶(hù)可以通過(guò)掃描充電點(diǎn)二維碼來(lái)充值繳費，每個(gè)充電點(diǎn)的二維碼都是獨立的，用戶(hù)使用前掃描二維碼確定機器號后，付款購買(mǎi)充電時(shí)長(cháng)成功后便可以使用該充電點(diǎn)充電。

4系統開(kāi)發(fā)與設計

4．1系統總體設計

本系統將通過(guò)布置在充電樁周?chē)腪igBee網(wǎng)絡(luò )采集數據，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(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )中的終端節點(diǎn)；安置一個(gè)無(wú)線(xiàn)通信設備，對充電樁狀態(tài)參數采集，每個(gè)電動(dòng)車(chē)設有獨立的ID標識，傳感器可感知電動(dòng)車(chē)；通過(guò)擴展多種傳感器，設計了充電樁自身的保護功能；通過(guò)充電用戶(hù)與充電樁的交互來(lái)實(shí)現用戶(hù)的身份識別功能，余額識別功能；電動(dòng)車(chē)成了物聯(lián)網(wǎng)一部分，系統就可對充電設備及電動(dòng)車(chē)運行情況實(shí)時(shí)檢測監控。

4．2功能模塊設計

4．2．1信息管理模塊

(1)用戶(hù)信息管理：

包括用戶(hù)基本信息，用戶(hù)消費充值信息用戶(hù)信息修改查詢(xún)等；

(2)充電樁管理：

包括充電樁工作狀態(tài)信息，充電樁消費歷史記錄，信息采集后經(jīng)系統處理存儲到數據庫中以供查詢(xún)。

(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(kāi)戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)、掛失、補卡等操作；充值卡充值，讀取充值卡信息，充值前，驗證充值卡狀態(tài)是否正確。

4．2．2充電模塊

用戶(hù)使用微xin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 )獲取當前接入位置的充電服務(wù)，選擇充電時(shí)間或金額，微xin支付完成充電命令經(jīng)無(wú)線(xiàn)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交互接口，在本系統中有登錄窗口、主界面窗口、開(kāi)戶(hù)／銷(xiāo)戶(hù)／充值窗口、用戶(hù)個(gè)人信息查詢(xún)窗口、充值／消費記錄查詢(xún)窗口等

4．2．4微xin接口模塊

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

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

(3)系統具有充電結算功能，通過(guò)賬戶(hù)和微xin賬戶(hù)等綁定，可定額、定量、定時(shí)等。

(4)實(shí)現對智能充電裝置的設置和控制，包括開(kāi)始充電、取消預約、停止充電等。

(5)用戶(hù)可在微xin上查詢(xún)個(gè)人信息，消費充值記錄，充電數據詳情(次數、累計)。

5后臺數據庫設計

數據庫的設計過(guò)程是在給定的DBMS中表達用戶(hù)的需求，并將其轉換為有效的數據庫結構，構成較好的數據庫模式的過(guò)程。本系統數據庫設計分為數據庫概念設計和數據庫邏輯設計兩部分。

5．1數據庫概念設計

數據庫概念設計是將需求分析階段得到的用戶(hù)需求和數據需求抽象為開(kāi)發(fā)人員和用戶(hù)能夠理解的概念模型的過(guò)程。本系統中包含的實(shí)體主要有充電樁、電動(dòng)車(chē)、用戶(hù)、管理員、消費記錄、充值記錄六個(gè)。各實(shí)體問(wèn)的聯(lián)xi如下：充電樁由管理員管理和用戶(hù)使用，電動(dòng)車(chē)屬于用戶(hù)，消費記錄和充值記錄由用戶(hù)查看和管理員查看管理，用戶(hù)和充電樁之間通過(guò)刷卡掃碼等方式建立聯(lián)xi，電動(dòng)車(chē)和充電樁之間通過(guò)充電活動(dòng)建立聯(lián)xi。

5．2數據庫邏輯設計

數據庫邏輯設計是利用轉換規則將概念數據模型轉換為初始關(guān)系模式集，然后利用關(guān)系規范化理論對關(guān)系模式進(jìn)行優(yōu)化。本系統中，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(hù)或管理員與消費記錄為一對多聯(lián)xi，用戶(hù)或管理員與充值記錄為一對多聯(lián)xi，用戶(hù)與電動(dòng)車(chē)為一對多聯(lián)xi，管理員與充電樁為一對多聯(lián)xi，用戶(hù)與充電樁為多對多聯(lián)xi，充電樁與電動(dòng)車(chē)為多對多聯(lián)xi。充電表為充電樁和電動(dòng)車(chē)的中間表，主鍵由充電樁和電動(dòng)車(chē)的主鍵組合構成。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(lài)于其主關(guān)鍵字，且表中任意非主屬性都不傳遞依賴(lài)于主關(guān)鍵字。因此，該數據庫設計滿(mǎn)足3NF。

6安科瑞電動(dòng)自行車(chē)充電樁系統

6.1系統概述

安科瑞電動(dòng)自行車(chē)充電樁通過(guò)GPRS模塊與云端進(jìn)行通信和數據交互。系統能夠對電動(dòng)自行車(chē)充電樁的日常狀態(tài)、充電過(guò)程進(jìn)行監控；實(shí)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(guò)程的完整性，對充電過(guò)程中的異常情況進(jìn)行有效預警；實(shí)現對下游站級平臺的清算、對賬功能。平臺可對接消防物聯(lián)網(wǎng)平臺、小程序等，提供相關(guān)異常數據，實(shí)現電動(dòng)車(chē)充電安全管理的網(wǎng)絡(luò )化、可視化。

6.2 平臺功能

①　安全預警

??對平臺連接的所有充電樁狀態(tài)進(jìn)行監視，充電樁發(fā)生異常情況時(shí)可通過(guò)APP、短信及時(shí)向運營(yíng)人員發(fā)出報警信號，及時(shí)消除火災隱患。

②　交易結算管理

?? 平臺為運營(yíng)方提供充電價(jià)格策略管理，預收費管理，賬單管理，營(yíng)收和財務(wù)相關(guān)報表等，支持投幣、刷卡和掃碼充電。

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)，并導航至可用充電樁?？赏ㄟ^(guò)在線(xiàn)自助支付實(shí)現充電。

④　運營(yíng)分析

??對訂單進(jìn)行數據化分析，通過(guò)柱狀圖、報表方式直觀(guān)展示數據，并支持和第三方平臺對接。

⑤　微xin小程序

??可通過(guò)微xin小程序掃碼充電，充電賬單支付。運營(yíng)商和物業(yè)管理人員均可通過(guò)小程序管理，監測充電樁狀態(tài)和充電交易情況。

6.3 產(chǎn)品選型

7安科瑞汽車(chē)充電樁收費系統

7.1平臺概述

安科瑞Acrelcloud-充電樁收費運營(yíng)云平臺系統通過(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，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；用戶(hù)通過(guò)微xin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。

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的數據交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。云平臺包含了充電收費和充電樁運營(yíng)的所有功能，包括財務(wù)管理、變壓器監控和運營(yíng)分析等功能。

7.2主要功能

①登錄

按不同角色和賬戶(hù)登錄

②實(shí)時(shí)監控

☆地圖查詢(xún)

地圖查詢(xún)站點(diǎn)信息

☆充電站監控

可以按站點(diǎn)名稱(chēng)進(jìn)行篩選，顯示站點(diǎn)詳情、充電槍列表、統計訂單信息、故障記錄

1、可以按充電槍編號、狀態(tài)、功率篩選充電槍列表

2、點(diǎn)擊某個(gè)充電槍編號后在進(jìn)入充電槍監控頁(yè)面

3、可以批量遠程設置充電槍的限制功率。

③交易管理

交易管理包括賬戶(hù)交易、訂單管理、交易記錄、財務(wù)報表等功能

④故障管理

故障管理包括故障記錄、故障處理、故障確認、故障分析等功能

⑤微xin小程序

微xin小程序可以通過(guò)掃描二維碼和微xin文字搜索找到，點(diǎn)擊后可以加入到小程序列表，如下圖所示

授權登錄

主界面

7.3 產(chǎn)品選型

8結束語(yǔ)

本文在已有的電動(dòng)車(chē)智能充電裝置和系統的基礎上，對小區電動(dòng)車(chē)智能充電系統進(jìn)行數據需求分析和功能需求分析，設計了系統概念數據模型和邏輯數據模型，利用MySQL完成了系統數據庫的創(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)、數據通信技術(shù)等)完成系統的詳細設計。完善已有系統的不足，強化數據加密部分，保障充電樁安全、有效運行，注重人機交互，使用戶(hù)可以自行鑒權，實(shí)現充電樁智能化。

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