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电瓶车充电桩收费平台在河南某军工企业的应用

时间:2022-05-19 点击次数:152
摘 要:全国各地电瓶车充电引发火灾的事故时有发生,对人民群众的生命财产安全造成了极大的威胁,本文介绍的电瓶车充电桩收费平台,采用无线通信技术、物联网技术和电气火灾探测及防护技术,对电瓶车充电桩的状态及充电过程进行监控,及时对充电桩过压、欠压、空载、绝缘检测故障、漏电、过温、短路等一系列故障进行预警和保护,并按照GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》中的规定设置限流式保护器,当线路发生短路时在150微秒内切断回路,无危险火花产生,起到短路灭弧的作用,从而保障充电安全和预防火灾事故,防范电瓶车火灾隐患,保护人们的生命财产安全。
关键词:电瓶车充电桩;充电安全;预警;云平台 
1 项目概述
      河南某军工企业为内部员工谋福利,计划建造免费充电的电瓶车充电站点,同时要兼顾充电安全的问题。厂区内外共设置300台电瓶车充电桩,每台充电桩再搭配一套限流式保护器,用于及时切除火灾隐患,保障充电安全。
基于军工企业对于保密的要求,所有设备采用局域网组网的方式,对传输的数据进行加密,平台实施本地化部署,在局域网内访问,此外,系统需求主要包括:
● 采用刷卡方式启动充电,预留微信和支付宝充电方式
● 使用企业现有的员工卡进行充电,且要防止卡被复制
● 通过监控值班室后台实时监控充电桩状态
● 实现三级保护功能,包括短路保护、功率保护和系统保护,其中系统保护指超过功率阈值时不允许增加充电位
2 系统结构
      现场采用电瓶车智能充电桩和限流式保护器,对充电回路进行采集,通过RS485接口与无线通信终端进行通讯,实现电力参数的监测、预警与保护,再由无线通信终端,通过以太网将数据上传至搭建在数据中心的电瓶车充电桩收费平台。
平台采用分层分布式结构进行设计,详细拓扑结构如下:
 
 
系统分为四层:即数据采集层、网络传输层、数据中心层和客户端层。
数据采集层:包括电瓶车智能充电桩和限流式保护器,通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数,并进行电能计量和保护。限流式保护器用于当线路发生短路时,在150微秒内切断回路,无危险火花产生,起到短路灭弧的作用。
网络传输层:包含无线通信终端。无线通信终端主动采集数据采集层的数据,通过以太网将数据上传至搭建好的数据库服务器。
数据中心层:包含应用服务器和数据服务器,应用服务器部署数据采集服务、WEB网站,数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。应用服务器和数据服务器部署在局域网内,与外网隔离。
客户端层:系统管理员通过局域网,在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡的方式启动充电。
3 系统功能
3.1 登录
      在浏览器打开平台链接、输入账户名和权限密码,进行登录,防止未授权人员浏览有关信息。扫描左上角二维码下载运维APP,可在移动端对现场设备进行日常运维。
3.2 首页
      显示充电站地理位置、站点信息及充电设备状态,包括充电中、空闲、故障、离线等。统计充电站运营数据和充电数据,包括充电金额、充电度数、充电次数、充电时长,并进行今日、昨日、本月趋势分析和对比。
3.3 实时监控
3.3.1 充电站监控
      展示当前充电站各充电桩的状态及实时充电数据,统计站点和各充电桩今日充电数据,支持充电单价、设备重启、充电/报警/保护等参数的远程批量下发,其中对于远程参数设置进行了权限控制,未授权的用户不可操作,确保现场设备正常运行。
3.3.2 充电桩监控
      显示充电桩各回路的状态及充电数据,统计充电桩今日充电数据、订单记录、故障信息,可以查看订单和故障的详情。
3.4 设备监控
      显示限流式保护器的状态,包括线路中的剩余电流、温度及异常报警,当线路发生短路时,自动在150微秒内切断回路,无危险火花产生,起到短路灭弧的作用。
3.5 交易管理
3.5.1 账户管理
      显示所有关联充电用户的账户信息,可进行充值、退款、冻结、解冻、注销等操作。
3.5.2 充电记录
      显示所有订单数据,可以对订单按照充电站、充电桩、支付方式、交易状态等进行分类查询,可对充电中的充电桩进行停止充电操作。
3.5.3 交易流水
      显示所有订单的交易流水明细,包括预付、消费、退款等类型,微信、支付宝、IC卡、钱包等支付方式及交易金额。
3.5.4 充值记录
      显示钱包账户充值记录,包括微信、支付宝、现金等支付方式、充值金额和钱包余额等,可以打印充值金额收款票据。
3.6 故障管理
3.6.1 故障查询
      显示充电桩的故障信息及处理进度,故障类型包括过压、欠压、空载、绝缘检测故障、漏电、过温、短路等。
3.6.2 故障派发
      显示待派发的充电桩故障信息,派发之后生成工单,由运维人员到现场处理故障。
3.6.3 故障处理
      显示当前登录用户待处理的充电桩故障信息,运维人员处理完故障之后在平台中进行闭环操作,支持图片、文档、视频等附件上传。
3.7 统计分析
3.7.1 运营趋势
      可按日、月、季度、年查看充电次数、充电时长、充电金额,同时显示对应的曲线图。
3.7.2 能耗分析
      可查看时段充电站和充电桩的用电量,显示对应的能耗趋势图并进行同环比分析。
3.7.3 故障分析
      可查看相关时间内的故障数、故障状态、故障类型、趋势分析及故障列表。
3.7.4 财务报表
      可根据时间查看关联站点的财务数据,包括预付金额、消费金额、退款金额、充值金额、账户余额等,可导出成excel表格。
3.7.5 收益查询 
      可查看总的收益统计、收益变化曲线图、支付占比饼图及实际收益报表。
3.7.6 能耗报表 
可按日、月、年查看各个充电桩的用电量,可导出成excel表格。
3.8 报告分析
可根据选择时间和站点查看站点的运营状况,并以报告的形式展示,支持导出成PDF文件和打印。
3.9 IC卡管理
      充电桩可以通过刷卡进行支付和启动充电,使用C/S程序对射频卡进行开卡、充值、退卡等操作。
3.10 运维APP
      面向运维人员使用,可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电\充值情况,进行远程参数设置。
 
4 系统应用价值
4.1 社会收益
充电安全
      实时监控充电过程,对充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障、漏电、过温、短路等故障进行告警,并以短信、APP推送、小程序、钉钉等方式通知相关人员及时处理,避免过热起火和电路老化等问题,保障充电安全。同时在短路时快速切断回路,无危险火花产生,起到短路灭弧的作用,及时预防火灾事故的发生。
解决充电难的问题
      统一安装充电设备,终端用户只需要把电瓶车停在充电区,按照指示操作就能充电,实现终端用户的有序充电。
解决管理难的问题
      电瓶车集中停放、充电,易于管理,同时也更好地防止了被盗现象的发生,解决了用户私拉乱接充电的问题。
环境友好
      通过功率拓扑创新、电磁屏蔽设计,降低电磁辐射,减少对电气设备、对人体的影响。
4.2 经济收益
广告收益
      充电桩可以投放商业广告提高商家的额外收益。预计单个广告每个屏收益1元/天。小程序可以接入微信广告联盟,平均收益40元/天。
充电差价收益
      通常充电桩按充电时间收费,每台设备按1元充4小时计算,两轮电动车功率为200W。充电期间都按200W计算,则4小时消耗电能0.88千瓦时。如每度电为0.6元,则4小时共计消费0.88*0.6=0.528元,充电一元钱的利润则为1-0.528=0.472元。每台充电桩每天充电10次,则每台充电桩单日收益为4.72元,月收益为141.6元年收益为1722.8元。
      按功率分档收费,相对于按时间充电收益提高30%-60%。第1档位:0-150W480分钟/元;第2档位:150-285W360分钟/元;第3档位:285-400W240分钟/元;第4档位:400-600W120分钟/元。
享受政府补贴
      各地政府对电瓶车集中停放,集中充电及其重视,三令五申各类红头文件,对于这种基础设施建设非常重视,一般都伴有车棚建设的补贴。参考浙江省文件补贴100元/点位。
快速回笼资金
      通过会员充值返现的活动快速回笼资金。
5 产品特点
5.1 电瓶车智能充电桩ACX10A-YHW
●  最大承载电流:25A 
●  每路最大输出电流:3A 
●  待机功率:3W 
●  防护等级:IP65
●  可同时充 10 辆电瓶车。 
●  尺寸空间大,内部空间充裕,具备充足的电气安全性。 
●  实体按键设计,手感实在,使用寿命长。 
●  显示IC 刷卡次数,IC 卡余额,卡内余额语音播报。 
●  每次扣费和充电时间可调,可多次刷卡扫码,充电时间自动累计。 
●  可根据客户需求开通免费充电功能。 
●  可使用微信、支付宝扫码,刷卡支付充电。 
●  自动识别出现故障的线路,并伴有字母和语音提示。 
●  具有断电记忆功能,当出现断电,来电后可以继续使用剩余的时间充电。 
●  具有拔掉断电功能,当用户拔掉充电器,及时自动断电。 
●  具有充满自停功能,自动检测电瓶车充电状态,如充满则停止供电,计费时间清零。 
●  具有过载保护功能,能识别大功率电器,自动暂停供电,防止用户私接插线板给多台电瓶车充电。 
●  具有短路保护功能,当出现短路,保险丝熔断确保安全。 
●  具有功率分档功能,根据检测到的功率,按照不同功率档位设定的时间开启充电。 
过温保护功能,当检测机箱温度过高,停止充电
5.2 限流式保护器
      ASCP200-1型电气防火限流式保护器可有效克服传统断路器、空气开关和监控设备存在的短路电流大、切断短路电流时间长、短路时产生的电弧火花大,以及使用寿命短等弊端,发生短路故障时,能以微秒级速度快速限制短路电流以实现灭弧保护,从而能显著减少电气火灾事故,保障使用场所人员和财产的安全。
●  短路保护:保护器实时监测用电线路电流,当线路发生短路故障时,能在150微秒内实现快速限流保护,并发出声光报警信号;
●  过载保护:当线路电流过载且持续时间超过动作时间(3~60秒可设)时,保护器启动限流保护,并发出声光报警信号;
●  表内超温保护:当保护器内部器件工作温度过高时,保护器实施超温限流保护,并发出声光报警信号;
●  组网通讯:保护器具有1路RS485接口,可以将数据发送到后台监控系统,实现远程监控
5.3 无线通信终端AWT100
●  支持串口MODBUS RTU协议的数据采集,并通过安科瑞平台协议与安科瑞服务器通讯。
●  支持最多30个MODBUS RTU设备的数据采集。
●  支持对每个MODBUS设备5个寄存器地址域的采集,每个寄存器地址范围不超过64个。
●  支持对每个MODBUS地址范围预设报警地址以及报警值触发报警。每个地址域报警地址目前最多5个。
●  支持服务器MODBUS或者LoRa透传通讯。
●  支持固定IP和动态域名解析方式连接数据中心。
●  支持透明传输协议,通用模式(主动轮抄,定时上报),MQTT协议,智慧用电无线协议,预付费无线协议等,可定制开发。
●  AWT100-LW无线通信终端可通过LoRa通讯将数据上传至服务器
6 结语
      各级政府部门高度重视电瓶车充电引发火灾的危害,GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》中也规定了储备仓库、电动车充电等场所的末端回路应设置限流式电气防火保护器。AcrelCloud-9500电瓶车充电桩收费平台将现场的离散电瓶车充电桩接入平台,进行集中管理,降低管理难度,方便用户运维,同时通过充电桩本身的安全监控与保护,结合限流式保护器,能够及时有效的杜绝充电过程中存在的火灾隐患,让充电更安全、更放心,能够切实保障人民群众的生命财产安全。
 
参考文献
[1]Q/320281DGB57-2019《江苏安科瑞电器制造有限公司电瓶车智能充电桩企业标准》
[2]GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》
[3]《关于规范电动车停放充电加强火灾防范的通告》
 
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