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    電瓶車充電樁收費平臺在河南某軍工企業的應用

    更新時間:2022-05-19 點擊次數:568
    摘 要:全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 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?,F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%。1檔位:0-150W480分鐘/元;2檔位:150-285W360分鐘/元;3檔位:285-400W240分鐘/元;4檔位:400-600W120分鐘/元。
    ?享受補貼
          各地對電瓶車集中停放,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。
    5 產品特點
    5.1 電瓶車智能充電樁ACX10A-YHW
    ●  大承載電流:25A 
    ●  每路大輸出電流:3A 
    ●  待機功率:3W 
    ●  防護等級:IP65
    ●  可同時充 10 輛電瓶車。 
    ●  尺寸空間大,內部空間充裕,具備充足的電氣安全性。 
    ●  實體按鍵設計,手感實在,使用壽命長。 
    ●  顯示IC 刷卡次數,IC 卡余額,卡內余額語音播報。 
    ●  每次扣費和充電時間可調,可多次刷卡掃碼,充電時間自動累計。 
    ●  可根據客戶需求開通免費充電功能。 
    ●  可使用微信、支付寶掃碼,刷卡支付充電。 
    ●  自動識別出現故障的線路,并伴有字母和語音提示。 
    ●  具有斷電記憶功能,當出現斷電,來電后可以繼續使用剩余的時間充電。 
    ●  具有拔掉斷電功能,當用戶拔掉充電器,及時自動斷電。 
    ●  具有充滿自停功能,自動檢測電瓶車充電狀態,如充滿則停止供電,計費時間清。 
    ●  具有過載保護功能,能識別大功率電器,自動暫停供電,防止用戶私接插線板給多臺電瓶車充電。 
    ●  具有短路保護功能,當出現短路,保險絲熔斷確保安全。 
    ●  具有功率分檔功能,根據檢測到的功率,按照不同功率檔位設定的時間開啟充電。 
    過溫保護功能,當檢測機箱溫度過高,停止充電
    5.2 限流式保護器
          ASCP200-1型電氣防火限流式保護器可有效克服傳統斷路器、空氣開關和監控設備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產生的電弧火花大,以及使用壽命短等弊端,發生短路故障時,能以微秒級速度快速限制短路電流以實現滅弧保護,從而能顯著減少電氣火災事故,保障使用場所人員和財產的安全。
    ●  短路保護:保護器實時監測用電線路電流,當線路發生短路故障時,能在150微秒內實現快速限流保護,并發出聲光報警信號;
    ●  過載保護:當線路電流過載且持續時間超過動作時間(3~60秒可設)時,保護器啟動限流保護,并發出聲光報警信號;
    ●  表內超溫保護:當保護器內部器件工作溫度過高時,保護器實施超溫限流保護,并發出聲光報警信號;
    ●  組網通訊:保護器具有1路RS485接口,可以將數據發送到后臺監控系統,實現遠程監控
    5.3 無線通信終端AWT100
    ●  支持串口MODBUS RTU協議的數據采集,并通過安科瑞平臺協議與安科瑞服務器通訊。
    ●  支持多30個MODBUS RTU設備的數據采集。
    ●  支持對每個MODBUS設備5個寄存器地址域的采集,每個寄存器地址范圍不超過64個。
    ●  支持對每個MODBUS地址范圍預設報警地址以及報警值觸發報警。每個地址域報警地址目多5個。
    ●  支持服務器MODBUS或者LoRa透傳通訊。
    ●  支持固定IP和動態域名解析方式連接數據中心。
    ●  支持透明傳輸協議,通用模式(主動輪抄,定時上報),MQTT協議,智慧用電無線協議,預付費無線協議等,可定制開發。
    ●  AWT100-LW無線通信終端可通過LoRa通訊將數據上傳至服務器
    6 結語
          各級部門高度重視電瓶車充電引發火災的危害,GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》中也規定了儲備倉庫、電動車充電等場所的末端回路應設置限流式電氣防火保護器。AcrelCloud-9500電瓶車充電樁收費平臺將現場的離散電瓶車充電樁接入平臺,進行集中管理,降低管理難度,方便用戶運維,同時通過充電樁本身的安全監控與保護,結合限流式保護器,能夠及時有效的杜絕充電過程中存在的火災隱患,讓充電安全、放心,能夠切實保障人民群眾的生命財產安全。
     
    參考文獻
    [1]Q/320281DGB57-2019《江蘇安科瑞電器制造有限公司電瓶車智能充電樁企業標準》
    [2]GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》
    [3]《關于規范電動車停放充電加強火災防范的通告》
     
    證書報告


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