劉細鳳
摘 要:全國各地電瓶車充電引發(fā)火災的事故時有發(fā)生,對人民群眾的生命財產造成了極大的威脅,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(lián)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(tài)及充電過程進行監(jiān)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(guī)定設置限流式保護器,當線路發(fā)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。
關鍵詞:電瓶車充電樁;充電;預警;云平臺
1 項目概述
河南某企業(yè)為內部員工謀福利,計劃建造免費充電的電瓶車充電站點,同時要兼顧充電的問題。廠區(qū)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。
基于企業(yè)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(tǒng)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(yè)現有的員工卡進行充電,且要防止卡被復制
● 通過監(jiān)控值班室后臺實時監(jiān)控充電樁狀態(tài)
● 實現三級保護功能,包括短路保護、功率保護和系統(tǒng)保護,其中系統(tǒng)保護指超過功率閾值時不允許增加充電位
2 系統(tǒng)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(jiān)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(tǒng)分為四層:即數據采集層、網絡傳輸層、數據層和客戶端層。
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(xié)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(tài),包括充電中、空閑、故障、離線等。統(tǒng)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(jiān)控
3.3.1 充電站監(jiān)控
展示當前充電站各充電樁的狀態(tài)及實時充電數據,統(tǒng)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(fā),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(jiān)控
顯示充電樁各回路的狀態(tài)及充電數據,統(tǒng)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(jiān)控
顯示限流式保護器的狀態(tài),包括線路中的剩余電流、溫度及異常報警,當線路發(fā)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(lián)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(tài)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(fā)
顯示待派發(fā)的充電樁故障信息,派發(fā)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(huán)操作,支持圖片、文檔、視頻等附件上傳。
3.7 統(tǒng)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
可根據時段查看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(huán)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(tài)、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(lián)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(tǒng)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(huán)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(tǒng)應用價值
4.1 社會收益
?充電
實時監(jiān)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。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(fā)生。
?解決充電難的問題
統(tǒng)一安裝充電設備,終端用戶只需要把電瓶車停在充電區(qū),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(fā)生,解決了用戶私拉亂接充電的問題。
?環(huán)境友好
通過功率拓撲創(chuàng)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(yè)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(lián)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
● 最大承載電流:25A
● 每路最大輸出電流: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(xù)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(tài),如充滿則停止供電,計費時間清零。
● 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。
● 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(tǒng)斷路器、空氣開關和監(jiān)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(fā)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。
● 短路保護:保護器實時監(jiān)測用電線路電流,當線路發(fā)生短路故障時,能在150微秒內實現快速限流保護,并發(fā)出聲光報警信號;
● 過載保護:當線路電流過載且持續(xù)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(fā)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(fā)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(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng),實現遠程監(jiān)控
5.3 無線通信終端AWT100
● 支持串口MODBUS RTU協(xié)議的數據采集,并通過安科瑞平臺協(xié)議與安科瑞服務器通訊。
● 支持最多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(fā)報警。每個地址域報警地址目前最多5個。
● 支持服務器MODBUS或者LoRa透傳通訊。
● 支持固定IP和動態(tài)域名解析方式連接數據。
● 支持透明傳輸協(xié)議,通用模式(主動輪抄,定時上報),MQTT協(xié)議,智慧用電無線協(xié)議,預付費無線協(xié)議等,可定制開發(fā)。
● 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(fā)火災的危害,GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》中也規(guī)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監(jiān)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,讓充電更、更放心,能夠切實保障人民群眾的生命財產。
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(yè)標準》
[2]GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》
[3]《關于規(guī)范電動車停放充電加強火災防范的通告》
證書報告