基于LoRa®的智能充电设备实现安全、便捷的电瓶车充电方案

2020-05-21 19:00:16 Semtech

随着社会的发展，城市的交通拥堵问题日益凸显。为了出行方便，节能减排的电瓶车、电动自行车成为许多人的出行选择。不过，电瓶车虽具备经济、节能、便捷等优势，却也存在一个短板——续航里程不长。因此，多数电瓶车用户都有在公共场所进行快速充电的需求。

为了满足广大电瓶车用户的需求，很多公共场所，如居民小区、工业园、科技园区、校园、商场、写字楼等都在特定位置安装了充电桩。然而，这些传统的充电桩在安全、收费、人员管理等方面存在种种弊端，对用户和运营方都不是最理想的选择。寻找一种智能、安全、便捷的充电方案代替传统的充电桩成为当务之急。

为了解决传统充电方案中的诸多问题，博高信息推出了基于LoRa通信技术的智能充电解决方案，其网络架构图如图1所示。整个系统包括博高信息自主研发的“博高电管家”智能充电设备和博高电管家云平台、基于LoRaWAN协议的网关、II型采集器、核心网服务器程序和智能电表。

图1 博高信息智能充电解决方案网络架构图

该智能充电方案的核心是“博高电管家”智能充电设备（图2），该设备内置LoRa芯片，遵循LoRaWAN协议，配合基于LoRaWAN的网关和博高电管家云平台使用，可以实现充电计量、开关控制、扫码付费、远程监控等功能，进而可实现对电瓶车、电动自行车充电进行远程智能管控。目前，“博高电管家”已被广泛应用于社区、园区、写字楼、综合市场、商场、工厂、医院、学校等公共场所的非机动车停放场地。

图2 “博高电管家”智能充电设备

由于采用了LoRaWAN物联网技术，相比传统的充电插板和投币式充电桩，博高信息智能充电解决方案在充电设备、充电过程的管理和控制方面实现了极大的改善。该方案具有以下功能特点：

1）精准安全保护：充满自停，保护电池，延长电池使用寿命；内置电流监测电路，遇过载、短路、漏电等异常情况可自动断电；无人化管理，避免乱拉电线，可防止触电并消除火灾隐患；

2）支付方便，人性化设计：微信/支付宝直接充值充电，也可刷卡消费，无需自备硬币。设备提供语音操作提示和LED高亮显示，便于用户操作和查看。

3）远程监管，放心消费：用户可随时随地查询电瓶车充电状态，包括充电时长、充电进度、计费方式、费用金额、历史账单等，并可及时收到充电异常告警信息，降低用户对充电电量和资费的焦虑，改善充电体验。

4）多种计费模式：临充计费、包月计费、按电量计费、按功率计费，解决用户收费不平等的问题，同时提高运营方的整体充电收益。

5）用户利益保障：插头拔出插座后秒断电，有效防止窃电；可根据充电功率自动判断收费标准，收费公平合理；具备断电记忆功能，停电后再次上电可以自动启动断电前的充电状态，避免因误拔抽头导致用户充电费用被浪费的情况；充电设备因故掉线时，IC卡刷卡即可充电，不影响用户日常充电和骑行。

6）平台化管理：当运营方通过云平台监测到用户扫码或刷卡后，将通过“核心网服务器程序—基于LoRaWAN的网关—博高电管家”途径对设备开电，并实时监测充电过程。运营方还可通过各类使用数据报告、状态报告掌握整体充电过程和收入情况，并据此对收费策略和设备部署数量进行调整和优化，提升充电设备的使用频率和投资回报率。

7）小程序管理：运营方可通过手机小程序实现设备实时监管、通过一个账户管理所有停车场、自定义收费方案、查看用户数据以及在线控制站点设备等，从而极大提升运营方的车场管理水平和响应速度。

8）安装维修方便：设备采用分体式设计，安装运维简便，即装即用，免调试；任意安装，不受布线影响；网关覆盖范围内最多可连接几百台设备；可对设备状态进行独立监测，损坏后可单个更换。

除上述功能特点外，博高电管家云平台还同时支持智能停车和智能充电，为非机动车无人值守管理提供一站式解决方案，运营方可选配车场智能门禁系统、基于LoRaWAN的烟感等设备，提升非机动车车场的整体安全级别。同时，部署此智能充电方案相当于在基于LoRaWAN网关的覆盖范围内搭建了企业级LoRaWAN专网，后续可视情况接入其他LoRaWAN硬件设备，如温湿度传感器、红外传感器等，实现更多增值应用，一次部署，长期受益。

“通过采用Semtech的LoRa器件和LoRaWAN协议，‘博高电管家’智能充电方案具备了多方面的优势，例如，无需依赖运营商，易于建设和部署；网关覆盖范围广，可管理多个设备，等等。”博高信息物联网事业部总监蒋洪斌表示，“此外，还具备很好的扩展性，未来可以根据需要在网关覆盖范围内轻松地添加配电室智慧监控、新能源汽车有序充电、地下室水浸监测等增值应用。”

“博高信息的智能充电方案不仅积极响应了公安部和国务院应急管理办公室发布的规范电动自行车充电火灾防范的相关政策，杜绝了相关场所的充电火灾隐患，同时积极响应了国家对智慧社区的推进政策，让物业有更加先进的物联网技术来管理车场。目前我们的智能充电产品已在四川省的大部分城市，以及江西、广西、贵州、云南、海南等地批量投入使用。” 博高信息业务拓展经理何兆宇补充道。

Semtech中国区销售副总裁黄旭东说：“博高信息是LoRa联盟（LoRa Alliance®）的正式成员，长期专注于低功耗广域网技术和LoRa应用的研发。很高兴看到他们推出基于LoRa的电瓶车智能充电方案，为社会大众带来安全、便捷的充电方式。”

博高信息的智能充电方案也是对国家新基建规划的积极响应。通过利用物联网技术改造电瓶车充电这一应用场景，该方案有效提升了用电安全，实现了用电用户、运营方和物业机构的三方共赢，同时也为将来扩展至新能源汽车有序充电方案奠定了基础；此外，在宏观方面，同时兼顾了供给侧和需求侧，实现了能源的合理利用和民生的有效改善。

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