三路电动自行车共享供电桩系统的制作方法

本发明涉及供电桩领域，更具体的说，尤其涉及一种三路电动自行车共享供电桩系统。

背景技术：

如今越来越多人骑电瓶车出行，但由于蓄电池容量有限，卸载蓄电池带回家充电很不方便，电动自行车充电难的问题日益突出，所以增设更多电瓶车供电桩是必不可少的。目前市场上使用较多的是传统的投币式供电桩，传统的投币式供电桩具有硬币消费的劣势，即硬币携带不方便，消费不彻底，人工回收银币等缺点。而且投币式供电桩的计费模式可归类为计时模式，比如一元钱可供电三到四个小时不等，这种计费模式虽然简单明了，但存在着很明显的不足之处：比如对于不同型号的电动自行车，其充电功率可从150w到600w不等，相同的充电金额获得的充电时间是相同的，然而小充电功率的电瓶车用户消耗的电量明显少于高充电功率的动车的用户，造成了不同充电设备计费单价不同的问题，带来消费不公平的现象。而且有些用户会付费为其它高充电功率用电设备供电，可能会造成运营商亏损，即运营商补贴电费的情况。此类投币式供电桩的结算单位一般只能精确到“元”，这对于经常需要充电的用户来说非常不合理。因此，出现了一种以微信或支付宝进行支付，从而实现精确金额支付的供电桩。目前这种实现微信和支付宝支付的供电桩主要通过联网供电桩来实现，联网供电桩则采用独立gprs或独立以太网的通信方式，不仅成本比较高，而且维护量大。采用独立gprs通信方式会存在以下问题：地下停车库信号差导致信息延时会造成客户使用体验较差，gprs通信产生流量费用会增加设备后期的维护费用。采用独立以太网通信方式同样会出现一些问题，比如，每一个供电桩都要有以太网网口，每台供电桩需要通过网线和路由器或者交换机连接这样就无形中增加了布线的复杂度以及布线成本，比如，路由器或者交换机上网的问题成为了一个新的问题，这就可能每个供电桩服务的校区需要办理独立的上网账号为供电桩提供流量。

而lora作为一种无线技术，基于sub-ghz的频段使其更易以较低功耗远距离通信，。通信频率为433mhz，灵敏度达到-142dbm，lora的抗干扰能力极强，lora调制解调器经配置后，可划分的范围为64-4096码片/比特，最高可使用4096码片/比特中的最高扩频因子12，同时lora的有极强的抗干扰能力，在地下停车库依旧能够完成通信任务。lora的通信距离在郊区可达十几公里，在建筑物复杂的城区可达几公里。现在尚无将lora应用到电动自行车供电桩的先例。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有的能够实现微信或支付宝支付的电动自行车供电桩采用独立gprs或独立以太网的通信方式所存在信号差、成本高、维护量大的问题，提供了一种低成本、低功耗实现电动自行车供电桩通信功能且覆盖距离广阔的三路电动自行车共享供电桩系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种三路电动自行车共享供电桩系统，包括lora物联网基站、公网云端和若干供电桩，所述供电桩包括机箱、控制模块、lora模块、蓝牙连接模块、电费计量模块、继电器、导轨式空开、导轨式电表和导轨式插座，所述机箱的外壳上印有代表供电桩id的二维码，所述导轨式空开、导轨式电表和导轨式插座均安装在固定在机箱内部的导轨上，所述导轨式空开和导轨式电表均设置在供电桩的输入线路上，供电桩内部设置有三条输出线路，每条输出线路上均设置有继电器和导轨式插座；所述控制模块、lora模块、蓝牙连接模块、电费计量模块均设置在机箱内部，lora模块、蓝牙连接模块、电费计量模块均与控制模块连接，电费计量模块用于计量每条输出线路上多的电量输出，所述蓝牙连接模块上设置有用于连接插拔式的蓝牙收发装置的连接口，蓝牙连接模块通过与插接在连接口上的蓝牙收发装置实现与维修人员的手持终端进行蓝牙通讯；所述lora物联网基站还与每个供电桩内的lora模块连接，每一个供电桩通过lora模块将数据发送到lora物联网基站中，所述lora物联网基站与公网云端相互连接，lora物联网基站通过以太网或gprs将数据传输到公网云端。

进一步的，所述lora模块为sx1278芯片组成电路模块。

进一步的，所述导轨式插座通过滑块连接在机箱内部的导轨上，所述导轨水平设置，三个导轨式插座通过调节在导轨上的位置实现三个导轨式插座之间间距的调节。

进一步的，所述lora物联网基站设置有两个，分别为主要基站和备用基站，当主要基站长期不能接受到供电桩内部的lora模块发送的数据时主要基站立即向公网云端发送报警信号并启动备用基站继续接受供电桩内部的lora模块发送的数据，实现lora物联网基站热备份。

进一步的，所述机箱上还设置有三个感应按钮，感应按钮与控制模块连接，通过三个感应按钮实现三个导轨式插座的手动操作。

供电桩中的lora模块以sx1278芯片为核心，采用lora扩频无线通信技术，通信频率为433mhz，灵敏度达到-142dbm，lora的抗干扰能力极强，lora调制解调器经配置后，可划分的范围为64-4096码片/比特，最高可使用4096码片/比特中的最高扩频因子相对于zigbee仅能划分的范围为10-12码片/比特。lora物联网基站范围内的供电桩均配置lora模块，模块本身由供电桩内部供电与核心cpu进行spi通信，负责将数据远距离发送。

本发明的工作流程如下：lora物联网基站与lora通信之间采用lorawan协议中classa协议，lora模块定时向lora物联网基站发送数据并立即开启接受窗口，lora物联网基站接收到lora模块发送的数据并及时回应，以此确定本供电桩是否处于联网状态，lora物联网基站接收到供电桩发送的有效信息组织并转发给公网云端的云服务器，管理人员可以通过l公网云端查看供电桩的运行情况。用户通过微信可以连接公网云端查看自己的电动自行车的充电情况以及消费情况。lora模块长时间未于基站保持通信，可判定该供电桩处于掉线状态，lora物联网基站将供电桩情况发送到公网，工作人员看到情况后可以做到及时响应突发情况。lora物联网基站长时间未与公网云端保持联网状态更新供电桩状态，可判定该lora物联网基站处于掉线，公网云端报警并提示备用基站启动。

本发明的有益效果在于：

1、因为供电桩本身是不带充电线，而是采用用户的电动自行车自身的充电器进行充电的，因此使用本发明的供电桩进行充电的同时不会对用户的电动自行车的电瓶产生损害，提高电瓶的使用寿命。

2、由于供电桩依靠用户的电动自行车自带的充电器进行充电，因此，充电器的线长必须考虑在设计的范围内；供电桩设置三个插座，不仅能够满足民用出租房通常的充电使用要求，也保证用户在自带的充电器的连接线较短时电动自行车的充电。

3、本发明使用的导轨式插座可以在一定范围内变更其位置，方便用户进行充电时充电器连接线的连接，简化了线路，提高了供电桩的可靠性。

4、本发明采用感应按钮进行手动操作，提到了传统的机械按钮，不存在按钮的机械使用寿命问题，提高了按钮控制的可靠性。

5、本发明内部设置有电费计量模块，能准确的测出电瓶车使用电的度数，可以反映不同充电功率的电动自行车的真实电量消费，打破传统通过时间计算费用，对用户更加的公平，并且可以防止商家亏损或倒贴电费。

6、本发明采用lora数据传输方案，lora物联网基站不仅功耗低而且覆盖范围广，有效避免gprs信号差以及以太网布线问题，降低了整体的成本低。

7、本发明在供电桩上设置有蓝牙连接模块，利用蓝牙连接模块与插拔式的蓝牙收发装置的连接实现供电桩与维修人员手持终端的连接，方便维修人员仅依靠插拔式的蓝牙收发装置和手持终端来实现对供电桩数据的拷贝、供电桩位置的确定以及供电桩位置分布图的绘制。

8、本发明通过设置在供电桩机箱上的二维码实现机箱的对应后台操作，顾客通过手机刷机箱上的二维码进入供电桩后台，在供电桩后台实现充电、控制插座开启和关闭等操作。

附图说明

图1是本发明供电桩的表面结构示意图。

图2是本发明云服务器和供电桩的连接诶示意图。

图中，1-二维码、2-导轨式插座、3-感应按钮、4-导轨式空开、5-导轨式电表。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1和图2所示，包括lora物联网基站、公网云端和若干供电桩，所述供电桩包括机箱、控制模块、lora模块、蓝牙连接模块、电费计量模块、继电器、导轨式空开4、导轨式电表5和导轨式插座2，所述机箱的外壳上印有代表供电桩id的二维码1，所述导轨式空开4、导轨式电表5和导轨式插座2均安装在固定在机箱内部的导轨上，所述导轨式空开4和导轨式电表5均设置在供电桩的输入线路上，供电桩内部设置有三条输出线路，每条输出线路上均设置有继电器和导轨式插座2；所述控制模块、lora模块、蓝牙连接模块、电费计量模块均设置在机箱内部，lora模块、蓝牙连接模块、电费计量模块均与控制模块连接，电费计量模块用于计量每条输出线路上多的电量输出，所述蓝牙连接模块上设置有用于连接插拔式的蓝牙收发装置的连接口，蓝牙连接模块通过与插接在连接口上的蓝牙收发装置实现与维修人员的手持终端进行蓝牙通讯；所述lora物联网基站还与每个供电桩内的lora模块连接，每一个供电桩通过lora模块将数据发送到lora物联网基站中，所述lora物联网基站与公网云端相互连接，lora物联网基站通过以太网或gprs将数据传输到公网云端。

所述lora模块为sx1278芯片组成电路模块。供电桩中的lora模块以sx1278芯片为核心，采用lora扩频无线通信技术，通信频率为433mhz，灵敏度达到-142dbm，lora的抗干扰能力极强，lora调制解调器经配置后，可划分的范围为64-4096码片/比特，最高可使用4096码片/比特中的最高扩频因子相对于zigbee仅能划分的范围为10-12码片/比特。lora物联网基站范围内的供电桩均配置lora模块，模块本身由供电桩内部供电与核心cpu进行spi通信，负责将数据远距离发送。

所述导轨式插座2通过滑块连接在机箱内部的导轨上，所述导轨水平设置，三个导轨式插座2通过调节在导轨上的位置实现三个导轨式插座2之间间距的调节。所述lora物联网基站设置有两个，分别为主要基站和备用基站，当主要基站长期不能接受到供电桩内部的lora模块发送的数据时主要基站立即向公网云端发送报警信号并启动备用基站继续接受供电桩内部的lora模块发送的数据，实现lora物联网基站热备份。

所述机箱上还设置有三个感应按钮3，感应按钮3与控制模块连接，通过三个感应按钮3实现三个导轨式插座2的手动操作。所述三路电动自行车共享供电桩系统内部还设置有功率限制模块，所述功率限制模块对充电功率进行识别，并根据充电功率判断是否进行充电；当用户待充电的电动自行车充电功率大于或等于600w时，充电桩会拒绝充电并发出无法充电的语音提示；若电动自行车的充电功率小于600w，但如果进行充电则会使充电桩输电线的总负载功率大于或等于2500w，则充电桩会拒绝充电并发出稍后充电的语音提示；只有同时满足充电功率小于600w和总负载功率小于2500w的情况才允许用户进行充电。功率限制模块包括单片机、工作状态指示模块、数据检测模块、继电器、设定功率显示模块、实测功率显示模块、光电耦合电路和a/d转换模块，单片机分别连接工作状态指示模块、设定功率显示模块、实测功率显示模块、光电耦合电路、a/d转换电路，a/d转换电路连接数据检测模块，光电耦合电路与继电器连接，继电器和数据检测模块与保护模块串联，单片机完成数据处理和输出控制功能，数据检测模块完成对负载用电回路电流的采集功能，光电耦合电路和继电器完成控制负载用电回路通断的功能，保护模块完成短路保护功能。

本发明的工作流程如下：lora物联网基站与lora通信之间采用lorawan协议中classa协议，lora模块定时向lora物联网基站发送数据并立即开启接受窗口，lora物联网基站接收到lora模块发送的数据并及时回应，以此确定本供电桩是否处于联网状态，lora物联网基站接收到供电桩发送的有效信息组织并转发给公网云端的云服务器，管理人员可以通过l公网云端查看供电桩的运行情况。用户通过微信可以连接公网云端查看自己的电动自行车的充电情况以及消费情况。lora模块长时间未于基站保持通信，可判定该供电桩处于掉线状态，lora物联网基站将供电桩情况发送到公网，工作人员看到情况后可以做到及时响应突发情况。lora物联网基站长时间未与公网云端保持联网状态更新供电桩状态，可判定该lora物联网基站处于掉线，公网云端报警并提示备用基站启动。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。