一种校园电动车充电系统

1.本发明涉及电动自行车充电设备技术领域，尤其涉及一种校园电动车充电系统。


背景技术：

2.电动自行车以其方便、快捷、环保的特点，迅速成为了人们近距离外出的主要交通工具。但是，电动自行车充电却给人们带来了一些不便，为了给电动自行车充电，人们往往选择每次都楼上楼下的搬运电瓶，在家里或者单位里给电瓶充电，还有一部分人，为了方便给电动车充电，在楼前、楼道或者车棚内乱拉电线，这就会埋下火灾和触电危险的隐患。
3.电动自行车作为一种绿色环保的交通工具，在全球环境保护的大环境下，会有越来越多的人选择这种交通工具，因此建设相应的公共充电设施，也就成为了非常重要的事情。
4.而目前，在高校校园内电动车的充电过程中存在着很多的问题，由于高校内师生人数众多，电动自行车保有量大，现有有限的充电设施难以应付师生日常的充电需求，缺乏有效的管理手段，具体表现在：部分人员恶意拔插他人的充电插头；利用充电桩为其他不合规格的设备充电；充电桩数量少，在充电需求密集的时候难以找到空闲的充电端口；若部分充电端口出现故障，难以得到及时的维护。且由于不同厂牌的电动自行车的充电功率不同，充电的安全难以保障。
5.因此，需要一种便于师生使用，便于高校管理以及更高安全保障的设施。


技术实现要素：

6.本发明提供一种校园电动车充电系统，用以解决上述现有技术中的缺陷。
7.本发明提供一种校园电动车充电系统，其特征在于，包括：充电请求模块、nb-iot通讯模块、请求处理模块、充电模块；
8.所述请求处理模块与校园数据库以及充电数据库通过api接口连接，通过所述nb-iot通讯模块与所述充电模块电通讯连接；
9.所述充电请求模块将用户发起的充电预约请求发送至所述请求处理模块，所述请求处理模块通过所述api接口调用所述校园数据库中的信用名单，判断所述用户的信用级别；若所述用户的信用级别符合要求，根据所述用户提交的预约时间，获取所述充电数据库中的空闲充电端口信息，向所述用户发送所述空闲充电端口信息；
10.所述用户基于所述空闲充电端口信息确认选定的充电端口，并向所述充电请求模块反馈预约信号；
11.所述充电请求模块根据用户发出的预约信号生成充电控制信号，并将所述充电控制信号通过所述nb-iot通讯模块发送至所述充电模块，所述充电模块根据所述预约信号在预设的预约等待时间内锁定所述选定的充电端口；
12.所述充电模块还包括身份验证模块，在所述预约时间验证所述用户的身份信息后，解锁所述选定的充电端口，为所述用户的电动车进行充电。
13.根据本发明提供的一种校园电动车充电系统，所述请求处理模块在获取多个用户发起的充电预约请求时，获取所述校园数据库中每个用户的信用级别，每个用户按所述信用级别从高到低依次分为：受信用户、警告用户和完全失信用户；
14.其中，若用户属于所述受信用户，则可以通过所述请求处理模块提交充电预约请求；
15.若用户在充电过程中出现失信行为，则在相应用户的使用终端上发出警告信息，将相应用户降低为警告用户，并通过api接口更新至所述校园数据库，所述警告用户不能通过所述请求处理模块提交充电预约请求；
16.若所述用户在被列为警告用户的预设时期内仍有失信行为，则将相应用户降低为所述完全失信用户；若所述用户在被列为警告用户的预设时期内没有失信行为，则将相应用户恢复为所述受信用户；并通过api接口更新至所述校园数据库。根据本发明提供的一种校园电动车充电系统，
17.所述失信行为包括：
18.若在所述在预设的预约等待时间内，所述用户没有通过所述身份验证模块验证信息，则所述充电模块判断所述用户失约，并通过所述api接口将失约信息反馈至所述校园数据库中，降低所述用户的信用级别。
19.根据本发明提供的一种校园电动车充电系统，
20.所述用户在所述身份验证模块提交对应的身份验证信息，并通过api接口连接校园数据库，通过所述校园数据库核实用户提交的身份验证信息，并确认对应用户的信用等级；
21.其中，所述身份验证模块包括二维码模块、rfid读取模块和人脸识别模块中的一种或多种。
22.根据本发明提供的一种校园电动车充电系统，
23.所述充电模块包括电池状态监测模块，用于监控每个充电端口的充电电流和充电功率；若充电过程中，电池状态监测模块检测到充电电流和充电功率处于预设范围内，则所述充电端口处于正常充电状态；若充电过程中，电池状态监测模块检测到充电电流和充电功率均低于所述预设范围，且充电电流和充电功率大于0，则所述充电端口处于浮充状态；
24.若充电过程中，电池状态监测模块检测到充电电流为0，则判断所述充电端口为断开状态；
25.通过nb-iot通讯模块将所述充电端口的状态反馈至对应用户的终端上；若所述充电端口为断开状态，则将所述断开状态反馈至所述身份验证单元，所述身份验证单元重新进行身份验证。
26.根据本发明提供的一种校园电动车充电系统，在任一充电端口处于断开状态后，若所述身份验证单元检测到重新验证的身份信息与所述充电预约请求的身份信息不同，则降低重新验证的身份信息对应的用户的信用级别，并反馈至所述校园数据库。
27.根据本发明提供的一种校园电动车充电系统，若所述电池状态监测模块获取所述充电数据库中的充电电流阈值、充电电压阈值以及充电功率阈值；
28.若所述电池状态监测模块检测到实时的充电电流、充电电压或充电功率中的任意一项大于对应的阈值，则判断该次充电异常，基于所述身份验证模块获取的身份信息，将该
次充电异常反馈至所述校园数据库，降低对应用户的信用级别；若经过重新验证，则降低重新验证对应的用户信用级别。
29.根据本发明提供的一种校园电动车充电系统，
30.所述充电模块还包括故障监测模块，所述故障监测模块每间隔一预设时段测量每个所述充电端口的输出电流和输出电流；
31.若所述输出电流趋近于极小值，而输出电压趋近于极大值，则判断所述充电端口处于短路状态，则判断对应的充电端口故障。
32.另一方面，本发明还提供一种基于上述校园电动车充电系统的充电方法，包括步骤：
33.用户在移动终端上通过所述充电请求模块发起充电预约请求；
34.所述请求处理模块获取所述用户的信用等级；
35.若所述用户的信用等级符合要求，根据所述用户提交的预约时间，获取所述充电数据库中的空闲充电端口信息，向所述用户发送所述空闲充电端口信息；
36.所述用户基于所述空闲充电端口信息确认选定的充电端口；
37.所述充电请求模块根据用户发出的预约信号生成充电控制信号，并将所述充电控制信号通过所述nb-iot通讯模块发送至所述充电模块，所述充电模块根据所述预约信号在预设的预约等待时间内锁定所述选定的充电端口；
38.所述充电模块还包括身份验证模块，述身份验证模块验证所述用户的身份信息，通过验证后，解锁所述选定的充电端口，为所述用户的电动车进行充电。
39.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述充电方法的步骤。
40.本发明提供的一种校园电动车充电系统，具有如下技术效果：
41.(1)通过所述请求处理模块与校园数据库以及充电数据库通过api接口连接，通过所述nb-iot通讯模块与所述充电模块电连接，实现了用户端、充电端以及校园管理端的互联；
42.(2)通过将用户发起的充电预约请求发送至所述请求处理模块，判断用户是否符合信用等级的要求，进一步根据用户提交的预约时间获取空闲充电端口信息，建立了独立的预约机制，并将用户的预约权限与信用名单挂钩，优先为信用级别高的用户服务；通过所述充电模块确认所述充电预约请求后锁定所述选定的充电端口，为预约用户保留充电端口；实现充电装置的高效利用。
43.(3)通过充电模块中的身份验证模块，在所述预约时间验证所述用户的身份信息后，从而为用户保留充电端口，记录用户的失约行为，并防止有恶意用户随意占用他人充电端口，将用户的行为与信用名单挂钩，实现了对人员的管理，提高充电装置使用的安全性。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
45.图1是本发明提供的校园电动车充电系统的流程示意图。
具体实施方式
46.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.在一个实施例中，如图1所示，本发明提供的一种校园电动车充电系统，包括：充电请求模块、nb-iot通讯模块、请求处理模块、充电模块；
48.所述请求处理模块与校园数据库以及充电数据库通过api接口连接，通过所述nb-iot通讯模块与所述充电模块电通讯连接；
49.所述充电请求模块将用户发起的充电预约请求发送至所述请求处理模块，所述请求处理模块通过所述api接口调用所述校园数据库中的信用名单，判断所述用户的信用级别；若所述用户的信用级别符合要求，根据所述用户提交的预约时间，获取所述充电数据库中的空闲充电端口信息，向所述用户发送所述空闲充电端口信息；
50.所述用户基于所述空闲充电端口信息确认选定的充电端口，并向所述充电请求模块反馈预约信号；
51.所述充电请求模块根据用户发出的预约信号生成充电控制信号，并将所述充电控制信号通过所述nb-iot通讯模块发送至所述充电模块，所述充电模块根据所述预约信号在预设的预约等待时间内锁定所述选定的充电端口；
52.所述充电模块还包括身份验证模块，在所述预约时间验证所述用户的身份信息后，解锁所述选定的充电端口，为所述用户的电动车进行充电。
53.具体的，充电请求模块可以为用户终端上的app，或者为校园开发的网页，校园内的师生可以通过预先登陆设置各自的账号、密码以及常用电动车型号；
54.具体的，用户在充电请求模块可以选择充电的时间，提前一预设时间向本发明提供的一种校园电动车充电系统发起预约请求，并在表单中提交当前位置以及期望的充电地点，输入预约时间以及预计的充电时长；
55.具体的，每个用户按所述信用级别从高到低依次分为：受信用户、警告用户和完全失信用户；
56.其中，若用户属于所述受信用户，则可以通过所述请求处理模块提交充电预约请求；
57.若用户在充电过程中出现失信行为，则在相应用户的使用终端上发出警告信息，将相应用户降低为警告用户，并通过api接口更新至所述校园数据库，所述警告用户不能通过所述请求处理模块提交充电预约请求；
58.若所述用户在被列为警告用户的预设时期内仍有失信行为，则将相应用户降低为所述完全失信用户；若所述用户在被列为警告用户的预设时期内没有失信行为，则将相应用户恢复为所述受信用户；并通过api接口更新至所述校园数据库。
59.具体的，本发明提供的一种校园电动车充电系统在获取了用户的充电预约请求后，首先判断用户是否在用户白名单内，近期是否存在失约、恶意拔插插头、恶意使用充电
端口的行为，如果用户不存在相关的行为，信用级别较高，则保留用户的预约功能，为用户提示在预约时间可用的充电桩以及对应的空闲充电端口；
60.在用户选择了充电端口后，充电模块为用户保留选定的充电端口；
61.需要说明的是，充电模块包括多个充电桩，每个充电桩设置有多个充电端口，充电桩的点位布置根据校园的供电条件以及硬件设备的布置情况进行预先设置，在充电模块以及充电数据库中存储了每个充电桩的具体坐标位置；
62.优选的，在用户选定了充电端口后，为用户提供对应充电桩的位置坐标，并在用户使用的移动终端上为用户提供导航路线。
63.需要说明的是，多数数据库是基于web设计开发，用户可以通过微信小程序登录，并在登陆时提供学号信息，云端数据库在接收到学号信息后会通过api接口向校园数据库发送验证请求，校园数据库接受验证信息后，核实验证密钥，验证通过后返回学生姓名、学号、信誉等级等信息，校园数据库将此信息更新、保存。
64.在一个实施例中，所述请求处理模块在获取多个用户发起的充电预约请求时，获取所述校园数据库中每个用户的信用级别，按信用级别为所有发起充电预约请求的用户排序，按从信用级别高到低的顺序依次向所述用户发送所述空闲充电端口信息；
65.具体的，在充电端口有限时，若存在多个用户同时发起充电预约请求，则根据所述校园数据库中每个用户的信用级别，按级别从高到低依次排列，优先为信用级别高的客户提供预约服务；
66.在一个实施例中，若在所述预约时间时，每个用户需要通过身份验证模块在对应充电端口的充电桩上进行身份验证，进而进行充电；
67.若所述用户在原定的预约时间时以及原定的充电时间范围内没有通过所述身份验证模块验证信息，则所述充电模块判断所述用户失约，并将失约信息反馈至所述校园数据库中，降低所述用户的信用级别；从而促使同学们规范预约充电端口，避免浪费。
68.可选的，所述身份验证模块包括二维码模块、rfid读取模块和人脸识别模块中的一种或多种；
69.具体的，每个充电桩均设置有身份验证模块，包括设置于充电桩外表面的二维码模块、rfid读取模块和人脸识别模块中的一种或多种；
70.可选的，用户通过移动终端扫描所述二维码模块从而完成身份验证；
71.可选的，根据调研，高校内都会统一配发校园卡，并且校园卡内含有信息磁条，在充电设备上可以设计相应的rfid磁性扫描装置，通过扫描每位用户的校园卡，获取用户信息，通过与学校后台数据库交互，准确与每位用户信息相对应，简化使用流程，增加了信息处理的效率，降低了信息冗余。
72.可选的，用户通过所述人脸识别模块与所述校园数据库连接，通过所述人脸识别模块获取用户的面部数据，与所述校园数据库中预先录入存储的用户面部信息比对从而验证用户的身份信息；
73.可选的，充电桩还具有可触摸显示屏，用户可以通过可触摸显示屏输入自己的账号、学生卡号或校园卡号进行登陆验证；
74.上述模块为用户提供了多种多样的登录方式，即使没有手机也能够登录充电桩，简化了必须使用手机进行操作的流程。
75.优选的，所述充电模块包括电池状态监测模块，用于监控每个充电端口的充电电流、充电电压以及充电功率；若充电过程中，电池状态监测模块检测到充电功率为0，则判断所述充电端口为断开状态，将所述断开状态反馈至所述身份验证单元，所述身份验证单元重新进行身份验证；
76.进一步，若所述身份验证单元检测到重新验证的身份信息与所述充电预约请求的身份信息不同，则表明存在用户恶意拔插他人插头的行为，在恶意用户重新登陆了自己的账号之后降低恶意用户的信用级别，并反馈至所述校园数据库；
77.可选的，在恶意用户多次进行恶意操作后，将恶意用户加入充电黑名单中，禁止恶意用户使用充电桩；
78.可选的，若所述电池状态监测模块获取所述充电数据库中的充电电流阈值、充电电压阈值以及充电功率阈值；
79.若所述电池状态监测模块检测到实时的充电电流、充电电压或充电功率中的任意一项大于对应的阈值，则判断该次充电异常，说明该次充电基于所述身份验证模块获取的身份信息，将该次充电异常反馈至所述校园数据库，降低对应用户的信用级别；若经过重新验证，则降低重新验证对应的用户信用级别；
80.若实时的充电电流、充电电压或充电功率中的任意一项大于对应的阈值，则表明用户存在超功率使用充电端口，外接插线板等操作，本发明提供的充电系统要求用户在拔插插头后进行重新登陆，从而确定恶意用户的身份信息，进而与信用机制挂钩；
81.可选的，充电模块中的每个充电桩所在的位置应设有烟雾报警器hm-625，使用3v供电，可以由单片机自行供电，无需额外供电设备；
82.具体的，电池状态监测模块用于实时监测充电过程中的电动自行车电池的电流、电压信息，并通过nb-iot通讯模块传递给充电数据库中，电池状态监测模块包括电流实时监测模块、电压实时监测模块以及功率实时监测模块；所述充电模块还包括故障监测模块，所述故障监测模块每间隔一预设时段测量每个所述充电端口的输出电流，并将输出电流的数值上传至所述充电数据库；
83.可选的，可以通过检测电流的有无来判断端口状态。正常充电状态：电流和功率处于正常范围内，且功率为150-300w；充满电状态：电池进入浮充阶段，电流较小，功率较小，但仍能够检测出电流流过；无负载接入，端口为断开状态时：电流为零，电流波形监测为一条直线且数值为零；
84.需要说明的是，目前电单车充电功率为120w(48v10～14ah)或180w(48v17～22ah)，因此充电阈值设定为200w，当功率或者电流超过200w/24a时，则触发异常充电状态；并记录为失信行为，系统若判定某用户存在超功率使用情况，我们会终止该用户当前用电行为，降为警告用户，并降低该用户的信用级别。
85.可选的，判定超功率用电的条件为：电压正常220v左右，电流超出允许的阈值，此时也将对应的充电行为判定为违规使用；
86.可选的，若所述输出电流趋近于极小值，而输出电压趋近于极大值，则判断所述充电端口处于短路状态，空气开关瞬间跳开；可以理解的是，极小值为短路状态下电流趋近于0的数值，极大值为短路状态下电流电压趋近于极大的数值；
87.若任意充电端口的输出电流不处于所述充电数据库中存储的预设输出电流范围
内，则判断对应的充电端口故障；
88.若发现设备故障，该系统能够通过校园数据库将故障信息上传至物业或后勤管理平台进行故障上报，从而简化学校管理难度，提升设备维修效率；
89.可选的，在用户发现充电桩存在故障时，也可以通过扫描充电桩的二维码取消充电预约请求并在用户端设备上发起保修，从而主动通知物业或后勤管理平台进行故障上报，提升设备维修效率；
90.可选的，用户可以在app上获取实时的充电数据，并获取充电的进度，可以通过app预约的充电时长内随时远程操作，可以通过app暂停或终止充电。
91.在一个具体的实施例中，通过用户a、b和管理员c同时对该智能充电桩进行操作。
92.用户a发现自己的电动自行车需要充电，a打开手机app，查询附近的充电端口，找到附近的空余端口，并在app上进行20分钟预约；当a按照app提供的导航抵达智能充电桩的预约端口附近，可以选择三种方式开始供电使用；包括但不限于
①
手机扫码登录使用；
②
刷校园卡登录使用；
③
人脸识别登录使用；
93.端口开始使用后，a离开，可以登陆app进行充电信息的查询，界面上可以显示电流、电压、功率、预计完成充电时间，并且可以选择提前结束充电；
94.若另一用户b在用户a端口使用情况下进行恶意操作，例如：恶意拔除用户a的充电设备。系统将会记录下恶意用户b的行为，并降低其信用等级；
95.若设备现场发生故障，故障监测器发现故障，如若发生短路起火故障，则产生的烟雾将会触发烟雾报警器；如若产生短路故障，则相应设备无法供电，客户机无法连接服务端。长时间掉线则设备判断为离线，触发警告，上报系统。管理员c将在监视系统中发现故障并且做出检修流程。
96.下面对本发明提供的充电方法进行描述，下文描述的充电方法与上文描述的充电系统可相互对应参照；
97.在一个实施例中，本发明提供的充电方法，包括步骤：
98.用户在移动终端上通过所述充电请求模块发起充电预约请求；
99.所述请求处理模块判断所述用户是否在所述信用名单中；
100.若所述用户在所述信用名单中，根据所述用户提交的预约时间，获取所述充电数据库中的空闲充电端口信息，向所述用户发送所述空闲充电端口信息；
101.所述用户基于所述空闲充电端口信息确认选定的充电端口；
102.所述充电模块锁定所述选定的充电端口；
103.所述充电模块还包括身份验证模块，述身份验证模块验证所述用户的身份信息，通过验证后，解锁所述选定的充电端口，为所述用户的电动车进行充电。
104.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的充电方法，该方法包括：用户在移动终端上通过所述充电请求模块发起充电预约请求；所述请求处理模块判断所述用户是否在所述信用名单中；若所述用户在所述信用名单中，根据所述用户提交的预约时间，获取所述充电数据库中的空闲充电端口信息，向所述用户发送所述空闲充电端口信息；所述用户基于所述空闲充电端口信息确认选定的充电端口；所述充电模块锁定所述选定的充电端
口；所述充电模块还包括身份验证模块，述身份验证模块验证所述用户的身份信息，通过验证后，解锁所述选定的充电端口，为所述用户的电动车进行充电。
105.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的充电方法，该方法包括：用户在移动终端上通过所述充电请求模块发起充电预约请求；所述请求处理模块判断所述用户是否在所述信用名单中；若所述用户在所述信用名单中，根据所述用户提交的预约时间，获取所述充电数据库中的空闲充电端口信息，向所述用户发送所述空闲充电端口信息；所述用户基于所述空闲充电端口信息确认选定的充电端口；所述充电模块锁定所述选定的充电端口；所述充电模块还包括身份验证模块，述身份验证模块验证所述用户的身份信息，通过验证后，解锁所述选定的充电端口，为所述用户的电动车进行充电。
106.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
107.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
108.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。