1 系统概述
本系统以传感器作为数据采集终端，通过电流电压、温度、气体、RFID射频识别等传感器，将信息汇总至主控MCU，并通过WIFI上传至服务器，服务器接收到数据后进行解析，实现手机客户端实时查看。本系统不仅可以安全充电，还具备网络支付、数据分析等功能，为政府监管部门、从业人员、产品用户提供可靠的数据，实现信息共享。服务器与数据库主要为硬件、APP以及大数据进行数据传输，将各部分链接为一个整体，并将各部分的反馈情况传输给需要的模块，实现信息共享，并且添加太阳能板，从而打造出一个整体化、系统化、高效化、节能化的智能充电系统。
2 系统设计方案及关键技术
2.1 智能充电桩模块
充电桩使用在平常生活中随处可见，随着电子技术的发展，充电桩向小型化、模块化、集成化、智能化、高效化方向发展。尤其是近几年以来移动互联网、物联3网的迅速崛起，为智能化充电桩提供了网络基础和技术手段。本文介绍的智能充电桩的具体功能结构如图1所示，主要包括高性能微处理器、液晶显示模块（显示二维码充电信息等）、矩阵键盘（交互接口）、传感器模块以及无线通信模块。
图1 智能充电桩功能框图
电流电压模块作为本系统的数据采集终端，是整个系统的基础。
电流电压信息采集模块简介如下：
（1）使用开关电源供电方案，在85VAD～260VAC电压范围内均可以正常工作，并且可以同时为其他模块进行相应供电。
（2）使用智能电气参数测试算法，准确度可达到国家0.5s级标准，具有极高的准确度。
（3）本产品具有TTL和RS485电平接口，可以实现对该模块的远程管理。
（4）本设备进行了高电流测试，可在60A电流下进行正常工作。
安全数据传输：向数据库上传数据时，采用WIFI、LORA、GPRS等安全可靠的无线通信技术，确保数据传输过程中不会被截获破解，数据传输采用PGP（Pretty Good Privacy）技术，PGP采用了一种RSA和传统加密的杂合算法，保证数据传输的安全。
2.2 服务器平台
服务器采用分布式集群设计，实现业务拆分，应用服务和数据服务分离，负载均衡，反向代理和CDN，保证了大量用户的使用，最大限度地提高了系统整体的运行速率。使用抽样分析，数据区间对比和对比分析模型曲线类型分析。
图2 服务器模式图
2.3 APP应用程序
（1）关键技术：用户平台的数据模型、MVP设计模式。
（2）软件名称：智能充电桩app。
（3）软件运行环境：Android系统。
（4）软件开发平台：Android Studio。
（5）软件开发语言：java、xml。
（6）软件介绍：移动客户端作为智能称重系统的一环，服务与商户，实现本地与云平台的链接。
（7）功能分析：①建立本地数据仓库，通过与服务器的交互实现实时的功能本地化服务；②提供良好的用户体验，方便顾客对信息的实时查询；③可与财务账号绑定，实现实时查询财务信息。
3 智能充电桩系统的设计实现
3.1 主控模块设计
控制模块选用STM32F103ZET6作为主处理器，电路设计加入了防干扰电路，可起到防静电，滤除杂波的作用。图3为系统MCU原理图。
图3 MCU原理图
3.2 电流电压模块布局设计
该模块主要由传感器、AD转换电路组成，电流电压模块印刷电路图如图4所示。
图4 电流电压模块印刷电路图
3.3 PT1000的高精度温度测量
在解决引线电阻和自热效应方面，通过三线制恒流源驱动方案解决了该问题，并在单片机系统设计时添加了相应的校正控制方案，使产品能够实现元器件漂移和铂电阻传感器的自动校准，从而使产品具备优异的温度测量精确度。
本系统使用三线式恒流源驱动电路来驱动温度传感器，温度传感器将变化的电阻值信号（由温度变化而引起）转换成电压信号。在本文设计的系统中，恒流源具有输出电流稳定，温度不易发生改变，输出电阻较大，输出电流极性可更改等方面的特点。
另外，使用集成运放构成的恒流源具有稳定性好、恒流性能佳的优点，特别是在负载一端需要接地的场合应用更加广泛，因此采用了图5所示的设计。
图5 三线制恒流驱动法高精度测量方案
4 结语
移动互联网时代，传统市场正逐渐向智慧型市场、信息型市场转变，各行各业对自动化、数据管理和电脑化联网的需求与日俱增，第三方支付已经成为发展最快、最具有生命力的支付方式，已得到广大消费者与商户的认可。推出可扫码支付、在线支付的充电桩是时代潮流的大趋势。目前，我国提倡用发展来改善民生，所以设计一套具有高效、安全、节能等特点的智能充电系统是时代的要求，也是当代大学生的义不容辞的责任和义务。
在社会发展、政策导向、时代要求等的前提下，我国电动车充电桩大多局限于小型化、非正规化的形势下，还没有建成真正面向不同用户的充电站服务网络，有着极大的发展空间。
参考文献
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基金项目：临沂大学大学生创新创业训练计划项目（201710452008）。
（作者陈国娟系临沂大学 信息科学与工程学院讲师）
