LoRa在电动车智能充电系统的应用

电动自行车以其便捷、实惠、环保等优点，迅速成为一、二、三线城市居民的重要交通工具。然而随着电动自行车的普及，电动车充电与日常管理问题就日益突出，如何解决充电管理问题已成当务之急。
　　电动车智能充电系统主要应用于小区、景区和高校等停车场，有效解决车主充电难题，规范停车场管理，安全方便。电动车智能充电系统网络拓扑如下图所示，整个系统主要由终端设备、主机、云端、服务器和手机APP组成。
　　智能充电
　　一、主机
　　通过LoRa通信管理多个终端设备，数据通过4G网络通信上传至云端服务器，管理员可通过刷卡配网。核心处理器选用GD32F030C8T6，LoRa模块选用ZM470SX-M，读卡芯片选用FM17520。
　

　　二、终端设备
　　用户通过手机APP扫描设备二维码或者刷卡请求设备通电，服务器判断请求通过后控制插座通电给电动车充电，管理员可通过刷卡配网。核心处理器选用GD32F030C8T6，LoRa模块选用ZM470SX-M，读卡芯片选用FM17520。
　　　　三、设备工作的环境
　　停车场通常都在地下负楼层，终端设备安装在地下层，主机设备安装在地面层，设备间相隔距离几十到上百米，中间可能有墙阻隔。由于地下停车场移动网络信号差，使用2/3/4G模块或者WIFI模块等都会因为网络信号差问题导致设备间无法通信。
　　四、采用LoRa通讯的好处
　　如果终端和主机间采用传统的485方式通信，施工成本太高，还影响美观。使用LoRa模块通信可以有效解决复杂环境情况下通信难的问题。同时LoRa组网可将数量庞大的终端设备分成多个子网络，方便管理员维护和管理。终端设备和主机设备通过LoRa方式通信，解决了丢包、远距离传输等问题，实现设备间稳定通信。可以灵活地组建几十台设备间的子网，给现场施工带来很大方便。
　　五、选用ZM470SX LoRa通讯模块的原因
　　ZM470SX系列模块是广州致远电子有限公司自主研发的一款工业级射频无线产品。模块采用源自军用战术通信系统的LoRa调制技术设计，完美解决了小数据量在复杂环境中的超远距通信问题。
　　相较传统调制技术，ZM470SX系列模块在抑制同频干扰的性能方面也具有明显优势，解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗扰和功耗的弊端。另外，模块集成了+20dBm的可调功率放大器，并可获得超过-148dBm的接收灵敏度，链路预算达到了行业领先水平，针对应用于远距离传输且对可靠性要求极高的场合，该方案是不二之选。
　　ZM470SX-M是ZM470SX系列模块中使用最广泛的模块，中心频点470MHz，模块特性如下。
　　LoRa在电动车智能充电系统的应用
　　频率范围：410~525MHz
　　工作电压 1.8~3.6 V
　　接收电流 11.67mA，发射电流 108.5mA@+18dBm
　　发射功率可调：+5dBm~+18dBm
　　接收灵敏度-120dBm@10.9kbps -133dBm@1.55kbps
　　传输速率 0.123~300 kbps@FSK
　　支持FSK/GFSK/MSK/GMSK/LoRa/OOK等调制方式
　　发送和接收缓冲区共256字节
　　支持多种低功耗操作模式
　　采用SPI总线通信接口
　　长×宽×高：15×15×2.2（mm）
　　产品选型表：
　　LoRa在电动车智能充电系统的应用