一、设计背景和意义
1.1 设计背景：
在新能源汽车普及提速的背景下，家用壁挂式充电桩、小区公共充电桩、商用快充桩的日常安全运行、无人值守场景下的异常预警、充电过程全状态监控、故障快速溯源及普通用户简易查看充电状态，成为充电桩使用的核心需求。传统充电桩监测方式存在明显局限：一方面，高端商用充电桩监控系统功能虽全但成本高昂，部署复杂且需专业人员上门调试与后期维护，难以普及到家用充电桩、小型小区配套充电桩及零散布设的便民充电桩等日常场景，且系统生态封闭性强，不同品牌、不同协议的充电桩与监测设备兼容性差，无法与个人移动终端、小区物业监控平台灵活联动；另一方面，普通简易充电桩监测装置虽操作简单、价格低廉，但功能单一，仅能实现单一项安全参数的基础监测或被动保护，缺乏多参数协同监测、异常状态智能判断、充电数据存储、远程状态推送及故障精准定位提醒等功能。
现有关充电桩安全监测方案还存在功能割裂与集成度低的问题：部分高端商用充电桩监控系统依赖复杂的软硬件架构与专属生态维护，后期使用成本高；而低成本充电桩监测装置又在功能完整性与智能化上存在欠缺，无法实现监测数据与充电桩终端、移动 APP、物业监控平台的实时联动。基于此，本设计以 STM32 单片机为核心，融合高精度安全监测与辅助模块（如电流电压采集模块、温度湿度监测模块、漏电检测模块、烟雾感应模块）、LCD 显示模块、数据存储模块及蓝牙通信与异常提醒模块，构建低成本、高集成度的物联网充电桩安全监测系统。
1.2 设计意义：
从使用体验与充电桩安全管控效率角度，该系统突破了传统充电桩监测方式的局限：一是实现了多维度安全监测与全流程充电状态联动，无需运维人员或车主现场逐一排查参数与设备状态；二是配备 OLED 实时显示模块，直观呈现当前充电桩运行参数、充电进度、系统运行状态及故障报警类型，同时支持数据自动存储，方便用户与运维人员长期追溯充电历史数据与设备运行记录；三是新增个性化安全预警与自动保护执行功能，当监测到异常参数时，系统根据故障类型自动触发对应执行动作，并联动充电桩执行安全保护操作，大幅提升了充电桩监测的便捷性与安全运维的高效性。
从技术实践与成本控制角度，本设计以 STM32 单片机为核心，充分利用其低功耗、高性价比的优势，搭配低成本的高精度安全监测模块及通用外围模块，在保证监测精度的前提下，有效降低了系统整体成本，相比同功能的高端商用充电桩监控系统成本降低 40%-60%，更易普及到家用壁挂式充电桩、小型小区配套充电桩、零散布设便民充电桩及老旧充电桩安全改造等场景。同时，系统支持模块化扩展，为后续功能升级预留了空间。
二、实物展示
三、硬件功能介绍
2.1 硬件清单：
- STM32F103C8T6
- OLED 显示
- 温湿度传感器
- MQ-2 烟雾传感器
- 降压电路
- 红外对射传感器
- WIFI 模块
2.2 功能介绍：
- 利用光电传感器实时监测并统计充电桩车辆数量
- 通过温湿度传感器采集充电桩环境温湿度数据
- 借助 MQ-2 传感器检测充电桩周围危险气体浓度，判断是否超标
- 在出现异常状态时，触发蜂鸣器进行声光报警
- 通过 OLED 显示屏实时显示车辆进出数量及温湿度信息
- 接入 WIFI 机智云平台，支持手机 App 远程监控各项数据
- 手机 App 功能，可灵活调节报警阈值及启停报警模式
四、软件设计流程图
五、硬件 PCB 展示
