電動汽車快充站智能運維管理解決方案

王東方 郭 偉 于全成 石 琦

?

電動汽車快充站智能運維管理解決方案

王東方1郭 偉1于全成2石 琦2

（1. 機械工業信息中心，北京 100823；2. 北京國電智源科技有限公司，北京 100025）

本文針對電動汽車快速充電站（以下簡稱快充站）運維管理存在的問題提出一個智能化互動解決方案。通過當前成熟的安防技術、互動手段及新能源技術的智能整合，結合傳感器物聯網技術搭建一個分布式、智能化網絡遠程運維管理服務系統，更高效、便捷的對快充站進行運維管理，提升服務質量。同時通過數據可視化及數據挖掘技術，對運維數據進行智能化分析，為快充站長期運營管理提供決策參考。

快充站；智能化互動；運維；視頻異動

隨著國家對新能源汽車的宣傳推廣和政策支持，越來越多的人開始選擇新能源汽車作為代步工具。與此同時，物聯網、互聯網在新能源領域的深入應用對充電設施的建設運營也提出了新的需求，要求充電站提升網絡運營安全性和服務便捷性，實現服務質量多渠道保障、服務問題準現場解決。

當前快充站的運維管理依然以人工現場處理為主，本方案立足于建設一個覆蓋快充站管理中心、快充站點、重點和非重點設備區域，支持監控運維網帶外通訊，支持監控運維網獨立自供電運行，集動力、環境、視頻、設備、安防、消防綜合監測、調控、監視軟硬件平臺于一體的分布式、智能化網絡遠程運維管理系統。根據在建或者已建成的電動汽車快充站建設情況，著重從用戶使用的角度考慮，提高服務整體水平；利用當前成熟的方案和產品，充分發掘產品的互動性，達到對整體運營環境及設備可選擇、可控制的目的。

1 設計

系統由智能安防、智能交互、新能源供電系統、云智控服務平臺等組成，同時充分考慮系統擴展性及增值運營業務。

1.1 智能安防

利用云計算技術，整合當前快充站已有的視頻監控系統，環境監控系統，搭建快充站氣象站及智能消防體系，利用數據壓縮技術、云存儲等手段，通過互聯網公網定向傳輸、VPN、CDN等多種渠道，實現與現有（或新建）監控中心聯通，到達對充電站的實時及觸發式監控。

1.2 智能交互

智能交互設備是智控服務平臺核心組件，是用戶操作的核心窗口，能夠實現充電設施故障申報、車位管理、智能語音互動及協助、廣告投放等核心功能及附加增值業務，系統由智能互動終端、智能地鎖、車輛識別等自動智能感應設備組成。同時為更好的提升資源利用率及用戶滿意度，在當前智能手機普及的情況下，利用SaaS級社會化客戶關系管理平臺（暨微信公眾號）對數據結果進行展示，對關鍵信息實現實時推送，最大限度實現人、車、站的閉環交互。

1.3 新能源供電系統

在快充站充分利用太陽能、風能，加上市電構成三能一體的供電系統，可實現對站內本系統涉及的照明、監控、傳感器、大屏等獨立供電。系統是集風能、太陽能及蓄電池等多種能源發電技術及系統智能控制技術為一體的復合可再生能源發電系統。系統可根據現場氣象條件及需求進行靈活組合搭建，可設計為風光互補發電、風能獨立發電、太陽能獨立發電3種發電系統。為確保供電可靠性系統接入市電，并實現無間隙切換，保證自用電在長效可靠的狀態下穩定的工作。

1.4 云智控服務平臺

從智能安防、智能交互終端產生的數據信息匯集到智能服務平臺進行集中處理，對車輛狀態、快充站整體運營環境等進行梳理分析，并通過多種渠道反饋至系統管理側人員或電動汽車用戶。系統構架圖如圖1所示。

圖1 系統構架圖

2 功能

2.1 智能安防

1）可視化智能監控（如圖2所示）。由安裝在各快充站智能管控終端、高清攝像頭、行為探測器和服務器軟件等組成。當有預制告警事件觸發系統設置的安全閥值，實時通過光纖或3G/4G移動網絡將充電站運行狀況的異動圖像實時傳送給集中管理中心。與此同時，在智能管控終端的硬盤上錄制所采集的多路高清視頻數據，以備事后回放和查詢使用。

2）環境監測預警。采用物聯網架構設計，結合各傳感器、控制器可對各充電站的環境信息進行集中監測采集，不僅實現本地環境信息的可視化，還可通過光纖或3G/4G移動網絡將充電站周邊運行狀況的環境信息實時傳送給集中管理中心。

圖2 可視化智能監控

3）智能消防監控報警。使用高靈敏度的火情數據傳感器，通過布置在充電樁內部的數據采集裝置，監測環境溫度、氣體成分等信息，智能判斷內部火災情況，可早期探測到火災并按各種警報預案進行上報，以便采取一系列的干預動作（如預降溫、傳遞信號至控制系統）。

4）周界防護預警。為避免人員因環境不熟悉或好奇等因素而產生安全隱患，需要在敏感、危險區域進行周界預警防范措施。當有人員侵入該區域時，實時觸發報警信號（震動、紅外光波，動態偵測等），通過聯動報警廣播，對侵入人員進行語音警示，進而制止侵入人員的后續行為。

2.2 智能交互

用戶進入快充站時，交互終端會自動播放“歡迎使用綠色清潔能源”的歡迎詞。由于電動汽車的充電需要較長的時間，因此在此期間可以利用互動終端的液晶屏和大尺寸全彩LED屏進行便民信息、促銷信息、公益信息和廣告信息的發布，既解決了充電等待的問題，又為快充站提供了增值業務。系統通過云平臺利用互聯網對發布信息進行遠程集中式監控和管理，可以快速、靈活、安全的完成發布內容的更新，運維成本低、效率高。同時采用微信公眾號進行交互形成互動閉環。

2.3 新能源

光伏系統太陽能電池板安裝于快充站車棚頂部，配置多晶硅組件太陽能電池板。

風機系統采用組合式垂直軸風力發電機和太陽能電池產生的電能起互相補充對蓄電池進行充電，為站內照明、LED屏幕及監控等系統供電，如圖3所示。

儲能單元電芯采用磷酸鐵鋰電池，具有比能量高、循環壽命長、效率高、自放電率低、安全無污染等特點。容量根據站點實際情況進行設定。

圖3 風、光儲能

3 平臺

3.1 站點及設備

對快充站的名稱、地址、管理歸屬單位、責任人基本信息（聯系人、聯系方式、所在單位等）、站內充電樁的型號、數量、規格、車位、地鎖等信息的維護，以便于快充站的基本信息展示和管理。同 時，可對快充站附近輔助設施進行標注，如銀行、ATM 機、超市、咖啡廳等。

3.2 可視化

對快充站環境數據、空氣質量進行分析及可視化展現，支持時間周期、快充站、圖表結合的形式進行查詢、統計及分析，分別如圖4和圖5所示。

圖4 快充站環境數據

圖5 快充站空氣質量統計

1）根據各充電站現場需要配置1—4路高清數字攝像機；

2）根據需要配置對現場音頻的采集；

3）智能互動管控終端提供GPS/北斗雙模式定位；

4）通過3G/4G模塊進行無線移動傳輸，支持FDD/TD-LTE4G網絡/WCDMA等3G網絡；

5）可通過無線網絡，對快充站異動情況進行可視化監控。

根據實際狀況設定視頻預覽狀態，支持實時播放多個快充站的現場視頻監控，如圖6所示。

圖6 快充站異動畫面

3.3 增值業務

智能交互終端上的信息發布展示均可實現信息投放，包括如下。

1）便民類服務信息。如附近路況（道路封閉、限行、擁堵情況）、幾日天氣預報；附近消費基礎設施提示：對周邊的超市、銀行、咖啡廳等進行簡練播報。便于用戶在充電期間合理安排時間。

2）廣告類消息。系統平臺對投放的信息進行維護管理，可遠程對投放的內容進行動態更新；投放與電動車息息相關的廣告類信息，如電動車應急救援信息、電動車保養等。

3.4 運營評估

通過長期的數據積累，根據充電站內充電樁的充換電次數、車主充電時長等數據，分析充電樁的健康狀態，建設適合度、用戶行為、使用趨勢等，根據車主在充電期間通過互動裝置主動信息反饋內容，得出充電站服務提升空間。并按照一定時間段統計不同充電站環比、等比范圍內的各項指標，對充電站的維護及建設提供數據支撐。

通過系統各個模塊抓取數據，根據快充站管理需求設計出多種數據統計表并形成圖形化數據分析，比如柱狀圖、餅狀圖等。例如訪客分析等。

通過充電站內的交易信息，分析充電站的經濟效益和相關成本回收周期等。

4 結論

該方案通過云智控平臺將各個子系統有機結合起來，將各接入站點的信息進行有序互聯，統一管理，實現對快充站監控和數據采集，并通過最新數據展現技術進行數據管理查詢，報表展現，在省電力公司實施完成后取得了較好的成效。

[1] 國家電網公司. Q/GDW 10423—2016 電動汽車充換電設施典型設計[S].

[2] 國家電網公司. 電動汽車充電設施建設指導意見[M]. 北京: 中國電力出版社, 2010.

[3] 國家電網公司. Q/GDW 236—2009 電動汽車充電站通用要求[S].

[4] 郭國太. 電動汽車充電站建設可行性分析[J]. 電氣技術, 2017, 18(3): 120-124.

[5] 吳敏. 基于光/儲一體化智能逆變器的家庭能效管理策略的研究[J]. 2015, 16(11): 44-47.

[6] 王建寶, 巫卿, 王瑾, 等. 儲能技術在風光發電系統中的應用[J].電氣技術, 2013, 14(9): 92-93.

[7] GB 8566—88. 計算機軟件開發規范[S].

[8] GA/T 367—2001. 視頻安防監控系統技術要求[S].

[9] 中華人民共和國電力工業部. DL 476—92 電力系統實時數據通信應用層協議[S].

[10] GB/T 19596—2004. 電動汽車術語[S].

[11] 中華人民共和國電力工業部. DL 476—92 電力系統實時數據通信應用層協議[S].

[12] GB/T 17963. 信息技術開放系統互連網絡層安全協議[S].

Intelligent operation and maintenance management solution for fast charging station of electric vehicle

Wang Dongfang1Guo Wei1Yu Quancheng2Shi Qi2

(1. Machinery Industry Information Center, Beijing 100823;2. Beijing Guodian Zhiyuan Technology Co., Ltd, Beijing 100025)

Aiming at the problems existing in the operation and maintenance management of the fast charging station of electric vehicles, this paper proposes an intelligent interactive solution. Through the current mature security technology, interactive means and the intelligent integration of new energy technology, a distributed and intelligent network remote operation and maintenance management system is built in combination with the sensor network technology. It is more efficient and convenient to carry out the operation and maintenance management of fast charging station, and improve the quality of service. At the same time, through data visualization and data mining technology, the operation and maintenance data are intelligently analyzed, providing reference for long term operation management of fast charging station.

fast charging station; intelligent interaction; peration and maintenance; video shift

2018-06-19

王東方（1981-），男，河南省封丘人，本科，工程師，主要從事IT項目管理工作。