機械工業(yè)信息中心、北京國電智源科技有限公司的研究人員王東方、郭偉等，在2018年第11期《電氣技術》雜志上撰文，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(lián)網(wǎng)技術搭建一個分布式、智能化網(wǎng)絡遠程運維管理服務系統(tǒng)，更高效、便捷的對快充站進行運維管理，提升服務質(zhì)量。同時通過數(shù)據(jù)可視化及數(shù)據(jù)挖掘技術，對運維數(shù)據(jù)進行智能化分析，為快充站長期運營管理提供決策參考。

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(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡運營安全性和服務便捷性，實現(xiàn)服務質(zhì)量多渠道保障、服務問題準現(xiàn)場解決。

當前快充站的運維管理依然以人工現(xiàn)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(qū)域，支持監(jiān)控運維網(wǎng)帶外通訊，支持監(jiān)控運維網(wǎng)獨立自供電運行，集動力、環(huán)境、視頻、設備、安防、消防綜合監(jiān)測、調(diào)控、監(jiān)視軟硬件平臺于一體的分布式、智能化網(wǎng)絡遠程運維管理系統(tǒng)。

根據(jù)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(chǎn)品，充分發(fā)掘產(chǎn)品的互動性，達到對整體運營環(huán)境及設備可選擇、可控制的目的。

1 設計

系統(tǒng)由智能安防、智能交互、新能源供電系統(tǒng)、云智控服務平臺等組成，同時充分考慮系統(tǒng)擴展性及增值運營業(yè)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(jiān)控系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，搭建快充站氣象站及智能消防體系，利用數(shù)據(jù)壓縮技術、云存儲等手段，通過互聯(lián)網(wǎng)公網(wǎng)定向傳輸、VPN、CDN等多種渠道，實現(xiàn)與現(xiàn)有（或新建）監(jiān)控中心聯(lián)通，到達對充電站的實時及觸發(fā)式監(jiān)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?qū)崿F(xiàn)充電設施故障申報、車位管理、智能語音互動及協(xié)助、廣告投放等核心功能及附加增值業(yè)務，系統(tǒng)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(shù)據(jù)結果進行展示，對關鍵信息實現(xiàn)實時推送，最大限度實現(xiàn)人、車、站的閉環(huán)交互。

1.3 新能源供電系統(tǒng)

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(tǒng)，可實現(xiàn)對站內(nèi)本系統(tǒng)涉及的照明、監(jiān)控、傳感器、大屏等獨立供電。系統(tǒng)是集風能、太陽能及蓄電池等多種能源發(fā)電技術及系統(tǒng)智能控制技術為一體的復合可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。

系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)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(fā)電、風能獨立發(fā)電、太陽能獨立發(fā)電3種發(fā)電系統(tǒng)。為確保供電可靠性系統(tǒng)接入市電，并實現(xiàn)無間隙切換，保證自用電在長效可靠的狀態(tài)下穩(wěn)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(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息匯集到智能服務平臺進行集中處理，對車輛狀態(tài)、快充站整體運營環(huán)境等進行梳理分析，并通過多種渠道反饋至系統(tǒng)管理側人員或電動汽車用戶。系統(tǒng)構架圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)構架圖

2 功能

2.1 智能安防

1）可視化智能監(jiān)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(fā)系統(tǒng)設置的安全閥值，實時通過光纖或3G/4G移動網(wǎng)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(shù)據(jù)，以備事后回放和查詢使用。

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

圖2 可視化智能監(jiān)控

3）智能消防監(jiān)控報警。使用高靈敏度的火情數(shù)據(jù)傳感器，通過布置在充電樁內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集裝置，監(jiān)測環(huán)境溫度、氣體成分等信息，智能判斷內(nèi)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(tǒng)）。

4）周界防護預警。為避免人員因環(huán)境不熟悉或好奇等因素而產(chǎn)生安全隱患，需要在敏感、危險區(qū)域進行周界預警防范措施。當有人員侵入該區(qū)域時，實時觸發(fā)報警信號（震動、紅外光波，動態(tài)偵測等），通過聯(lián)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(xù)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(fā)布，既解決了充電等待的問題，又為快充站提供了增值業(yè)務。

系統(tǒng)通過云平臺利用互聯(lián)網(wǎng)對發(fā)布信息進行遠程集中式監(jiān)控和管理，可以快速、靈活、安全的完成發(fā)布內(nèi)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(huán)。

2.3 新能源

光伏系統(tǒng)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(tǒng)采用組合式垂直軸風力發(fā)電機和太陽能電池產(chǎn)生的電能起互相補充對蓄電池進行充電，為站內(nèi)照明、LED屏幕及監(jiān)控等系統(tǒng)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(huán)壽命長、效率高、自放電率低、安全無污染等特點。容量根據(jù)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(lián)系人、聯(lián)系方式、所在單位等）、站內(nèi)充電樁的型號、數(shù)量、規(guī)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(huán)境數(shù)據(jù)、空氣質(zhì)量進行分析及可視化展現(xiàn)，支持時間周期、快充站、圖表結合的形式進行查詢、統(tǒng)計及分析，分別如圖4和圖5所示。

圖4 快充站環(huán)境數(shù)據(jù)

圖5 快充站空氣質(zhì)量統(tǒng)計

1）根據(jù)各充電站現(xiàn)場需要配置1—4路高清數(shù)字攝像機；2）根據(jù)需要配置對現(xiàn)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(wǎng)絡/WCDMA等3G網(wǎng)絡；5）可通過無線網(wǎng)絡，對快充站異動情況進行可視化監(jiān)控。

根據(jù)實際狀況設定視頻預覽狀態(tài)，支持實時播放多個快充站的現(xiàn)場視頻監(jiān)控，如圖6所示。

圖6 快充站異動畫面

3.3 增值業(yè)務

智能交互終端上的信息發(fā)布展示均可實現(xiàn)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(tǒng)平臺對投放的信息進行維護管理，可遠程對投放的內(nèi)容進行動態(tài)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(yǎng)等。

3.4 運營評估

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

通過系統(tǒng)各個模塊抓取數(shù)據(jù)，根據(jù)快充站管理需求設計出多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計表并形成圖形化數(shù)據(jù)分析，比如柱狀圖、餅狀圖等。例如訪客分析等。

通過充電站內(nèi)的交易信息，分析充電站的經(jīng)濟效益和相關成本回收周期等。

結論

該方案通過云智控平臺將各個子系統(tǒng)有機結合起來，將各接入站點的信息進行有序互聯(lián)，統(tǒng)一管理，實現(xiàn)對快充站監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，并通過最新數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術進行數(shù)據(jù)管理查詢，報表展現(xiàn)，在省電力公司實施完成后取得了較好的成效。

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