產(chǎn)品分類(lèi)
Products安科瑞 陳聰
摘要:本文針對現有的普通充電樁及其后臺管理系統的結構不夠完善和功能不夠健全問(wèn)題,設計一種基于物聯(lián)網(wǎng)的充電樁及運行管理平臺。綜合利用傳感技術(shù)、電子技術(shù)及通訊技術(shù)對充電樁的運行狀態(tài)參數、運行環(huán)境參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監控,并采用集中管理、區域管理和用戶(hù)自主管理的三級智能化管理方式,保障充電樁的順利建設與使用。
關(guān)鍵詞:充電樁 ;電動(dòng)汽車(chē);物聯(lián)網(wǎng);APP 客戶(hù)端
0前言
新能源汽車(chē)滿(mǎn)足了環(huán)境保護的要求,具有較強的生命力,因此生產(chǎn)規模與使用與日俱增,隨之而來(lái)的,是充電基礎設施相對短缺,充電基礎設施建設相對乏力,充電難的現狀日益顯現,現有的普通充電樁及其后臺管理系統不僅結構不夠完善,而且功能也不夠健全,不足以保證電動(dòng)汽車(chē)充電站建設順利進(jìn)行,因此在現有基礎上完善其結構和功能,設計一種新型智能充電樁及運行管理平臺,對保障電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展極為重要。
1國內外研究現狀綜述
充電樁主要可以分為立式充電樁和壁掛充電樁。立式充電樁無(wú)需靠墻,適用于戶(hù)外停車(chē) 位或小區停車(chē)位,但是大多數暴露在外面,風(fēng)吹日曬,防護性不強,需要較強的防水、防潮 、防盜以及抗打擊性能,并且占用面積較大,易出現損壞的狀況。壁掛式充電樁則依靠墻體固定,適用于室內和地下停車(chē)位,但是安裝過(guò)程較為復雜,成本較高,并且壁掛式充電樁 的主要結構比較復雜,不利于拆卸檢修。在充電樁管理系統方面,現有的充電樁管理系統只針對單一的充電站或一些小型的充電樁項目,再加上相關(guān)技術(shù)并未進(jìn)入深度實(shí)用階段,目前 的技術(shù)應用不過(guò)是初級水平。從計費系統方面來(lái)說(shuō),大規模充電站的運營(yíng)需要較為**的計 費管理系統,目前的計費管理系統并不能滿(mǎn)足這個(gè)要求,也沒(méi)有計費管理系統的研發(fā)和面世;而且,計費管理系統只是應用于某個(gè)充電站,各個(gè)充電站之間相對獨立,沒(méi)有在計費系統、通信協(xié)議、通信借口之間建立統一的可供遵循的標準。
2智能充電樁本體及其網(wǎng)絡(luò )監控管理體系的設計
2.1智能充電樁網(wǎng)絡(luò )監控管理體系的設計
與加油站類(lèi)似,充電樁也是以點(diǎn)狀分布于城市的各個(gè)角落,但其分布密度及區域要遠遠大于加油站,針對如何對不斷增多的充電樁進(jìn)行管理,及時(shí)了解充電樁的健康及使用狀態(tài),為管理者和用戶(hù)提供充電樁新的狀態(tài)信息,更好地對這些充電樁進(jìn)行監測與管理等問(wèn)題,本文設計了三級監測與管理網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對充電樁的智能化管理。網(wǎng)絡(luò )的三級為充電用戶(hù)通過(guò)手機APP軟件自主與充電樁進(jìn)行協(xié)定,完成電動(dòng)汽車(chē)充電。網(wǎng)絡(luò )的二級為區域監測與管理平臺對所屬其管理區域內的各充電樁定時(shí)進(jìn)行巡檢,采用無(wú)人值守的方式,采集各充電樁的狀態(tài),包括健康狀態(tài)、工作狀態(tài)等,并對各充電樁的狀態(tài)數據進(jìn)行存貯。
2.2充電樁本體結構的設計
智能充電樁本體結構,包括以下3個(gè)主要部分:充電樁主體、智能充電樁監控模塊和智能充電樁后端維護與信息集成平臺。本新型智能充電樁應用了大數據平臺和 “物聯(lián)網(wǎng)"技術(shù)。在后臺管理上,為了提高監控分析的度和可靠度,信息集成平臺不僅對收集到的本充電樁的信息進(jìn)行分析,而且能夠與大數據平臺中的充電樁的相關(guān)信息進(jìn)行對比,保證要監控的充電樁運行;而“物聯(lián)網(wǎng)"技術(shù)則是兩化融合的升級版,將物聯(lián)網(wǎng)作為充電樁信息化發(fā)展的核心特征提取出來(lái),并與充電樁信息集成平臺和用戶(hù)端 APP 全面融合,信息集成平臺與用戶(hù)側的手機 APP 可以通過(guò)“物聯(lián)網(wǎng)"更好的實(shí)現線(xiàn)上的信息傳遞,不僅方便快捷,而且與時(shí)俱進(jìn)。
2.3智能充電樁的設計
2.3.1智能充電樁后端監測模塊的設計
據調查,應該由配電監控、充電監控、安全監控等功能組成電動(dòng)汽車(chē)充電樁后端監控模塊的功能,監視和控制充電設備、配電設備及其他設備,實(shí)現集中的監控管理。充電樁的主體上會(huì )有一塊顯示屏,顯示屏上只顯示用戶(hù)關(guān)注的實(shí)時(shí)信息,如故障信息、充電時(shí)長(cháng)、充電剩余時(shí)間、交費信息和充電完成提示等。不在電子屏上顯示的一些電氣參數如電壓、電流和綜合信息如用戶(hù)使用信息、諧波信息等,這些信息將送到后臺維護與信息集成平臺,定期自動(dòng)將信息整合并傳送一級集中監測與管理平臺。
2.3.2充電樁后端維護與信息集成平臺的設計
基于國內外充電樁管理平臺發(fā)展現狀,開(kāi)發(fā)了一個(gè)智能充電樁后端監測與信息集成平臺,對充電樁的運行狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)監測,并試圖實(shí)現對整個(gè)充電站的綜合狀態(tài)進(jìn)行監測,為充電站的運行規劃以及巡檢維護提供大量可靠的評估數據和策略。
(1)監控功能。監控功能是充電樁監控系統基本的功能,主要分為監測功能和控制功 能。監控系統執行監測功能,是通過(guò)對設備的運行狀態(tài)相關(guān)數據以及對設備運行形成較大影響力的相關(guān)環(huán)境數據進(jìn)行收集分析,然后判斷設備運行處于何種狀態(tài)以及未來(lái)的運行態(tài)勢,也就是說(shuō),主要是進(jìn)行數據的輸入并進(jìn)行處理后得出結論。監控系統執行控制功能,是通過(guò)轉換工作人員的控制命令為設備可以識別的信號指令,然后使設備作出必要的回應,以使得工作人員預期的行為得以實(shí)現,也就是說(shuō),主要是在信息輸入后執行命令。
(2 )交互功能。交互功能是監控系統通過(guò)人機交互界面的設置,實(shí)現人與設備之間的對 話(huà)。監控系統包括圖文結合、視聽(tīng)結合等多種數據呈現的方式,并且有專(zhuān)門(mén)為外接的鍵盤(pán)、鼠標等設備預留接口,方便用鍵盤(pán)、鼠標等設備進(jìn)行操作,將操作人的指令轉化為設備信號然后獲得執行,將設備的數據轉化為操作人可了解的信息然后進(jìn)行指令的校正。
3安科瑞AcrelCloud-9000充電站運營(yíng)平臺
3.1平臺概述
安科瑞充電站運營(yíng)平臺依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數據、AI等技術(shù),對充電站配電系統的運行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和預警,為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟運行提供保障,并及時(shí)切除安全隱患、避免電氣火災發(fā)生,從而保障人員的生命財產(chǎn)安全,打造“安全、高效、舒適、綠色"的“人—車(chē)—樁—電網(wǎng)—互聯(lián)網(wǎng)—多種增值業(yè)務(wù)"的智慧充電站,提升充電站的社會(huì )和經(jīng)濟價(jià)值。
3.2適用場(chǎng)合
可廣泛應用于醫院、學(xué)校、酒店、體育場(chǎng)等公共建筑;商業(yè)廣場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區;企業(yè)、住宅小區等場(chǎng)所。
3.3系統結構
平臺采用分層分布式結構,主要由感知層、網(wǎng)絡(luò )層和平臺層三個(gè)部分組成,詳細拓撲結構如下:
現場(chǎng)設備層:連接于網(wǎng)絡(luò )中的各類(lèi)傳感器,包括多功能電力儀表、汽車(chē)充電樁、電瓶車(chē)充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災探測器、限流式保護器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。
網(wǎng)絡(luò )通訊層:包含現場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò )交換機等設備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現場(chǎng)設備層設備的數據,并可進(jìn)行規約轉換,數據存儲,并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器,智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)將數據存儲在本地,待網(wǎng)絡(luò )恢復時(shí)從中斷的位置繼續上傳數據,保證服務(wù)器端數據不丟失。
平臺管理層:包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器,完成對現場(chǎng)所有智能設備的數據交換,可在PC端或移動(dòng)端實(shí)現實(shí)時(shí)監測充電站配電系統運行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過(guò)程及人員行為,并完成微信、支付寶在線(xiàn)支付等應用。
多功能電力儀表、汽車(chē)充電樁、電瓶車(chē)充電樁、電氣火災探測器、限流式保護器、智能插座可通過(guò)全網(wǎng)通4G通訊模組與平臺直接通訊。
電能質(zhì)量分析儀表、煙霧傳感器和測溫裝置通過(guò)RS485,攝像頭通過(guò)RJ45與智能網(wǎng)關(guān)通訊,再由智能網(wǎng)關(guān)通訊通過(guò)4G統一與平臺通訊。
限流式保護器既可以通過(guò)4G連接平臺,也可以通過(guò)RS485連接網(wǎng)關(guān)。
平臺搭建在客戶(hù)自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后,客戶(hù)可以在任意能聯(lián)網(wǎng)的地方,通過(guò)有權限的賬號登陸網(wǎng)頁(yè)以及手機APP查看各處的運行情況。
3.4相關(guān)產(chǎn)品介紹
3.4.1 7KW交流充電樁AEV-AC007D
產(chǎn)品功能
1)智能監測:充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能,如運行狀態(tài)監測、故障狀態(tài)監測、充電計量與計費以及充電過(guò)程的聯(lián)動(dòng)控制等。
2)智能計量:輸出配置智能電能表,進(jìn)行充電計量,具備完善的通信功能,可將計量信息通過(guò)RS485分別上傳給充電樁智能控制器和網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)平臺。
3)云平臺:具備連接云平臺的功能,可以實(shí)現實(shí)時(shí)監控,財務(wù)報表分析等等。
4)保護功能:具備防雷保護、過(guò)載保護、短路保護,漏電保護和接地保護等功能。
5)材質(zhì)可靠:保證長(cháng)期使用并抵御復雜天氣環(huán)境。
6)適配車(chē)型:滿(mǎn)足國標充電接口,適配所有符合GB/T20234.2-2015國標的電動(dòng)汽車(chē),適應不同車(chē)型的不同功率。
7)資產(chǎn)安全:產(chǎn)品全部由中國平安保險承保,充分保障設備、車(chē)輛、人員的安全。
3.4.2直流充電樁系列
3.4.3電氣火災探測器ARCM300-Z
名稱(chēng) | 圖片 | 功能 |
電氣火災監控裝置 | 三相(I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、COSφ),視在電能、四象限電能計算,單回路剩余電流監測,4路溫度監測,2路繼電器輸出,2路開(kāi)關(guān)量輸入,事件記錄,內置時(shí)鐘,點(diǎn)陣式LCD顯示,1路獨立RS485/Modbus通訊,支持4G/NB等多種無(wú)線(xiàn)上傳方案,支持斷電報警上傳功能。 |
3.4.4限流式保護器ASCP200
產(chǎn)品功能:
1)短路保護:保護器實(shí)時(shí)監測用電線(xiàn)路電流,當線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí),能在150微秒內實(shí)現快速限流保護,并發(fā)出聲光報警信號;
2)過(guò)載保護:當線(xiàn)路電流過(guò)載且持續時(shí)間超過(guò)動(dòng)作時(shí)間(3~60秒可設)時(shí),保護器啟動(dòng)限流保護,并發(fā)出聲光報警信號;
3)表內超溫保護:當保護器內部器件工作溫度過(guò)高時(shí),保護器實(shí)施超溫限流保護,并發(fā)出聲光報警信號;
4)組網(wǎng)通訊:保護器具有1路RS485接口,可以將數據發(fā)送到后臺監控系統,實(shí)現遠程監控。
3.5平臺功能
3.5.1首頁(yè)
平臺首頁(yè)顯示充電站的位置及在線(xiàn)情況,統計充電站的充電數據。
3.5.2實(shí)時(shí)監控
1)充電站監控
可以按站點(diǎn)名稱(chēng)進(jìn)行篩選,顯示站點(diǎn)詳情、充電槍列表、統計訂單信息、故障記錄,點(diǎn)擊某個(gè)充電槍編號后在進(jìn)入充電槍監控頁(yè)面實(shí)時(shí)監測變壓器負荷(搭配ACM300T、ADW300),當負荷超過(guò)50%時(shí),系統會(huì )限制新增開(kāi)始充電的充電樁的功率,降為50%,當變壓器負荷超過(guò)80%時(shí),系統將不允許新增充電樁開(kāi)始充電,直到負荷下降為止。如圖所示:
統計當前充電站各充電樁回路的數據;通過(guò)卡片的形式展現充電樁的數據;顯示故障列表;如圖所示:
2)充電樁監控
顯示充電樁充電數據;顯示各回路的充電狀態(tài);可以對充電中的回路進(jìn)行手動(dòng)終止;顯示訂單信息、故障信息;如圖所示:
3)設備監控
顯示限流式保護器的狀態(tài),包括線(xiàn)路中的剩余電流、溫度及異常報警,如圖所示:
3.5.3故障管理
1)故障查詢(xún)
故障查詢(xún)中記錄了登錄用戶(hù)相關(guān)聯(lián)的所有故障信息。如圖所示:
2)故障派發(fā)
故障派發(fā)中記錄了當前待派發(fā)的故障信息。如圖所示:
3)故障處理
故障處理中記錄了當前待處理的故障信息。如圖所示:
3.5.4能耗分析
在能耗分析中,可查看規定時(shí)段關(guān)聯(lián)站點(diǎn)和關(guān)聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應的能耗趨勢圖。如圖所示:
3.5.5故障分析
在故障分析中,可查看相關(guān)時(shí)間內的故障數、故障狀態(tài)、故障類(lèi)型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示:
3.5.6財務(wù)報表
在財務(wù)報表中,可根據時(shí)間查看關(guān)聯(lián)站點(diǎn)的財務(wù)數據。如圖所示:
3.5.7收益查詢(xún)
在收益查詢(xún)中,可查看總的收益統計、收益變化曲線(xiàn)圖、支付占比餅圖以及實(shí)際收益報表。如圖所示:
4結語(yǔ)
(1)新型智能充電樁通過(guò)改變其結構,有效節約占地面積。通過(guò)完善后臺管理系統的功能,不僅可以實(shí)現監測充電樁運行狀態(tài)的功能,充電樁結構和功能的改進(jìn),可以推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展,并在一定程度上有利于節能減排 。
(2)新型智能充電樁運用集成監測網(wǎng)絡(luò )體系。采用三級監測與管理網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對充電樁的智能化管理,保證各區域要監控的充電樁正常運行,采集的數據在充電樁的規劃與建設方面起決策作用。
參考文獻
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