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針對電動(dòng)汽車快速充電站（以下簡稱蓄電池充電機(jī)快充站）運(yùn)維管理存在的問題提出一個(gè)智能化互動(dòng)解決方案。

通過當(dāng)前成熟的安防技術(shù)、互動(dòng)手段及新能源技術(shù)的智能整合，結(jié)合傳感器物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建一個(gè)分布式、智能化網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程運(yùn)維管理服務(wù)系統(tǒng)，更高效、便捷的對蓄電池充電機(jī)快充站進(jìn)行運(yùn)維管理，提升服務(wù)質(zhì)量。同時(shí)通過數(shù)據(jù)可視化及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析，為蓄電池充電機(jī)快充站長期運(yùn)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(shí)，物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)在新能源領(lǐng)域的深入應(yīng)用對充電設(shè)施的建設(shè)運(yùn)營也提出了新的需求，要求充電站提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營安全性和服務(wù)便捷性，實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量多渠道保障、服務(wù)問題準(zhǔn)現(xiàn)場解決。

當(dāng)前蓄電池充電機(jī)快充站的運(yùn)維管理依然以人工現(xiàn)場處理為主，本方案立足于建設(shè)一個(gè)覆蓋蓄電池充電機(jī)快充站管理中心、蓄電池充電機(jī)快充站點(diǎn)、重點(diǎn)和非重點(diǎn)設(shè)備區(qū)域，支持監(jiān)控運(yùn)維網(wǎng)帶外通訊，支持監(jiān)控運(yùn)維網(wǎng)獨(dú)立自供電運(yùn)行，集動(dòng)力、環(huán)境、視頻、設(shè)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(luò)遠(yuǎn)程運(yùn)維管理系統(tǒng)。

根據(jù)在建或者已建成的電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)快充站建設(shè)情況，著重從用戶使用的角度考慮，提高服務(wù)整體水平；利用當(dāng)前成熟的方案和產(chǎn)品，充分發(fā)掘產(chǎn)品的互動(dòng)性，達(dá)到對整體運(yùn)營環(huán)境及設(shè)備可選擇、可控制的目的。

1  設(shè)計(jì)

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(wù)平臺等組成，同時(shí)充分考慮系統(tǒng)擴(kuò)展性及增值運(yùn)營業(yè)務(wù)。

1.1  智能安防

利用云計(jì)算技術(shù)，整合當(dāng)前蓄電池充電機(jī)快充站已有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，搭建蓄電池充電機(jī)快充站氣象站及智能消防體系，利用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、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(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有（或新建）監(jiān)控中心聯(lián)通，到達(dá)對充電站的實(shí)時(shí)及觸發(fā)式監(jiān)控。

1.2  智能交互

智能交互設(shè)備是智控服務(wù)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(shè)施故障申報(bào)、車位管理、智能語音互動(dòng)及協(xié)助、廣告投放等核心功能及附加增值業(yè)務(wù)，系統(tǒng)由智能互動(dòng)終端、智能地鎖、車輛識別等自動(dòng)智能感應(yīng)設(shè)備組成。

同時(shí)為更好的提升資源利用率及用戶滿意度，在當(dāng)前智能手機(jī)普及的情況下，利用SaaS級社會(huì)化客戶關(guān)系管理平臺（暨微信公眾號）對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行展示，對關(guān)鍵信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)推送，最大限度實(shí)現(xiàn)人、車、站的閉環(huán)交互。 

1.3  新能源供電系統(tǒng)

在蓄電池充電機(jī)快充站充分利用太陽能、風(fēng)能，加上市電構(gòu)成三能一體的供電系統(tǒng)，可實(shí)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(dú)立供電。系統(tǒng)是集風(fēng)能、太陽能及蓄電池等多種能源發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)智能控制技術(shù)為一體的復(fù)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(jìn)行靈活組合搭建，可設(shè)計(jì)為風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電、風(fēng)能獨(dú)立發(fā)電、太陽能獨(dú)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(shí)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(wù)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(wù)平臺進(jìn)行集中處理，對車輛狀態(tài)、蓄電池充電機(jī)快充站整體運(yùn)營環(huán)境等進(jìn)行梳理分析，并通過多種渠道反饋至系統(tǒng)管理側(cè)人員或電動(dòng)汽車用戶。系統(tǒng)構(gòu)架圖如圖1所示。 

圖1  系統(tǒng)構(gòu)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）。由安裝在各蓄電池充電機(jī)快充站智能管控終端、高清攝像頭、行為探測器和服務(wù)器軟件等組成。當(dāng)有預(yù)制告警事件觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)置的安全閥值，實(shí)時(shí)通過光纖或3G/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將充電站運(yùn)行狀況的異動(dòng)圖像實(shí)時(shí)傳送給集中管理中心。與此同時(shí)，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(yù)警。采用物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)合各傳感器、控制器可對各充電站的環(huán)境信息進(jìn)行集中監(jiān)測采集，不僅實(shí)現(xiàn)本地環(huán)境信息的可視化，還可通過光纖或3G/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將充電站周邊運(yùn)行狀況的環(huán)境信息實(shí)時(shí)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(bào)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(zāi)情況，可早期探測到火災(zāi)并按各種警報(bào)預(yù)案進(jìn)行上報(bào)，以便采取一系列的干預(yù)動(dòng)作（如預(yù)降溫、傳遞信號至控制系統(tǒng)）。

4）周界防護(hù)預(yù)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(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行周界預(yù)警防范措施。當(dāng)有人員侵入該區(qū)域時(shí)，實(shí)時(shí)觸發(fā)報(bào)警信號（震動(dòng)、紅外光波，動(dòng)態(tài)偵測等），通過聯(lián)動(dòng)報(bào)警廣播，對侵入人員進(jìn)行語音警示，進(jìn)而制止侵入人員的后續(xù)行為。

2.2  智能交互

用戶進(jìn)入蓄電池充電機(jī)快充站時(shí)，交互終端會(huì)自動(dòng)播放 “歡迎使用綠色清潔能源”的歡迎詞。由于電動(dòng)汽車的充電需要較長的時(shí)間，因此在此期間可以利用互動(dòng)終端的液晶屏和大尺寸全彩LED屏進(jìn)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，又為蓄電池充電機(jī)快充站提供了增值業(yè)務(wù)。

系統(tǒng)通過云平臺利用互聯(lián)網(wǎng)對發(fā)布信息進(jìn)行遠(yuǎn)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(yùn)維成本低、效率高。同時(shí)采用微信公眾號進(jìn)行交互形成互動(dòng)閉環(huán)。

2.3  新能源

光伏系統(tǒng)太陽能電池板安裝于蓄電池充電機(jī)快充站車棚頂部，配置多晶硅組件太陽能電池板。

風(fēng)機(jī)系統(tǒng)采用組合式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池產(chǎn)生的電能起互相補(bǔ)充對蓄電池進(jìn)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(diǎn)。容量根據(jù)站點(diǎn)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。

圖3  風(fēng)、光儲能


3  平臺

3.1  站點(diǎn)及設(shè)備

對蓄電池充電機(jī)快充站的名稱、地址、管理歸屬單位、責(zé)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(hù)，以便于蓄電池充電機(jī)快充站的基本信息展示和管理。同時(shí)，可對蓄電池充電機(jī)快充站附近輔助設(shè)施進(jìn)行標(biāo)注，如銀行、ATM機(jī)、超市、咖啡廳等。

3.2  可視化

對蓄電池充電機(jī)快充站環(huán)境數(shù)據(jù)、空氣質(zhì)量進(jìn)行分析及可視化展現(xiàn)，支持時(shí)間周期、蓄電池充電機(jī)快充站、圖表結(jié)合的形式進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)及分析，分別如圖4和圖5所示。

圖4  蓄電池充電機(jī)快充站環(huán)境數(shù)據(jù)


圖5  蓄電池充電機(jī)快充站空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)


1）根據(jù)各充電站現(xiàn)場需要配置1—4路高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)；2）根據(jù)需要配置對現(xiàn)場音頻的采集；3）智能互動(dòng)管控終端提供GPS/北斗雙模式定位；4）通過3G/4G模塊進(jìn)行無線移動(dòng)傳輸，支持FDD/TD-LTE4G網(wǎng)絡(luò)/WCDMA等3G網(wǎng)絡(luò)；5）可通過無線網(wǎng)絡(luò)，對蓄電池充電機(jī)快充站異動(dòng)情況進(jìn)行可視化監(jiān)控。

根據(jù)實(shí)際狀況設(shè)定視頻預(yù)覽狀態(tài)，支持實(shí)時(shí)播放多個(gè)蓄電池充電機(jī)快充站的現(xiàn)場視頻監(jiān)控，如圖6所示。

圖6  蓄電池充電機(jī)快充站異動(dòng)畫面


3.3  增值業(yè)務(wù)

智能交互終端上的信息發(fā)布展示均可實(shí)現(xiàn)信息投放，包括如下。

1）便民類服務(wù)信息。如附近路況（道路封閉、限行、擁堵情況）、幾日天氣預(yù)報(bào)；附近消費(fèi)基礎(chǔ)設(shè)施提示：對周邊的超市、銀行、咖啡廳等進(jìn)行簡練播報(bào)。便于用戶在充電期間合理安排時(shí)間。
2）廣告類消息。系統(tǒng)平臺對投放的信息進(jìn)行維護(hù)管理，可遠(yuǎn)程對投放的內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新；投放與電動(dòng)車息息相關(guān)的廣告類信息，如電動(dòng)車應(yīng)急救援信息、電動(dòng)車保養(yǎng)等。

3.4  運(yùn)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(shí)長等數(shù)據(jù)，分析充電樁的健康狀態(tài)，建設(shè)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(dòng)裝置主動(dòng)信息反饋內(nèi)容，得出充電站服務(wù)提升空間。并按照一定時(shí)間段統(tǒng)計(jì)不同充電站環(huán)比、等比范圍內(nèi)的各項(xiàng)指標(biāo)，對充電站的維護(hù)及建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐。

通過系統(tǒng)各個(gè)模塊抓取數(shù)據(jù)，根據(jù)蓄電池充電機(jī)快充站管理需求設(shè)計(jì)出多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(jì)效益和相關(guān)成本回收周期等。

結(jié)論
該方案通過云智控平臺將各個(gè)子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來，將各接入站點(diǎn)的信息進(jìn)行有序互聯(lián)，統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)對蓄電池充電機(jī)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(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理查詢，報(bào)表展現(xiàn)，在省電力公司實(shí)施完成后取得了較好的成效。