0前言
新能源汽車滿足了環(huán)境保護(hù)的要求，具有較強(qiáng)的生命力，因此生產(chǎn)規(guī)模與使用與日俱增，隨之而來的，是充電基礎(chǔ)設(shè)施相對短缺，充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對乏力，充電難的現(xiàn)狀日益顯現(xiàn)，現(xiàn)有的普通充電樁及其后臺管理系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)不夠完善，而且功能也不夠健全，不足以保證電動汽車充電站建設(shè)順利進(jìn)行，因此在現(xiàn)有基礎(chǔ)上完善其結(jié)構(gòu)和功能，設(shè)計一種新型智能充電樁及運行管理平臺，對保障電動汽車行業(yè)的發(fā)展極為重要。
1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
充電樁主要可以分為立式充電樁和壁掛充電樁。立式充電樁無需靠墻，適用于戶外停車 位或小區(qū)停車位，但是大多數(shù)暴露在外面，風(fēng)吹日曬，防護(hù)性不強(qiáng)，需要較強(qiáng)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(xiàn)損壞的狀況。壁掛式充電樁則依靠墻體固定，適用于室內(nèi)和地下停車位，但是安裝過程較為復(fù)雜，成本較高，并且壁掛式充電樁 的主要結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不利于拆卸檢修。在充電樁管理系統(tǒng)方面，現(xiàn)有的充電樁管理系統(tǒng)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)入深度實用階段，目前 的技術(shù)應(yīng)用不過是初級水平。
2智能充電樁運行管理平臺的重要性
隨著環(huán)保意識的不斷提高和能源轉(zhuǎn)型的加速推進(jìn)，新能源汽車的市場比例持續(xù)擴(kuò)大。然而，充電設(shè)施的不足和管理不善卻成為了制約新能源汽車發(fā)展的瓶頸。智能充電樁運行管理平臺的出現(xiàn)，為解決這一問題提供了有效途徑。
一方面，它可以提高充電樁的使用效率。通過實時監(jiān)控充電樁的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行維修，確保充電樁始終處于可用狀態(tài)。同時，用戶可以通過平臺查詢附近的充電樁位置、空閑狀態(tài)等信息，避免了盲目尋找充電樁的時間浪費。另一方面，智能管理平臺有助于優(yōu)化能源分配。根據(jù)不同地區(qū)、不同時間段的充電需求，合理調(diào)度電力資源，提高能源利用效率，降低運營成本。
3物聯(lián)網(wǎng)在智能充電樁運行管理平臺中的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智能充電樁運行管理平臺的核心支撐。通過傳感器、通信模塊等設(shè)備，將充電樁與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)了充電樁的智能化管理。
3.1實時監(jiān)測
物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以實時監(jiān)測充電樁的電壓、電流、溫度等參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，立即發(fā)出警報并通知維護(hù)人員。同時，還可以監(jiān)測充電樁的使用情況，包括充電時間、電量消耗等信息，為用戶提供準(zhǔn)確的充電數(shù)據(jù)。
3.2遠(yuǎn)程控制
管理人員可以通過平臺對充電樁進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，如開啟、關(guān)閉充電樁，調(diào)整充電功率等。這不僅方便了管理，還可以在緊急情況下及時采取措施，保障用戶的安全。
3.3數(shù)據(jù)分析
智能充電樁運行管理平臺可以收集大量的充電數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)分析算法對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析。例如，分析用戶的充電習(xí)慣、預(yù)測充電需求等，為充電樁的布局和運營提供決策依據(jù)。
4安科瑞AcrelCloud-9000充電站運營平臺
4.1平臺概述
安科瑞充電站運營平臺依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)，對充電站配電系統(tǒng)的運行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進(jìn)行實時監(jiān)控和預(yù)警，為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運行提供保障，并及時切除安全隱患、避免電氣火災(zāi)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—樁—電網(wǎng)—互聯(lián)網(wǎng)—多種增值業(yè)務(wù)"的智慧充電站，提升充電站的社會和經(jīng)濟(jì)價值。
4.2適用場合
可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、學(xué)校、酒店、體育場等公共建筑；商業(yè)廣場、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區(qū)；企業(yè)、住宅小區(qū)等場所。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和平臺層三個部分組成，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：
現(xiàn)場設(shè)備層：連接于網(wǎng)絡(luò)中的各類傳感器，包括多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災(zāi)探測器、限流式保護(hù)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(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。
平臺管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，完成對現(xiàn)場所有智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動端實現(xiàn)實時監(jiān)測充電站配電系統(tǒng)運行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應(yīng)用。
多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電氣火災(zāi)探測器、限流式保護(hù)器、智能插座可通過全網(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RS485，攝像頭通過RJ45與智能網(wǎng)關(guān)通訊，再由智能網(wǎng)關(guān)通訊通過4G統(tǒng)一與平臺通訊。
限流式保護(hù)器既可以通過4G連接平臺，也可以通過RS485連接網(wǎng)關(guān)。
平臺搭建在客戶自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能聯(lián)網(wǎng)的地方，通過有權(quán)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機(jī)APP查看各處的運行情況。
4.4相關(guān)產(chǎn)品介紹
4.4.1 7KW交流充電樁AEV-AC007D
產(chǎn)品功能
1）智能監(jiān)測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護(hù)的功能，如運行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計量與計費以及充電過程的聯(lián)動控制等。
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RS485分別上傳給充電樁智能控制器和網(wǎng)絡(luò)運營平臺。
3）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控，財務(wù)報表分析等等。
4）保護(hù)功能：具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)，漏電保護(hù)和接地保護(hù)等功能。
5）材質(zhì)可靠：保證長期使用并抵御復(fù)雜天氣環(huán)境。
6）適配車型：滿足國標(biāo)充電接口，適配所有符合GB/T20234.2-2015國標(biāo)的電動汽車，適應(yīng)不同車型的不同功率。
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(shè)備、車輛、人員的安全。
4.4.2直流充電樁系列
4.4.3電氣火災(zāi)探測器ARCM300-Z
名稱 | 圖片 | 功能 |
電氣火災(zāi)監(jiān)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(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，2路繼電器輸出，2路開關(guān)量輸入，事件記錄，內(nèi)置時鐘，點陣式LCD顯示，1路獨立RS485/Modbus通訊，支持4G/NB等多種無線上傳方案，支持?jǐn)嚯妶缶蟼鞴δ堋?/span> |
4.4.4限流式保護(hù)器ASCP200
產(chǎn)品功能：
1）短路保護(hù)：保護(hù)器實時監(jiān)測用電線路電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報警信號；
2）過載保護(hù)：當(dāng)線路電流過載且持續(xù)時間超過動作時間（3~60秒可設(shè)）時，保護(hù)器啟動限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報警信號；
3）表內(nèi)超溫保護(hù)：當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護(hù)器實施超溫限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報警信號；
4）組網(wǎng)通訊：保護(hù)器具有1路RS485接口，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
4.5平臺功能
4.5.1首頁
平臺首頁顯示充電站的位置及在線情況，統(tǒng)計充電站的充電數(shù)據(jù)。
4.5.2實時監(jiān)控
1）充電站監(jiān)控
可以按站點名稱進(jìn)行篩選，顯示站點詳情、充電槍列表、統(tǒng)計訂單信息、故障記錄，點擊某個充電槍編號后在進(jìn)入充電槍監(jiān)控頁面實時監(jiān)測變壓器負(fù)荷（搭配ACM300T、ADW300），當(dāng)負(fù)荷超過50%時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當(dāng)變壓器負(fù)荷超過80%時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負(fù)荷下降為止。如圖所示：
統(tǒng)計當(dāng)前充電站各充電樁回路的數(shù)據(jù)；通過卡片的形式展現(xiàn)充電樁的數(shù)據(jù)；顯示故障列表；如圖所示：
2）充電樁監(jiān)控
顯示充電樁充電數(shù)據(jù)；顯示各回路的充電狀態(tài)；可以對充電中的回路進(jìn)行手動終止；顯示訂單信息、故障信息；如圖所示：
3）設(shè)備監(jiān)控
顯示限流式保護(hù)器的狀態(tài)，包括線路中的剩余電流、溫度及異常報警，如圖所示：
4.5.3故障管理
1）故障查詢
故障查詢中記錄了登錄用戶相關(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(dāng)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(dāng)前待處理的故障信息。如圖所示：
4.5.4能耗分析
在能耗分析中，可查看規(guī)定時段關(guān)聯(lián)站點和關(guān)聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應(yīng)的能耗趨勢圖。如圖所示：
4.5.5故障分析
在故障分析中，可查看相關(guān)時間內(nèi)的故障數(shù)、故障狀態(tài)、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：
4.5.6財務(wù)報表
在財務(wù)報表中，可根據(jù)時間查看關(guān)聯(lián)站點的財務(wù)數(shù)據(jù)。如圖所示：
4.5.7收益查詢
在收益查詢中，可查看總的收益統(tǒng)計、收益變化曲線圖、支付占比餅圖以及實際收益報表。如圖所示：
5結(jié)語
（1）新型智能充電樁通過改變其結(jié)構(gòu)，有效節(jié)約占地面積。通過完善后臺管理系統(tǒng)的功能，不僅可以實現(xiàn)監(jiān)測充電樁運行狀態(tài)的功能，充電樁結(jié)構(gòu)和功能的改進(jìn)，可以推動電動汽車行業(yè)的發(fā)展，并在一定程度上有利于節(jié)能減排 。
（2）新型智能充電樁運用集成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系。采用三級監(jiān)測與管理網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對充電樁的智能化管理，保證各區(qū)域要監(jiān)控的充電樁正常運行，采集的數(shù)據(jù)在充電樁的規(guī)劃與建設(shè)方面起決策作用。
參考文獻(xiàn)
[1]張允,陸佳政,李波.利用有源濾波功能的新型電動汽車交流充電樁[J].高電壓技術(shù),2011,37(1):150-156.
[2]孫小慧,劉鍇,左志.考慮時空間限制的電動汽車充電站布局模型[J].地理科學(xué)進(jìn)展,2012,31(6):686-692.
[3]傘晨峻,艾芊.多代理框架下的電動汽車充電站協(xié)調(diào)控制[J].低壓電器,2014,442 (1):61-65.
[4]蔣濤,秦奮,俞偉勇,胡堅,李題印,胡偉.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能充電樁及運行管理平臺的設(shè)計[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2017,16(1).
[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.5版.
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