胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：基于云計算平臺的建立，我國電動(dòng)汽車(chē)充電樁將面臨一個(gè)全新的規劃和設計。目前各地都在投入巨資建設電動(dòng)汽車(chē)充電站和充電樁等與新能源汽車(chē)相關(guān)的配套充電設施，預示著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)入普及階段。這種全新的設計降低了充電樁過(guò)多對于電網(wǎng)的影響，解決了我國電動(dòng)汽車(chē)充電的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：云計算平臺；電動(dòng)汽車(chē)；充電樁；設計；實(shí)現

1基于云計算平臺的電動(dòng)汽車(chē)充電樁系統的概述

本系統是基于云計算平臺基礎上，開(kāi)發(fā)的一種智能充電設備，用以完成為電動(dòng)汽車(chē)電池充電操作，并實(shí)現充電樁的有序充電管理，實(shí)現充電過(guò)程的規劃、監控、計費和調度管理。

該系統包含了云客戶(hù)端、通信模塊、監控模塊以及人機交互裝置四個(gè)方面，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現對于充電的相關(guān)服務(wù)。云客戶(hù)端即中央處理器設備，是整個(gè)設備的核心部分，采用超低功能IntelPentiumM處理器和WindowsXPEmbedded多任務(wù)嵌入式操作系統，具有D特的32位計算體系結構，以及W全保護的內存模型，能夠滿(mǎn)足信息采集記錄、信息查詢(xún)顯示，監控、通信和急?？刂频榷嗳蝿?wù)的并行執行。通信模塊能夠通過(guò)GPRS、3/4G以及WIFI等網(wǎng)絡(luò )來(lái)將云服務(wù)器端的數據信息轉換到云客戶(hù)端上，方便了客戶(hù)的查閱和了解。監控模塊實(shí)現了對于充電過(guò)程中的數據的采集，并能對充電樁在運行過(guò)程中的各種信息加以控制。人機交換設備包括觸摸屏、打印機和讀卡器等，通過(guò)觸摸屏輸入控制命令，包括設備配置、操作命令輸入等操作，并顯示處理結果；通過(guò)打印機打印票；通過(guò)讀卡器對IC卡數據進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

2基于云計算平臺的電動(dòng)汽車(chē)充電樁系統的設計

2.1設計方案

基于云計算平臺的電動(dòng)汽車(chē)充電樁系統實(shí)現對于電動(dòng)汽車(chē)充電過(guò)程中的監控、計費和記錄數據的管理，降低了大量充電樁的使用對于電網(wǎng)造成的影響。這一設計方案使得電動(dòng)汽車(chē)的充電過(guò)程更加安全，方便了客戶(hù)對于電動(dòng)汽車(chē)的充電。另外，充電樁具有安全性高，維護、擴展和功能增加方便的優(yōu)點(diǎn)。

2.2云客戶(hù)端

云客戶(hù)端采用了WindowsXPEmbedded操作系統，使云客戶(hù)端的應用程序能夠同時(shí)進(jìn)行操作，提高了云客戶(hù)端的處理能力。其一，客戶(hù)在充電樁中輸入操作命令之后，云客戶(hù)端能夠將此命令傳達到云服務(wù)端。云服務(wù)端通過(guò)對所使用的充電樁的參數的分析來(lái)實(shí)現對于客戶(hù)的電動(dòng)汽車(chē)的充電。另外，云服務(wù)端能夠實(shí)現對于充電樁的規劃，使充電樁的充電過(guò)程得到*效管理；其二，將充電樁的部署配置信息上傳到云服務(wù)器端進(jìn)行保存，維修或更換設備時(shí)從云服務(wù)器端下載相應的部署配置信息并應用；其三，云服務(wù)端能夠存儲云客戶(hù)端的充電監控數據信息。在數據信息傳遞的過(guò)程中，云客戶(hù)端采用了端對端的通信模式。這種通信模式提高了數據信息的安全性，使得客戶(hù)的充電數據信息更加的安全；其四，充電結束后計量信息上傳至云服務(wù)器端并由云服務(wù)器端結合所處區域、充電時(shí)間、充電方式和分時(shí)電價(jià)等參數進(jìn)行計價(jià)計算，并自動(dòng)下發(fā)至充電樁進(jìn)行扣款操作。另外，云服務(wù)器端可以將費用直接下發(fā)到充電樁的裝置上，使充電樁能夠自動(dòng)對客戶(hù)的讀卡器實(shí)現扣款。

2.3監控模塊

監控板包括模擬量采集單元、開(kāi)關(guān)量采集單元和輸出控制單元，三者通過(guò)RS485方式與云客戶(hù)端雙向通信連接。工業(yè)級串口采集12路數字量/開(kāi)關(guān)量輸入控制、8路繼電器輸出控制，防雷擊，抗強干擾，全光電隔離數字量，用于實(shí)時(shí)監控充電樁各種開(kāi)關(guān)量信號的狀態(tài)。在CAN總線(xiàn)的作用下，電池監控模塊能夠實(shí)現對于客戶(hù)的電動(dòng)汽車(chē)電池數據的讀取。CAN總線(xiàn)通過(guò)與云客戶(hù)端的連接，能夠監測到客戶(hù)的充電電池的各個(gè)參數情況，實(shí)現了對于充電的整個(gè)過(guò)程的控制管理。CAN總線(xiàn)、RS485與云客戶(hù)端的連接能夠實(shí)現對于充電機上的數據的讀取。充電機上的各個(gè)參數也能夠通過(guò)這種連接被時(shí)刻的進(jìn)行監測，提高了整個(gè)充電過(guò)程的可靠性和安全性。充電機監控模塊能夠實(shí)現對于整個(gè)充電過(guò)程的控制管理。采用靜止式交流有功電能表，安裝在充電樁輸出端與充電機之間，通過(guò)RS232方式與云客戶(hù)端連接，可計量基波有功總電能和各費率有功電能，計量奇次庇波電能。

3基于云計算平臺的電動(dòng)汽車(chē)充電樁系統的實(shí)現

首先，基于云計算平臺的電動(dòng)汽車(chē)充電樁通過(guò)云服務(wù)器端來(lái)對客戶(hù)所用的充電樁進(jìn)行監控。在實(shí)際應用中，云服務(wù)器端能夠降低充電樁的大量使用對于電網(wǎng)所造成的影響，提高了充電過(guò)程的安全性；其次，使用基于云計算平臺的電動(dòng)汽車(chē)充電樁，實(shí)現了將充電過(guò)程數據全部上傳，既保證數據安全也便于對設備運行進(jìn)行監控；同時(shí)由云服務(wù)器端綜合考慮用電時(shí)間、區域和方式等多方面因素進(jìn)行計費，保證計費準確性與合理性；然后，基于云計算平臺的電動(dòng)汽車(chē)充電樁可以把充電樁的充電設備的配置信息通過(guò)云客戶(hù)端上傳導云服務(wù)器端進(jìn)行存儲。當維修人員需要對充電樁進(jìn)行維修時(shí)，可以直接從云服務(wù)器端實(shí)現對于配置信息的下載，不需要再對信息進(jìn)行重新配置。另外，基于云計算平臺的電動(dòng)汽車(chē)充電樁系統通過(guò)對于模塊化的使用使得系統具有一定的D特性和靈巧性。這在一定程度上有利于維修人員對于充電樁的維護并且能夠在后期實(shí)現對于充電樁的功能的增加和擴展，使得人們對于充電樁的操作更加方便。

4 安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營(yíng)云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的電動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地數據采集和監控，實(shí)時(shí)監控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢(xún)等。同時(shí)對充電機過(guò)溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類(lèi)故障進(jìn)行預警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶(hù)通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

4.3系統結構

4.3.1系統分為四層：

1）即數據采集層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、數據中心層和客戶(hù)端層。

2）數據采集層：包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車(chē)智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進(jìn)行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡(luò )傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器。

4）數據中心層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，應用服務(wù)器部署數據采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數據服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶(hù)端層：系統管理員可在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費平臺。終端充電用戶(hù)通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實(shí)時(shí)監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時(shí)為運維人員提供運維APP，充電用戶(hù)提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時(shí)長(cháng)、充電金額、充電度數、充電樁故障等進(jìn)行統計顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

4.4.2實(shí)時(shí)監控

實(shí)時(shí)監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過(guò)程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

4.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶(hù)賬戶(hù)，對其進(jìn)行賬戶(hù)進(jìn)行充值、退款、凍結、注銷(xiāo)等操作，可查看小區用戶(hù)每日的充電交易詳細信息。

4.4.4故障管理

設備自動(dòng)上報故障信息，平臺管理人員可通過(guò)平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運維人員可通過(guò)運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現場(chǎng)問(wèn)題。

4.4.5統計分析

通過(guò)系統平臺，從充電站點(diǎn)、充電設施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢(xún)充電交易統計信息、能耗統計信息等。

4.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營(yíng)商戶(hù)，運營(yíng)商可建立和管理其運營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設施，維護充電設施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線(xiàn)卡用戶(hù)充值、 凍結和解綁。

4.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢(xún)流量卡使用情況、查詢(xún)充電\充值情況，進(jìn)行遠程參數設置，同時(shí)可接收故障推送

4.4.8充電小程序

面向充電用戶(hù)使用，可查看附近空閑設備，主要包含掃碼充電、賬戶(hù)充值，充電卡綁定、交易查詢(xún)、故障申訴等功能。

4.5系統硬件配置

5結語(yǔ)

總之，電動(dòng)汽車(chē)充電樁采用這種全新的云計算平臺不僅在安全性、穩定性方面有較大的提高，在大規模數據的并行批量處理、海量數據的存儲、設備容錯和故障恢復能力等問(wèn)題上也有了很大改進(jìn)，不僅提高了計算效果，同時(shí)提升了整個(gè)充換電站的安全等級，解決了阻礙充電站發(fā)展的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。

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