智能監測與有效運維：安科瑞物聯網充電樁運行管理平臺設計

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*和功能不夠健全問題，設計一種基于物聯網的充電樁及運行管理平臺。綜合利用傳感技術、電子技術及通訊技術對充電樁的運行狀態參數、運行環境參數進行實時監控，并采用集中管理、區域管理和用戶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。

關鍵詞：充電樁 ；電動汽車；物聯網；APP客戶端；安科瑞丁一187+6159=9093

0.前言

新能源汽車滿足了環境保護的要求，具有較強的生命力，因此生產規模與使用與日俱增，隨之而來的，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*，而且功能也不夠健全，不足以保證電動汽車充電站建設順利進行，因此在現有基礎上*其結構和功能，設計一種新型智能充電樁及運行管理平臺，對保障電動汽車行業的發展尤為重要。

1.國內外研究現狀綜述

充電樁主要分為立式和壁掛式兩類。立式充電樁適用于戶外及小區停車位，無需靠墻，但防護性弱、占地面積大且易損壞，對防水、防潮等性能要求較高；壁掛式充電樁依賴墻體固定，適用于室內及地下停車位，卻存在安裝復雜、成本高、結構復雜不便拆卸檢修的問題。

在管理系統方面，現有系統僅適用于單一充電站或小型項目，技術應用處于初級階段。計費系統難以滿足大規模充電站的功能需求，且缺乏統一的計費、通信協議及接口標準，各充電站相對獨立。

2.智能充電樁本體及其網絡監控管理體系的設計

2.1 智能充電樁網絡監控管理體系的設計

充電樁分布密度與范圍遠超加油站，為解決其管理、狀態監測及信息同步問題，本文設計三級智能化監測與管理網絡：一級為用戶通過手機APP與充電樁協定完成充電；二級為區域監測管理平臺無人值守定時巡檢轄區內充電樁，采集并存儲其健康、工作等狀態數據。

2.2 充電樁本體結構的設計

智能充電樁本體由充電樁主體、監控模塊及后端維護與信息集成平臺構成，融合大數據與物聯網技術。信息集成平臺通過與大數據平臺信息對比，提升監控分析的準確度與可靠性，保障充電樁穩定運行；物聯網技術實現了信息集成平臺與用戶端APP的有效線上信息傳遞。

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

后端監控模塊集成配電、充電、安全監控等功能，實現集中管控。充電樁顯示屏僅展示故障、充電時長、繳費等用戶關注的實時信息，電壓、電流等電氣參數及用戶使用、諧波等綜合信息則傳輸至后端維護與信息集成平臺，經整合后定期上傳至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

基于行業發展現狀，該平臺可在線監測充電樁及充電站綜合運行狀態，為運營規劃與巡檢維護提供可靠數據支撐。其核心功能包括：

監控功能：分為監測（收集分析設備運行及環境數據，判斷運行狀態與態勢）和控制（轉換工作人員指令為設備可識別信號，驅動設備響應）兩類；

交互功能：通過人機交互界面，以圖文、視聽等多種形式呈現數據，預留外接設備接口，實現指令轉換執行與數據反饋校正。

3.安科瑞AcrelCloud-9000充電站運營平臺

3.1平臺概述

安科瑞充電站運營平臺依托物聯網、云計算、互聯網、大數據、AI等技術，對充電站配電系統的運行、電能消耗、電能質量、充電安全和行為安全進行實時監控和預警，為充電站的可靠、安全、經濟運行提供保障，并及時切除安全隱患、避免電氣火災發生，從而保障人員的生命財產安全，打造“安全、有效、舒適、綠色”的“人—車—樁—電網—互聯網—多種增值業務”的智慧充電站，提升充電站的社會和經濟價值。

3.2適用場合

可廣泛應用于醫院、學校、酒店、體育場等公共建筑；商業廣場、產業園等綜合園區；企業、住宅小區等場所。

3.3系統結構

平臺采用分層分布式結構，主要由感知層、網絡層和平臺層三個部分組成，詳細拓撲結構如下：

現場設備層：連接于網絡中的各類傳感器，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。

網絡通訊層：包含現場智能網關、網絡交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過網絡把數據上傳至搭建好的數據庫服務器，智能網關可在網絡故障時將數據存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。

平臺管理層：包含應用服務器和數據服務器，完成對現場所有智能設備的數據交換，可在PC端或移動端實現實時監測充電站配電系統運行狀態、充電樁的工作狀態、充電過程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應用。

多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電氣火災探測器、限流式保護器、智能插座可通過全網通4G通訊模組與平臺直接通訊。

電能質量分析儀表、煙霧傳感器和測溫裝置通過RS485，攝像頭通過RJ45與智能網關通訊，再由智能網關通訊通過4G統一與平臺通訊。

限流式保護器既可以通過4G連接平臺，也可以通過RS485連接網關。

平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能聯網的地方，通過有權限的賬號登陸網頁以及手機APP查看各處的運行情況。

3.4相關產品介紹

3.4.1 7KW交流充電樁AEV-AC007D

產品功能

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，如運行狀態監測、故障狀態監測、充電計量與計費以及充電過程的聯動控制等。

2）智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備*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絡運營平臺。

3）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現實時監控，財務報表分析等等。

4）保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能。

5）材質可靠：保證長期使用并抵御復雜天氣環境。

6）適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合GB/T20234.2-2015國標的電動汽車，適應不同車型的不同功率。

7）資產安全：產品全部由中國平安保險承保，充分保障設備、車輛、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

3.4.4限流式保護器ASCP210

產品功能：

1）短路保護：保護器實時監測用電線路電流，當線路發生短路故障時，能在150微秒內實現快速限流保護，并發出聲光報警信號；

2）過載保護：當線路電流過載且持續時間超過動作時間（3~60秒可設）時，保護器啟動限流保護，并發出聲光報警信號；

3）表內超溫保護：當保護器內部器件工作溫度過高時，保護器實施超溫限流保護，并發出聲光報警信號；

4）組網通訊：保護器具有1路RS485接口，可以將數據發送至后臺監控系統，實現遠程監控。

3.5平臺功能

3.5.1首頁

平臺首頁顯示充電站的位置及在線情況，統計充電站的充電數據。

3.5.2實時監控

1）充電站監控

可以按站點名稱進行篩選，顯示站點詳情、充電槍列表、統計訂單信息、故障記錄，點擊某個充電槍編號后再進入充電槍監控頁面實時監測變壓器負荷（搭配ACM300T、ADW300），當負荷超過50%時，系統會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當變壓器負荷超過80%時，系統將不允許新增充電樁開始充電，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；可以對充電中的回路進行手動終止；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，包括線路中的剩余電流、溫度及異常報警，如圖所示：

3.5.3故障管理

1）故障查詢

故障查詢中記錄了登錄用戶相關聯的所有故障信息。如圖所示：

2）故障派發

故障派發中記錄了當前待派發的故障信息。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，可查看規定時段關聯站點和關聯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，可查看相關時間內的故障數、故障狀態、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：

3.5.6財務報表

在財務報表中，可根據時間查看關聯站點的財務數據。如圖所示：

3.5.7收益查詢

在收益查詢中，可查看總的收益統計、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：

4.結語

（1）新型智能充電樁通過改變其結構，有效節約占地面積。通過*后臺管理系統的功能，不僅可以實現監測充電樁運行狀態的功能，充電樁結構和功能的改進，可以推動電動汽車行業的發展，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絡體系。采用三級監測與管理網絡實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到決策作用。