安科瑞 劉邁

摘要：文章以新能源電動(dòng)汽車充電樁為研究對(duì)象，分析了新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維管理的現(xiàn)狀以及存在的難點(diǎn)問(wèn)題，提出了新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維一體化的管理思路，并指出要用數(shù)字化技術(shù)、信息化技術(shù)對(duì)新能源電動(dòng)汽車充電樁進(jìn)行三維可視化建模與全天時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，輔助支撐新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維閉環(huán)管理、故障診斷與預(yù)警等，切實(shí)提高新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維管理效率。關(guān)鍵詞：新能源電動(dòng)汽車；充電樁；運(yùn)維管理；1 引言 傳統(tǒng)以汽油、柴油等能源為驅(qū)動(dòng)力的汽車運(yùn)行模式具有高能耗、高污染等弊端，在城市交通通達(dá)度日益增加、汽車在出行工具中占比明顯增加的情況下，大量的燃油汽車尾氣會(huì)加劇城區(qū)的空氣污染，導(dǎo)致能源的枯竭。新能源汽車所使用的電能資源具有良好的清潔性、可再生性，汽車行駛過(guò)程中產(chǎn)生的能源消耗成本與污染氣體量較小，是汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方向。新能源充電樁是為新能源汽車提供電能補(bǔ)充的工作站。隨著新能源電動(dòng)汽車在汽車總擁有量中占比的增加，新能源充電樁的規(guī)劃、建設(shè)及后期的運(yùn)維管理等均直接關(guān)系到新能源充電樁的運(yùn)營(yíng)收益以及其對(duì)新能源汽車的貢獻(xiàn)。

2 新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維管理現(xiàn)狀

2.1區(qū)域分布不均勻

新能源電動(dòng)汽車的推廣時(shí)間不長(zhǎng)，電動(dòng)車充電樁的發(fā)展周期也較短，相較于傳統(tǒng)燃油汽車的體量，新能源電動(dòng)汽車的總體占比不高，但卻呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)。在有限的新能源電動(dòng)汽車數(shù)量以及廣闊的區(qū)域面積下，新能源電動(dòng)汽車充電樁的區(qū)域分布呈現(xiàn)出明顯的不均勻特性。不少城市的新能源電動(dòng)汽車充電樁數(shù)量不多，分布較為分散且偏遠(yuǎn)，尤其是一些車流密集區(qū)，充電樁數(shù)量明顯不足，一方面不利于新能源電動(dòng)汽車及時(shí)充電，一方面也不利于充電樁巡檢人員的日常巡檢、運(yùn)維與管理。

2.2運(yùn)維管理不及時(shí)

新能源電動(dòng)汽車充電樁以電子類產(chǎn)品為主，其長(zhǎng)期位于外部環(huán)境中且使用頻次較高，容易導(dǎo)致充電樁設(shè)備設(shè)施出現(xiàn)老化或損壞等現(xiàn)象，需要及時(shí)對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行排查與檢修，以免運(yùn)維管理時(shí)效不足，影響新能源電動(dòng)汽車車主的使用。同時(shí)，有限的巡檢與運(yùn)維養(yǎng)護(hù)人力資源難以實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源電動(dòng)汽車充電樁全天時(shí)的監(jiān)測(cè)，應(yīng)急處理與故障維修存在滯后性。此外，不少地區(qū)的電動(dòng)車充電樁運(yùn)維養(yǎng)護(hù)工作由制造廠商負(fù)責(zé)，由廠商安排巡檢人員現(xiàn)場(chǎng)巡檢并發(fā)現(xiàn)充電樁運(yùn)行缺陷與故障，在運(yùn)維人力成本的制約下，廠商的巡檢力量薄弱，運(yùn)維管理的實(shí)時(shí)性與及時(shí)性不夠，新能源電動(dòng)汽車充電樁的運(yùn)維管理成本反而有所增加。

3 新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維管理思路與方法

3.1新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維管理思路

針對(duì)當(dāng)前新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維管理中存在的問(wèn)題，提出一種運(yùn)維一體化管理模式，對(duì)數(shù)字化技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等進(jìn)行組合優(yōu)化與使用，有效整合新能源電動(dòng)汽車充電樁的日常巡檢、缺陷反饋、缺陷維修、日常養(yǎng)護(hù)，降低新能源電動(dòng)汽車充電樁巡檢與運(yùn)維管理成本，提高運(yùn)維管理與缺陷處理的工作效率，延長(zhǎng)新能源電動(dòng)汽車充電樁的使用壽命。

3.1.1新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維一體化管理內(nèi)容

新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維管理主要包括充電樁日常運(yùn)行狀態(tài)巡檢、發(fā)現(xiàn)缺陷反饋、缺陷維修與故障處理等。通過(guò)日常運(yùn)行狀態(tài)巡檢、及時(shí)掌握新能源電動(dòng)汽車充電樁的運(yùn)行狀態(tài)與異常情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)充電樁設(shè)備設(shè)施缺陷以及安全隱患，以便維修人員及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行缺陷處理與隱患消除，提高新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)行的安全性。充電樁的缺陷維修與故障處理需要充電樁廠商安排工作人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行缺陷確認(rèn)與設(shè)備檢修，過(guò)程中涉及諸多工程任務(wù)單，如缺陷派單表、檢修確認(rèn)單、過(guò)程控制單等，通過(guò)規(guī)范化與流程化的管控，推動(dòng)新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維管理形成一個(gè)有機(jī)整體。

3.1.2新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維一體化管理制度流程

為適配新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維一體化管理這一目標(biāo)，需根據(jù)管理內(nèi)容以及分工職責(zé)優(yōu)化管理制度與流程，進(jìn)一步規(guī)范充電樁巡檢、運(yùn)維、養(yǎng)護(hù)、管理等工作。在運(yùn)維一體化管理制度方面，可著眼于新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維一體化管理的內(nèi)容進(jìn)行規(guī)章制度的梳理與*，圍繞巡檢與運(yùn)維人員管理、新能源電動(dòng)汽車充電樁日常運(yùn)行監(jiān)測(cè)、充電樁營(yíng)銷管理等方面，利用規(guī)章制度詳細(xì)列明充電樁設(shè)備設(shè)施巡檢要求、巡檢內(nèi)容、檢修事項(xiàng)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全操作規(guī)程等，為新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維一體化管理提供制度支持。在運(yùn)維一體化管理流程方面，結(jié)合新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維管理內(nèi)容，設(shè)計(jì)與優(yōu)化運(yùn)維管理業(yè)務(wù)流程，巡檢人員巡檢發(fā)現(xiàn)充電樁設(shè)備設(shè)施缺陷，將缺陷提交檢修單位，檢修單位受理缺陷并正式派單，安排維修人員至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行核實(shí)，分析現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境是否具備檢修條件，以便考慮采取停電作業(yè)的方式進(jìn)行檢修，并及時(shí)將檢修結(jié)果反饋提交給檢修單位。

3.2新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維管理方法

3.2.1新能源電動(dòng)汽車充電樁三維可視化

為強(qiáng)化對(duì)新能源電動(dòng)汽車充電樁的集成化管理，可利用GIS 技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等對(duì)新能源電動(dòng)汽車充電樁進(jìn)行空間數(shù)據(jù)組織與管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁空間分布的直觀化表達(dá)，其中充電樁可以以點(diǎn)狀要素進(jìn)行表達(dá)。同時(shí)，可利用三維建模技術(shù)對(duì)電動(dòng)車充電樁進(jìn)行三維可視化建模，通過(guò)二三維切換，為充電樁管理人員提供不同維度全局漫游與細(xì)節(jié)瀏覽的工具，以便充電樁管理人員統(tǒng)籌掌握片區(qū)內(nèi)的所有新能源電動(dòng)汽車充電樁（見(jiàn)圖1）。

3.2.2新能源電動(dòng)汽車充電樁設(shè)備監(jiān)測(cè)

在新能源電動(dòng)汽車充電樁二維表達(dá)、三維建模的基礎(chǔ)上，依托物聯(lián)網(wǎng)與傳感器設(shè)備對(duì)每一個(gè)新能源電動(dòng)汽車充電樁的設(shè)備功率、充電情況、安防動(dòng)態(tài)、作業(yè)信息、實(shí)時(shí)狀態(tài)等參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行24h采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源電動(dòng)汽車充電樁的全天時(shí)監(jiān)測(cè)。新能源電動(dòng)汽車充電樁設(shè)備監(jiān)測(cè)是新能源電動(dòng)汽車充電樁故障預(yù)測(cè)預(yù)警的重要數(shù)據(jù)源，通過(guò)對(duì)充電樁設(shè)備24h監(jiān)測(cè)與運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)采集，可以從數(shù)據(jù)中分析與挖掘出充電樁設(shè)備的相關(guān)運(yùn)行狀況。新能源電動(dòng)汽車充電樁設(shè)備監(jiān)測(cè)可作為新能源電動(dòng)汽車充電樁巡檢的輔助構(gòu)成，以便巡檢人員有針對(duì)性地對(duì)監(jiān)測(cè)異常情況進(jìn)行故障缺陷排查。同時(shí)，新能源電動(dòng)汽車充電樁設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)下所積累的新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)行數(shù)據(jù)可以用于充電樁管理歷史狀態(tài)的追溯，便于管理人員通過(guò)時(shí)間查詢檢索到特定時(shí)間內(nèi)的充電樁運(yùn)行情況。當(dāng)前，數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展迅速，在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為深入，可面向新能源電動(dòng)汽車充電樁構(gòu)建數(shù)字化孿生，通過(guò)對(duì)孿生充電樁進(jìn)行分析，可以提高充電樁設(shè)備監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度。如某充電樁生產(chǎn)廠商通過(guò)新能源云平臺(tái)下的云端模型訓(xùn)練機(jī)制，對(duì)充電樁檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行大數(shù)據(jù)模型訓(xùn)練。同時(shí)，再通過(guò)邊緣計(jì)算將算法部署在本地智能邊緣，形成本地充電樁的數(shù)字化孿生。基于此，檢測(cè)人員可先用設(shè)備進(jìn)行充電作業(yè)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集，然后通過(guò)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行充電作業(yè)的效果分析算法，并讓設(shè)備再進(jìn)行多維度的函數(shù)進(jìn)行分析，讓充電器檢測(cè)裝置將分析好的數(shù)據(jù)結(jié)果傳回至的天工物聯(lián)網(wǎng)上，使全部線下檢測(cè)設(shè)備擁有實(shí)時(shí)化輸出作業(yè)的功能，從而讓線上的云端檢測(cè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息同步的能力。

3.2.3新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維閉環(huán)管理

傳統(tǒng)的新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維管理以人工為主，自新能源電動(dòng)汽車充電樁日常巡檢發(fā)現(xiàn)故障或缺陷，至故障或缺陷上報(bào)、廠商安排維修人員復(fù)核與維修、維修情況反饋等流程的閉環(huán)管理存在一定的時(shí)間滯后性。利用信息化技術(shù)與信息管理系統(tǒng)對(duì)新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維閉環(huán)管理的流程進(jìn)行業(yè)務(wù)化梳理，并利用線上實(shí)時(shí)填報(bào)巡檢發(fā)現(xiàn)故障或缺陷單、缺陷單線上的流轉(zhuǎn)審批與派單、缺陷單受理與現(xiàn)場(chǎng)維修、缺陷單維修情況反饋等推動(dòng)新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維流程的閉環(huán)式管理。新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維閉環(huán)管理可以避免日常巡檢發(fā)現(xiàn)的設(shè)備故障，或缺陷出現(xiàn)遺漏而未能及時(shí)維修，也可以較好地提高新能源電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)維的效率，通過(guò)派單、維修、反饋等中間過(guò)程的留痕，確保每一個(gè)流程任務(wù)分解清晰、責(zé)任分解到人，實(shí)現(xiàn)相關(guān)責(zé)任人與工作成效的線上追溯。

3.2.4新能源電動(dòng)汽車充電樁故障診斷

故障診斷與預(yù)警可以有效降低新能源電動(dòng)汽車充電樁的實(shí)際故障率，延長(zhǎng)新能源電動(dòng)汽車充電樁設(shè)備的實(shí)際使用壽命。新能源電動(dòng)汽車充電樁故障診斷是在新能源電動(dòng)汽車充電樁三維建模與設(shè)備全天監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，依托監(jiān)測(cè)的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與數(shù)據(jù)挖掘，引入故障樹、深度學(xué)習(xí)算法等對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)中的異常情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并依據(jù)此異常情況進(jìn)行新能源電動(dòng)汽車充電樁故障準(zhǔn)確診斷，評(píng)判出新能源電動(dòng)汽車充電樁的故障類型、故障原因以及故障發(fā)生的大概位置，以便新能源電動(dòng)汽車充電樁設(shè)備監(jiān)控平臺(tái)的管理人員及時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程控制模塊調(diào)整充電樁的啟閉狀態(tài)，減少充電樁繼續(xù)使用給充電樁設(shè)備以及新能源電動(dòng)汽車帶來(lái)?yè)p害。使用高靈敏度的火情數(shù)據(jù)傳感器，通過(guò)布置在充電樁內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集裝置，監(jiān)測(cè)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(cè)到火災(zāi)并按各種警報(bào)預(yù)案進(jìn)行上報(bào)，以便采取一系列干預(yù)動(dòng)作，如預(yù)降溫、傳遞信號(hào)至控制系統(tǒng)。

4 安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)選型方案

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)**層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)**層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問(wèn)電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

4.4 安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)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(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

4.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)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(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶，對(duì)其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

4.4.4故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過(guò)平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過(guò)運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過(guò)充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

4.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

4.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶，運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、 凍結(jié)和解綁。

4.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對(duì)站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可接收故障推送

4.4.8充電小程序

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

4.5系統(tǒng)硬件配置

5 結(jié)語(yǔ)

新能源電動(dòng)汽車以電能為能量源，清潔能源的使用可以減少新能源電動(dòng)汽車行駛過(guò)程中造成的污染。新能源電動(dòng)汽車充電樁是為新能源電動(dòng)汽車提供電能補(bǔ)給的設(shè)備，在新能源電動(dòng)汽車飛速發(fā)展的現(xiàn)階段，充電樁的運(yùn)維管理水平直接關(guān)系到新能源電動(dòng)汽車的實(shí)用性。 當(dāng)前，新能源電動(dòng)汽車充電樁存在區(qū)域分布不均、運(yùn)維管理不及時(shí)等問(wèn)題，影響充電樁的實(shí)際使用率以及運(yùn)營(yíng)管理成本。鑒于此，需引入計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、信息化技術(shù)對(duì)新能源電動(dòng)汽車充電樁的運(yùn)維管理模式進(jìn)行創(chuàng)新，對(duì)運(yùn)維管理流程與運(yùn)維管理內(nèi)容進(jìn)行梳理與數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)新能源電動(dòng)汽車充電樁設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)全天時(shí)監(jiān)測(cè)、設(shè)備巡檢運(yùn)維流程化管控、故障或缺陷診斷預(yù)警等，延長(zhǎng)新能源電動(dòng)汽車充電樁的使用壽命。

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