电动汽车快充站智能运维管理解决方案
机械工业信息中心、北京国电智源科技有限公司的研究人员王东方、郭伟等，在2018年第11期《电气技术》杂志上撰文，针对电动汽车快速充电站（以下简称快充站）运维管理存在的问题提出一个智能化互动解决方案。
通过当前成熟的安防技术、互动手段及新能源技术的智能整合，结合传感器物联网技术搭建一个分布式、智能化网络远程运维管理服务系统，更高效、便捷的对快充站进行运维管理，提升服务质量。同时通过数据可视化及数据挖掘技术，对运维数据进行智能化分析，为快充站长期运营管理提供决策参考。
随着国家对新能源汽车的宣传推广和政策支持，越来越多的人开始选择新能源汽车作为代步工具。与此同时，物联网、互联网在新能源领域的深入应用对充电设施的建设运营也提出了新的需求，要求充电站提升网络运营安全性和服务便捷性，实现服务质量多渠道保障、服务问题准现场解决。
当前快充站的运维管理依然以人工现场处理为主，本方案立足于建设一个覆盖快充站管理中心、快充站点、重点和非重点设备区域，支持监控运维网带外通讯，支持监控运维网独立自供电运行，集动力、环境、视频、设备、安防、消防综合监测、调控、监视软硬件平台于一体的分布式、智能化网络远程运维管理系统。
根据在建或者已建成的电动汽车快充站建设情况，着重从用户使用的角度考虑，提高服务整体水平；利用当前成熟的方案和产品，充分发掘产品的互动性，达到对整体运营环境及设备可选择、可控制的目的。
1 设计
系统由智能安防、智能交互、新能源供电系统、云智控服务平台等组成，同时充分考虑系统扩展性及增值运营业务。
1.1 智能安防
利用云计算技术，整合当前快充站已有的视频监控系统，环境监控系统，搭建快充站气象站及智能消防体系，利用数据压缩技术、云存储等手段，通过互联网公网定向传输、VPN、CDN等多种渠道，实现与现有（或新建）监控中心联通，到达对充电站的实时及触发式监控。
1.2 智能交互
智能交互设备是智控服务平台核心组件，是用户操作的核心窗口，能够实现充电设施故障申报、车位管理、智能语音互动及协助、广告投放等核心功能及附加增值业务，系统由智能互动终端、智能地锁、车辆识别等自动智能感应设备组成。
同时为更好的提升资源利用率及用户满意度，在当前智能手机普及的情况下，利用SaaS级社会化客户关系管理平台（暨微信公众号）对数据结果进行展示，对关键信息实现实时推送，最大限度实现人、车、站的闭环交互。
1.3 新能源供电系统
在快充站充分利用太阳能、风能，加上市电构成三能一体的供电系统，可实现对站内本系统涉及的照明、监控、传感器、大屏等独立供电。系统是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。
系统可根据现场气象条件及需求进行灵活组合搭建，可设计为风光互补发电、风能独立发电、太阳能独立发电3种发电系统。为确保供电可靠性系统接入市电，并实现无间隙切换，保证自用电在长效可靠的状态下稳定的工作。
1.4 云智控服务平台
从智能安防、智能交互终端产生的数据信息汇集到智能服务平台进行集中处理，对车辆状态、快充站整体运营环境等进行梳理分析，并通过多种渠道反馈至系统管理侧人员或电动汽车用户。系统构架图如图1所示。
图1 系统构架图
2 功能
2.1 智能安防
1）可视化智能监控（如图2所示）。由安装在各快充站智能管控终端、高清摄像头、行为探测器和服务器软件等组成。当有预制告警事件触发系统设置的安全阀值，实时通过光纤或3G/4G移动网络将充电站运行状况的异动图像实时传送给集中管理中心。与此同时，在智能管控终端的硬盘上录制所采集的多路高清视频数据，以备事后回放和查询使用。
2）环境监测预警。采用物联网架构设计，结合各传感器、控制器可对各充电站的环境信息进行集中监测采集，不仅实现本地环境信息的可视化，还可通过光纤或3G/4G移动网络将充电站周边运行状况的环境信息实时传送给集中管理中心。
图2 可视化智能监控
3）智能消防监控报警。使用高灵敏度的火情数据传感器，通过布置在充电桩内部的数据采集装置，监测环境温度、气体成分等信息，智能判断内部火灾情况，可早期探测到火灾并按各种警报预案进行上报，以便采取一系列的干预动作（如预降温、传递信号至控制系统）。
4）周界防护预警。为避免人员因环境不熟悉或好奇等因素而产生安全隐患，需要在敏感、危险区域进行周界预警防范措施。当有人员侵入该区域时，实时触发报警信号（震动、红外光波，动态侦测等），通过联动报警广播，对侵入人员进行语音警示，进而制止侵入人员的后续行为。
2.2 智能交互
用户进入快充站时，交互终端会自动播放 “欢迎使用绿色清洁能源”的欢迎词。由于电动汽车的充电需要较长的时间，因此在此期间可以利用互动终端的液晶屏和大尺寸全彩LED屏进行便民信息、促销信息、公益信息和广告信息的发布，既解决了充电等待的问题，又为快充站提供了增值业务。
系统通过云平台利用互联网对发布信息进行远程集中式监控和管理，可以快速、灵活、安全的完成发布内容的更新，运维成本低、效率高。同时采用微信公众号进行交互形成互动闭环。
2.3 新能源
光伏系统太阳能电池板安装于快充站车棚顶部，配置多晶硅组件太阳能电池板。
风机系统采用组合式垂直轴风力发电机和太阳能电池产生的电能起互相补充对蓄电池进行充电，为站内照明、LED屏幕及监控等系统供电，如图3所示。
储能单元电芯采用磷酸铁锂电池，具有比能量高、循环寿命长、效率高、自放电率低、安全无污染等特点。容量根据站点实际情况进行设定。
图3 风、光储能
3 平台
3.1 站点及设备
对快充站的名称、地址、管理归属单位、责任人基本信息（联系人、联系方式、所在单位等）、站内充电桩的型号、数量、规格、车位、地锁等信息的维护，以便于快充站的基本信息展示和管理。同时，可对快充站附近辅助设施进行标注，如银行、ATM机、超市、咖啡厅等。
3.2 可视化
对快充站环境数据、空气质量进行分析及可视化展现，支持时间周期、快充站、图表结合的形式进行查询、统计及分析，分别如图4和图5所示。
图4 快充站环境数据
图5 快充站空气质量统计
1）根据各充电站现场需要配置1—4路高清数字摄像机；2）根据需要配置对现场音频的采集；3）智能互动管控终端提供GPS/北斗双模式定位；4）通过3G/4G模块进行无线移动传输，支持FDD/TD-LTE4G网络/WCDMA等3G网络；5）可通过无线网络，对快充站异动情况进行可视化监控。
根据实际状况设定视频预览状态，支持实时播放多个快充站的现场视频监控，如图6所示。
图6 快充站异动画面
3.3 增值业务
智能交互终端上的信息发布展示均可实现信息投放，包括如下。
1）便民类服务信息。如附近路况（道路封闭、限行、拥堵情况）、几日天气预报；附近消费基础设施提示：对周边的超市、银行、咖啡厅等进行简练播报。便于用户在充电期间合理安排时间。
2）广告类消息。系统平台对投放的信息进行维护管理，可远程对投放的内容进行动态更新；投放与电动车息息相关的广告类信息，如电动车应急救援信息、电动车保养等。
3.4 运营评估
通过长期的数据积累，根据充电站内充电桩的充换电次数、车主充电时长等数据，分析充电桩的健康状态，建设适合度、用户行为、使用趋势等，根据车主在充电期间通过互动装置主动信息反馈内容，得出充电站服务提升空间。并按照一定时间段统计不同充电站环比、等比范围内的各项指标，对充电站的维护及建设提供数据支撑。
通过系统各个模块抓取数据，根据快充站管理需求设计出多种数据统计表并形成图形化数据分析，比如柱状图、饼状图等。例如访客分析等。
通过充电站内的交易信息，分析充电站的经济效益和相关成本回收周期等。
该方案通过云智控平台将各个子系统有机结合起来，将各接入站点的信息进行有序互联，统一管理，实现对快充站监控和数据采集，并通过最新数据展现技术进行数据管理查询，报表展现，在省电力公司实施完成后取得了较好的成效。