安科瑞 劉邁

摘要：文章以新能源電動汽車充電樁為研究對象，分析了新能源電動汽車充電樁運維管理的現(xiàn)狀以及存在的難點問題，提出了新能源電動汽車充電樁運維一體化的管理思路，并指出要用數(shù)字化技術、信息化技術對新能源電動汽車充電樁進行三維可視化建模與全天時運行狀態(tài)監(jiān)測，輔助支撐新能源電動汽車充電樁運維閉環(huán)管理、故障診斷與預警等，切實提高新能源電動汽車充電樁運維管理效率。關鍵詞：新能源電動汽車；充電樁；運維管理；1 引言 傳統(tǒng)以汽油、柴油等能源為驅動力的汽車運行模式具有高能耗、高污染等弊端，在城市交通通達度日益增加、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加劇城區(qū)的空氣污染，導致能源的枯竭。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)轉型升級的重要方向。新能源充電樁是為新能源汽車提供電能補充的工作站。隨著新能源電動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、建設及后期的運維管理等均直接關系到新能源充電樁的運營收益以及其對新能源汽車的貢獻。

2 新能源電動汽車充電樁運維管理現(xiàn)狀

2.1區(qū)域分布不均勻

新能源電動汽車的推廣時間不長，電動車充電樁的發(fā)展周期也較短，相較于傳統(tǒng)燃油汽車的體量，新能源電動汽車的總體占比不高，但卻呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢。在有限的新能源電動汽車數(shù)量以及廣闊的區(qū)域面積下，新能源電動汽車充電樁的區(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汽車充電樁數(shù)量不多，分布較為分散且偏遠，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汽車及時充電，一方面也不利于充電樁巡檢人員的日常巡檢、運維與管理。

2.2運維管理不及時

新能源電動汽車充電樁以電子類產(chǎn)品為主，其長期位于外部環(huán)境中且使用頻次較高，容易導致充電樁設備設施出現(xiàn)老化或損壞等現(xiàn)象，需要及時對故障問題進行排查與檢修，以免運維管理時效不足，影響新能源電動汽車車主的使用。同時，有限的巡檢與運維養(yǎng)護人力資源難以實現(xiàn)對新能源電動汽車充電樁全天時的監(jiān)測，應急處理與故障維修存在滯后性。此外，不少地區(qū)的電動車充電樁運維養(yǎng)護工作由制造廠商負責，由廠商安排巡檢人員現(xiàn)場巡檢并發(fā)現(xiàn)充電樁運行缺陷與故障，在運維人力成本的制約下，廠商的巡檢力量薄弱，運維管理的實時性與及時性不夠，新能源電動汽車充電樁的運維管理成本反而有所增加。

3 新能源電動汽車充電樁運維管理思路與方法

3.1新能源電動汽車充電樁運維管理思路

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

3.1.1新能源電動汽車充電樁運維一體化管理內(nèi)容

新能源電動汽車充電樁運維管理主要包括充電樁日常運行狀態(tài)巡檢、發(fā)現(xiàn)缺陷反饋、缺陷維修與故障處理等。通過日常運行狀態(tài)巡檢、及時掌握新能源電動汽車充電樁的運行狀態(tài)與異常情況，及時發(fā)現(xiàn)充電樁設備設施缺陷以及安全隱患，以便維修人員及時到現(xiàn)場進行缺陷處理與隱患消除，提高新能源電動汽車充電樁運行的安全性。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)場進行缺陷確認與設備檢修，過程中涉及諸多工程任務單，如缺陷派單表、檢修確認單、過程控制單等，通過規(guī)范化與流程化的管控，推動新能源電動汽車充電樁運維管理形成一個有機整體。

3.1.2新能源電動汽車充電樁運維一體化管理制度流程

為適配新能源電動汽車充電樁運維一體化管理這一目標，需根據(jù)管理內(nèi)容以及分工職責優(yōu)化管理制度與流程，進一步規(guī)范充電樁巡檢、運維、養(yǎng)護、管理等工作。在運維一體化管理制度方面，可著眼于新能源電動汽車充電樁運維一體化管理的內(nèi)容進行規(guī)章制度的梳理與完善，圍繞巡檢與運維人員管理、新能源電動汽車充電樁日常運行監(jiān)測、充電樁營銷管理等方面，利用規(guī)章制度詳細列明充電樁設備設施巡檢要求、巡檢內(nèi)容、檢修事項、技術標準、安全操作規(guī)程等，為新能源電動汽車充電樁運維一體化管理提供制度支持。在運維一體化管理流程方面，結合新能源電動汽車充電樁運維管理內(nèi)容，設計與優(yōu)化運維管理業(yè)務流程，巡檢人員巡檢發(fā)現(xiàn)充電樁設備設施缺陷，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)場進行核實，分析現(xiàn)場環(huán)境是否具備檢修條件，以便考慮采取停電作業(yè)的方式進行檢修，并及時將檢修結果反饋提交給檢修單位。

3.2新能源電動汽車充電樁運維管理方法

3.2.1新能源電動汽車充電樁三維可視化

為強化對新能源電動汽車充電樁的集成化管理，可利用GIS 技術、空間數(shù)據(jù)庫技術等對新能源電動汽車充電樁進行空間數(shù)據(jù)組織與管理，實現(xiàn)對充電樁空間分布的直觀化表達，其中充電樁可以以點狀要素進行表達。同時，可利用三維建模技術對電動車充電樁進行三維可視化建模，通過二三維切換，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)的所有新能源電動汽車充電樁（見圖1）。

3.2.2新能源電動汽車充電樁設備監(jiān)測

在新能源電動汽車充電樁二維表達、三維建模的基礎上，依托物聯(lián)網(wǎng)與傳感器設備對每一個新能源電動汽車充電樁的設備功率、充電情況、安防動態(tài)、作業(yè)信息、實時狀態(tài)等參數(shù)數(shù)據(jù)進行24h采集，實現(xiàn)對新能源電動汽車充電樁的全天時監(jiān)測。新能源電動汽車充電樁設備監(jiān)測是新能源電動汽車充電樁故障預測預警的重要數(shù)據(jù)源，通過對充電樁設備24h監(jiān)測與運行狀態(tài)參數(shù)采集，可以從數(shù)據(jù)中分析與挖掘出充電樁設備的相關運行狀況。新能源電動汽車充電樁設備監(jiān)測可作為新能源電動汽車充電樁巡檢的輔助構成，以便巡檢人員有針對性地對監(jiān)測異常情況進行故障缺陷排查。同時，新能源電動汽車充電樁設備長時間監(jiān)測下所積累的新能源電動汽車充電樁運行數(shù)據(jù)可以用于充電樁管理歷史狀態(tài)的追溯，便于管理人員通過時間查詢檢索到特定時間內(nèi)的充電樁運行情況。當前，數(shù)字孿生技術發(fā)展迅速，在工業(yè)領域應用較為深入，可面向新能源電動汽車充電樁構建數(shù)字化孿生，通過對孿生充電樁進行分析，可以提高充電樁設備監(jiān)測的準確度。如某充電樁生產(chǎn)廠商通過新能源云平臺下的云端模型訓練機制，對充電樁檢測設備進行大數(shù)據(jù)模型訓練。同時，再通過邊緣計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，檢測人員可先用設備進行充電作業(yè)過程的數(shù)據(jù)采集，然后通過檢測設備進行充電作業(yè)的效果分析算法，并讓設備再進行多維度的函數(shù)進行分析，讓充電器檢測裝置將分析好的數(shù)據(jù)結果傳回至的天工物聯(lián)網(wǎng)上，使全部線下檢測設備擁有實時化輸出作業(yè)的功能，從而讓線上的云端檢測平臺實現(xiàn)信息同步的能力。

3.2.3新能源電動汽車充電樁運維閉環(huán)管理

傳統(tǒng)的新能源電動汽車充電樁運維管理以人工為主，自新能源電動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、廠商安排維修人員復核與維修、維修情況反饋等流程的閉環(huán)管理存在一定的時間滯后性。利用信息化技術與信息管理系統(tǒng)對新能源電動汽車充電樁運維閉環(huán)管理的流程進行業(yè)務化梳理，并利用線上實時填報巡檢發(fā)現(xiàn)故障或缺陷單、缺陷單線上的流轉審批與派單、缺陷單受理與現(xiàn)場維修、缺陷單維修情況反饋等推動新能源電動汽車充電樁運維流程的閉環(huán)式管理。新能源電動汽車充電樁運維閉環(huán)管理可以避免日常巡檢發(fā)現(xiàn)的設備故障，或缺陷出現(xiàn)遺漏而未能及時維修，也可以較好地提高新能源電動汽車充電樁運維的效率，通過派單、維修、反饋等中間過程的留痕，確保每一個流程任務分解清晰、責任分解到人，實現(xiàn)相關責任人與工作成效的線上追溯。

3.2.4新能源電動汽車充電樁故障診斷

故障診斷與預警可以有效降低新能源電動汽車充電樁的實際故障率，延長新能源電動汽車充電樁設備的實際使用壽命。新能源電動汽車充電樁故障診斷是在新能源電動汽車充電樁三維建模與設備全天監(jiān)測的基礎上，依托監(jiān)測的設備運行參數(shù)進行統(tǒng)計分析與數(shù)據(jù)挖掘，引入故障樹、深度學習算法等對設備運行參數(shù)中的異常情況及時發(fā)現(xiàn)，并依據(jù)此異常情況進行新能源電動汽車充電樁故障準確診斷，評判出新能源電動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，以便新能源電動汽車充電樁設備監(jiān)控平臺的管理人員及時通過遠程控制模塊調(diào)整充電樁的啟閉狀態(tài)，減少充電樁繼續(xù)使用給充電樁設備以及新能源電動汽車帶來損害。使用高靈敏度的火情數(shù)據(jù)傳感器，通過布置在充電樁內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集裝置，監(jiān)測環(huán)境溫度、氣體成分等信息，智能判斷內(nèi)部火災情況，可早期探測到火災并按各種警報預案進行上報，以便采取一系列干預動作，如預降溫、傳遞信號至控制系統(tǒng)。

4 安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)選型方案

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。

4.3系統(tǒng)結構

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層、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)議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡傳輸層：通過4G網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器。

4）數(shù)據(jù)**層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫。

5）應客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

4.4 安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、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，查看設備使用率，合理分配資源。

4.4.2實時監(jiān)控

實時監(jiān)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賬戶，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4.4故障管理

設備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發(fā)處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

4.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

4.4.6基礎數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、 凍結和解綁。

4.4.7運維APP

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

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 結語

新能源電動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汽車行駛過程中造成的污染。新能源電動汽車充電樁是為新能源電動汽車提供電能補給的設備，在新能源電動汽車飛速發(fā)展的現(xiàn)階段，充電樁的運維管理水平直接關系到新能源電動汽車的實用性。 當前，新能源電動汽車充電樁存在區(qū)域分布不均、運維管理不及時等問題，影響充電樁的實際使用率以及運營管理成本。鑒于此，需引入計算機技術、數(shù)字化技術、信息化技術對新能源電動汽車充電樁的運維管理模式進行創(chuàng)新，對運維管理流程與運維管理內(nèi)容進行梳理與數(shù)字化，實現(xiàn)新能源電動汽車充電樁設備運行狀態(tài)全天時監(jiān)測、設備巡檢運維流程化管控、故障或缺陷診斷預警等，延長新能源電動汽車充電樁的使用壽命。

參考文獻

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