1基于云計(jì)算平臺的電動汽車充電樁系統(tǒng)的概述
本系統(tǒng)是基于云計(jì)算平臺基礎(chǔ)上，開發(fā)的一種智能充電設(shè)備，用以完成為電動汽車電池充電操作，并實(shí)現(xiàn)充電樁的有序充電管理，實(shí)現(xiàn)充電過程的規(guī)劃、監(jiān)控、計(jì)費(fèi)和調(diào)度管理。
該系統(tǒng)包含了云客戶端、通信模塊、監(jiān)控模塊以及人機(jī)交互裝置四個方面，通過互聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)對于充電的相關(guān)服務(wù)。云客戶端即中央處理器設(shè)備，是整個設(shè)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(tǒng)，具有獨(dú)*的32位計(jì)算體系結(jié)構(gòu)，以及完*保護(hù)的內(nèi)存模型，能夠滿足信息采集記錄、信息查詢顯示，監(jiān)控、通信和急?？刂频榷嗳蝿?wù)的并行執(zhí)行。通信模塊能夠通過GPRS、3/4G以及WIFI等網(wǎng)絡(luò)來將云服務(wù)器端的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換到云客戶端上，方便了客戶的查閱和了解。監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)了對于充電過程中的數(shù)據(jù)的采集，并能對充電樁在運(yùn)行過程中的各種信息加以控制。人機(jī)交換設(shè)備包括觸摸屏、打印機(jī)和讀卡器等，通過觸摸屏輸入控制命令，包括設(shè)備配置、操作命令輸入等操作，并顯示處理結(jié)果；通過打印機(jī)打印票；通過讀卡器對IC卡數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作。
2基于云計(jì)算平臺的電動汽車充電樁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)方案
基于云計(jì)算平臺的電動汽車充電樁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對于電動汽車充電過程中的監(jiān)控、計(jì)費(fèi)和記錄數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)方案使得電動汽車的充電過程更加安全，方便了客戶對于電動汽車的充電。另外，充電樁具有安全性高，維護(hù)、擴(kuò)展和功能增加方便的優(yōu)點(diǎn)。
2.2云客戶端
云客戶端采用了WindowsXPEmbedded操作系統(tǒng)，使云客戶端的應(yīng)用程序能夠同時進(jìn)行操作，提高了云客戶端的處理能力。其一，客戶在充電樁中輸入操作命令之后，云客戶端能夠?qū)⒋嗣顐鬟_(dá)到云服務(wù)端。云服務(wù)端通過對所使用的充電樁的參數(shù)的分析來實(shí)現(xiàn)對于客戶的電動汽車的充電。另外，云服務(wù)端能夠?qū)崿F(xiàn)對于充電樁的規(guī)劃，使充電樁的充電過程得到*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(shè)備時從云服務(wù)器端下載相應(yīng)的部署配置信息并應(yīng)用；其三，云服務(wù)端能夠存儲云客戶端的充電監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息。在數(shù)據(jù)信息傳遞的過程中，云客戶端采用了端對端的通信模式。這種通信模式提高了數(shù)據(jù)信息的安全性，使得客戶的充電數(shù)據(jù)信息更加的安全；其四，充電結(jié)束后計(jì)量信息上傳至云服務(wù)器端并由云服務(wù)器端結(jié)合所處區(qū)域、充電時間、充電方式和分時電價等參數(shù)進(jìn)行計(jì)價計(jì)算，并自動下發(fā)至充電樁進(jìn)行扣款操作。另外，云服務(wù)器端可以將費(fèi)用直接下發(fā)到充電樁的裝置上，使充電樁能夠自動對客戶的讀卡器實(shí)現(xiàn)扣款。
2.3監(jiān)控模塊
監(jiān)控板包括模擬量采集單元、開關(guān)量采集單元和輸出控制單元，三者通過RS485方式與云客戶端雙向通信連接。工業(yè)級串口采集12路數(shù)字量/開關(guān)量輸入控制、8路繼電器輸出控制，防雷擊，抗強(qiáng)干擾，全光電隔離數(shù)字量，用于實(shí)時監(jiān)控充電樁各種開關(guān)量信號的狀態(tài)。在CAN總線的作用下，電池監(jiān)控模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對于客戶的電動汽車電池?cái)?shù)據(jù)的讀取。CAN總線通過與云客戶端的連接，能夠監(jiān)測到客戶的充電電池的各個參數(shù)情況，實(shí)現(xiàn)了對于充電的整個過程的控制管理。CAN總線、RS485與云客戶端的連接能夠?qū)崿F(xiàn)對于充電機(jī)上的數(shù)據(jù)的讀取。充電機(jī)上的各個參數(shù)也能夠通過這種連接被時刻的進(jìn)行監(jiān)測，提高了整個充電過程的可靠性和安全性。充電機(jī)監(jiān)控模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對于整個充電過程的控制管理。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(jī)之間，通過RS232方式與云客戶端連接，可計(jì)量基波有功總電能和各費(fèi)率有功電能，計(jì)量奇次庇波電能。
3基于云計(jì)算平臺的電動汽車充電樁系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
首先，基于云計(jì)算平臺的電動汽車充電樁通過云服務(wù)器端來對客戶所用的充電樁進(jìn)行監(jiān)控。在實(shí)際應(yīng)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，提高了充電過程的安全性；其次，使用基于云計(jì)算平臺的電動汽車充電樁，實(shí)現(xiàn)了將充電過程數(shù)據(jù)全部上傳，既保證數(shù)據(jù)安全也便于對設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控；同時由云服務(wù)器端綜合考慮用電時間、區(qū)域和方式等多方面因素進(jìn)行計(jì)費(fèi)，保證計(jì)費(fèi)準(zhǔn)確性與合理性；然后，基于云計(jì)算平臺的電動汽車充電樁可以把充電樁的充電設(shè)備的配置信息通過云客戶端上傳導(dǎo)云服務(wù)器端進(jìn)行存儲。當(dāng)維修人員需要對充電樁進(jìn)行維修時，可以直接從云服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)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(jì)算平臺的電動汽車充電樁系統(tǒng)通過對于模塊化的使用使得系統(tǒng)具有一定的獨(dú)*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(hù)并且能夠在后期實(shí)現(xiàn)對于充電樁的功能的增加和擴(kuò)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(fèi)運(yùn)營云平臺
4.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時監(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。同時對充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，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)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。
4.2應(yīng)用場所
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)
4.3.1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)中心層和客戶端層。
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4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。
4）數(shù)據(jù)中心層：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)時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。
5）應(yīng)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(fèi)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(shè)施智能化大屏、實(shí)時監(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，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)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(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時可查看每個站點(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)時監(jiān)控
實(shí)時監(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(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)備自動上報(bào)故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時運(yùn)維人員可通過運(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)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。
4.4.5統(tǒng)計(jì)分析
通過系統(tǒng)平臺，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時間、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)平臺建立運(yùn)營商戶，運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)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(jié)和解綁。
4.4.7運(yùn)維APP
面向運(yùn)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
類型 | 型號 | 圖片 | 功能 |
安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺 | AcrelCloud-9000 |
| 安科瑞響應(yīng)國家節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號召，為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kW交流充電樁，30kW壁掛式直流充電樁，智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟(jì)、智能運(yùn)營管理的市場需求，提供電動汽車充電軟件解決方案，可以隨時隨地享受便捷高效安全的充電服務(wù)，微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務(wù)窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、高效、安全的充電服務(wù)。實(shí)現(xiàn)對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補(bǔ)給，能計(jì)時，計(jì)電度、計(jì)金額作為市民購電終端，同時為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性。 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能交流樁 | AEV-AC007D |
| 額定功率7kW，單相三線制，防護(hù)等級IP65，具備防雷 保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計(jì)量、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍(lán)牙支持刷卡，掃碼、免費(fèi)充電可選配顯示屏 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC030D |
| 額定功率30kW，三相五線制，防護(hù)等級IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn) 程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC060S |
| 額定功率60kW，三相五線制，防護(hù)等級IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC120S |
| 額定功率120kW，三相五線制，防護(hù)等級IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 |
10路電瓶車智能充電樁 | ACX10A系列 |
| 10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。 ACX10A-TYHN：防護(hù)等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 ACX10A-TYN：防護(hù)等級IP21，支持投幣、刷卡，免費(fèi)充電 ACX10A-YHW：防護(hù)等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YHN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YW：防護(hù)等級IP65，支持刷卡、免費(fèi)充電 ACX10A-MW：防護(hù)等級IP65，僅支持免費(fèi)充電 |
2路智能插座 | ACX2A系列 |
| 2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別，報(bào)警上報(bào)。 ACX2A-YHN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護(hù)等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡充電 |
20路電瓶車智能充電樁 | ACX20A系列 |
| 20路承載電流50A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別，報(bào)警上報(bào)。 ACX20A-YHN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX20A-YN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡，免費(fèi)充電 |
落地式電瓶車智能充電樁 | ACX10B系列 |
| 10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。 ACX10B-YHW：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機(jī)及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏 ACX10B-YHW-LL：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機(jī)及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤本地投放圖片及視頻廣告 |
智能邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān) | ANet-2E4SM |
| 4路RS485 串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC 12 V ～36 V 。支持4G擴(kuò)展模塊，485擴(kuò)展模塊。 |
擴(kuò)展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
擴(kuò)展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通 | ||
導(dǎo)軌式單相電表 | ADL200 |
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級 支持Modbus和645協(xié)議 證書：MID /CE認(rèn)證 |
導(dǎo)軌式電能計(jì)量表 | ADL400 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)，總正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 證書：MID /CE認(rèn)證 |
無線計(jì)量儀表 | ADW300 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計(jì)量（正、反向）、四象限無功電能 、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次） ；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級 證書：CPA/CE認(rèn)證 |
導(dǎo)軌式直流電表 | DJSF1352-RN |
| 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計(jì)量，復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)，SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入較大1000V，電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級，1路485通訊，1路直流電能計(jì)量AC/DC85-265V供電 證書：MID/CE認(rèn)證 |
面板直流電表 | PZ72L-DE |
| 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計(jì)量:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級 證書：CE認(rèn)證 |
電氣防火限流式保護(hù)器 | ASCP200-63D |
| 導(dǎo)軌式安裝，可實(shí)現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過載限流保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功能;1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊(選配);額定電流為0~63A，額定電流菜單可設(shè)。 |
5結(jié)語
總之，電動汽車充電樁采用這種全新的云計(jì)算平臺不僅在安全性、穩(wěn)定性方面有較大的提高，在大規(guī)模數(shù)據(jù)的并行批量處理、海量數(shù)據(jù)的存儲、設(shè)備容錯和故障恢復(fù)能力等問題上也有了很大改進(jìn)，不僅提高了計(jì)算效果，同時提升了整個充換電站的安全等級，解決了阻礙充電站發(fā)展的一個瓶頸問題。
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