摘要：隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和“新基建"戰略的落地，充電設施投運規模日益擴大。電動(dòng)汽車(chē)充電設施屬于非專(zhuān)業(yè)用戶(hù)操作的高壓電力裝置，由于供應商良莠不齊、無(wú)人值守、普遍存在濫用、部分設施進(jìn)入老化階段等因素，決定了隨著(zhù)充電用戶(hù)的增加，充電場(chǎng)站運維保障及安全保障壓力快速增加。本文詳細闡述基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能運維解決方案，主動(dòng)適應充電設施運維挑戰，順應智能化的運維趨勢，支撐終端用戶(hù)的差異化服務(wù)需求。

關(guān)鍵詞：充電設施；物聯(lián)網(wǎng)；智能化

0引言

目前，充電設施運維工作評價(jià)體系中大概包括設備在線(xiàn)率、設備穩定運行率、線(xiàn)下服務(wù)客戶(hù)滿(mǎn)意率、充電設施利用率等重點(diǎn)指標。經(jīng)調查，充電設施運維普遍面臨如下4個(gè)方面挑戰：一是部分樁企運維支撐意愿下降，具體表現在?對樁企設備采購量下滑，質(zhì)保到期，運維工作量加大，部分廠(chǎng)商退出市場(chǎng)；二是充電場(chǎng)站運維復雜度提升，具體表現在?質(zhì)保到期，故障率提升，備件消耗增加，充電設施生產(chǎn)廠(chǎng)商、型號多，變配電、二次系統、電樁等多專(zhuān)業(yè)系統運維；三是充電用戶(hù)數量及質(zhì)量提升，具體表現在?特斯拉、蔚來(lái)等新能源汽車(chē)用戶(hù)對充電體驗感要求高；電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)數持續增長(cháng)；公交等專(zhuān)用領(lǐng)域對充電樁運維健康水平要求持續提升；四是公司對運營(yíng)績(jì)效要求提升，具體表現在工作重心從建設轉向運營(yíng)；需要運維提供差異化服務(wù)能力。

1充電設施運維趨勢和具體方案

經(jīng)實(shí)地走訪(fǎng)和調研，充電設施運維工作中普遍存在充電場(chǎng)站故障診斷及安全運維服務(wù)體系不完善，缺乏對充電過(guò)程的故障智能診斷及安全預警，無(wú)法提前發(fā)現潛在的設備缺陷和事故隱患。面對上述問(wèn)題和挑戰，必須在價(jià)值視角、組織模式、方法優(yōu)化等方面對充電設施運維方式進(jìn)行改造，在價(jià)值方面，將充電場(chǎng)站運維從設備視角轉變?yōu)闃I(yè)務(wù)和用戶(hù)視角，從技術(shù)導向轉變?yōu)橛脩?hù)體驗導向；在組織方面，采取“互聯(lián)網(wǎng)+"模式，推動(dòng)運維、檢測一體化；在方法方面，建立故障快速診斷、根因分析、隱患消除、前后臺即時(shí)協(xié)作的智能化運維平臺。綜上所述，智能化是充電場(chǎng)站運維的趨勢特征。

1)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能運維方案網(wǎng)絡(luò )拓撲結構說(shuō)明。

該方案分為三層，即感知層、網(wǎng)絡(luò )層和應用層。感知層通過(guò)充電樁探針、DTU、圖像識別采集、便攜式診斷工具對充電場(chǎng)站配電系統、充電系統、電氣二次系統和專(zhuān)用車(chē)輛進(jìn)行充電全數據信息采集，經(jīng)網(wǎng)絡(luò )層的數據傳輸，由應用層依托車(chē)聯(lián)網(wǎng)數據、場(chǎng)站探針數據支撐充電樁單體、充電場(chǎng)站的健康狀態(tài)評估，同時(shí)給出主動(dòng)運維、預防運維建議。

2)運維痛點(diǎn)和解決思路

充電樁故障高發(fā)點(diǎn)主要在能量通路上，其中以充電模塊、直流接觸器、熔斷器、槍線(xiàn)、槍頭為主。而槍線(xiàn)、槍頭損壞以機械類(lèi)損傷及機械類(lèi)損傷引發(fā)電氣故障為主，出現隱患時(shí)，巡視人員容易發(fā)現。而充電模塊、直流接觸器、熔斷器的隱患則只能通過(guò)數據采集和數據分析的方法實(shí)現。

通過(guò)在充電樁內部安裝監控測量點(diǎn)，在充電樁充電時(shí)測量直流接觸器兩端的電壓，將每次的壓降數據保存在存儲器中。通過(guò)模型分析程序對直流接觸器壓降數據進(jìn)行分析，找出充電模塊輸出電壓、直流接觸器導通壓降、熔斷器導通壓降的異常，及異常程度的判斷，從而實(shí)現隱患辨識。同時(shí)，充電樁目前的故障診斷主要依靠充電樁主控板對各器件反饋參數和充電報文數據進(jìn)行判讀，向TCU報告故障代碼。該故障代碼的成因隱含在反饋參數和BSM報文中，如器件參數、通信報文等未能可視化、易讀取的呈現給運維團隊。因此，運維搶修人員出發(fā)前只能以故障代碼為參考，準備備品備件和檢測儀器儀表；現場(chǎng)需重新根據經(jīng)驗開(kāi)展測量和診斷。

為解決上述問(wèn)題，探針系統物理層采集了多種參量和報文，應用層提供數據判讀和可視化呈現，并通過(guò)云平臺在線(xiàn)向多方提供，多方可以在云平臺登陸后進(jìn)行會(huì )話(huà)，更適用于出現場(chǎng)前的故障判斷和疑難故障會(huì )診。充電樁探針具備產(chǎn)品低成本、布署方便、無(wú)需對端開(kāi)發(fā)；接口豐富，支持探針?lè )N類(lèi)和數量按需擴展；真實(shí)充電全數據采集的技術(shù)特點(diǎn)，單樁布署可用于防竊電、故障預測、隱患發(fā)現、在線(xiàn)性能檢測等方面，站級布署可用于場(chǎng)站健康狀態(tài)評估、遠程計量校準、用戶(hù)畫(huà)像等方面，廣泛適用于重點(diǎn)保障場(chǎng)站、故障高發(fā)場(chǎng)站。

3)應用層功能介紹

①故障快速診斷庫用于輔助故障快速排查（注：結合班組工具）；預防性運維（注：結合場(chǎng)站探針）；運維人員賦能培訓。主要技術(shù)特點(diǎn)是通過(guò)內置多個(gè)樁型的電氣圖、報文解析及故障排查方案；內置多發(fā)故障、排查難度大故障的排查方案；配置接口調用嵌入多廠(chǎng)商的軟件和設備；內置診斷規則庫等方法，具備硬件故障診斷到器件，軟件故障到診斷時(shí)序模塊的功能。

②遠程即時(shí)協(xié)同診斷平臺，其主要功能為疑難問(wèn)題與專(zhuān)家遠程協(xié)同排查；實(shí)現客服坐席、用戶(hù)與運維專(zhuān)家即時(shí)交互。主要技術(shù)特點(diǎn)：可實(shí)現語(yǔ)音群聊和數據共享；依托班組工具或場(chǎng)站探針組件可按需采集詳實(shí)數據；可對接調用知識庫，減少賦能難度。

③基于運維服務(wù)視角的充電用戶(hù)畫(huà)像，其主要功能為客戶(hù)坐席個(gè)性化服務(wù)、故障影響度評價(jià)、場(chǎng)站資源優(yōu)化。主要技術(shù)特點(diǎn)：基于場(chǎng)站圖像識別探頭，實(shí)現車(chē)牌、車(chē)型、用途判斷；綜合充電數據、車(chē)輛識別數據，實(shí)現單用戶(hù)畫(huà)像及場(chǎng)站用戶(hù)畫(huà)像；對用戶(hù)轉場(chǎng)行為、離退網(wǎng)行為、濫用行為進(jìn)行深度分析，支撐資源調配決策；綜合場(chǎng)站充電、故障、投訴數據，判斷故障影響程度，降低投訴隱患；針對電池類(lèi)問(wèn)題、特定樁不匹配問(wèn)題，給予客戶(hù)提醒。

④充電場(chǎng)站健康狀態(tài)評估，其主要功能為運維資源調度；場(chǎng)站資源優(yōu)化。主要特點(diǎn)：車(chē)聯(lián)網(wǎng)數據、場(chǎng)站探針數據均可獨立支撐健康狀態(tài)評估；綜合考慮設備告警、場(chǎng)站利用率、場(chǎng)站充電用戶(hù)畫(huà)像的健康狀態(tài)打分；按需生成運維巡檢計劃。

4.主要成效

降低充電設施的故障率和故障時(shí)長(cháng)，通過(guò)主動(dòng)運維代替充電設施故障搶修，持續提升充電設施設備穩定運營(yíng)行指標；

依托故障快速診斷庫、遠程即時(shí)協(xié)同診斷平臺進(jìn)行快速故障處理和運維檢修數據留檔，不斷滿(mǎn)足客戶(hù)對充電服務(wù)高性能需求；基于場(chǎng)站探針可開(kāi)展關(guān)鍵性能數據在線(xiàn)監測，補充周期檢測頻度不足以及前期監控數量量不全的缺陷，建立了充電場(chǎng)站健康狀態(tài)評估模型。

2安科瑞充電樁收費運維系統結構

系統分為四層：

1）即數據采集層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、數據中心層和客戶(hù)端層。

2）數據采集層：包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車(chē)智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進(jìn)行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡(luò )傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器。

4）數據中心層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，應用服務(wù)器部署數據采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數據服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶(hù)端層：系統管理員可在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費平臺。終端充電用戶(hù)通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實(shí)時(shí)監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時(shí)為運維人員提供運維APP，充電用戶(hù)提供充電小程序。

3安科瑞充電樁云平臺系統功能

1.智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時(shí)長(cháng)、充電金額、充電度數、充電樁故障等進(jìn)行統計顯示，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。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

2.實(shí)時(shí)監控

實(shí)時(shí)監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(guò)程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

3.交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶(hù)賬戶(hù)，對其進(jìn)行賬戶(hù)進(jìn)行充值、退款、凍結、注銷(xiāo)等操作，可查看小區用戶(hù)每日的充電交易詳細信息。 

4.故障管理

設備自動(dòng)上報故障信息，平臺管理人員可通過(guò)平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運維人員可通過(guò)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(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現場(chǎng)問(wèn)題。

5.統計分析

通過(guò)系統平臺，從充電站點(diǎn)、充電設施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢(xún)充電交易統計信息、能耗統計信息等。

6.基礎數據管理

在系統平臺建立運營(yíng)商戶(hù)，運營(yíng)商可建立和管理其運營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設施，維護充電設施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線(xiàn)卡用戶(hù)充值、 凍結和解綁。

7.運維APP

面向運維人員使用，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(xún)流量卡使用情況、查詢(xún)充電\充值情況，進(jìn)行遠程參數設置，同時(shí)可接收故障推送

8.充電小程序

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

4系統硬件配置

5結束語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能運維方案從運維作業(yè)、客戶(hù)服務(wù)、場(chǎng)站資源優(yōu)化調整等方面來(lái)主動(dòng)適應用戶(hù)數量持續增長(cháng)、用戶(hù)體驗感述求不斷提升以及經(jīng)營(yíng)績(jì)效述求提升等外部環(huán)境變化，以運維能力提升來(lái)實(shí)現對終端用戶(hù)的差異化服務(wù)，取得了一定的效果，同時(shí)，在一定程度上也大幅降低了現場(chǎng)作業(yè)負擔，具備一定的推廣價(jià)值。

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