淺談電動(dòng)汽車(chē)充電運維管理及思路

摘要：文章以新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁為研究對象，分析了新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維管理的現狀以及存在的難點(diǎn)問(wèn)題，提出了新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維一體化的管理思路，并指出要用數字化技術(shù)、信息化技術(shù)對新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁進(jìn)行三維可視化建模與全天時(shí)運行狀態(tài)監測，輔助支撐新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維閉環(huán)管理、故障診斷與預警等，切實(shí)提高新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維管理效率。關(guān)鍵詞：新能源電動(dòng)汽車(chē)；充電樁；運維管理；1 引言 傳統以汽油、柴油等能源為驅動(dòng)力的汽車(chē)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(chē)在出行工具中占比明顯增加的情況下，大量的燃油汽車(chē)尾氣會(huì )加劇城區的空氣污染，導致能源的枯竭。新能源汽車(chē)所使用的電能資源具有良好的清潔性、可再生性，汽車(chē)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(chē)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(chē)提供電能補充的工作站。隨著(zhù)新能源電動(dòng)汽車(chē)在汽車(chē)總擁有量中占比的增加，新能源充電樁的規劃、建設及后期的運維管理等均直接關(guān)系到新能源充電樁的運營(yíng)收益以及其對新能源汽車(chē)的貢獻。

2 新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維管理現狀

2.1區域分布不均勻

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

2.2運維管理不及時(shí)

新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁以電子類(lèi)產(chǎn)品為主，其長(cháng)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老化或損壞等現象，需要及時(shí)對故障問(wèn)題進(jìn)行排查與檢修，以免運維管理時(shí)效不足，影響新能源電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主的使用。同時(shí)，有限的巡檢與運維養護人力資源難以實(shí)現對新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁全天時(shí)的監測，應急處理與故障維修存在滯后性。此外，不少地區的電動(dòng)車(chē)充電樁運維養護工作由制造廠(chǎng)商負責，由廠(chǎng)商安排巡檢人員現場(chǎng)巡檢并發(fā)現充電樁運行缺陷與故障，在運維人力成本的制約下，廠(chǎng)商的巡檢力量薄弱，運維管理的實(shí)時(shí)性與及時(shí)性不夠，新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁的運維管理成本反而有所增加。

3 新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維管理思路與方法

3.1新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維管理思路

針對當前新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維管理中存在的問(wèn)題，提出一種運維一體化管理模式，對數字化技術(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(chē)充電樁的日常巡檢、缺陷反饋、缺陷維修、日常養護，降低新能源電動(dòng)汽車(chē)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(cháng)新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁的使用壽命。

3.1.1新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維一體化管理內容

新能源電動(dòng)汽車(chē)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)現缺陷反饋、缺陷維修與故障處理等。通過(guò)日常運行狀態(tài)巡檢、及時(shí)掌握新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁的運行狀態(tài)與異常情況，及時(shí)發(fā)現充電樁設備設施缺陷以及安全隱患，以便維修人員及時(shí)到現場(chǎng)進(jìn)行缺陷處理與隱患消除，提高新能源電動(dòng)汽車(chē)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(chǎng)商安排工作人員到現場(chǎng)進(jìn)行缺陷確認與設備檢修，過(guò)程中涉及諸多工程任務(wù)單，如缺陷派單表、檢修確認單、過(guò)程控制單等，通過(guò)規范化與流程化的管控，推動(dòng)新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維管理形成一個(gè)有機整體。

3.1.2新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維一體化管理制度流程

為適配新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維一體化管理這一目標，需根據管理內容以及分工職責優(yōu)化管理制度與流程，進(jìn)一步規范充電樁巡檢、運維、養護、管理等工作。在運維一體化管理制度方面，可著(zhù)眼于新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維一體化管理的內容進(jìn)行規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(dòng)汽車(chē)充電樁日常運行監測、充電樁營(yíng)銷(xiāo)管理等方面，利用規章制度詳細列明充電樁設備設施巡檢要求、巡檢內容、檢修事項、技術(shù)標準、安全操作規程等，為新能源電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)充電樁運維管理內容，設計與優(yōu)化運維管理業(yè)務(wù)流程，巡檢人員巡檢發(fā)現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，安排維修人員至現場(chǎng)進(jìn)行核實(shí)，分析現場(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)將檢修結果反饋提交給檢修單位。

3.2新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維管理方法

3.2.1新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁三維可視化

為強化對新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁的集成化管理，可利用GIS 技術(shù)、空間數據庫技術(shù)等對新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁進(jìn)行空間數據組織與管理，實(shí)現對充電樁空間分布的直觀(guān)化表達，其中充電樁可以以點(diǎn)狀要素進(jìn)行表達。同時(shí)，可利用三維建模技術(shù)對電動(dòng)車(chē)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節瀏覽的工具，以便充電樁管理人員統籌掌握片區內的所有新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁（見(jiàn)圖1）。

3.2.2新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁設備監測

在新能源電動(dòng)汽車(chē)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(gè)新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁的設備功率、充電情況、安防動(dòng)態(tài)、作業(yè)信息、實(shí)時(shí)狀態(tài)等參數數據進(jìn)行24h采集，實(shí)現對新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁的全天時(shí)監測。新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁設備監測是新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁故障預測預警的重要數據源，通過(guò)對充電樁設備24h監測與運行狀態(tài)參數采集，可以從數據中分析與挖掘出充電樁設備的相關(guān)運行狀況。新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁設備監測可作為新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁巡檢的輔助構成，以便巡檢人員有針對性地對監測異常情況進(jìn)行故障缺陷排查。同時(shí)，新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁設備長(cháng)時(shí)間監測下所積累的新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運行數據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(xún)檢索到特定時(shí)間內的充電樁運行情況。當前，數字孿生技術(shù)發(fā)展迅速，在工業(yè)領(lǐng)域應用較為深入，可面向新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁構建數字化孿生，通過(guò)對孿生充電樁進(jìn)行分析，可以提高充電樁設備監測的準確度。如某充電樁生產(chǎn)廠(chǎng)商通過(guò)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(jìn)行大數據模型訓練。同時(shí)，再通過(guò)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字化孿生?；诖?，檢測人員可先用設備進(jìn)行充電作業(yè)過(guò)程的數據采集，然后通過(guò)檢測設備進(jìn)行充電作業(yè)的效果分析算法，并讓設備再進(jìn)行多維度的函數進(jìn)行分析，讓充電器檢測裝置將分析好的數據結果傳回至的天工物聯(lián)網(wǎng)上，使全部線(xiàn)下檢測設備擁有實(shí)時(shí)化輸出作業(yè)的功能，從而讓線(xiàn)上的云端檢測平臺實(shí)現信息同步的能力。

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

傳統的新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維管理以人工為主，自新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁日常巡檢發(fā)現故障或缺陷，至故障或缺陷上報、廠(chǎng)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(shí)間滯后性。利用信息化技術(shù)與信息管理系統對新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維閉環(huán)管理的流程進(jìn)行業(yè)務(wù)化梳理，并利用線(xiàn)上實(shí)時(shí)填報巡檢發(fā)現故障或缺陷單、缺陷單線(xiàn)上的流轉審批與派單、缺陷單受理與現場(chǎng)維修、缺陷單維修情況反饋等推動(dòng)新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維流程的閉環(huán)式管理。新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維閉環(huán)管理可以避免日常巡檢發(fā)現的設備故障，或缺陷出現遺漏而未能及時(shí)維修，也可以較好地提高新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁運維的效率，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、責任分解到人，實(shí)現相關(guān)責任人與工作成效的線(xiàn)上追溯。

3.2.4新能源電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)充電樁的實(shí)際故障率，延長(cháng)新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁設備的實(shí)際使用壽命。新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁故障診斷是在新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁三維建模與設備全天監測的基礎上，依托監測的設備運行參數進(jìn)行統計分析與數據挖掘，引入故障樹(shù)、深度學(xué)習算法等對設備運行參數中的異常情況及時(shí)發(fā)現，并依據此異常情況進(jìn)行新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁故障準確診斷，評判出新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁的故障類(lèi)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(chē)充電樁設備監控平臺的管理人員及時(shí)通過(guò)遠程控制模塊調整充電樁的啟閉狀態(tài)，減少充電樁繼續使用給充電樁設備以及新能源電動(dòng)汽車(chē)帶來(lái)?yè)p害。使用高靈敏度的火情數據傳感器，通過(guò)布置在充電樁內部的數據采集裝置，監測環(huán)境溫度、氣體成分等信息，智能判斷內部火災情況，可早期探測到火災并按各種警報預案進(jìn)行上報，以便采取一系列干預動(dòng)作，如預降溫、傳遞信號至控制系統。

4 安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺系統選型方案

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營(yíng)云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的電動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地數據采集和監控，實(shí)時(shí)監控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢(xún)等。同時(shí)對充電機過(guò)溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類(lèi)故障進(jìn)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(hù)通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

4.3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**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**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。

4.4 安科瑞充電樁云平臺系統功能

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。

4.4.2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。

4.4.3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。

4.4.4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。

4.4.5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。

4.4.6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。

4.4.7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

4.4.8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。

4.5系統硬件配置

結語(yǔ)

新能源電動(dòng)汽車(chē)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(chē)行駛過(guò)程中造成的污染。新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁是為新能源電動(dòng)汽車(chē)提供電能補給的設備，在新能源電動(dòng)汽車(chē)飛速發(fā)展的現階段，充電樁的運維管理水平直接關(guān)系到新能源電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)用性。 當前，新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁存在區域分布不均、運維管理不及時(shí)等問(wèn)題，影響充電樁的實(shí)際使用率以及運營(yíng)管理成本。鑒于此，需引入計算機技術(shù)、數字化技術(shù)、信息化技術(shù)對新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁的運維管理模式進(jìn)行創(chuàng )新，對運維管理流程與運維管理內容進(jìn)行梳理與數字化，實(shí)現新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁設備運行狀態(tài)全天時(shí)監測、設備巡檢運維流程化管控、故障或缺陷診斷預警等，延長(cháng)新能源電動(dòng)汽車(chē)充電樁的使用壽命。