摘要：隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和“新基建"戰(zhàn)略的落地，充電設(shè)施投運規(guī)模日益擴大。電動汽車充電設(shè)施屬于非專業(yè)用戶操作的高壓電力裝置，由于供應(yīng)商良莠不齊、無人值守、普遍存在濫用、部分設(shè)施進入老化階段等因素，決定了隨著充電用戶的增加，充電場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，主動適應(yīng)充電設(shè)施運維挑戰(zhàn)，順應(yīng)智能化的運維趨勢，支撐終端用戶的差異化服務(wù)需求。

關(guān)鍵詞：充電設(shè)施；物聯(lián)網(wǎng)；智能化

0引言

目前，充電設(shè)施運維工作評價體系中大概包括設(shè)備在線率、設(shè)備穩(wěn)定運行率、線下服務(wù)客戶滿意率、充電設(shè)施利用率等重點指標。經(jīng)調(diào)查，充電設(shè)施運維普遍面臨如下4個方面挑戰(zhàn)：一是部分樁企運維支撐意愿下降，具體表現(xiàn)在?對樁企設(shè)備采購量下滑，質(zhì)保到期，運維工作量加大，部分廠商退出市場；二是充電場站運維復(fù)雜度提升，具體表現(xiàn)在?質(zhì)保到期，故障率提升，備件消耗增加，充電設(shè)施生產(chǎn)廠商、型號多，變配電、二次系統(tǒng)、電樁等多專業(yè)系統(tǒng)運維；三是充電用戶數(shù)量及質(zhì)量提升，具體表現(xiàn)在?特斯拉、蔚來等新能源汽車用戶對充電體驗感要求高；電動汽車用戶數(shù)持續(xù)增長；公交等專用領(lǐng)域?qū)Τ潆姌哆\維健康水平要求持續(xù)提升；四是公司對運營績效要求提升，具體表現(xiàn)在工作重心從建設(shè)轉(zhuǎn)向運營；需要運維提供差異化服務(wù)能力。

1充電設(shè)施運維趨勢和具體方案

經(jīng)實地走訪和調(diào)研，充電設(shè)施運維工作中普遍存在充電場站故障診斷及安全運維服務(wù)體系不完善，缺乏對充電過程的故障智能診斷及安全預(yù)警，無法提前發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)備缺陷和事故隱患。面對上述問題和挑戰(zhàn)，必須在價值視角、組織模式、方法優(yōu)化等方面對充電設(shè)施運維方式進行改造，在價值方面，將充電場站運維從設(shè)備視角轉(zhuǎn)變?yōu)闃I(yè)務(wù)和用戶視角，從技術(shù)導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩趔w驗導(dǎo)向；在組織方面，采取“互聯(lián)網(wǎng)+"模式，推動運維、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、前后臺即時協(xié)作的智能化運維平臺。綜上所述，智能化是充電場站運維的趨勢特征。

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(jié)構(gòu)說明。

該方案分為三層，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層通過充電樁探針、DTU、圖像識別采集、便攜式診斷工具對充電場站配電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、電氣二次系統(tǒng)和專用車輛進行充電全數(shù)據(jù)信息采集，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)傳輸，由應(yīng)用層依托車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、場站探針數(shù)據(jù)支撐充電樁單體、充電場站的健康狀態(tài)評估，同時給出主動運維、預(yù)防運維建議。

2)運維痛點和解決思路

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

通過在充電樁內(nèi)部安裝監(jiān)控測量點，在充電樁充電時測量直流接觸器兩端的電壓，將每次的壓降數(shù)據(jù)保存在存儲器中。通過模型分析程序?qū)χ绷鹘佑|器壓降數(shù)據(jù)進行分析，找出充電模塊輸出電壓、直流接觸器導(dǎo)通壓降、熔斷器導(dǎo)通壓降的異常，及異常程度的判斷，從而實現(xiàn)隱患辨識。同時，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(shù)和充電報文數(shù)據(jù)進行判讀，向TCU報告故障代碼。該故障代碼的成因隱含在反饋參數(shù)和BSM報文中，如器件參數(shù)、通信報文等未能可視化、易讀取的呈現(xiàn)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(xiàn)場需重新根據(jù)經(jīng)驗開展測量和診斷。

為解決上述問題，探針系統(tǒng)物理層采集了多種參量和報文，應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)判讀和可視化呈現(xiàn)，并通過云平臺在線向多方提供，多方可以在云平臺登陸后進行會話，更適用于出現(xiàn)場前的故障判斷和疑難故障會診。充電樁探針具備產(chǎn)品低成本、布署方便、無需對端開發(fā)；接口豐富，支持探針種類和數(shù)量按需擴展；真實充電全數(shù)據(jù)采集的技術(shù)特點，單樁布署可用于防竊電、故障預(yù)測、隱患發(fā)現(xiàn)、在線性能檢測等方面，站級布署可用于場站健康狀態(tài)評估、遠程計量校準、用戶畫像等方面，廣泛適用于重點保障場站、故障高發(fā)場站。

3)應(yīng)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(jié)合班組工具）；預(yù)防性運維（注：結(jié)合場站探針）；運維人員賦能培訓(xùn)。主要技術(shù)特點是通過內(nèi)置多個樁型的電氣圖、報文解析及故障排查方案；內(nèi)置多發(fā)故障、排查難度大故障的排查方案；配置接口調(diào)用嵌入多廠商的軟件和設(shè)備；內(nèi)置診斷規(guī)則庫等方法，具備硬件故障診斷到器件，軟件故障到診斷時序模塊的功能。

②遠程即時協(xié)同診斷平臺，其主要功能為疑難問題與專家遠程協(xié)同排查；實現(xiàn)客服坐席、用戶與運維專家即時交互。主要技術(shù)特點：可實現(xiàn)語音群聊和數(shù)據(jù)共享；依托班組工具或場站探針組件可按需采集詳實數(shù)據(jù)；可對接調(diào)用知識庫，減少賦能難度。

③基于運維服務(wù)視角的充電用戶畫像，其主要功能為客戶坐席個性化服務(wù)、故障影響度評價、場站資源優(yōu)化。主要技術(shù)特點：基于場站圖像識別探頭，實現(xiàn)車牌、車型、用途判斷；綜合充電數(shù)據(jù)、車輛識別數(shù)據(jù)，實現(xiàn)單用戶畫像及場站用戶畫像；對用戶轉(zhuǎn)場行為、離退網(wǎng)行為、濫用行為進行深度分析，支撐資源調(diào)配決策；綜合場站充電、故障、投訴數(shù)據(jù)，判斷故障影響程度，降低投訴隱患；針對電池類問題、特定樁不匹配問題，給予客戶提醒。

④充電場站健康狀態(tài)評估，其主要功能為運維資源調(diào)度；場站資源優(yōu)化。主要特點：車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、場站探針數(shù)據(jù)均可獨立支撐健康狀態(tài)評估；綜合考慮設(shè)備告警、場站利用率、場站充電用戶畫像的健康狀態(tài)打分；按需生成運維巡檢計劃。

4.主要成效

降低充電設(shè)施的故障率和故障時長，通過主動運維代替充電設(shè)施故障搶修，持續(xù)提升充電設(shè)施設(shè)備穩(wěn)定運營行指標；

依托故障快速診斷庫、遠程即時協(xié)同診斷平臺進行快速故障處理和運維檢修數(shù)據(jù)留檔，不斷滿足客戶對充電服務(wù)高性能需求；基于場站探針可開展關(guān)鍵性能數(shù)據(jù)在線監(jiān)測，補充周期檢測頻度不足以及前期監(jiān)控數(shù)量量不全的缺陷，建立了充電場站健康狀態(tài)評估模型。

2安科瑞充電樁收費運維系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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(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、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)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。

3安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

1.智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，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(shè)備使用率，合理分配資源。

2.實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設(shè)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。

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(jié)、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.故障管理

設(shè)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(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

5.統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、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)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

6.基礎(chǔ)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(shè)施，維護充電設(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。

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(shè)置，同時可接收故障推送

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系統(tǒng)硬件配置

5結(jié)束語

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能運維方案從運維作業(yè)、客戶服務(wù)、場站資源優(yōu)化調(diào)整等方面來主動適應(yīng)用戶數(shù)量持續(xù)增長、用戶體驗感述求不斷提升以及經(jīng)營績效述求提升等外部環(huán)境變化，以運維能力提升來實現(xiàn)對終端用戶的差異化服務(wù)，取得了一定的效果，同時，在一定程度上也大幅降低了現(xiàn)場作業(yè)負擔(dān)，具備一定的推廣價值。

【參考文獻】

[1]毛維杰. 智能化助力充電設(shè)施運維[J].《城鎮(zhèn)建設(shè)》2020年22期.

[2] 張占國. 探索基于智能運維平臺加速運維智能化轉(zhuǎn)型.建筑技術(shù)科學(xué),2023-08

[3] 劉迪波. 充電設(shè)施安全運維服務(wù)模式及評價體系.,2023-02.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.5月版