安科瑞徐赟杰
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引言
新能源汽车满足了环境保护的要求，具有较强的生命力，因此生产规模与使用与日俱增，随之而来的，是充电基础设施相对短缺，充电基础设施建设相对乏力，充电难的现状日益显现，现有的普通充电桩及其后台管理系统不仅结构不够完善，而且功能也不够健全，不足以保证电动汽车充电站建设顺利进行，因此在现有基础上完善其结构和功能，设计一种新型智能充电桩及运行管理平台，对保障电动汽车行业的发展尤为重要。
国内外研究现状综述
充电桩主要分为立式和壁挂式两类。立式充电桩适用于户外及小区停车位，无需靠墙，但防护性弱、占地面积大且易损坏，对防水、防潮等性能要求较高；壁挂式充电桩依赖墙体固定，适用于室内及地下停车位，却存在安装复杂、成本高、结构复杂不便拆卸检修的问题。
在管理系统方面，现有系统仅适用于单一充电站或小型项目，技术应用处于初级阶段。计费系统难以满足大规模充电站的功能需求，且缺乏统一的计费、通信协议及接口标准，各充电站相对独立。
展开剩余92%智能充电桩本体及其网络监控管理体系的设计
1.智能充电桩网络监控管理体系的设计
充电桩分布密度与范围远超加油站，为解决其管理、状态监测及信息同步问题，本文设计三级智能化监测与管理网络：一级为用户通过手机APP与充电桩协定完成充电；二级为区域监测管理平台无人值守定时巡检辖区内充电桩，采集并存储其健康、工作等状态数据。
2.充电桩本体结构的设计
智能充电桩本体由充电桩主体、监控模块及后端维护与信息集成平台构成，融合大数据与物联网技术。信息集成平台通过与大数据平台信息对比，提升监控分析的准确度与可靠性，保障充电桩稳定运行；物联网技术实现了信息集成平台与用户端APP的有效线上信息传递。
3.智能充电桩的设计
（1）智能充电桩后端监测模块的设计
后端监控模块集成配电、充电、安全监控等功能，实现集中管控。充电桩显示屏仅展示故障、充电时长、缴费等用户关注的实时信息，电压、电流等电气参数及用户使用、谐波等综合信息则传输至后端维护与信息集成平台，经整合后定期上传至集中监测与管理平台。
（2）充电桩后端维护与信息集成平台的设计
基于行业发展现状，该平台可在线监测充电桩及充电站综合运行状态，为运营规划与巡检维护提供可靠数据支撑。其核心功能包括：
监控功能：分为监测（收集分析设备运行及环境数据，判断运行状态与态势）和控制（转换工作人员指令为设备可识别信号，驱动设备响应）两类；
交互功能：通过人机交互界面，以图文、视听等多种形式呈现数据，预留外接设备接口，实现指令转换执行与数据反馈校正。
安科瑞AcrelCloud-9000充电站运营平台
1.平台概述
安科瑞充电站运营平台依托物联网、云计算、互联网、大数据、AI等技术，对充电站配电系统的运行、电能消耗、电能质量、充电安全和行为安全进行实时监控和预警，为充电站的可靠、安全、经济运行提供保障，并及时切除安全隐患、避免电气火灾发生，从而保障人员的生命财产安全，打造“安全、有效、舒适、绿色”的“人—车—桩—电网—互联网—多种增值业务”的智慧充电站，提升充电站的社会和经济价值。
2.适用场合
可广泛应用于医院、学校、酒店、体育场等公共建筑；商业广场、产业园等综合园区；企业、住宅小区等场所。
3.系统结构
平台采用分层分布式结构，主要由感知层、网络层和平台层三个部分组成，详细拓扑结构如下：
现场设备层：连接于网络中的各类传感器，包括多功能电力仪表、汽车充电桩、电瓶车充电桩、电能质量分析仪表、电气火灾探测器、限流式保护器、烟雾传感器、测温装置、智能插座、摄像头等。
网络通讯层：包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器，智能网关可在网络故障时将数据存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。
平台管理层：包含应用服务器和数据服务器，完成对现场所有智能设备的数据交换，可在PC端或移动端实现实时监测充电站配电系统运行状态、充电桩的工作状态、充电过程及人员行为，并完成微信、支付宝在线支付等应用。
多功能电力仪表、汽车充电桩、电瓶车充电桩、电气火灾探测器、限流式保护器、智能插座可通过全网通4G通讯模组与平台直接通讯。
电能质量分析仪表、烟雾传感器和测温装置通过RS485，摄像头通过RJ45与智能网关通讯，再由智能网关通讯通过4G统一与平台通讯。
限流式保护器既可以通过4G连接平台，也可以通过RS485连接网关。
平台搭建在客户自己配置的服务器上。搭建完成之后，客户可以在任意能联网的地方，通过有权限的账号登陆网页以及手机APP查看各处的运行情况。
4.相关产品介绍
（1）KW交流充电桩AEV-AC007D
产品功能
①智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能，如运行状态监测、故障状态监测、充电计量与计费以及充电过程的联动控制等。
②智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能，可将计量信息通过RS485分别上传给充电桩智能控制器和网络运营平台。
③云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等。
④保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护，漏电保护和接地保护等功能。
⑤材质可靠：保证长期使用并抵御复杂天气环境。
⑥适配车型：满足国标充电接口，适配所有符合GB/T20234.2-2015国标的电动汽车，适应不同车型的不同功率。
⑦资产安全：产品全部由中国平安保险承保，充分保障设备、车辆、人员的安全。
（2）直流充电桩系列
（3）电气火灾探测器ARCM300-Z
（4）限流式保护器ASCP210
产品功能：
1）短路保护：保护器实时监测用电线路电流，当线路发生短路故障时，能在150微秒内实现快速限流保护，并发出声光报警信号；
2）过载保护：当线路电流过载且持续时间超过动作时间（3~60秒可设）时，保护器启动限流保护，并发出声光报警信号；
3）表内超温保护：当保护器内部器件工作温度过高时，保护器实施超温限流保护，并发出声光报警信号；
4）组网通讯：保护器具有1路RS485接口，可以将数据发送至后台监控系统，实现远程监控。
5.平台功能
（1）首页
平台首页显示充电站的位置及在线情况，统计充电站的充电数据。
（2）实时监控
①充电站监控
可以按站点名称进行筛选，显示站点详情、充电枪列表、统计订单信息、故障记录，点击某个充电枪编号后再进入充电枪监控页面实时监测变压器负荷（搭配ACM300T、ADW300），当负荷超过50%时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为50%，当变压器负荷超过80%时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。如图所示：
统计当前充电站各充电桩回路的数据；通过卡片的形式展现充电桩的数据；显示故障列表；如图所示：
②充电桩监控
显示充电桩充电数据；显示各回路的充电状态；可以对充电中的回路进行手动终止；显示订单信息、故障信息；如图所示：
③设备监控
显示限流式保护器的状态，包括线路中的剩余电流、温度及异常报警，如图所示：
（3）故障管理
①故障查询
故障查询中记录了登录用户相关联的所有故障信息。如图所示：
②故障派发
故障派发中记录了当前待派发的故障信息。如图所示：
③故障处理
故障处理中记录了当前待处理的故障信息。如图所示：
（4）能耗分析
在能耗分析中，可查看规定时段关联站点和关联桩的能耗信息并显示对应的能耗趋势图。如图所示：
（5）故障分析
在故障分析中，可查看相关时间内的故障数、故障状态、故障类型、趋势分析以及故障列表。如图所示：
（6）财务报表
在财务报表中，可根据时间查看关联站点的财务数据。如图所示：
（7）收益查询
在收益查询中，可查看总的收益统计、收益变化曲线图、支付占比饼图以及实际收益报表。如图所示：
结语
（1）新型智能充电桩通过改变其结构，有效节约占地面积。通过完善后台管理系统的功能，不仅可以实现监测充电桩运行状态的功能，充电桩结构和功能的改进，可以推动电动汽车行业的发展，并在一定程度上有利于节能减排。
（2）新型智能充电桩运用集成监测网络体系采用三级监测与管理网络实现对充电桩的智能化管理，保证各区域要监控的充电桩正常运行，采集的数据在充电桩的规划与建设方面起到决策作用。
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