电动汽车智能充换电服务网络运营监控系统在宁夏电力的实施

【摘 要】在运营监控系统的实施过程中，如何选择各级通讯方式、选择资产管理尤其是电池管理方式是系统实施的关键。本文通过分析系统实施过程中关键技术方式选择的原因，为今后系统部署实施者提供参考。

【关键词】电动汽车；通讯方式；资产管理

1.引言

随着全球能源危机的不断加深、石油资源的日趋枯竭，以及大气污染、全球气温上升危害的加剧，美、欧、日、韩等国普遍认识到节能和环保是未来汽车技术发展的主攻方向，电动汽车因此成为世界各国应对能源和环境危机的必然战略选择。我国政府亦高度重视电动汽车发展。2009年底国家已将新能源汽车列为七大战略性新兴产业之一，出台一系列政策推动电动汽车大规模示范应用，以加快推进我国电动汽车发展和普及，也是落实国家新兴战略性产业、节能减排以及能源结构调整的重大举措。“十二五”规划纲要中更是明确指出，重点发展纯电动汽车、插电式混合动力汽车，以发展纯电动汽车为主要方向。

国家电网公司根据国家科技部“十二五”发展战略拟定的《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》制定了公司电动汽车应用和充电设施建设方案。为实现充换电服务网络运营的智能化管理，为电动汽车智能充换电服务提供信息化支撑，保障充换电服务网络运行高效、可靠、安全，为电动汽车提供智能、方便快捷的充换电服务，国家电网公司组织研发了电动汽车充换电服务网络运营监控管理系统（以下简称运营系统）并在国网内部各省公司部署实施。

笔者作为宁夏运营系统部署实施的主要负责人，参与完成了站控系统、充电桩、电动汽车等接调工作。现将系统实施中的工作经验在这里总结分析，供大家交流学习。

2.运营系统简介

电动汽车智能充换电服务网络运营监控管理系统，涵盖客户服务管理、计量计费、收费账务、清分结算、资产管理、配送管理、检修管理、集中监测、综合统计分析等功能模块。满足电动汽车智能充换电服务网络运营业务。实现充换电服务网络运营的智能化管理，为电动汽车智能充换电服务提供信息化支撑，保障充换电服务网络运行高效、可靠、安全，为电动汽车提供智能、方便快捷的充换电服务。运营监控系统是一个非常庞大的软件系统，笔者在这里仅仅介绍跟系统实施相关的部分内容。

（1）业务构成

图 2?1 业务架构

电动汽车智能充换电服务网络的基本运营业务包括客户服务管理、计量计费、收费账务、清分结算、资产管理、配送管理、检修管理、集中监测、综合统计分析等。这些业务从管理职能上覆盖省、地市、站三个业务应用层。每个业务应用层主要管理职能如下：

省级运营管理负责对本省电动汽车智能充换电服务网络运营进行监控和管理，汇集所辖区域的结算信息、运行信息以及客户信息等，并对这些信息提供海量存储，在深度分析的基础上，负责区域内全局性业务的决策和调度。向总部提交包括跨区域清分结算数据、运营状况和资产状况等在内的宏观统计信息。

地市级管理负责对本地市电动汽车智能充换电服务网络运营进行监控和管理，在深度分析的基础上，负责区域内全局性业务的决策和调度。并向省级提交运营状况、资产状况等统计信息。

站级管理位于地市级管理之下，负责充换电站、电池配送站等站级单位的本地化客户服务管理、资产管理、计量计费、收费账务及检修管理等。

（2）业务模型

运营管理业务通过各具体业务的分工协作，为电动汽车客户提供服务，完成各类业务处理，为电动汽车智能充换电服务网络运营管理提供支持。

3.宁夏电动汽车充换电业务基本情况

截止2013年6月，宁夏境内电动汽车充换电服务网络已建成的设施有，银川海宝充电站、宁东灵州换电站、银川3个简易乘用车换电站、直流充电桩6个、交流充电桩52个；在建的丰登充换电站和3个小型乘用车换电站将于年底前投运。宁夏天净元光公司于2011年、2012年分别购置20辆海马和30辆众泰纯电动汽车，开展出租车业务。本次运营监控系统的实施要求完成28个充电桩，5个充换电站、50辆电动汽车的接入，并依托于运营管理系统完成电动汽车充换电业务的正常运营。

4.系统实施关键技术分析

实施过程分九个阶段，分别为项目启动、现场调研、系统部署、数据初装、接调、系统培训、上线试运行、系统验收和系统运维。在运营监控系统的实施过程中，如何选择各级通讯方式、选择资产管理尤其是电池管理方式是系统实施的关键，关系到运营管理系统能否完成电动汽车充换电业务的正常运营。因此笔者在这里对常规实施步骤不再做过多说明，重点分析实施中的关键技术选择，目的还是供读者探讨交流。

4.1通讯方式的选择

省级管理层级和地市级管理层级能够通过电力通信网络连接，但地市级管理层级与站、桩、车和掌机的连接就受到客观条件的限制，需要因地制宜的选择接入方案。

（1）站控系统接入方案

电动汽车充换电站因其上传的数据量很大，都是采用光缆铺设接入就近得变电站，通过电力通信网络接入电动汽车运营监控系统。该通信通道需有安全防护措施，并应纳入电力通信网络通道管理部门的管理范围。

电动汽车充换电站及站内设施通过电力通信网络与运营监控系统建立连接，并采用socket通信方式与运营监控系统进行数据传输。

（2）充电桩接入方案

如果充电桩的布局允许，最好是采用无线自组网的方式接入系统，但由于宁夏电力系统内的电动汽车充电桩（站外）数量较少，各充电桩的位置都比较离散。综合比较后，我们采用无线公网通信信道即GPRS无线网络信道方式接入。

具体实施方案是在充电桩端安装安全模块（芯片），在运营监控系统前端配置安全接入平台、防火墙，通过APN无线专网建立充电桩与运营监控系统之间的链接，将充电桩数据发送至运营监控系统的前置服务器上。从而在硬件方式实现充电桩的安全认证机制，并对充电桩与系统间上传下发数据进行验证（加密和解密）处理。如果采用APN接入，需要具备以下条件：1）建设APN无线专网通道。2）内网系统有成熟的安全接入平台。充电桩厂商需要完成以下事宜：需要在充电桩上加装安全模块（芯片）。充电桩上需具备GPRS通信模块并安装APN专用SIM卡。

（3）车载终端（EVT）接入方案

根据业务需要，电动汽车的车辆位置信息、车载电池的数据及车辆里程数值需要采集送入电动汽车运营监控系统，以便于电动汽车的运营监控。这就需要电动汽车上加载车载终端。

由于车载终端为移动设备，只能采用APN无线专网方式接入运营监控系统。车载终端上安装GPRS通信模块并安装电力公司提供的APN专用SIM卡，配置好APN无线专网接入点的IP地址及端口号，通过APN无线专网、安全接入平台与运营监控系统的前置机建立连接，进行接发数据。

（4）手持终端接入方案

手持终端用于电动汽车运营过程中资产管理及充换电业务办理，接入运营监控系统有两种方式，一是通过无线wifi方式与站内无线设备建立连接，通过电力通信网络送入接入运营监控系统，但因内网安全的需要无法采用该方式。二是通过手持终端配置APN的IP地址及端口号，通过GPRS无线公网与运营监控系统的前置机建立连接，进行接发数据。

4.2资产管理方式的选择

运营监控系统的重点工作就是对电动汽车智能充换电服务网络中的公司资产进行管理。包括验收管理、资产建档、库房管理、报废管理、丢失管理、设备返厂、台账查询和投运管理等业务。电动汽车充换电网络中的固定资产如充电机、充电架、高低压设备等可以通过站控系统进行管理。重点工作是做好资产档案和资产编号，简化日后运维中的资产辨识工作。

资产管理中的难点是流动的电池管理。一般来说电池管理的最好方式是采用射频识别技术即在电池箱内部粘贴射频识别标签。射频识别技术具有很多突出的优点尤其是可识别高速运动物体，非常适合追踪车辆上正在使用的电池。但该技术使用成本较高，尤其是射频读取装置较贵。因此，我们采用条形码技术来管理电池资产。我们将资产编号生成条码粘贴在电池上，通过掌机扫描条码完成电池的出入库管理并记录交易数据，通过用户卡关联电池和车辆实现电池的追踪管理。需要说明的是，纸质条码在换电过程中容易发生破损，所以我们选用铝制铭牌刻制条形码解决了这个问题。而且条形码技术还可以应用在原有的固定资产上，实现充电机、充电架的快速报修和维护管理。

5.结语

随着电动汽车充换电服务网络运营监控管理系统在宁夏电力的实施，宁夏地区电动汽车智能充换电服务网络运营实现了智能化管理，保障了充换电服务网络运行高效、可靠、安全，为电动汽车提供智能、方便快捷的充换电服务。运营系统的实施为宁夏电动汽车的推广应用产生了积极的影响。

参考文献：

[1]张海龙.电动汽车充换电服务网络运营答理系统的研究与设计[J]陕酉电力，2011（11）.