淺談安科瑞智能化平臺助力充電設施運維

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，充電設施投運規(guī)模日益擴大。電動汽車充電設施屬于非專業(yè)用戶操作的高壓電力裝置，由于供應商良莠不齊、無人值守、普遍存在濫用、部分設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)技術的智能運維解決方案，主動適應充電設施運維挑戰(zhàn)，順應智能化的運維趨勢，支撐終端用戶的差異化服務需求。

關鍵詞：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體系中大概包括設備在線率、設備穩(wěn)定運行率、線下服務客戶滿意率、充電設施利用率等重點指標。經(jīng)調查，充電設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?對樁企設備采購量下滑，質保到期，運維工作量加大，部分廠商退出市場；二是充電場站運維復雜度提升，具體表現(xiàn)在?質保到期，故障率提升，備件消耗增加，充電設施生產(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；公交等專用領域對充電樁運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)在工作重心從建設轉向運營；需要運維提供差異化服務能力。

1充電設施運維趨勢和具體方案

經(jīng)實地走訪和調研，充電設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體系不完善，缺乏對充電過程的故障智能診斷及安全預警，無法提前發(fā)現(xiàn)潛在的設備缺陷和事故隱患。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)化等方面對充電設施運維方式進行改造，在價值方面，將充電場站運維從設備視角轉變?yōu)闃I(yè)務和用戶視角，從技術導向轉變?yōu)橛脩趔w驗導向；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)技術的智能運維方案網(wǎng)絡拓撲結構說明。

該方案分為三層，即感知層、網(wǎng)絡層和應用層。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)絡層的數(shù)據(jù)傳輸，由應用層依托車聯(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。通過模型分析程序對直流接觸器壓降數(shù)據(jù)進行分析，找出充電模塊輸出電壓、直流接觸器導通壓降、熔斷器導通壓降的異常，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)采集的技術特點，單樁布署可用于防竊電、故障預測、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：結合場站探針）；運維人員賦能培訓。主要技術特點是通過內置多個樁型的電氣圖、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商的軟件和設備；內置診斷規(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)；可對接調用知識庫，減少賦能難度。

③基于運維服務視角的充電用戶畫像，其主要功能為客戶坐席個性化服務、故障影響度評價、場站資源優(yōu)化。主要技術特點：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；對用戶轉場行為、離退網(wǎng)行為、濫用行為進行深度分析，支撐資源調配決策；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

降低充電設施的故障率和故障時長，通過主動運維代替充電設施故障搶修，持續(xù)提升充電設施設備穩(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高性能需求；基于場站探針可開展關鍵性能數(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)結構

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層、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)絡傳輸層：通過4G網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器。

4）數(shù)據(jù)中心層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫。

5）應客戶端層：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，對設備狀態(tài)、設備使用率、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，查看設備使用率，合理分配資源。

2.實時監(jiān)控

實時監(jiān)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、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施，維護充電設施信息、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結束語

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能運維方案從運維作業(yè)、客戶服務、場站資源優(yōu)化調整等方面來主動適應用戶數(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，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，具備一定的推廣價值。

【參考文獻】

[1]毛維杰. 智能化助力充電設施運維[J].《城鎮(zhèn)建設》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型.建筑技術科學,2023-08

[3] 劉迪波. 充電設施安全運維服務模式及評價體系.,2023-02.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.5月版