程瑜 187 0211 2087

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：文章以新能源電動汽車充電樁為研究對象，分析了新能源電動汽車充電樁運維管理的現狀以及存在的難點問題，提出了新能源電動汽車充電樁運維一體化的管理思路，并指出要用數字化技術、信息化技術對新能源電動汽車充電樁進行三維可視化建模與全天時運行狀態監測，輔助支撐新能源電動汽車充電樁運維閉環管理、故障診斷與預警等，切實提高新能源電動汽車充電樁運維管理效率。關鍵詞：新能源電動汽車；充電樁；運維管理；1 引言 傳統以汽油、柴油等能源為驅動力的汽車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、汽車在出行工具中占比明顯增加的情況下，大量的燃油汽車尾氣會加劇城區的空氣污染，導致能源的枯竭。新能源汽車所使用的電能資源具有良好的清潔性、可再生性，汽車行駛過程中產生的能源消耗成本與污染氣體量較小，是汽車行業轉型升級的重要方向。新能源充電樁是為新能源汽車提供電能補充的工作站。隨著新能源電動汽車在汽車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系到新能源充電樁的運營收益以及其對新能源汽車的貢獻。

2 新能源電動汽車充電樁運維管理現狀

2.1區域分布不均勻

新能源電動汽車的推廣時間不長，電動車充電樁的發展周期也較短，相較于傳統燃油汽車的體量，新能源電動汽車的總體占比不高，但卻呈現逐年遞增的趨勢。在有限的新能源電動汽車數量以及廣闊的區域面積下，新能源電動汽車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汽車充電樁數量不多，分布較為分散且偏遠，尤其是一些車流密集區，充電樁數量明顯不足，一方面不利于新能源電動汽車及時充電，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

新能源電動汽車充電樁以電子類產品為主，其長期位于外部環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，需要及時對故障問題進行排查與檢修，以免運維管理時效不足，影響新能源電動汽車車主的使用。同時，有限的巡檢與運維養護人力資源難以實現對新能源電動汽車充電樁全天時的監測，應急處理與故障維修存在滯后性。此外，不少地區的電動車充電樁運維養護工作由制造廠商負責，由廠商安排巡檢人員現場巡檢并發現充電樁運行缺陷與故障，在運維人力成本的制約下，廠商的巡檢力量薄弱，運維管理的實時性與及時性不夠，新能源電動汽車充電樁的運維管理成本反而有所增加。

3 新能源電動汽車充電樁運維管理思路與方法

3.1新能源電動汽車充電樁運維管理思路

針對當前新能源電動汽車充電樁運維管理中存在的問題，提出一種運維一體化管理模式，對數字化技術、自動控制技術、傳感器技術、物聯網技術等進行組合優化與使用，有效整合新能源電動汽車充電樁的日常巡檢、缺陷反饋、缺陷維修、日常養護，降低新能源電動汽車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，延長新能源電動汽車充電樁的使用壽命。

3.1.1新能源電動汽車充電樁運維一體化管理內容

新能源電動汽車充電樁運維管理主要包括充電樁日常運行狀態巡檢、發現缺陷反饋、缺陷維修與故障處理等。通過日常運行狀態巡檢、及時掌握新能源電動汽車充電樁的運行狀態與異常情況，及時發現充電樁設備設施缺陷以及安全隱患，以便維修人員及時到現場進行缺陷處理與隱患消除，提高新能源電動汽車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商安排工作人員到現場進行缺陷確認與設備檢修，過程中涉及諸多工程任務單，如缺陷派單表、檢修確認單、過程控制單等，通過規范化與流程化的管控，推動新能源電動汽車充電樁運維管理形成一個有機整體。

3.1.2新能源電動汽車充電樁運維一體化管理制度流程

為適配新能源電動汽車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化管理制度與流程，進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，可著眼于新能源電動汽車充電樁運維一體化管理的內容進行規章制度的梳理與完善，圍繞巡檢與運維人員管理、新能源電動汽車充電樁日常運行監測、充電樁營銷管理等方面，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、技術標準、安全操作規程等，為新能源電動汽車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，結合新能源電動汽車充電樁運維管理內容，設計與優化運維管理業務流程，巡檢人員巡檢發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進行核實，分析現場環境是否具備檢修條件，以便考慮采取停電作業的方式進行檢修，并及時將檢修結果反饋提交給檢修單位。

3.2新能源電動汽車充電樁運維管理方法

3.2.1新能源電動汽車充電樁三維可視化

為強化對新能源電動汽車充電樁的集成化管理，可利用GIS 技術、空間數據庫技術等對新能源電動汽車充電樁進行空間數據組織與管理，實現對充電樁空間分布的直觀化表達，其中充電樁可以以點狀要素進行表達。同時，可利用三維建模技術對電動車充電樁進行三維可視化建模，通過二三維切換，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汽車充電樁（見圖1）。

3.2.2新能源電動汽車充電樁設備監測

在新能源電動汽車充電樁二維表達、三維建模的基礎上，依托物聯網與傳感器設備對每一個新能源電動汽車充電樁的設備功率、充電情況、安防動態、作業信息、實時狀態等參數數據進行24h采集，實現對新能源電動汽車充電樁的全天時監測。新能源電動汽車充電樁設備監測是新能源電動汽車充電樁故障預測預警的重要數據源，通過對充電樁設備24h監測與運行狀態參數采集，可以從數據中分析與挖掘出充電樁設備的相關運行狀況。新能源電動汽車充電樁設備監測可作為新能源電動汽車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行故障缺陷排查。同時，新能源電動汽車充電樁設備長時間監測下所積累的新能源電動汽車充電樁運行數據可以用于充電樁管理歷史狀態的追溯，便于管理人員通過時間查詢檢索到特定時間內的充電樁運行情況。當前，數字孿生技術發展迅速，在工業領域應用較為深入，可面向新能源電動汽車充電樁構建數字化孿生，通過對孿生充電樁進行分析，可以提高充電樁設備監測的準確度。如某充電樁生產廠商通過百度云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行大數據模型訓練。同時，再通過百度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。基于此，檢測人員可先用設備進行充電作業過程的數據采集，然后通過檢測設備進行充電作業的效果分析算法，并讓設備再進行多維度的函數進行分析，讓充電器檢測裝置將分析好的數據結果傳回至百度云的天工物聯網上，使全部線下檢測設備擁有實時化輸出作業的功能，從而讓線上的云端檢測平臺實現信息同步的能力。

3.2.3新能源電動汽車充電樁運維閉環管理

傳統的新能源電動汽車充電樁運維管理以人工為主，自新能源電動汽車充電樁日常巡檢發現故障或缺陷，至故障或缺陷上報、廠商安排維修人員復核與維修、維修情況反饋等流程的閉環管理存在一定的時間滯后性。利用信息化技術與信息管理系統對新能源電動汽車充電樁運維閉環管理的流程進行業務化梳理，并利用線上實時填報巡檢發現故障或缺陷單、缺陷單線上的流轉審批與派單、缺陷單受理與現場維修、缺陷單維修情況反饋等推動新能源電動汽車充電樁運維流程的閉環式管理。新能源電動汽車充電樁運維閉環管理可以避免日常巡檢發現的設備故障，或缺陷出現遺漏而未能及時維修，也可以較好地提高新能源電動汽車充電樁運維的效率，通過派單、維修、反饋等中間過程的留痕，確保每一個流程任務分解清晰、責任分解到人，實現相關責任人與工作成效的線上追溯。

3.2.4新能源電動汽車充電樁故障診斷

故障診斷與預警可以有效降低新能源電動汽車充電樁的實際故障率，延長新能源電動汽車充電樁設備的實際使用壽命。新能源電動汽車充電樁故障診斷是在新能源電動汽車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行統計分析與數據挖掘，引入故障樹、深度學習算法等對設備運行參數中的異常情況及時發現，并依據此異常情況進行新能源電動汽車充電樁故障準確診斷，評判出新能源電動汽車充電樁的故障類型、故障原因以及故障發生的大概位置，以便新能源電動汽車充電樁設備監控平臺的管理人員及時通過遠程控制模塊調整充電樁的啟閉狀態，減少充電樁繼續使用給充電樁設備以及新能源電動汽車帶來損害。使用高靈敏度的火情數據傳感器，通過布置在充電樁內部的數據采集裝置，監測環境溫度、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行上報，以便采取一系列干預動作，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云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應用場所

適用于民用建筑、一般工業建筑、居住小區、實業單位、商業綜合體、學校、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、網絡傳輸層、數據**層和客戶端層。

2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護。

3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

4）數據**層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：系統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。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

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分布情況，對設備狀態、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統計顯示，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實時監控

實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、充電過程中的充電電量、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，可查看小區用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4.4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場問題。

4.4.5統計分析

通過系統平臺，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、優惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、 凍結和解綁。

4.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電充值情況，進行遠程參數設置，同時可接收故障推送

4.4.8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。

4.5系統硬件配置

類型	型號	圖片	功能
安科瑞充電樁收費運營云平臺	AcrelCloud-9000		安科瑞響應國家節能環保、綠色出行的號召，為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kW交流充電樁，30kW壁掛式直流充電樁，智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業快速、經濟、智能運營管理的市場需求，提供電動汽車充電軟件解決方案，可以隨時隨地享受便捷有效安全的充電服務，微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、有效、安全的充電服務。實現對動力電池快速、有效、安全、合理的電量補給，能計時，計電度、計金額作為市民購電終端，同時為提高公共充電樁的效率和實用性。
互聯網版智能交流樁	AEV-AC007D		額定功率7kW，單相三線制，防護等級IP65，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍牙支持刷卡，掃碼、免費充電可選配顯示屏
互聯網版智能直流樁	AEV-DC030D		額定功率30kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電
互聯網版智能直流樁	AEV-DC060S		額定功率60kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電
互聯網版智能直流樁	AEV-DC120S		額定功率120kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電
10路電瓶車智能充電樁	ACX10A系列		10路承載電流25安培，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW：防護等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW：防護等級IP65，支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW：防護等級IP65，支持免費充電
2路智能插座	ACX2A系列		2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX2A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護等級IP21，支持刷卡充電
20路電瓶車智能充電樁	ACX20A系列		20路承載電流50A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX20A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN：防護等級IP21，支持刷卡，免費充電
落地式電瓶車智能充電樁	ACX10B系列		10路承載電流25安培，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10B-YHW：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏 ACX10B-YHW-LL：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤本地投放圖片及視頻廣告
智能邊緣計算網關	ANet-2E4SM		4路RS485 串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源DC12V ～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。
	擴展模塊ANet-485		M485模塊：4路光耦隔離RS485
	擴展模塊ANet-M4G		M4G模塊：支持4G全網通
導軌式單相電表	ADL200		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級 支持Modbus和645協議 證書：MID /CE認證
導軌式電能計量表	ADL400		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統計，總正反向無功電能統計；紅外通訊；電流規格：經互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 證書：MID /CE認證
無線計量儀表	ADW300		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目） 證書：CPA/CE認證
導軌式直流電表	DJSF1352-RN		直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量，復費率電能統計，SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入0-1000V，電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級，1路485通訊，1路直流電能計量AC/DC85-265V供電 證書：MID/CE認證
面板直流電表	PZ72L-DE		直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量:紅外通訊:電壓輸入0-000V，電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級 證書：CE認證
電氣防火限流式保護器	ASCP200-63D		導軌式安裝，可實現短路限流滅弧保護、過載限流保護、內部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監測、線纜溫度監測等功能;1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊(選配);額定電流為0~63A，額定電流菜單可設

5 結語

新能源電動汽車以電能為能量源，清潔能源的使用可以減少新能源電動汽車行駛過程中造成的污染。新能源電動汽車充電樁是為新能源電動汽車提供電能補給的設備，在新能源電動汽車飛速發展的現階段，充電樁的運維管理水平直接關系到新能源電動汽車的實用性。 當前，新能源電動汽車充電樁存在區域分布不均、運維管理不及時等問題，影響充電樁的實際使用率以及運營管理成本。鑒于此，需引入計算機技術、數字化技術、信息化技術對新能源電動汽車充電樁的運維管理模式進行創新，對運維管理流程與運維管理內容進行梳理與數字化，實現新能源電動汽車充電樁設備運行狀態全天時監測、設備巡檢運維流程化管控、故障或缺陷診斷預警等，延長新能源電動汽車充電樁的使用壽命。

參考文獻

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審核編輯 黃宇