基于大数据的电动汽车充电站智能监控系统的设计与实现

基于大数据的电动汽车充电站智能监控系统的设计与实现

任新伟,刘源

郑州软通合力计算机技术有限公司  河南郑州  450000

国网英大泰和财产保险股份有限公司河南分公司 河南郑州 450000

      摘要：作为电动汽车的动力保障，充电站建设一头连接着民生，一头联结着产业。智能监控是电动汽车充电站可持续发展的关键一环，有利于解决非电动汽车非法站位、电动汽车超时充电、设备损坏及纠纷、数据缺失且实时性不高等问题，强化主动服务能力。文章以大数据技术为出发点，论述电动汽车充电站智能监控系统的设计背景、效果优势，围绕需求分析、功能设计、体系架构，对电动汽车充电站智能监控系统进行设计。

        关键词：大数据；电动汽车；充电站；智能监控

      电桩TCU单元虽然可与充电控制器进行CAN通信，并记录数据，但由于硬件设计缺陷无法进行高速采集，无法反映充电细节，更无法记录新能源汽车与充电桩之间真实的交互过程和信息[1]。基于大数据的电动汽车充电站智能监控系统，是大数据技术与人工智能技术、物联网技术、传感技术、信息技术跨界融合，应用于电动汽车充电站智能监控的数字实践，可借助大数据在智能监控过程中呈现的可视化、集约化、智慧化等优势，对海量异构、多态、多样的数据进行快速汇总、分析、处理，实现决策科学化、治理精准化、服务高效化，节约电动汽车充电站运维成本与运营效率，提升用户的充电体验和服务质量，打造合理有序、智慧数字的电动汽车充电站智能服务环境。

一、基于大数据的电动汽车充电站智能监控系统的设计背景

      《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》的落实，使得电动汽车逐渐成为人们出行的常用交通工具，电动汽车充电站数量与日俱增[2]。然而，部分电动汽车充电站站点尚未配套数据决策、智慧管控、异常预警、过载保护、自动断电、监控设备等功能，再加上电动汽车充电站多处于无人值守状态，存在监管方式粗放、监控数据不全面、服务供给不对称、治理效果差等问题。这样的粗放式监控模式，容易引发火灾事故、车辆被偷、充电站运营企业经济效益低下等一连串反应。大数据技术在解决电动汽车充电站的数据共享、资源配置、诉求表达、风险研判、应急管理、行动轨迹描述等方面发挥着重要作用，能够捕捉电动汽车电池电压和温度的微量变化以及诸如可用电量、用电效率、历史记录、泊车时间等使用行为变化，实现对大规模充电站的实时监控与统一管理，排除更多的潜在隐患，形成 “平台监管+远程值守+线下巡检”的智慧化监控系统。

二、基于大数据的电动汽车充电站智能监控系统的效果优势

       基于大数据动汽车充电站智能监控系统，通过模型、算力和算法对汽车充电站产生的大数据进行分析，为无人值守下汽车充电站管理提供了新的思路与方法。运营人员不需要亲自到达设备现场，就可以通过电动汽车充电站智能监控系统平台主动、精准、实时地对充电站的充电功率、开关状态、运营状态、保护状态、周边环境信息，电动汽车的充电时间、当前充电模式、历史记录、充电信用情况等数据信息进行查看，并智能提供解决方案；用户可通过电动汽车充电站智能APP，享受搜索、预约、监控、提醒等智慧服务，快速查询充电设施，实时观看视频监控。

三、基于大数据的电动汽车充电站智能监控系统的设计与实现

（一）电动汽车充电站智能监控系统的需求分析

        结合电动汽车充电站运营过程出现的新问题新难点，如充满后无法自动断电、车辆被偷被盗、电流电压不适配、长时间占领充电车位等问题，电动汽车充电站智能监控系统的功能需求主要有：电动汽车充电趋势预测，根据电动汽车充电和泊车历史记录，利用不同空间不同时间为不同电动汽车建立充电档案，分析它们的使用规律，以便根据充电站和电池远程测量结果，为其分配适宜其充电时长的充电站；建立不同充电站运营收益档案，设计不同供电方式，解决运维难的问题；风险分类，依据电动汽车充电站运营过程出现异常情况，与智能算法相协同，对非法站位、充电超时、违法停放等现象进行风险分类，建立黑名单机制；精准监控，实现与电动汽车充电站的接口集成，通过摄像头、地锁、智能服务平台等智能设备的协同，对启动充电、异常充电、异常泊车、设备离线、高温报警、硬件故障等情况进行精准监测，并对用户异常操作、故障信息进行短信或声音提醒；数据管理，具有强大的数据存储、整合与治理能力，能够对充电站的运营信息、空间地理位置、区域编号、充电器状态，用户的充电记录、充电过程、充电次数、充电量等信息，通过制定统一的数据接入格式，进行统一存储与计算，供管理人员与用户进行随时查询；除此以外，也要具有一定的数据功能权限分配功能。

（二） 电动汽车充电站智能监控系统的主要功能

       坚持全面感知、智慧应用的设计思路，发挥大数据实时、全面、精准的优势，构建充电站智能监控平台和APP。其中充电站智能监控平台主要功能是实时监测充电站与用户使用的动态数据，统计充电站各级能耗情况，建立全方位立体监控网络，并对监测到的问题进行及时处理，保障配电可靠、用电安全；包括电力监控、运维管理、电能质量、能源管理、用电安全、火灾监控、行为管理、环境管理等模块；当监测指标一旦超标或异常，充电站智能监控平台就要立马启动风险调控程序，抓拍异常图片，以多媒体显示屏通知、手机短信、系统指示、一键呼叫、远程视频等方式，进行问题解决；充电站智能监控APP主要用以实时监控充电过程，及时定位故障，接受平台提醒及异常闭环处理。

（三）电动汽车充电站智能监控系统的体系结构

      依据当前智能监控系统常用的架构设计，大数据下电动汽车充电站智能监控系统可分为基础设施、数据层、服务层、应用层、用户终端五个框架结构；其中基础设施包括无线通信模块设、传感器硬件、微处理器硬件，包括但不限于汽车充电站、AI摄像头、电气火灾探测器、智能地锁、传感器、限流式保护器、智能网关等，数据层涉及环境监控数据、安防监控数据、用户信息监控信息三个维度，承担数据处理、存储、交互的数据功能，包括能耗数据、温度数据、异常数据、用户数据等；服务层分别对应场站级智能远程监控平台以及用户端电动汽车充电站智能监控APP，其中场站级智能远程监控平台用以实时获取充电站桩状态信息、地锁状态信息以及用户充电相关信息，利用数字技术对其进行监测；在此基础上，发挥远程人工管控以及自动管控的作用，通过大数据中的数据决策、数据智控等智能技术，对监测到的数据信息进行联动，承担作业单管理、实时监控、短信提醒、日志记录、车辆管理、远程服务、智慧监控等功能，帮助用户解决各种充电服务问题；用户端电动汽车充电站智能监控APP可实现一键登录，为用户提供充电站视频信息播放、低功率检测、运行环境信息查询、充电信息风险预警和友情提醒、自适应充电时长、设备远程调试等智慧化服务，帮助用户科学选择充电站，精准掌握充电站资源信息；应用层主要是管理层面的电动汽车充电站智能监控信息化系统，以及用户层面的电动汽车充电站智能监控APP。

4、结语

        大数据技术应用到电动汽车充电站智能监控系统中具有技术可行性和经济可行性。为了提升运维质量和服务水平，应当运用大数据技术，将电动汽车充电站运营管理过程中的分类数据重新汇聚融合，建立快速响应和处理、响应的智慧监测机制，为电动汽车充电站高质量发展提供技术支撑。

参考文献：

[1]徐孟龙,李俊,刘慧文,伍文广,马媛媛,史晓磊.基于云计算大数据分析技术的电动汽车充电监控系统[J].物联网技术,2022,12(02):51-55.

[2黄小庆,陈颉,田世明,曹一家,杨夯,江磊.电动汽车充电站规划、运行中的大数据集成应用[J].电网技术,2016,40(03):762-767.

[3侯祖峰,李曼,康文倩,孙圆星,谯凯.基于Web的电动汽车充电站监控系统设计与实现[J].电子技术与软件工程,2018(21):167-168.

作者简介：任新伟（1988.03-）男、汉族、河南新乡人、本科、助理工程师，研究方向:新能源电动汽车运维运营

刘源（1987.09-）女，汉族，河南商丘人，本科，研究方向：新能源电动汽车充电站运营运维与资产损失分析