Liu Qiuxia

Com o desenvolvimento contínuo de veículos de nova energia, a aperfeiçoamento da cadeia industrial de veículos de nova energia se tornou a chave. As pilhas de carregamento como dispositivos de recarga de energia para veículos de nova energia estão conectadas com veículos de nova energia, portanto, a realização da inteligência das pilhas de carregamento é uma tendência de desenvolvimento importante. Com base na análise do estado atual de operação e manutenção das pilhas de carregamento de veículos de nova energia e das vantagens da aplicação da tecnologia da Internet das Coisas, este artigo construiu um sistema de gerenciamento inteligente de pilhas de carregamento de veículos de nova energia baseado na tecnologia da Internet das Coisas para fornecer novas ideias e direções para a gestão inteligente das instalações de pilhas de carregamento de veículos de nova energia.

Palavras-chave: Tecnologia da Internet das Coisas; veículos de nova energia; pilhas de carregamento; Sistema de Gestão Inteligente

0 Introdução

As pilhas de carregamento são dispositivos que fornecem energia elétrica para veículos de nova energia, e a demanda atual do mercado está crescendo. Para atender às necessidades de carregamento dos usuários, melhorar a segurança e a estabilidade da operação da pilha de carregamento, a construção de uma plataforma de gerenciamento inteligente que pode ser usada para gerenciar e monitorar a operação da pilha de carregamento é uma tendência de desenvolvimento da indústria. A tecnologia IoT utiliza instalações finais como sensores para coletar dados, a transmissão e o processamento de dados por meio de tecnologias específicas para estabelecer conexões estreitas entre coisas e coisas, pessoas e coisas, e suas tecnologias-chave permitem monitoramento em tempo real dos dados operacionais durante o processo operacional de instalações de carregamento e fornecem decisões operacionais eficazes. A aplicação da tecnologia IoT ao sistema de gerenciamento inteligente de pilhas de carregamento de veículos de nova energia é um caminho eficaz para a inteligência das pilhas de carregamento.

1 Estado atual das pilhas de carregamento de veículos de nova energia

Atualmente, os proprietários de veículos de nova energia têm um problema generalizado de "ansiedade de carregamento" devido à quantidade limitada de pilhas de carregamento de veículos de nova energia. Realizar a operação de pilhas de carregamento com base em instalações de carregamento limitadas é uma iniciativa fundamental para promover o desenvolvimento sinergico da indústria de veículos de nova energia e do sistema de infraestrutura.

Há problemas de atraso de informação e manutenção não oportuna durante o processo de operação de pilhas de carregamento de veículos de nova energia. O atraso da informação refere-se ao processo de uso da pilha de carregamento, seus dados operacionais não podem ser atualizados a tempo, de modo que a utilização da pilha de carregamento não pode ser atualizada para o cliente, o que resulta na baixa utilização dos recursos da pilha de carregamento e na baixa conveniência do carregamento do proprietário do carro. A falta de manutenção significa que, quando um problema ocorre com a pilha de carregamento, não é possível fazer diferentes avaliações de acordo com a categoria do problema e tomar decisões flexíveis. Além disso, o ambiente da pilha de carregamento é principalmente ao ar livre, muito afetado pelo clima, quando houver chuvas fortes, ventos fortes e outros climas, a transmissão de dados da pilha de carregamento é propensa a problemas, e algumas pilhas de carregamento são construídas em lugares mais remotos, com problemas de comunicação. Visível, para realizar a operação e manutenção da pilha de carregamento, deve melhorar o nível de informação da pilha de carregamento, expandir a função de tomada de decisão de manutenção auxiliar de dados grandes, melhorar a confiabilidade e a segurança no processo de transmissão e uso de dados.

2 Vantagens da aplicação da tecnologia IoT em sistemas de gerenciamento de tubos inteligentes para pilhas de carregamento de veículos de nova energia

O sistema de gerenciamento inteligente de pilhas de carregamento de veículos de nova energia pode usar as tecnologias de sensores, big data e comunicações das principais tecnologias da Internet das Coisas para gerenciar de forma inteligente. A tecnologia IoT tem três vantagens no processo de impulsionar a inteligência do sistema.

A tecnologia de comunicação bidirecional na tecnologia da Internet das Coisas pode alcançar uma estreita ligação entre coisas e coisas, pessoas e coisas, aplicá-lo ao sistema de gerenciamento inteligente de pilhas de carregamento de veículos de nova energia, que pode melhorar a capacidade de transmissão de informações entre equipamentos de carregamento e instalações, a capacidade de interação entre usuários e operadores e pilhas de carregamento, a eficiência da coleta e transmissão de dados. Quando ocorre um problema com a pilha de carregamento na estação de carregamento, o sistema de gerenciamento inteligente da pilha de carregamento pode acompanhar as mudanças nos dados operacionais da pilha de carregamento, detectar o problema a tempo para determinar a localização e o tipo do problema, e depois determinar o sistema e relatar o problema específico. Quando o pessoal operacional recebe a informação de alerta, ela pode ser processada em tempo real de acordo com as circunstâncias específicas.

* Segundo, a tecnologia de big data na tecnologia da Internet das Coisas tem uma forte capacidade de processamento e análise de dados, que pode analisar a falha da pilha de carregamento de acordo com a situação real e fornecer decisões de manutenção auxiliares para alcançar a gestão inteligente da pilha de carregamento. Por exemplo, coletar dados sobre pilhas de carregamento detectadas durante a operação normal, comparar regularmente os dados no sistema com os dados de bancos de dados de vários tipos de problemas, prever possíveis falhas e melhorar a previsão do sistema.

* Terceiro, a tecnologia de criptografia de dados na tecnologia IoT pode criptografar a proteção das informações transmitidas para interceptar e relatar a tentativa de obter informações pessoais do usuário quando um malware tenta atacar o sistema de gerenciamento inteligente da pilha de carregamento for detectado. Além disso, durante a transmissão de dados, a tecnologia de segurança da informação pode criptografar os dados do sistema para evitar incidentes de vazamento de informações e melhorar ainda mais a segurança do sistema.

A aplicação da tecnologia da Internet das Coisas ao sistema de gerenciamento inteligente de pilhas de carregamento de veículos de nova energia pode melhorar eficazmente os problemas de atraso de informação e manutenção operacional não oportuna no processo atual de operação de pilhas de carregamento de veículos de nova energia, contribuindo para melhorar a taxa de uso de pilhas de carregamento e aumentar a eficiência econômica, é uma iniciativa eficaz para promover o desenvolvimento inteligente de instalações de pilhas de carregamento.

3 Desenho geral do sistema de gerenciamento inteligente de pilhas de carregamento de veículos de nova energia baseado em tecnologia IoT

3.1 Quadro geral do sistema

Considerando integralmente as necessidades de desenvolvimento do sistema de gerenciamento inteligente de pilhas de carregamento de veículos de nova energia em termos de confiabilidade, tempo real, segurança e economia, aplique a tecnologia da IoT ao sistema de gerenciamento inteligente de pilhas de carregamento, estabeleca um sistema de gerenciamento inteligente de pilhas de carregamento em camada 3 baseado na tecnologia da IoT. A estrutura geral do sistema é mostrada na Figura 1.

Figura 1 Sistema de Gestão Inteligente de Pilhas de Carregamento

"Cloud" é uma plataforma de nuvem principal, um processamento remoto de dados*, que pode armazenar grandes quantidades de dados e processar dados complexos através da tecnologia IoT para fornecer informações mais eficientes e retornar os resultados para dispositivos terminais e servidores de borda, melhorando o nível de inteligência de todo o sistema. "Edge" é o computador de borda, que se refere a um servidor de borda próximo ao dispositivo terminal, capaz de processar e analisar rapidamente os dados do dispositivo terminal e enviar os resultados do processamento para o dispositivo terminal. "End" é o dispositivo final, no sistema de gerenciamento inteligente da pilha de carregamento, o dispositivo final tem cabeça de carregamento, sensor de corrente Hall, sensor ultrasônico, câmera: dispositivo de medição, etc. Esses dispositivos coletam e processam dados e enviam dados eficazes para servidores de borda, estabelecendo a base para a interação entre usuários e operadores.

3.2 Recolha de dados de dispositivos finais

A coleta de dados do dispositivo final é uma parte importante de todo o sistema de gerenciamento inteligente da pilha de carregamento. * Um, do ponto de vista de garantir o fornecimento normal de energia da pilha de carregamento, o equipamento final pode monitorar o estado operacional da pilha de carregamento para coletar a situação de carregamento da pilha de carregamento, facilitando a detecção oportuna de anormalidades na pilha de carregamento. * Segundo, a partir da perspectiva de melhorar a confiabilidade do sistema de gerenciamento inteligente, coletar dados de carregamento da pilha de carregamento, incluindo o número total de energia carregada, o montante da taxa de cobrança, as estatísticas do tempo de carregamento, etc., para fornecer uma base importante para a distribuição racional de recursos. * Terceiro, a partir da otimização da experiência do usuário considerar o uso de informações do usuário do proprietário do veículo, obter o registro de carregamento do proprietário do veículo, incluindo o modelo de carregamento do veículo, o local de carregamento, o período de carregamento, a necessidade de carregamento de vida útil, etc., para entender os hábitos de consumo dos usuários do proprietário do veículo e melhorar a qualidade do serviço para os usuários.

3.3 Modelo de arquitetura de servidores de borda

O atual sistema de gerenciamento inteligente usa o modelo de arquitetura de plataforma de nuvem centralizada, como mostrado na Figura 2, cada dispositivo final envia os dados operacionais medidos para a plataforma de nuvem, a plataforma de nuvem analisa os dados antes de devolver o dispositivo final e realizar as ações correspondentes, aplicáveis ​​a situações em que a velocidade de transmissão dos dados em execução é baixa e os dados operacionais são menores.

Figura 2 Modelo de arquitetura de plataforma de nuvem centralizada

Para atender às necessidades de carregamento dos proprietários de veículos de nova energia, o número de pilhas de carregamento é grande e os dados operacionais são enormes, e os modelos tradicionais de arquitetura de plataforma de nuvem centralizada não são capazes de atender à necessidade de monitoramento em tempo real de dados operacionais, pesquisando a escolha de um modelo de arquitetura de servidor de borda distribuído, como mostrado na Figura 3. O dispositivo final envia os dados operacionais medidos para o servidor de borda e os dados são analisados pelo servidor de borda e os resultados de processamento são devolvidos ao dispositivo final, enquanto o servidor de borda também assume a tarefa de enviar os dados processados e os resultados para a plataforma de nuvem principal para que a plataforma de nuvem analise e armazene os dados relevantes. O modelo de arquitetura de servidor de borda distribuído se adapta à situação real das pilhas de carregamento de veículos de nova energia para melhorar a eficiência do processamento do sistema de gerenciamento inteligente das pilhas de carregamento e fornecer serviços de carregamento mais convenientes.

3.4 Aplicações de Big Data na plataforma de nuvem principal

Para gerenciar a pilha de carregamento inteligente, é necessário lidar eficazmente com a pilha de carregamento durante o processo operacional, a tecnologia de processamento de dados comum não pode atender a este requisito, mas a tecnologia de Big Data se adapta a esta situação: a tecnologia de gerenciamento de integração de dados pode efetivamente realizar um banco de dados de armazenamento de grandes quantidades, a tecnologia de mineração de dados pode analisar os dados operacionais em massa e fornecer decisões operacionais eficazes, a tecnologia de processamento de dados pode realizar análise e processamento em tempo real de grandes quantidades de dados. A aplicação da tecnologia de Big Data para a plataforma de nuvem principal do sistema de gerenciamento inteligente da pilha de carregamento pode realizar o monitoramento do estado operacional de vários tipos de pilhas de carregamento e analisar os dados monitorados para obter avisos de falha, alertas e alarmes oportunos, melhorando assim a eficiência operacional da pilha de carregamento.

Figura 3 Modelo de Arquitetura de Servidor de Edge Distribuído

4 Princípio de funcionamento do sistema de gerenciamento inteligente de pilhas de carregamento de veículos de nova energia baseado na tecnologia IoT

O sistema de gerenciamento inteligente da pilha de carregamento usa o dispositivo final para monitorar em tempo real as informações operacionais da pilha de carregamento, as informações ambientais e as informações de dados de carregamento, e carrega os dados para o servidor de borda através de comunicações Ethernet e 5G. Como mostrado na Figura 4, quando a pilha de carregamento precisa ser atualizada, inicializada ou falha, o servidor de borda envia o feedback sobre o processamento ao dispositivo final com base nas informações recebidas para processamento próximo e carrega as informações relevantes para a plataforma em nuvem, que reconhece os dados coletados e armazena os dados em categorias para o banco de dados para facilitar a análise posterior de big data. Quando o servidor de borda com problemas não pode ser corrigido, o gerenciamento de dados da plataforma em nuvem* avalia a situação atual e relata os resultados da avaliação e os dados correspondentes para o aplicativo e, em seguida, para o pessoal operacional para a interação homem-máquina. A tecnologia de dados grandes aplicada pela plataforma de nuvem principal permite que o sistema de gerenciamento inteligente da pilha de carregamento tenha funções de proteção perfeitas, como proteção contra sobretensão, proteção contra sobretensão, proteção contra curto-circuito, proteção contra sobretemperatura, proteção contra saída, função de parada de emergência, etc., e proteção ativa através de dados dinâmicos da pilha de carregamento detectados em tempo real, proteção da segurança da bateria, melhorando completamente a segurança e confiabilidade de todo o sistema.

Figura 4 Topologia do sistema de gerenciamento inteligente da pilha de carregamento

5 Escolha de sistemas de plataforma de nuvem para operações de carga de carga da Anchorage

5.1 Resumo

AcrelCloud-9000 O sistema de plataforma de nuvem de operações de cobrança de colunas de carregamento AcrelCloud-9000 utiliza a tecnologia IoT para coleta e monitoramento ininterrupto de dados das estações de carregamento de bicicletas elétricas elétricas do sistema de acesso e de todas as linhas de carregamento, monitorando o estado operacional da coluna de carregamento em tempo real, realizando serviços de carregamento, gerenciamento de pagamentos, liquidação de transações, gerenciamento de recursos, gerenciamento de energia, consultas detalhadas, etc. Ao mesmo tempo, a proteção contra sobretemperatura do carregador, vazamento, sobretensão de entrada / saída do carregador, baixa tensão, isolamento baixo para todos os tipos de falhas; A pilha de carregamento suporta Ethernet, 4G ou WIFI para acessar a Internet, e os usuários carregam o código de varredura via WeChat, Alipay e Cloud Flash.

5.2 Localização

Projeto de infraestrutura de carregamento para edifícios civis, edifícios industriais gerais, áreas residenciais, unidades industriais, complexos comerciais, escolas, parques e outros modelos de pilhas de carregamento.

5.3 Estrutura do sistema

O sistema é dividido em quatro níveis:

1) ou seja, a camada de coleta de dados, a camada de transmissão de rede, a camada de meio de dados e a camada cliente.

2) Camada de coleta de dados: incluindo o protocolo de comunicação de pilha de carregamento inteligente para veículos de bateria como padrão modbus-rtu. As pilhas de carregamento inteligentes para veículos de bateria são usadas para capturar parâmetros de energia do circuito de carregamento e medir e proteger a energia elétrica.

3) Camada de transmissão de rede: carrega dados para servidores de banco de dados construídos através da rede 4G.

4) Camada média de dados: inclui servidores de aplicativos e servidores de dados, servidores de aplicativos implantam serviços de coleta de dados, sites Web, bancos de dados em tempo real de implantação de servidores de dados, bancos de dados históricos, bancos de dados básicos.

5) Na camada cliente: o administrador do sistema pode acessar a plataforma de cobrança da pilha de carregamento do veículo de bateria no navegador. O usuário de carregamento terminal inicia o carregamento através de um código de varredura de cartão.

As funções da plataforma de carregamento comunitária abrangem principalmente a tela grande inteligente das instalações de carregamento, monitoramento em tempo real, gerenciamento de transações, gerenciamento de falhas, análise estatística, gerenciamento de dados básicos e outras funções, ao mesmo tempo que fornecem APIs operacionais e de manutenção para o pessoal operacional e fornecem aplicativos de carregamento para os usuários de carregamento.

5.4 Funções do sistema da plataforma de nuvem da pilha de carregamento da Anchorage

5.4.1 Tela Inteligente

A distribuição do site de tela grande inteligente mostra estatísticas sobre o estado do dispositivo, a taxa de uso do dispositivo, o número de carregamentos, o tempo de carregamento, a quantidade de carregamento, o número de taxas de carregamento, a falha da pilha de carregamento, e assim por diante, ao mesmo tempo, você pode ver as informações do site de cada site, a lista de pilhas de carregamento, o registro de carregamento, os ganhos, o consumo de energia, o registro de falhas e assim por diante. Gestão unificada da pilha de carregamento da comunidade, visualização da utilização do equipamento e distribuição racional de recursos.

5.4.2 Monitoramento em tempo real

Monitoramento em tempo real do estado operacional da instalação de carregamento, incluindo principalmente o estado operacional da pilha de carregamento, o estado do circuito, a quantidade de carga no processo de carregamento, a tensão / corrente de carregamento, as informações de alerta da pilha de carregamento, etc.

5.4.3 Gestão de transações

Os gerentes da plataforma podem gerenciar as contas de usuários de carregamento, carregar, reembolsar, congelar, cancelar e ver os detalhes das transações de carregamento diárias dos usuários da comunidade.

5.4.4 Gestão de falhas

O dispositivo relata automaticamente a informação de falha, o gerente da plataforma pode visualizar a informação de falha através da plataforma e fazer o tratamento de distribuição, enquanto o pessoal operacional pode cobrar o push de falha através do APP de operação e manutenção, o pessoal operacional relatará os resultados após a conclusão do trabalho de operação e manutenção. Os usuários de carregamento também podem fazer feedback sobre problemas no local através de aplicativos de carregamento.

5.4.5 Análise estatística

Através da plataforma do sistema, você pode consultar estatísticas de transações de carregamento, estatísticas de consumo de energia e outros aspectos do local de carregamento, instalações de carregamento, tempo de carregamento e métodos de carregamento.

5.4.6 Gestão de dados básicos

A criação de operadores na plataforma do sistema permite que as operadoras criem e gerenciem os locais e instalações de carregamento necessários para suas operações, mantenham informações sobre instalações de carregamento, estratégias de preços, descontos, promoções e gerenciem o recarga, congelamento e desligamento de usuários de cartões online.

5.4.7 Aplicação

Para uso do pessoal operacional e de manutenção, você pode gerenciar o local e a pilha de carregamento, fazer o tratamento de circuito fechado de falhas, consultar o uso do cartão de tráfego, consultar o carregamento recarga, configurar parâmetros remotos e receber o push de falhas.

5.4.8 Aplicativos de carregamento

Para usuários de carregamento, você pode ver os dispositivos próximos, incluindo carregamento de código de varredura, recarga de conta, ligação de cartão de carregamento, consulta de transação, reclamação de falha e outros recursos.

5.5 Configuração do hardware do sistema

6 Palavras finais

A partir do estado atual da operação e manutenção da pilha de carregamento de veículos de nova energia, analise as vantagens da aplicação da tecnologia da Internet das Coisas ao sistema de gerenciamento inteligente da pilha de carregamento, combinando as necessidades de desenvolvimento da gestão inteligente da pilha de carregamento, crie o sistema de gerenciamento inteligente da pilha de carregamento de 3 camadas baseado na tecnologia da Internet das Coisas, alcançando o design do sistema de gerenciamento inteligente da pilha de carregamento de alta confiabilidade, boa segurança e boa economia em tempo real. No entanto, na construção do sistema de gerenciamento inteligente da pilha de carregamento, ainda é possível que surjam situações que não levam em conta os fatores de interferência do campo que afetam a coleta de dados, o seguimento deve ser otimizado de acordo com as circunstâncias individuais do ambiente especial para todo o sistema de gerenciamento inteligente da pilha de carregamento e coletar os casos reais típicos do campo, após a análise dos dados, o processamento de dados humanos *, aperfeiçoar a base de dados para melhorar a aplicação prática de todo o sistema de gerenciamento inteligente.

Referências:

[1] Pay Jioki, Xue Yi, Guo Yuqi, etc. Estado atual do desenvolvimento e recomendações de instalações de pilhas de carregamento de veículos de nova energia na China [J].

[2] Zhang Xiaoli, o brilhante. Plataforma de serviços de dados de energia baseada em tecnologia IoT [J].Automação de transmissão elétrica, 2023(2):59-63.

[3] Manual de Aplicação de Microrede Empresarial da Angkor, versão 2020.06.

[4] O oceano é pequeno. Pesquisa de sistemas de gerenciamento inteligentes de pilhas de carregamento de veículos de nova energia baseados em tecnologia IoT [J].