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0引言
1需求分析
本平台不仅实现充电桩的运营管理、运维管理、安防管理，还通过对车辆充电过程的实时数据监测，同时对站场、箱变环境参数及烟感状态进行采集，发现异常及时预警，并自动停止充电，如遇突发情况，通过平台调用现场监控设备，可以远程了解现场情况，指挥现场处置。主要需求模块如下：
1)运营管理模块，主要包括用户管理、订单管理、充值管理、价格管理、发票管理、统计报表、效益分析等，主要实现根据用户具体充电时间计价，按充电量或充电时长计费，生成订单并完成结算，能够通过多个维度统计分析各个充电站场的运营情况及经营效益。
3)安防管理模块，主要包括安防监控摄像头管理、消防器材管理、监控设备配置管理、站场环境参数采集监测、异常情况的图片及视频资料管理等，主要通过监控设备的人脸识别技术、场景识别技术，实现对危险人员、危险操作的及时识别、预警，并保存记录。
4)车辆管理模块，主要包括车辆信息管理、车辆运行轨迹监控、车载电池信息监测等，本模块主要针对自有或合作单位有营运车辆，主要通过车辆VIN码，实现插抢即充电，无须现场结算。实现对车载电池信息的实时监测，能够对电池使用过程中出现的异常进行预警，通过对数据分析，对电池可能将要出现的故障，进行提前提醒。
5)设备监控模块，主要包括充电桩运行状态监测，充电电池监测，故障监测等，本模块主要是对充电桩和车载电池运行情况进行持续实时监测，尤其是对电池充电过程的交互数据进行监测分析，出现异常情况（如电池温度等），充电桩自动终止充电，平台通知与充电桩绑定的监控设备发出声光报警，并在站场内监控屏幕显示报警信息。
6)告警模块，主要包括告警规则配置，报警设备绑定管理等，本模块主要实现告警规则的配置，报警终端配置，如果站场内发生事故，可以远程通过平台绑定的监控设备，实时查看现场画面，方便上级领导及时对现场处置进行指挥。
2系统总体设计
图1网络拓扑结构图
平台后端监管，可以分站场和总部，进行两级部署，站场部署大屏，显示本站充电桩运营状态，异常时，自动发出告警，无须专人值守。
图2系统架构图
1)设备层
2)网络层
3)数据层
数据层主要有数据采集服务、数据处理服务、数据存储服务，实现数据的接收、分析计算、处理存储、数据查询等，交易数据存储在业务数据库，设备状态监测数据先暂存于实时数据库，经过处理后，再转存到业务数据库。
4)应用层
应用层主要是负责基础数据的编辑，交易数据的统计分析，监测数据的异常检测预警、分析，数据汇总展现、报表统计查询等业务处理。
3数据采集子系统实现
本平台主要是对充电桩运行状态，尤其是对充电过程中状态参数及电池系统的实时状态参数的监测，以及对充电交易的信息交互，因此设备数据采集对本平台至关重要。平台通过监控摄像头内置的传输设备实现图像信息采集，通过充电桩设备内置的传输设备实现状态监测及充电实时数据采集。
数据采集处理过程采用分布式处理，以保证系统高并发时的可靠性。
图3数据上行处理流程
充电桩等设备与云端数据采集Netty服务器通过TCPSocket长连接的方式，进行数据传输，充电桩以2秒一次向Netty服务器发送心跳，以保持在线状态。
Netty服务器接收到数据后，经过解析后转发到RabbitMq消息队列中。
消息处理程序持续地从消息队列中读取消息，进行解析处理，根据设定的编码规则，将消息数据重新编码，逐条存入文件中，文件按设备和日期独立存储；解析过程中检查报文类型，如果类型为温度、电压等异常告警时，即将该状态数据存入Redis中，Redis根据字段值的变化，触发相应的事件处理程序。
数据处理程序不断地遍历数据文件，读取文件中新写入的数据，进行解析处理，根据数据内容，分别存储到临时数据库和业务数据库，临时数据库中存储的数据，主要是电池充电过程中的进度、温度、电流等实时变化数据，用于对近期指定充电过程的统计分析，对设备异常及交易异常的分析。
充电设备上线数据报文通用的数据类型标识语义如下：
消息处理程序从消息队列中读取消息，解析消息报文内容，再根据报文类型进行重新编码后，以十六进制格式存入文件。文件根据充电设备及日期分类存储。
文件编码格式示例如下：
消息处理程序在解析消息的同时，检查消息类型，如果类型为需要实时监测的状态信息时，即将该状态数据存入Redis中，利用Redis的键空间通知，实现自动触发事件，启动相应的处理程序，例如将充电桩心跳数据存入Redis键值中，然后Redis开始对该键值更新时间进行倒计时，如果在设定时间内没有对该键值进行数据更新，则触发超时事件，即充电设备离线告警。
数据处理程序从存储的文件中，读取并解析数据，根据业务逻辑运算，分别将数据存储到临时数据库和业务数据库。
4系统界面功能实现
Web应用程序采用JavaEE应用的分层设计与开发，系统中的对象按层分为：数据对象，业务对象和展现层对象，分别负责系统的数据持久化、业务逻辑处理和页面渲染展示。利用统一的接入服务，业务对象可以为不同的客户端提供服务，同时也能方便地转换为WebService发布。
平台业务应用系统根据不同的用户分为三个部分，分别为充电客户使用的终端App，设备运维人员的终端App，平台管理系统。
充电客户使用的App，供使用充电桩充电的车主用户使用，主要为用户提供充电站查找、地图导航、扫码充电、充电结算、充电进度查看、消费记录查询等功能。
设备运维人员的终端App，供站场内充电桩日常巡检及维修的人员使用，主要功能有站场地图、地图导航、派单通知、工单完成进度、工单查询、巡检记录等。
平台管理系统，供管理人员使用，实现对充电站场的全面运营管理、信息维护、经营分析，系统主要包含运营管理、运维管理、安防管理、车辆管理、设备管理、告警/配置、设备状态监测、站场管理、账号管理、日志管理等功能模块。
图4系统功能
运营管理模块主要实现充电交易的管理，主要功能为：订单的管理、电费单价管理、充电服务费管理、充值管理、发票管理、统计报表、经营分析等。
运维模块主要实现对充电桩的日常巡检及维护的管理，主要功能为：巡检管理、维修管理、运维人员管理等。
设备监测主要实现对充电桩充电过程中的实时参数采集、分析，发现异常及时终止充电并发出告警信息；检测到交易终止条件时，通知充电设备终止充电。
5安科瑞充电桩收费运营云平台系统选型方案
5.1概述
5.2应用场所
适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。
5.3系统结构
系统分为四层：
1）即数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。
3）网络传输层：通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。
4）数据层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。
5）应客户端层：系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。
小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户提供充电小程序。
5.4安科瑞充电桩云平台系统功能
5.4.1智能化大屏
智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。
5.4.2实时监控
实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压/电流，充电桩告警信息等。
5.4.3交易管理
平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。
5.4.4故障管理
设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。
5.4.5统计分析
5.4.6基础数据管理
在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。
5.4.7运APP
面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送
5.4.8充电小程序
面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。
5.5系统硬件配置
6结束语
云计算、物联网和大数据代表了信息技术领域*新的技术发展趋势，也是当前*热门的信息应用技术，在很多行业领域中都得到了成功的运用。本文介绍的充电站场运营综合管理平台，通过将终端充电设备进行联网，对设备运行信息及站场的环境的在线数据采集，大数据量分析，实现对零散分布在各个区域的充电站场进行全面管理，也是云计算、物联网技术的一个实际应用。本平台已上线应用，实际应用效果比较显著，实现了地理上分散的充电站场整体综合管理；实现了车辆通过VIN码，插抢自动识别充电，简化人工操作；系统的数据统计，帮助管理人员了解各充电站场的充电桩的使用效率；系统的运维管理，提高了管理人员对充电桩设备的日常巡检及维护的管理效率，结合现场监控设备，实现了对日常巡检及维护工作的监督；平台的异常监测告警和现场监控摄像机的实时监控及异常抓拍，为充电站场的安全运营，提供了保障。
参考文献：
[1]董华冰.客车充电站设计安全维护与故障处置分析[J].商用汽车新闻,2021(21):11-14.
[2]顾炯炯.云计算架构技术与实践[M].2版.北京:清华大学出版社,2016.
[3]廖建尚.企业级物联网开发与应用[M].北京:电子工业出版社,2018.
[4]王兆波.充电站运营综合管理平台的设计与实现.
[5]安科瑞企业微电网应用手册2020.06版.
作者简介
闻什益，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司。手机:13564425781审核编辑 黄宇
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