某大型電動公交充換電站監(jiān)控系統(tǒng)

1、 項目背景

汽車雖給國民經濟帶來了發(fā)展給人類帶來了方便，但也給人類帶來了巨大的災害，42%的環(huán)境污染是來源于燃油汽車的排放，80%的城市噪聲是由交通工具產生的，當今世界石油儲量日趨減少，而燃油汽車是消耗石油的大戶！因而當今汽車工業(yè)發(fā)展勢必尋求低噪聲、零排放、綜合利用能源的方向。

目前在能源危機和環(huán)境保護的雙重制約下，國家積極發(fā)展電動汽車產業(yè)，而電動汽車充換電站是其中最關鍵的配套環(huán)節(jié)，電動新能源汽車作為未來汽車發(fā)展的方向，充電設施是否完善直接關系到它能否大規(guī)模推廣。

充換電站監(jiān)控系統(tǒng)是電動汽車充換電站的重要組成部分。可以對新型電動汽車的充電情況進行實時的數(shù)據(jù)監(jiān)控，實時得到各個充電箱的工作情況，實時檢測各個電池的狀態(tài)，對充電箱、電池組等狀態(tài)的異常進行報警。

2、 建設目標

充電監(jiān)控系統(tǒng)計劃完成對下屬充電站的充電機、蓄電池、換電機器人的數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控。

系統(tǒng)完成功能如下：

各充電機、蓄電池、換電機器人相關參數(shù)的采集與存儲。

各充電機、蓄電池、換電機器人主要參數(shù)，主要工藝畫面的監(jiān)視。

各充電機、蓄電池、換電機器人主要參數(shù)的統(tǒng)計及分析。

各充電機、蓄電池、換電機器人主要參數(shù)的趨勢圖，餅圖，棒圖展示。

各充電機、蓄電池、換電機器人主要參數(shù)的日報，月報，季報，年報。

各充電機、蓄電池、換電機器人的聯(lián)動控制。

各充電機、蓄電池、換電機器人充換電相關信息及事件記錄。

整個系統(tǒng)的WEB發(fā)布，滿足用戶在任何時間，任何地點都可通過用戶認證方式訪問此系統(tǒng)。

整個系統(tǒng)具有很好的擴展性，伸縮性。使得后期新增監(jiān)控中心可以低成本無縫接入。

整個系統(tǒng)具有批次管理功能，實現(xiàn)與SQL SERVER 關系數(shù)據(jù)庫的無縫掛接。

3、 技術難點

充電機設備屬于新型設備，通訊協(xié)議沒有統(tǒng)一標準，監(jiān)控軟件需要能夠根據(jù)設備協(xié)議調整方便更新，便于系統(tǒng)維護；

各充電機及充電機器人獨立工作，難以統(tǒng)一協(xié)調工作，造成浪費；

監(jiān)控系統(tǒng)對設備操控的高度實時性、準確性與可靠性，對設備的操作需要有嚴格的限制；

監(jiān)控系統(tǒng)需具備擴容能力，方便系統(tǒng)改造；

充電站運營管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大，分析困難

二．系統(tǒng)設計

為了實現(xiàn)對電動汽車充換電站的整體監(jiān)控，力控科技在pspace平臺的基礎上開發(fā)出大型電動汽車充換電站監(jiān)控系統(tǒng)，并成功應用在北京某大型電動公交車充換電站。該系統(tǒng)主要分成充電系統(tǒng)、換電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)三個部分。

1、 充電系統(tǒng)

實時數(shù)據(jù)采集：充電機通過CAN總線與電池箱內置的電池管理系統(tǒng)（BMS）通信獲取電池狀態(tài)、運行信息，通過CAN轉以太網模塊，將數(shù)據(jù)轉換為以太網方式與站級控制層設備進行通訊。采集充電機工作狀態(tài)、溫度故障信號、功率、電壓、電流、電量，電池組溫度、荷電狀態(tài)（SOC）、電壓、電流、電池故障信號等。

充電系統(tǒng)運行監(jiān)控：充電機、電池組群組配置，四個工位運行信息監(jiān)控，一拖一、一拖二充電機運行監(jiān)控，電池架運行監(jiān)控，充電柜運行監(jiān)控。

報表數(shù)據(jù)查詢：充電機充電信息查詢，電池組充電信息查詢，充電過程相關信息，充電機事件查詢，電池箱事件查詢。

曲線數(shù)據(jù)查詢：監(jiān)控系統(tǒng)可以顯示充電過程數(shù)據(jù)實時/歷史曲線圖、棒圖等。

報警數(shù)據(jù)存儲及查詢：可以為充電機操作及其異常信息提供圖形、文字、聲音等報警方式與相應的報警處理功能。系統(tǒng)運行信息的報警事件可在事件打印機上打印當前事件內容，系統(tǒng)自動推出相關聯(lián)的報警、事件畫面。

事件記錄：可對充電機啟停操作、充電機故障、充電運行異常參數(shù)、電池組異常參數(shù)進行記錄。可以對充電機狀態(tài)變位、輸出電壓、電流越限、電池組故障、充電機啟停操作等事件按時間、類型、充電裝置等分類顯示，并給出相應的告警信息。可以按設定周期記錄實時工程值、相應的統(tǒng)計值、生成歷史數(shù)據(jù)庫。

2、 換電系統(tǒng)

實時數(shù)據(jù)采集：換電系統(tǒng)針對所涉及的設備，如充電機、充電架、充電倉、電池箱、電池庫、電池倉、機器人以及更換軌道等進行實時狀態(tài)監(jiān)控，對換電流程進行實時監(jiān)控。設備通過以太網接口將相關信息上傳到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，并接收來自后臺監(jiān)控系統(tǒng)的指令。后臺監(jiān)控系統(tǒng)可采集更換設備的運行狀態(tài)信息、位置信息、故障信息。

換電系統(tǒng)運行監(jiān)控：顯示打組后各個組內電池箱的狀態(tài)、充滿電完成時間、更換機器人的狀態(tài)及位置信息，運行維護人員可以下發(fā)更換電池命令。在手動設定過程中可顯示人工輸入信息。在出現(xiàn)故障時應有相應的提示信息。

報表數(shù)據(jù)查詢：換電事件報表。

報警數(shù)據(jù)存儲及查詢：可記錄換電系統(tǒng)更換電池操作及相關設備的異常信息，提供圖形、文字、聲音等報警方式與相應的報警處理功能。系統(tǒng)運行信息的報警事件可在事件打印機上打印當前事件內容，系統(tǒng)自動推出相關聯(lián)的報警、事件畫面。

3、 配電系統(tǒng)

實時數(shù)據(jù)采集：采集充電站/電池更換站供電系統(tǒng)的開關狀態(tài)、保護信號、電能計量信息等信息。采集10kV側母線線電壓，10kV進、出線及A、C相和零序電流，直流母線電壓、380V側母線電壓，380V進線三相電流，380V出線單相電流；配變有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電量和配變負載率，380V出線有功電量等數(shù)據(jù)。

配電系統(tǒng)運行監(jiān)控：本站主接線圖、實時數(shù)據(jù)表格、負荷曲線、電壓棒形圖、餅形圖及系統(tǒng)工況圖。

報警數(shù)據(jù)存儲及查詢：可以為配電系統(tǒng)遙控操作及相關設備的異常信息提供圖形、文字、聲音等報警方式與相應的報警處理功能。系統(tǒng)運行信息的報警事件可在事件打印機上打印當前事件內容。系統(tǒng)自動推出相關聯(lián)的報警、事件畫面。

三．系統(tǒng)架構

后臺系統(tǒng)監(jiān)控中心以軟冗余的服務器作為兩臺前置服務器，部署兩套力控pspace標準網絡版軟件。主要用于各充換電設備實時數(shù)據(jù)的采集。兩臺硬冗余的服務器作為歷史服務器，部署兩套力控pspace軟件。主要用于對前置服務器的實時數(shù)據(jù)二次處理（如統(tǒng)計計算等）以及數(shù)據(jù)的歷史存儲。數(shù)據(jù)服務器上的相關服務程序接收（主或備）前置機發(fā)送的實時數(shù)據(jù)，并進行相關處理后保存到本地的商用數(shù)據(jù)庫中，同時為監(jiān)控工作站提供數(shù)據(jù)來源。

監(jiān)控工作站主要用于展示各充換電設備的實時運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，值班監(jiān)控人員還可以在本機上對某些充換電設備進行遙控操作。監(jiān)控工作站實時向前置發(fā)送實時數(shù)據(jù)提供請求，并且在查詢歷史數(shù)據(jù)時，將查詢命令發(fā)送給數(shù)據(jù)服務器上的歷史數(shù)據(jù)服務程序，該程序再查詢存儲在數(shù)據(jù)服務器上商用數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)，并返回給監(jiān)控工作站上的客戶端程序，客戶端程序負責查詢結果的展現(xiàn)。