一、項目概況

1、 項目背景

汽車雖給國民經(jīng)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(zāi)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)，而電動汽車充換電站是其中最關(guān)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(shè)施是否完善直接關(guān)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(shè)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(guān)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(guān)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(guān)系數(shù)據(jù)庫的無縫掛接。

3、 技術(shù)難點

充電機設(shè)備屬于新型設(shè)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(shè)備協(xié)議調(diào)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(diào)工作，造成浪費；

監(jiān)控系統(tǒng)對設(shè)備操控的高度實時性、準確性與可靠性，對設(shè)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(shè)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(chǔ)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(yīng)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(nèi)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(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)方式與站級控制層設(shè)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(guān)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(yīng)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(nèi)容，系統(tǒng)自動推出相關(guān)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?？梢詫Τ潆姍C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(yīng)的告警信息。可以按設(shè)定周期記錄實時工程值、相應(yīng)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(shè)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(shè)備通過以太網(wǎng)接口將相關(guān)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(shè)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(nèi)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(shè)定過程中可顯示人工輸入信息。在出現(xiàn)故障時應(yīng)有相應(yīng)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(guān)設(shè)備的異常信息，提供圖形、文字、聲音等報警方式與相應(yīng)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(nèi)容，系統(tǒng)自動推出相關(guān)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(guān)狀態(tài)、保護信號、電能計量信息等信息。采集10kV側(cè)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(cè)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(guān)設(shè)備的異常信息提供圖形、文字、聲音等報警方式與相應(yīng)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(nèi)容。系統(tǒng)自動推出相關(guān)聯(lián)的報警、事件畫面。

三．系統(tǒng)架構(gòu)

后臺系統(tǒng)監(jiān)控中心以軟冗余的服務(wù)器作為兩臺前置服務(wù)器，部署兩套力控pspace標準網(wǎng)絡(luò)版軟件。主要用于各充換電設(shè)備實時數(shù)據(jù)的采集。兩臺硬冗余的服務(wù)器作為歷史服務(wù)器，部署兩套力控pspace軟件。主要用于對前置服務(wù)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(wù)器上的相關(guān)服務(wù)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(guān)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(shè)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(shè)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(wù)器上的歷史數(shù)據(jù)服務(wù)程序，該程序再查詢存儲在數(shù)據(jù)服務(wù)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(jié)果的展現(xiàn)。

四．系統(tǒng)功能

1、 實時數(shù)據(jù)采集

完成對全部充電機、電池箱、換電機器人、煙霧報警等設(shè)備的實時數(shù)據(jù)的采集。數(shù)據(jù)量達到10萬點。

2、 歷史數(shù)據(jù)存儲

完成對充電機、電池箱、換電機器人等設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)存儲。歷史數(shù)據(jù)點數(shù)達到4萬點。

3、 充電機、電池箱分組設(shè)定

完成對充電機和電池箱分組任意配置功能，有效解決了由于個別充電機或電池箱硬件損壞導致整組充電設(shè)備不能使用的情況。提高了設(shè)備的利用率。在個別設(shè)備發(fā)生故障時可以及時的切換到備用設(shè)備上，提高了系統(tǒng)的運行效率。

分組顯示界面:

分組配置界面：

4、 充電機、電池箱數(shù)據(jù)顯示

完成數(shù)百臺充電機實時數(shù)據(jù)顯示功能。充分運用力控pspace系列軟件界面模板功能，通過變量替換的方式實現(xiàn)只組態(tài)一個界面即可瀏覽數(shù)百臺充電機數(shù)據(jù)的功能。縮短了軟件開發(fā)周期，降低了監(jiān)控主機的運行壓力。

充電柜狀態(tài)顯示：

電池架狀態(tài)顯示

運行狀態(tài)分組顯示：

充電機詳細信息顯示：

5、 數(shù)據(jù)報表查詢

1) 充電機充電查詢報表：

報表功能：按照充電機查詢充電信息

報表內(nèi)容：工位號、充電柜號、充電機編號、充電起始時間、充電結(jié)束時間、電池組號、電池箱號1、起始SOC、終止SOC、電池箱號2、起始SOC、終止SOC。

查詢條件：工位號（1-4、所有）

充電柜號（1-32、所有）

充電機編號（1-120、所有）

開始時間（充電起始時間>=開始時間）

結(jié)束時間（充電結(jié)束時間<=結(jié)束時間）

生成條件：充電開始時生成記錄，充電結(jié)束時完成（包括正常結(jié)束、故障結(jié)束），通訊中斷時需判斷如果通訊中斷前充電機為充電狀態(tài)通訊恢復后需判斷是否仍處于充電狀態(tài)，如果處于充電狀態(tài)默認為通訊中斷前充電過程的延續(xù)，否則記錄當前時間為充電結(jié)束時間。

2) 電池箱充電查詢報表：

報表功能：按照電池組號查詢充電信息

報表內(nèi)容：電池箱組號、電池箱序號、充電起始時間、充電結(jié)束時間、起始SOC、終止SOC、充電機編號、車牌號。

查詢條件：電池組號（1-N、所有）

電池箱號（1-8、所有）

開始時間（充電起始時間>=開始時間）

結(jié)束時間（充電結(jié)束時間<=結(jié)束時間）

生成條件：充電開始時生成記錄，充電結(jié)束時完成（包括正常結(jié)束、故障結(jié)束），通訊中斷時需判斷如果通訊中斷前充電機為充電狀態(tài)通訊恢復后需判斷是否仍處于充電狀態(tài)，如果處于充電狀態(tài)默認為通訊中斷前充電過程的延續(xù)，否則記錄當前時間為充電結(jié)束時間。

3) 充電機事件查詢報表

報表功能：查詢充電機事件（故障開始、故障復歸/用戶操作（啟、停））

報表內(nèi)容：工位號、充電柜號、充電機編號、事件發(fā)生時間、事件內(nèi)容、當前用戶

查詢條件：工位號（1-4、所有）

充電柜號（1-32、所有）

充電機編號（1-120、所有）

開始時間（事件發(fā)生時間>=開始時間）

結(jié)束時間（事件發(fā)生時間<=結(jié)束時間）

生成條件：事件發(fā)生時生成記錄

4) 電池箱事件報表

報表功能：查詢電池箱故障（故障開始，故障復歸）

報表內(nèi)容：電池箱組號、電池箱序號、事件發(fā)生時間、充電機編號、事件內(nèi)容、當前用戶

查詢條件：電池箱組號（1-N、所有）

電池箱序號（1-8、所有）

開始時間（事件發(fā)生時間>=開始時間）

結(jié)束時間（事件發(fā)生時間<=結(jié)束時間）

5) 換電事件報表

報表功能：查詢機器人事件（換電開始、換電結(jié)束、故障開始、故障復歸）

報表內(nèi)容：工位號、機器人編號、事件發(fā)生時間、事件內(nèi)容、當前用戶。

查詢條件：工位號（1-4、所有）

機器人編號（1、2）

開始時間（事件發(fā)生時間>=開始時間）

結(jié)束時間（事件發(fā)生時間<=結(jié)束時間）

生成條件：事件發(fā)生時生成記錄

報表查詢顯示界面：

6、 數(shù)據(jù)曲線查詢

線界面分成三組曲線，分別是充電機曲線：充電機電壓、充電機電流；第一箱電壓曲線：單體電壓；第二箱電壓曲線：單體電壓。電池箱電壓曲線要求所有曲線可任意組合（曲線條數(shù)，曲線編號可選）

曲線查詢顯示界面：

五．項目總結(jié)

力控pspace系列軟件在某大型公交車充換電站的應(yīng)用，成功解決了充電機和電池箱分組無法自由配置問題，實現(xiàn)了充電機和電池箱分組的靈活配置。解決了由于單個充電機或電池箱故障導致整組設(shè)備無法使用的問題。當某個充電機后電池箱故障時通過軟件配置可以靈活切換到備用設(shè)備，縮短了設(shè)備維修時間，提高了設(shè)備的利用率。

界面模板功能的運用解決了大量相同界面占用系統(tǒng)資源問題，通過pspace界面模板功能實現(xiàn)了通過一個界面模板顯示不同充電機數(shù)據(jù)功能，畫面?zhèn)€數(shù)減少了80%。提高了系統(tǒng)運行效率。

根據(jù)現(xiàn)場工作人員需求，針對性的制作了各種數(shù)據(jù)和事件報表。方便現(xiàn)場工作人員及時掌握充電機、電池箱和車輛的整體運行情況。