某大型電動公交充換電站監(jiān)控系統(tǒng)

1、 項(xiàng)目背景

汽車雖給國民經(jīng)濟(jì)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(dāng)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(dāng)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(jī)和環(huán)境保護(hù)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(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)控，實(shí)時(shí)得到各個(gè)充電箱的工作情況，實(shí)時(shí)檢測各個(gè)電池的狀態(tài)，對充電箱、電池組等狀態(tài)的異常進(jìn)行報(bào)警。

2、 建設(shè)目標(biāo)

充電監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)劃完成對下屬充電站的充電機(jī)、蓄電池、換電機(jī)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(jī)、蓄電池、換電機(jī)器人相關(guān)參數(shù)的采集與存儲。

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

各充電機(jī)、蓄電池、換電機(jī)器人主要參數(shù)的統(tǒng)計(jì)及分析。

各充電機(jī)、蓄電池、換電機(jī)器人主要參數(shù)的趨勢圖，餅圖，棒圖展示。

各充電機(jī)、蓄電池、換電機(jī)器人主要參數(shù)的日報(bào)，月報(bào)，季報(bào)，年報(bào)。

各充電機(jī)、蓄電池、換電機(jī)器人的聯(lián)動控制。

各充電機(jī)、蓄電池、換電機(jī)器人充換電相關(guān)信息及事件記錄。

整個(gè)系統(tǒng)的WEB發(fā)布，滿足用戶在任何時(shí)間，任何地點(diǎn)都可通過用戶認(rèn)證方式訪問此系統(tǒng)。

整個(gè)系統(tǒng)具有很好的擴(kuò)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(gè)系統(tǒng)具有批次管理功能，實(shí)現(xiàn)與SQL SERVER 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的無縫掛接。

3、 技術(shù)難點(diǎn)

充電機(jī)設(shè)備屬于新型設(shè)備，通訊協(xié)議沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，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(hù)；

各充電機(jī)及充電機(jī)器人獨(dú)立工作，難以統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，造成浪費(fèi)；

監(jiān)控系統(tǒng)對設(shè)備操控的高度實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性與可靠性，對設(shè)備的操作需要有嚴(yán)格的限制；

監(jiān)控系統(tǒng)需具備擴(kuò)容能力，方便系統(tǒng)改造；

充電站運(yùn)營管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大，分析困難

二．系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了實(shí)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(gè)部分。

1、 充電系統(tǒng)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：充電機(jī)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(yùn)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(jìn)行通訊。采集充電機(jī)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(yùn)行監(jiān)控：充電機(jī)、電池組群組配置，四個(gè)工位運(yùn)行信息監(jiān)控，一拖一、一拖二充電機(jī)運(yùn)行監(jiān)控，電池架運(yùn)行監(jiān)控，充電柜運(yùn)行監(jiān)控。

報(bào)表數(shù)據(jù)查詢：充電機(jī)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(jī)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(shí)時(shí)/歷史曲線圖、棒圖等。

報(bào)警數(shù)據(jù)存儲及查詢：可以為充電機(jī)操作及其異常信息提供圖形、文字、聲音等報(bào)警方式與相應(yīng)的報(bào)警處理功能。系統(tǒng)運(yùn)行信息的報(bào)警事件可在事件打印機(jī)上打印當(dāng)前事件內(nèi)容，系統(tǒng)自動推出相關(guān)聯(lián)的報(bào)警、事件畫面。

事件記錄：可對充電機(jī)啟停操作、充電機(jī)故障、充電運(yùn)行異常參數(shù)、電池組異常參數(shù)進(jìn)行記錄。可以對充電機(jī)狀態(tài)變位、輸出電壓、電流越限、電池組故障、充電機(jī)啟停操作等事件按時(shí)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(shí)時(shí)工程值、相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)值、生成歷史數(shù)據(jù)庫。

2、 換電系統(tǒng)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：換電系統(tǒng)針對所涉及的設(shè)備，如充電機(jī)、充電架、充電倉、電池箱、電池庫、電池倉、機(jī)器人以及更換軌道等進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控，對換電流程進(jìn)行實(shí)時(shí)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(yùn)行狀態(tài)信息、位置信息、故障信息。

換電系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控：顯示打組后各個(gè)組內(nèi)電池箱的狀態(tài)、充滿電完成時(shí)間、更換機(jī)器人的狀態(tài)及位置信息，運(yùn)行維護(hù)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(shí)應(yīng)有相應(yīng)的提示信息。

報(bào)表數(shù)據(jù)查詢：換電事件報(bào)表。

報(bào)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(bào)警方式與相應(yīng)的報(bào)警處理功能。系統(tǒng)運(yùn)行信息的報(bào)警事件可在事件打印機(jī)上打印當(dāng)前事件內(nèi)容，系統(tǒng)自動推出相關(guān)聯(lián)的報(bào)警、事件畫面。

3、 配電系統(tǒng)

實(shí)時(shí)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(hù)信號、電能計(jì)量信息等信息。采集10kV側(cè)母線線電壓，10kV進(jìn)、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(jìn)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(fù)載率，380V出線有功電量等數(shù)據(jù)。

配電系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控：本站主接線圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表格、負(fù)荷曲線、電壓棒形圖、餅形圖及系統(tǒng)工況圖。

報(bào)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(bào)警方式與相應(yīng)的報(bào)警處理功能。系統(tǒng)運(yùn)行信息的報(bào)警事件可在事件打印機(jī)上打印當(dāng)前事件內(nèi)容。系統(tǒng)自動推出相關(guān)聯(lián)的報(bào)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(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)版軟件。主要用于各充換電設(shè)備實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)二次處理（如統(tǒng)計(jì)計(jì)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(jī)發(fā)送的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相關(guān)處理后保存到本地的商用數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)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(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，值班監(jiān)控人員還可以在本機(jī)上對某些充換電設(shè)備進(jìn)行遙控操作。監(jiān)控工作站實(shí)時(shí)向前置發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提供請求，并且在查詢歷史數(shù)據(jù)時(shí)，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(fù)責(zé)查詢結(jié)果的展現(xiàn)。