廈門才茂基于無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)充電樁終端的解決方案
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1、引言
隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，世界各國對新能源汽車的推廣支持，新能源汽車在未來汽車市場將占據(jù)重要地位，如果說過去充電站等配套設(shè)施的不完備在一定程度上限制了電動汽車發(fā)展的話，那么這一問題正在逐步得到解決。*和南方電網(wǎng)分別投入巨資建設(shè)電動汽車充電站和充電樁等與新能源汽車相關(guān)的配套充電設(shè)施，隨著兩大電網(wǎng)制定了在全國大規(guī)模建設(shè)電動汽車充電站和充電樁的計(jì)劃，電動汽車充電站建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入快車道，而隨著“互聯(lián)網(wǎng)+"概念的提出，則將利用互聯(lián)網(wǎng)的平臺、信息通信技術(shù)把互聯(lián)網(wǎng)和包括傳統(tǒng)行業(yè)在內(nèi)的各行各業(yè)結(jié)合起來，從而在新領(lǐng)域創(chuàng)造一種新生態(tài)。
據(jù)媒體新聞報(bào)道福建、浙江、吉林、安徽、江蘇、山西、江西、山東等國內(nèi)大多省份已陸續(xù)建立起電動汽車充電站。圍繞為電動汽車充電這塊巨大“蛋糕"的激烈競爭已悄然啟幕，*、南方電網(wǎng)、中石化、中海油等能源央企紛紛跑馬圈地。
關(guān)鍵字：無線 DTU；工業(yè)級DTU；充電樁；新能源；互聯(lián)網(wǎng)+；
2、政策背景
2015年10月9日，*下發(fā)《關(guān)于加快電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》。這是9月29日，*常務(wù)會議確定支持新能源和小排量汽車發(fā)展措施后的又一重大舉措。
《指導(dǎo)意見》提出，到2020年，基本建成適度超前、車樁相隨、智能的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系，滿足超過500萬輛電動汽車的充電需求；建立較完善的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和 市場監(jiān)管體系，形成統(tǒng)一開放、競爭有序的充電服務(wù)市場。根據(jù)國家“十三五"規(guī)劃，到2020年，充換電站
數(shù)量將達(dá)到1.2萬個(gè)，充電樁達(dá)到450萬個(gè)。
數(shù)據(jù)顯示，今年1-8月，我國新能源車?yán)塾?jì)生產(chǎn)12.35萬輛，同比增長3倍。截至8月底，全國新能源車保有量約為24萬輛。但充電樁僅為3.7萬個(gè)，車樁比例為8:1，充電樁的建設(shè)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上新能源車步伐。
有機(jī)構(gòu)表明，明年我國充電樁產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到330.78億元，到2020年可達(dá)到1000億元。
3、充電樁
充電樁是新能源電動力車的電站，其功能類似于加油站里面的加油機(jī)。每個(gè)充電樁都裝有充電插頭，充電樁可以根據(jù)不同的電壓等級，為各類電動車輛充電。電動汽車充電樁采用的是交流、直流供電方式，充電時(shí)，需要刷充電卡，充電樁顯示充電量、充電時(shí)間以及費(fèi)用等數(shù)據(jù)，并打印單據(jù)，可實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)充電和計(jì)量充電功能。
4、應(yīng)用前景
由于充電樁的功能類似于加油機(jī)，其用途的特殊性決定了充電樁建設(shè)的特點(diǎn)是被測點(diǎn)多、分散、覆蓋面廣、通信距離遠(yuǎn)，需集中管理。并且隨著新能源汽車的急速發(fā)展，對其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟缶哂徐`活性和擴(kuò)展性的結(jié)構(gòu)，因此，電動汽車充電樁通信方式的選擇應(yīng)考慮如下問題：
（1） 通信的可靠性——通信系統(tǒng)要長期經(jīng)受惡劣環(huán)境和較強(qiáng)的電磁干擾或噪音干擾的考驗(yàn)，并保持通信的暢通。
（2） 建設(shè)費(fèi)用——在滿足可靠性的前提下，綜合考慮建設(shè)費(fèi)用及長期使用和維護(hù)的費(fèi)用。
（3） 雙向通信——不僅能實(shí)現(xiàn)信息量的上傳，還要實(shí)現(xiàn)控制量的下達(dá)。
（4） 多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸速率——隨著以后終端業(yè)務(wù)量的不斷增長，主站到子站、子站到終端之間通信對實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來越高。
（5） 通信的靈活性和可擴(kuò)展性——由于充電樁（栓）具有控制點(diǎn)面多、面廣和分散的特點(diǎn)，要求采用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，隨著“ALL IP"網(wǎng)絡(luò)技術(shù)趨勢的發(fā)展以及電力運(yùn)營業(yè)務(wù)的不斷增長，需要考慮基于IP的業(yè)務(wù)承載，同時(shí)要求便于安裝施工、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)。
5、通訊方式
電動汽車充電樁屬于配電網(wǎng)側(cè)，其通信方式往往和配電網(wǎng)自動化一起綜合考慮。通信是配電網(wǎng)自動化的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，區(qū)域不同、條件不同，可應(yīng)用的通信方式也不同，具體到電動汽車充電樁，其通信方式主要有有線方式和無線方式：
（1）有線方式
有線方式主要有：有線以太網(wǎng)（RJ45線、光纖）、工業(yè)串行總線（RS485、RS232、CAN
總線）。
有線以太網(wǎng)主要優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠、網(wǎng)絡(luò)容量大，缺點(diǎn)是布線復(fù)雜、擴(kuò)展性差、施
工成本高、靈活性差。
工業(yè)串行總線（RS485、RS232、CAN總線）優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠，設(shè)計(jì)簡單，缺點(diǎn)是
布網(wǎng)復(fù)雜、擴(kuò)展性差、施工成本高、靈活性差、通信容量低。
（2）無線方式
無線方式主要采用移動運(yùn)營商的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)，如：GPRS/CDMA/TD-SCDMA/WCDMA/EVDO以及更新的4G LTE網(wǎng)絡(luò)等。
無線方式的優(yōu)點(diǎn)是：成本低廉、建設(shè)工程周期短、適應(yīng)性強(qiáng)、擴(kuò)展性好、維護(hù)方便并且擴(kuò)展容易。
基于此，利用2G/3G/4G無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，基于服務(wù)端應(yīng)用寬帶有線網(wǎng)絡(luò)提供固定IP或者動態(tài)IP（可用域名綁定）以及端口號，將這些服務(wù)端參數(shù)設(shè)置在才茂通信無線傳輸終端DTU上，利用它能夠自動解析域名地址，連接到服務(wù)端的充電樁管理平臺，可以為新能源交通行業(yè)提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集、傳輸、發(fā)布、遠(yuǎn)程管理與控制、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕鉀Q方案。
6、系統(tǒng)組成及組網(wǎng)方案
在過去的三年里，廈門才茂為國電南瑞、許繼電氣、深圳比亞迪等多個(gè)用戶實(shí)現(xiàn)了電動汽車充電樁項(xiàng)目上的批量應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了基于嵌入式技術(shù)的自助智能電動汽車充電樁終端方案及產(chǎn)品。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如下圖所示：
充電樁系統(tǒng)拓?fù)鋱D
本系統(tǒng)主要由交流/直流充電樁、才茂無線數(shù)傳終端DTU， 各種2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)及通訊網(wǎng)絡(luò)、充電樁系統(tǒng)管理平臺軟件等組成。
1、才茂無線數(shù)傳DTU可以提供RS232/RS485/RS422/TTL/端子各種接口與各種帶串口的充電樁進(jìn)行連接，如果充電樁是以太網(wǎng)接口可以選擇才茂另外一個(gè)無線路由器系列的產(chǎn)品對接；
2、數(shù)傳DTU通過各種無線網(wǎng)絡(luò)，將各種充電樁終端的數(shù)據(jù)無線透明傳輸?shù)椒?wù)器端的充電系統(tǒng)管理平臺，此系統(tǒng)平臺軟件包括計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、充電監(jiān)控系統(tǒng)、配電監(jiān)控系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)等。
充電樁終端分析圖
電動汽車充電樁采用的是交、直流供電方式，不需要加油、加氣，避免了排放尾氣、污染環(huán)境，符合以低碳為核心元素的中國未來城市發(fā)展理念。
7、系統(tǒng)功能
系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能：
- 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸功能：通過2G/3G/4G各種無線網(wǎng)絡(luò)， 能夠?qū)崟r(shí)地將充電樁終端的數(shù)據(jù)透明傳輸（原封不動）到服務(wù)器后端的充電樁系統(tǒng)管理平臺；
2、充電樁系統(tǒng)管理平臺軟件主要實(shí)現(xiàn)包括計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、充電監(jiān)控系統(tǒng)、配電監(jiān)控系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)這幾大塊的應(yīng)用功能的管理；
3、遠(yuǎn)程監(jiān)控功能：服務(wù)端的管理平臺可以隨時(shí)監(jiān)控充電樁的運(yùn)行情況，包括電量變送器、斷路器、PLC控制器、計(jì)費(fèi)器、觸摸屏等設(shè)備工作參數(shù)的上傳，也可以通過無線DTU下達(dá)各種工作指令給充電樁終端設(shè)備；
4、遠(yuǎn)程報(bào)警維護(hù)功能：可以實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁的運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障告警，可以遠(yuǎn)程維護(hù)調(diào)試或升級，做到及時(shí)處理異常充電樁終端的問題；
5、應(yīng)用擴(kuò)展功能：可接入第三方APP軟件，利用才茂通信GPS設(shè)備以及對應(yīng)定位系統(tǒng)軟件，直接為充電用戶提供手機(jī)APP，可以實(shí)現(xiàn)地圖上尋址和導(dǎo)航功能。
8、才茂DTU無線數(shù)傳終端介紹
DTU(Data Transfer Unit),全稱數(shù)據(jù)傳輸單元,為用戶提供高速、永遠(yuǎn)在線、TCP/UDP 透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓I(yè)級無線終端設(shè)備。產(chǎn)品采用高速高性能工業(yè)級ARM9 嵌入式處理器或者X86 架構(gòu)高性能嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺，超大內(nèi)存，內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權(quán)的TCP/IP 協(xié)議棧，為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換、虛擬網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)應(yīng)用。針對網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶，DTU 產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時(shí)自動斷線的功能。同時(shí)也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。
8.1、才茂DTU功能的優(yōu)勢
1)豐富的接口類型：支持串口RS232接口、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口， 滿足客戶應(yīng)用現(xiàn)場不同接口需求。
2）完善的網(wǎng)絡(luò)支持：支持GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTE-FDD/LTE-TDD七大無線網(wǎng)絡(luò)，滿足不同行業(yè)客戶的全方面需求。
3）三層系統(tǒng)保護(hù)：在原來兩級（軟件保護(hù)+CPU內(nèi)置看門狗WDT保護(hù)）系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一級系統(tǒng)虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測保護(hù)功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
4)金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統(tǒng)安全隔離，防雷設(shè)計(jì)；符合電力安規(guī)要求；防護(hù)等級為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域。
5）*工業(yè)級設(shè)計(jì)生產(chǎn)，支持寬電壓5-32V供電。
6）通信模塊均采用工業(yè)級無線模塊，所有無線模塊都有通過CGD認(rèn)證或者FCC認(rèn)證或者CE認(rèn)證
7）高速處理CPU：采用高速性能工業(yè)級CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；解決了業(yè)內(nèi)“假在線"、“假死機(jī)"、“當(dāng)機(jī)"等疑難問題。
8)超大內(nèi)存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型號內(nèi)存不同），有超大的內(nèi)存來緩存客戶發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)接收超大數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)不丟失。
9)DNS自動獲取：自動獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規(guī)避了因?yàn)檫x擇的DNS服務(wù)器異常而導(dǎo)致DTU設(shè)備當(dāng)機(jī)的嚴(yán)重現(xiàn)象。
10）完善的協(xié)議棧：新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧；使網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異，掉線概率極大降低。
- EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用；系統(tǒng)EMC/EMI優(yōu)異，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；通過EMC測試；
- 支持短信遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制；支持短消息告警；
- 智能防掉線。支持在線檢測，在線維持，掉線自動重?fù)?，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線；
- 支持批量配置功能；
8.2、DTU系列產(chǎn)品資質(zhì)與檢測
1、無線通信在線維持技術(shù)
2、摩爾實(shí)驗(yàn)室高低溫檢測報(bào)告
3、福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院檢測
4、著作版權(quán)證書
5、EMC檢測報(bào)告
6、國家強(qiáng)制3C認(rèn)證
7、DTU創(chuàng)新產(chǎn)品獎
8、深圳比亞迪用戶測試報(bào)告
9、才茂資質(zhì)
公司榮譽(yù)：
2009 年公司GPRS DTU 產(chǎn)品被評為“創(chuàng)新產(chǎn)品獎"；
2011 年被評為“中國工控行業(yè)客戶滿意供應(yīng)商"；
2012 年公司成為“中國質(zhì)量*行"會員；
2013 年公司成為“智能輸配電設(shè)備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟"會員；
2010 年被國家認(rèn)定的*企業(yè)；
2010 年被國家認(rèn)定的雙軟企業(yè)企業(yè)；
公司擁有1 項(xiàng)保持設(shè)備穩(wěn)定的技術(shù)證書和12 個(gè)軟件著作版權(quán)證書；
全國設(shè)立了9 大區(qū)域辦事處，66個(gè)代理商，方便為客戶提供近距離貼心服務(wù)；
公司注冊資本1280 萬；廈門市重點(diǎn)扶持*企業(yè)；
12 年的行業(yè)研發(fā)積累和行業(yè)應(yīng)用考驗(yàn)。
10、結(jié)束語
大力推進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，解決電動汽車充電難題，是發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)的重要保障，對于打造大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新和增強(qiáng)公共產(chǎn)品、公共服務(wù)“雙引擎"，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)增長、調(diào)結(jié)構(gòu)、惠民生都具有重要意義。
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