才茂通信基于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸RTU技術(shù)充電樁終端的解決方案

1、引言

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，世界各國(guó)對(duì)新能源汽車(chē)的推廣支持，新能源汽車(chē)在未來(lái)汽車(chē)市場(chǎng)將占據(jù)重要地位，如果說(shuō)過(guò)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(dòng)汽車(chē)發(fā)展的話，那么這一問(wèn)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(dòng)汽車(chē)充電站和充電樁等與新能源汽車(chē)相關(guān)的配套充電設(shè)施，隨著兩大電網(wǎng)制定了在全國(guó)大規(guī)模建設(shè)電動(dòng)汽車(chē)充電站和充電樁的計(jì)劃，電動(dòng)汽車(chē)充電站建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入快車(chē)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(tái)、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(lái)，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(guó)內(nèi)大多省份已陸續(xù)建立起電動(dòng)汽車(chē)充電站。圍繞為電動(dòng)汽車(chē)充電這塊巨大“蛋糕”的激烈競(jìng)爭(zhēng)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(wú)線 RTU；工業(yè)級(jí)RTU；充電樁；新能源；互聯(lián)網(wǎng)+；

2、政策背景

2015年10月9日，guowuyuan辦公廳下發(fā)《關(guān)于加快電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》。這是9月29日，guowuyuan常務(wù)會(huì)議確定支持新能源和小排量汽車(chē)發(fā)展措施后的又一重大舉措。

《指導(dǎo)意見(jiàn)》提出，到2020年，基本建成適度超前、車(chē)樁相隨、智能高效的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系，滿足超過(guò)500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)的充電需求；建立較完善的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和 市場(chǎng)監(jiān)管體系，形成統(tǒng)一開(kāi)放、競(jìng)爭(zhēng)有序的充電服務(wù)市場(chǎng)。根據(jù)國(guó)家“十三五”規(guī)劃，到2020年，充換電站數(shù)量將達(dá)到1.2萬(wàn)個(gè)，充電樁達(dá)到450萬(wàn)個(gè)。

數(shù)據(jù)顯示，今年1-8月，我國(guó)新能源車(chē)?yán)塾?jì)生產(chǎn)12.35萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)3倍。截至8月底，全國(guó)新能源車(chē)保有量約為24萬(wàn)輛。但充電樁僅為3.7萬(wàn)個(gè)，車(chē)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(chē)步伐。

有機(jī)構(gòu)表明，明年我國(guó)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(dòng)力車(chē)的電站，其功能類(lèi)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(jí)，為各類(lèi)電動(dòng)車(chē)輛充電。電動(dòng)汽車(chē)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(lèi)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(cè)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(chē)的急速發(fā)展，對(duì)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(dòng)汽車(chē)充電樁通信方式的選擇應(yīng)考慮如下問(wèn)題：

 （1） 通信的可靠性——通信系統(tǒng)要*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*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(zhǎng)，主站到子站、子站到終端之間通信對(duì)實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來(lái)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(shì)的發(fā)展以及電力運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)的不斷增長(zhǎng)，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(dòng)汽車(chē)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(dòng)化一起綜合考慮。通信是配電網(wǎng)自動(dòng)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(dòng)汽車(chē)充電樁，其通信方式主要有有線方式和無(wú)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(jiǎn)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(wú)線方式

無(wú)線方式主要采用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的無(wú)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(wú)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(wú)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(dòng)態(tài)IP（可用域名綁定）以及端口號(hào)，將這些服務(wù)端參數(shù)設(shè)置在才茂通信無(wú)線傳輸終端RTU上，利用它能夠自動(dòng)解析域名地址，連接到服務(wù)端的充電樁管理平臺(tái)，可以為新能源交通行業(yè)提供實(shí)時(shí)的各種數(shù)據(jù)采集（包括數(shù)字量采集和模擬量采集）、傳輸、發(fā)布、遠(yuǎn)程管理與控制、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐昝澜鉀Q方案。

6、系統(tǒng)組成及組網(wǎng)方案

在過(guò)去的三年里，廈門(mén)才茂為國(guó)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(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)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(wú)線數(shù)傳終端RTU， 各種2G/3G/4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及通訊網(wǎng)絡(luò)、充電樁系統(tǒng)管理平臺(tái)軟件等組成。

1、才茂無(wú)線數(shù)傳RTU可以提供RS232/RS485/以太網(wǎng)/USB各種接口與充電樁以及相應(yīng)配套的其他設(shè)備進(jìn)行連接；

2、數(shù)傳RTU通過(guò)各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，將各種充電樁終端的數(shù)據(jù)無(wú)線透明傳輸?shù)椒?wù)器端的充電系統(tǒng)管理平臺(tái)，此系統(tǒng)平臺(tái)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(dòng)汽車(chē)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(guó)未來(lái)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(guò)2G/3G/4G各種無(wú)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(dòng)）到服務(wù)器后端的充電樁系統(tǒng)管理平臺(tái)；

2、充電樁系統(tǒng)管理平臺(tái)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(tái)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、傳感器等設(shè)備工作參數(shù)的上傳，也可以通過(guò)無(wú)線RTU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(jí)，做到及時(shí)處理異常充電樁終端的問(wèn)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(duì)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RTU無(wú)線數(shù)傳終端介紹

才茂CM550系列智能無(wú)線遠(yuǎn)程測(cè)控終端(以下簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)線RTU）是廈門(mén)才茂通信科技有限公司經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐及工程應(yīng)用，為滿足市場(chǎng)需求而自主研發(fā)的集數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制與無(wú)線通訊功能為一體的無(wú)線終端控制產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品集成了模擬信號(hào)采集，開(kāi)關(guān)量輸入，開(kāi)關(guān)量輸出，脈沖計(jì)數(shù)，支持以太網(wǎng)通信，串口通信，RS485通信和4G/3G/2G無(wú)線數(shù)據(jù)通信于一體的高性能測(cè)控裝置，可以直接接入各種傳感器、標(biāo)準(zhǔn)變送器信號(hào)、儀表等輸出的模擬信號(hào)、電平信號(hào)、干觸點(diǎn)、脈沖信號(hào)等，是實(shí)施無(wú)線測(cè)控的zuiyou選擇。

CM550系列采用高性能的工業(yè)級(jí)32 位通信處理器和工業(yè)級(jí)無(wú)線模塊，以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)設(shè)備提供在線維持技術(shù)，保持?jǐn)?shù)據(jù)終端yizhi在線，保存數(shù)據(jù)鏈路任何時(shí)候暢通，實(shí)現(xiàn)高速、穩(wěn)定、可靠的數(shù)據(jù)采集和控制功能。

8.1、才茂RTU功能的優(yōu)勢(shì)

1)豐富的接口類(lèi)型：支持串口RS232接口、RS485接口、以太網(wǎng)接口、USB接口， 滿足客戶應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)，滿足不同行業(yè)客戶的全方面需求；

• 支持6路計(jì)數(shù)器輸入、8路開(kāi)關(guān)輸入量、8路模擬輸入量、4路數(shù)字輸出量、2路PWM輸出、4路繼電器輸出；
• 支持GPS/北斗定位；
• 支持ZIGBEE 低功耗的近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊；

6）三層系統(tǒng)保護(hù)：在原來(lái)兩級(jí)（軟件保護(hù)+CPU內(nèi)置看門(mén)狗WDT保護(hù)）系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一級(jí)系統(tǒng)虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測(cè)保護(hù)功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；

7）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(jí)為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域；

8）*工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)生產(chǎn)，支持寬電壓5-32V供電；

9）通信模塊均采用工業(yè)級(jí)無(wú)線模塊，所有無(wú)線模塊都有通過(guò)CGD認(rèn)證或者FCC認(rèn)證或者CE認(rèn)證；

 10）高速處理CPU：采用高速性能工業(yè)級(jí)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(wèn)題；

 11)超大內(nèi)存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型號(hào)內(nèi)存不同），有超大的內(nèi)存來(lái)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；

 12)DNS自動(dòng)獲?。鹤詣?dòng)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RTU設(shè)備當(dāng)機(jī)的嚴(yán)重現(xiàn)象；

 13）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*降低；

• EMC性能優(yōu)異：通過(guò)電力3000V電擊測(cè)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(guò)EMC測(cè)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(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)?，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線；
• 支持批量配置功能；

8.2、RTU系列產(chǎn)品資質(zhì)與檢測(cè)

1、無(wú)線通信在線維持zhuanli技術(shù)

2、摩爾實(shí)驗(yàn)室高低溫檢測(cè)報(bào)告

3、福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院檢測(cè)

4、著作版權(quán)證書(shū)

5、EMC檢測(cè)報(bào)告

6、國(guó)家強(qiáng)制*

9、才茂資質(zhì)

公司榮譽(yù)：

2009 年公司GPRS DTU 產(chǎn)品被評(píng)為“創(chuàng)新產(chǎn)品獎(jiǎng)”；

2011 年被評(píng)為“中國(guó)工控行業(yè)客戶滿意zuiyou供應(yīng)商”；

2012 年公司成為“中國(guó)質(zhì)量*行”會(huì)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(huì)員；

2010 年被國(guó)家認(rèn)定的*企業(yè)；

2010 年被國(guó)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zhuanli技術(shù)證書(shū)和12 個(gè)軟件著作版權(quán)證書(shū)；

全國(guó)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(cè)資本1280 萬(wàn)；廈門(mén)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(yǔ)

大力推進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，解決電動(dòng)汽車(chē)充電難題，是發(fā)展新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的重要保障，對(duì)于打造大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)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(zhǎng)、調(diào)結(jié)構(gòu)、惠民生都具有重要意義。