罗红宇 罗智敏
云南晨鸣电器有限公司 华中科技大学
随着中国经济的快速发展，人们生活品质的改善，对环境保护要求越来越高，电动汽车作为一种发展前景广阔的绿色交通工具，今后的普及速度会异常迅猛，未来的市场前景也是异常巨大的。在全球能源危机和环境危机严重的大背景下，中国政府积极推进新能源汽车的应用与发展，充换电站作为发展电动汽车所必须的重要配套基础设施，具有非常重要的社会效益和经济效益。目前，兴建电动汽车充换电站已经在全国范围内展开。
随着红投集团充换电站的增多，管理成本就成为一大问题。站与站之间距离少则几十公里，多则几百公里，而一个州如果有几十个充电站则管理成本巨大。有什么方法解决这个问题呢? 答案是肯定的，可采用远程集中监控，这样既可提高监管力度，而且还能通过数据的集中分析处理，统一进行调度控制，提高充换电站效率。并且通过数据分析，为进一步的充换电站管理抉择提供可行性分析的数据依据，让管理更高效。因此对充换电站系统运行进行集中监控是必要的。
系统构成
充换电站调度自动化系统方案由主站和子站两部分组成。主站设在公司本部的集中监控室，子站设在各充换电站，两者之间通过GPRS网络通信，实现实时传输各项数据。
主站需要新建，子站保留原来每个充电站的变配电系统，新增视频监控系统、箱变测量控制系统、无线传输系统、环境监控系统。调度主站软件系统具有完备的控制功能及防误操作功能，提供可视化的操作预演流程，自动依据充换电站的拓扑关系，结合用户自定义规则，根据SCADA系统的实时遥信、遥测信息对操作员的操作进行全面的防误检查及操作，从而最大程度减少乃至杜绝误操作的产生，实现了集控五防一体化的目标。
调度主站软件系统有完善的信息分流和责任分区功能实现了值班员处理其责任区域内的信息，无关的画面、告警、报表和数据不会出现在该值班员视野之内，从而起到了各个工作站节点之间信息分层和安全有效的隔离作用，也使系统具备了更高的数据吞吐能力，满足大容量信息检索的要求。该系统具有自动数据采集、数据传输、设备控制、运行状态实时查看和设备故障及异常报警等功能。
充换电站调度系统平台的构成见图1所示，其主要组成部分如下：
主站包括：主服务器、视频服务器、前置机服务器、交换机、防火墙、数据库、工作站、GPRS通信模块、操作系统、工控软件、卫星钟、打印机和UPS电源。
子站包括：GPRS通信管理机、PLC可编程控制器、空气断路器操纵机构、仪表、电流电压功率变换器、摄像头、录像机、环境监控系统组成。
WEB发布包括：WEB发布站、光端机、通信光缆、操作系统组成。经过授权的用户可通过WEB服务器随时随地监视电网的运行状态，查询运行数据。
电能量计量采集系统包括：
电能量计量系统主要实现充换电站下网和联络线关口点电能量的计量，分时段存储、采集和处理，为结算和分析提供基本数据。计量计费系统还包括对各种费率模型的支持和结算软件。
电能量计费系统利用计算机、网络、通讯、系统集成和数据采集等技术，将众多计量点的数据进行自动采集、传输、统计、分析。并利用计算机实现对数据进行自动计算、分析、生成报表，web页发布、浏览、数据查询、以及与MIS系统连接等功能，并可计量异常情况报警等。
遥信遥测采集系统包括：
充换电站电量数据大都为模拟量。如电压电流，站用变的温度，电压，电流，功率，高压柜里各断路器触头的温度，断路器位置信号。而计算机只能接收数字量,因此,在将被测参数进行 A/D(模/数)转换后，通过通过GPRS模块发射后传送到调度中心。
遥控系统包括：
充换电站箱变里有大量的框架断路器和塑壳断路器，而计算机通过后台监控软件发出遥控信号通过GPRS模块发射后，现场通过GPRS模块接收，并通过解码翻译后对被控开关进行操作,因此,提高系统的可靠性。
远程无功自动补偿报警及控制系统包括：
充换电桩里含有大量的无功功率，特别在空载时更多。一旦无功自动补偿装置失效，就面临被供电局罚款的局面。本系统具有远程报警远程控制远程维护的功能。
视频监控系统包括：
监控系统是由摄像、传输、控制、显示、记录登记5大部分组成。摄像机通过同轴视频电缆将视频图像传输到控制主机，控制主机再将视频信号分配到各监视器及录像设备，同时可将需要传输的语音信号同步录入到录像机内。 通过控制主机，操作人员可发出指令，对云台的上、下、左、右的动作进行控制及对镜头进行调焦变倍的操作，并可通过控制主机实现在多路摄像机及云台之间的切换。前端摄像机选型根据使用场景为室外空旷地，需要考虑美观度及防水性，在有灯光环境下光线较好，但夜晚无灯光环境下光线较暗，需要监控是否有破坏性事件发生，看清可疑人员面部特征，设计选用海康威视400万像素日夜型球型网络摄像机，安装方式为立杆安装。每个充电站设计安装两根立杆每根立杆上安装一个球型摄像头。录像机采用抱杆防水箱安装方式，考虑到安装位置没有互联网，所以录像机采用4G网络传输至监控中心。
摄像头其参数如下：海康威视400万像素4寸23倍智能球型摄像机 产品功能支持 2560×1440@30fps 高清画面输出支持 H.265 高效压缩算法，可较大节省存储空间支持超低照度。0.005Lux/F1.6(彩色)， 0.001Lux/F1.6(黑白 )， 0 Luxwith IR支持 23 倍光学变倍， 16 倍数字变倍采用高效红外阵列，低功耗，照射距离远可达 100m支持三码流技术，每路码流可独立配置分辨率及帧率支持区域入侵侦测、越界侦测、移动侦测等智能侦测功能支持断网续传功能保证录像不丢失，配合 Smart NVR 实现事件录像的二次智能检索、分析和浓缩播放支持数字宽动态、 3D 数字降噪、强光抑制、电子防抖、 SmartIR支持 360°水平旋转，垂直方向-15°-90°（自动翻转）支持 300 个预置位， 8 条巡航扫描支持 3D 定位，可通过鼠标框选目标以实现目标的快速定位与捕捉支持定时抓图与事件抓图功能支持区域曝光与区域聚焦功能支持中心镜像功能支持定时任务、一键守望、一键巡航功能支持海康 SDK、 ONVIF、 ISAPI、 GB/T28181、 E 家协议和萤石接入，防雷、防浪涌、防突波， IP66 防护等级。应用场景：红外网络高清智能球的种种特性使之可广泛应用于需要大范围高清画质监控的场所，如:河流、森林、公路、铁路、机场、港口、岗哨、广场、公园、景区、街道、车站、大型场馆、小区外围等场所。
录像机其参数如下：支持电信：4G（FDD- LTE B1/B3 , TD-LTE B41） 3G（CDMA 1x&EVDO 800）联通：4G（FDD-LTE B1/B3 , TD-LTE B41） 3G（WCDMA850/900/1900/2100 ）
移动：4G（ TD-LTE B38/B39/B40/B41 ） 3G（TD-SCDMA B34/B39）
支持4路1080P解码，支持接入萤石，可实现手机电脑远程预览回放，支持H.265、H.264混合解码，支持1个HDMI+1个VGA同源高清输出1盘位，最大支持6TB硬盘，2个USB2.0接口。
系统网络结构
服务器采用冗余结构，主服务器、备份服务器是二台互为备用的服务器，通过调度光缆专线、防火墙和路由器，连接到调度网。采集软件运行在前置机服务器上，负责收集子站传送的现场充换电站的运行数据，收集的数据分享到网络上，并经主服务器、备份服务器分析后，输出到的数据库，供充换电站数据分析使用。
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分站建设：
1.每个充换电站加装4g无线远程控制终端一台，控制系统一套。实现充换电站和控制中心的无线远程通讯；
2.充换电站控制系统包括安装（1）4~20mA的电流、电压、功率、功率因数、温度、振动等变送器，将现场所需的监测的信号参数转为标准模拟型号，实现A/D采集，（2）安装开关量采集和控制模块，采集和控制现场开关分合。并通过4G无线网络传送到监控云平台；
3.云平台建立数据库，能识别区分充换电站，能采集充换电站的运行数据，并存储；
4.运行平台分析系统，调用云平台的数据，对每个充电站运行的参数进行实施数据分析，提供充电站运行预警、报故、能效利用分析，并形成大数据分析报表，为充电站的设计改进提供合理科学的依据。
5.采集现场实时录像，并且上传至控制中心，方便充电站的控制管理。视频系统最重要的是使用效果，系统的特点是直观性强，可直观地监视（可视）整个企业中各重要环节和设备，能做到杜绝安全隐患，防患于未然。系统设计采用的产品，充分考虑可扩展性和升级性，在工程完成后，功能、配置的改变也是很方便实现的。
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2. 网络查看通过账号和密码进行，可以是任意能上网的终端、在任何地方随时查看。可以实施多账号分配（不同的客户可以看不同的设备，设备可以组合分配），密码权限也能分为三级，可以实现分组、分级查看；
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3.能远程通过电脑网页、手机APP随时查看水泵的运行数据
4.能通过电脑网页，手机APP远程控制水泵的启停；
5.定时短信发送水泵运行数据给值班人员，定时时间可以通过电脑、手机远程监控 ；
6.充换电站运行参数变化超过一定阈值，短信报送值班人员，并告知实时数据， 可以通过电脑、手机远程监控；
7.充换电站运行参数超高和超低都需要短信报警，高低界限可以通过电脑、手机远程监控修改；
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8.值班人员的手机号码能通过电脑网页随时修改，可以同时设置多个值班人员；
9.远程分级管理，值班人员只能查看、接收报警信息，管理人员才能修改系统参数
五、总结
通过无线系统实现分布式充换电站的集中监控，快速实现对所有站点的实时查看及控制，并能对运行数据进行及时有效分析，实现对监控的充换电站有效剖析，做到资源的合理调配，做到确实有效的安全高效运行，并能极大减少巡查巡视成本。
充换电站系统的远程集中监控系统，做到真正有效的监控，确保充换电站系统处于真正有效的运行状态，进而取得巨大的社会效益和经济效益。