李皓然
国网冀北电力有限公司技能培训中心（保定电力职业技术学院），河北保定，071050
摘要：随着“碳达峰、碳中和”目标的提出，新能源车的发展进入快车道，随着而来的充电需求与日倍增，充电站的智能化管控是提升充电站运营水平的重要手段，本文以充电桩TCU部件、IPC采集部件、环境量监测采集部件、SOC多媒体展示部件、智能车位管控终端出发，提出充电站智能化管控的方案。
关键词：TCU IPC SOC
1.引言
充电站的智能管控系统设计方案如下图所示：
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图1.1 系统应用架构
通过物联网技术、5G、大数据技术将手机、监控平台、充电桩计费终端等设备进行互联互通，形成智能化的充电站管控解决方案。
2.充电桩TCU（计费控制单元）
充电桩 TCU 采集部件，作为充电设备与车联网平台之间的信息桥梁，是平台实现数据采集和远程控制的核心部件。通过连接相应充电输入输出组件，完成人机显示、计量计费、交易支付、数据加解密、控制充电设备启停、与智慧车联网平台通信等感知。
3. IPC（网络摄像机）
部署的 IPC 采集部件，通过远程实时监控、远程操控摄像镜头，拾取充电站现场图像、声音、录像等。能够对充电操作过程、维护保养过程实时监控，并能够对破坏等行为进行智能分析，具备及时告警与事件录像查询功能。
本产品选择的硬件平台是海思Hi3518 系列 IPC SoC，该系列包含两个产品：针对行业类的 Hi3518A和针对消费类的 Hi3518C，是面向中低端的SoC 芯片。其提供 1080P@24fps H.264 多码流的编码性能，优秀的 ISP 和视频编码性能，智能加速引擎，移动侦测单元等特性，在可以满足差异化 IPC 产品功能性能以及图像质量的同时，还能从很大程度上降低平台的硬件成本。
Hi3518A 是新一代的高清摄像机（HD IPC）SOC，其核心有三个主要部分组成： ARM 的 IP 核心（ARM926）、图像处理核心（Image Subsystem）和编码核心（Video Subsys，即 H.264 和 MJEPG/JPEG 编码器）。其中 ARM 核心负责整个嵌入式系统的管理工作，图像处理核心负责图像的预处理和图像的增强和本地显示等工作，编码核心负责数字视频的编码。除此之外，该 SOC 还支持目前主流嵌入式平台几乎所有的外围接口，包括 RTC、I2C、GPIO、IR、UART、PWN、ADC 等。集成了 100M 以太网口，USB2.0 接口，支持 SPI NOR/NAND Flash 和 SDIO 显示以及 DDR2/DDR3内存。同时该 SOC 坚持在架构设计和制造工艺上的低功耗，使得 Hi3518A 在编码效率、图像质量以及功耗控制等关键指标上，都能达到国际先进水平。Hi3518A 在硬件上即支持镜头的旋转和校正，以及预处理中的 3A（自动聚焦、自动曝光、自动白平衡）算法，可完全用于全景监控的球机方案。
4.环境量监测终端
部署的环境量监测采集部件，集成温湿度、烟感、水浸、倾斜、振动等传感功能，实时监测充电站内环境量数据、联动视频记录充电站内异常事件并主动告警，支持充电桩远程重启，提供充电站运维效率。同时加强了运行设备的安全管理。
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图4.1环境量监测终端架构图
应用窄带物联网（NB-IoT）进行数据传输。NB- IoT 构建于频率低于 200 kHz 的窄带蜂窝网络，而且优化了通信协议和信令，在用户数据包中加入传 输信息，在空闲状态发送数据包时，无需经过业务请求，直接建立连接进行数据传输。NB-IoT 具有覆盖面广、穿透性强、设备接入量大、耗电量低、成本低、网络设备可靠等诸多优势。
NB-IoT 的组网主要由监测终端、NB-IoT 基站、核心网、物联网云平台和电力应用服务器组成，其组网结构如图2.8所示。用户设备终端通过安装相应 SIM 卡的方式接入 NB-IoT 网络，并实现与附近NB-IoT 基站之间信息收发，并进一步经过核心网实现基站与物联网云平台的连接，云平台将数据发送给电力应用的服务器，并从电力应用服务器获取相关信息。
5. SOC 多媒体展示部件
部署的SOC多媒体展示部件，在充电站内休息室等室内环境大屏展示设备，充电用户可以在室内看到自己的车辆充电情况有效促进充电桩周转效率，不仅能提升用户充电感受及客户满意度，同时能提高充电站的运营效率。在展示充电信息的同时，结合多媒体信息展示渠道，接入视频、图片等信息展示功能，可发布充电站宣传信息，充电站管理规范及相关配套产品广告等，全面提升充电站运营效率和效益。
6.智能车位管控终端
智能车位管控终端通过智能识别车牌控制、无线遥控器控制、断电机械控制、软件操作控制等多种控制方式进行车辆的进出管控，实现充电车辆无感出入。开发了车辆智能识别系统，采用图像识别技术、大数据分析技术对所有来车进行采集和分析，实现充电车辆充电行为充电车辆到站、充电、离开等全过程信息化记录，为行车轨迹分析、客流量统计、为规划、决策等提供数据支撑。实现了充电站内绿牌新能源车辆识别后自动放行；蓝牌新能源车辆需通过小程序上传行驶证信息，自动审核通过后识别自动放行；车辆的黑白名单管理功能。该产品的成功应用，一方面缓解了新能源车主由于燃油车占位而望“桩”兴叹的无奈局面；另一方面大大提高了充电桩的利用效率，为充电站持续高效运营提供强有力保障。
7.结论
本文介绍了智能化充电站以充电桩TCU部件、IPC 采集部件、环境量监测采集部件、SOC多媒体展示部件、智能车位管控终端构成，从车辆进场到离开全过程进行智能管控，实现新能源车辆的智能识别、充电缴费、远程监控、故障报警、多媒体信息展示等功能，有效提高充电站智能化水平。
参考文献：
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