An Khoa Thụy Lưu Thu Hà

Tóm tắt: Với sự phát triển liên tục của xe năng lượng mới, sự hoàn thiện của chuỗi công nghiệp xe năng lượng mới trở thành chìa khóa. Sạc cọc như một thiết bị bổ sung năng lượng cho xe năng lượng mới, kết nối với xe năng lượng mới, do đó, nhận ra sự thông minh của cọc sạc là một xu hướng phát triển quan trọng. Trên cơ sở phân tích hiện trạng vận hành và bảo trì của cọc sạc xe năng lượng mới và lợi thế ứng dụng của công nghệ IoT, bài viết xây dựng hệ thống quản lý thông minh cọc sạc xe năng lượng mới dựa trên công nghệ IoT, cung cấp ý tưởng và hướng đi mới cho việc quản lý thông minh các cơ sở cọc sạc xe năng lượng mới.

Từ khóa: công nghệ Internet of Things; Xe năng lượng mới; Cột sạc điện; Hệ thống quản lý thông minh

0 Giới thiệu

Sạc cọc là một thiết bị cung cấp năng lượng điện cho xe năng lượng mới và nhu cầu thị trường hiện nay đang ngày càng tăng. Để đáp ứng nhu cầu sạc của người dùng, cải thiện sự an toàn và ổn định của hoạt động cọc sạc, việc xây dựng một nền tảng quản lý thông minh có thể được sử dụng để quản lý và giám sát hoạt động cọc sạc là xu hướng phát triển của ngành. Công nghệ IoT sử dụng các thiết bị đầu cuối như cảm biến để thu thập dữ liệu, truyền tải và xử lý dữ liệu thông qua các công nghệ cụ thể có thể thiết lập mối liên hệ chặt chẽ giữa vật và vật, con người và vật, công nghệ quan trọng của nó có thể thực hiện giám sát thời gian thực đối với dữ liệu vận hành và cung cấp các quyết định vận hành hỗ trợ hiệu quả trong quá trình vận hành và bảo trì thiết bị sạc. Việc áp dụng công nghệ IoT vào hệ thống quản lý thông minh cọc sạc xe năng lượng mới là một con đường hiệu quả để đạt được thông minh cọc sạc.

1 Hiện trạng vận hành cọc sạc xe năng lượng mới

Hiện nay, do tổng số lượng lắp đặt cọc sạc xe năng lượng mới hạn chế, chủ sở hữu xe năng lượng mới thường gặp vấn đề "sạc lại lo lắng". Trên cơ sở các cơ sở sạc hạn chế, việc thực hiện vận hành và bảo trì cọc sạc là một sáng kiến quan trọng để thúc đẩy sự phát triển hiệp đồng của ngành công nghiệp ô tô năng lượng mới và hệ thống cơ sở hạ tầng.

Trong quá trình vận chuyển cọc sạc điện ô tô năng lượng mới tồn tại vấn đề trì trệ thông tin và vận chuyển không kịp thời. Thông tin chậm lại là chỉ trong quá trình sử dụng cột sạc điện, dữ liệu vận hành của cột không thể cập nhật kịp thời, khiến tình hình sử dụng cột sạc điện không thể cập nhật đến người dùng, dẫn đến tỉ lệ sử dụng tài nguyên của cột sạc điện không cao, tính tiện lợi của chủ xe sạc điện hơi thấp. Vận hành không kịp thời có nghĩa là khi cọc sạc xảy ra vấn đề, không thể căn cứ vào loại vấn đề mà tiến hành phán định cấp bậc khác nhau, cũng như áp dụng quyết định linh hoạt. Ngoài ra, môi trường của cọc sạc chủ yếu là ngoài trời, chịu ảnh hưởng của thời tiết khá lớn, khi có mưa lớn, gió lớn và thời tiết cuối khác, việc truyền dữ liệu của cọc sạc dễ xảy ra vấn đề, và một số cọc sạc được xây dựng ở những nơi hẻo lánh hơn, có một vấn đề thông tin liên lạc không thông suốt. Có thể thấy được, muốn thực hiện vận hành cột điện, cần nâng cao trình độ thông tin hóa cột điện, mở rộng chức năng quyết sách phụ trợ vận hành dữ liệu lớn, nâng cao tính tin cậy và an toàn trong quá trình truyền và sử dụng dữ liệu.

2 Lợi thế ứng dụng của công nghệ IoT trong hệ thống ống thông minh 2 cọc sạc xe năng lượng mới

Hệ thống quản lý thông minh cọc sạc xe năng lượng mới có thể sử dụng * công nghệ cảm biến, công nghệ dữ liệu lớn và công nghệ truyền thông trong các công nghệ quan trọng của IoT để quản lý thông minh. Công nghệ mạng In - tơ - nét vật chất có 3 ưu điểm trong quá trình thúc đẩy hệ thống thông minh hóa.

* Thứ nhất, công nghệ truyền thông hai chiều trong công nghệ IoT có thể nhận ra mối liên hệ chặt chẽ giữa mọi thứ và mọi thứ, áp dụng nó vào hệ thống quản lý thông minh cọc sạc xe năng lượng mới, có thể cải thiện khả năng truyền tải thông tin giữa thiết bị sạc và cơ sở, khả năng tương tác giữa người dùng và nhân viên vận hành và cọc sạc, thu thập và truyền dữ liệu hiệu quả. Khi cọc sạc trong trạm sạc xảy ra vấn đề, hệ thống quản lý thông minh cọc sạc có thể theo dõi những thay đổi trong dữ liệu vận hành cọc sạc, kịp thời phát hiện ra vấn đề để phán đoán vị trí và loại vấn đề xảy ra, sau đó hệ thống sẽ xác định và báo cáo các vấn đề cụ thể. Sau khi nhân viên vận chuyển nhận được thông tin cảnh báo, có thể căn cứ vào tình huống cụ thể mà tiến hành xử lý trong thời gian thực.

* Thứ hai, công nghệ dữ liệu lớn trong công nghệ IoT có khả năng xử lý và phân tích dữ liệu mạnh mẽ, có thể phân tích lỗi của cọc sạc theo tình hình thực tế để phân loại báo cáo, và cung cấp các quyết định vận hành và bảo trì hỗ trợ để thực hiện quản lý thông minh của cọc sạc. Ví dụ: thu thập dữ liệu về thời gian hoạt động bình thường của cọc sạc được phát hiện, định kỳ so sánh với dữ liệu trong cơ sở dữ liệu các vấn đề khác nhau trong hệ thống, đưa ra dự đoán về sự cố có thể xảy ra và cải thiện chức năng dự đoán của hệ thống.

* Thứ ba, công nghệ mã hóa dữ liệu trong công nghệ IoT có thể mã hóa bảo vệ thông tin được truyền để ngăn chặn hành vi cố gắng lấy thông tin cá nhân của người dùng và báo cáo tình hình khi phát hiện có phần mềm độc hại cố gắng tấn công hệ thống quản lý thông minh của cọc sạc. Ngoài ra, trong quá trình truyền dữ liệu, công nghệ an ninh thông tin có thể mã hóa dữ liệu của hệ thống, phòng ngừa sự kiện tiết lộ thông tin xảy ra, tiếp tục nâng cao tính an ninh của hệ thống.

Việc áp dụng công nghệ IoT vào hệ thống quản lý thông minh cọc sạc xe năng lượng mới, có thể cải thiện hiệu quả hiện tại trong quá trình vận hành và bảo trì cọc sạc xe năng lượng mới có vấn đề về độ trễ thông tin và bảo trì hoạt động không kịp thời, có lợi cho việc cải thiện việc sử dụng cọc sạc, tăng lợi ích kinh tế, là một biện pháp hiệu quả để thúc đẩy sự phát triển thông minh của các cơ sở cọc sạc ".

3 Thiết kế tổng thể hệ thống quản lý thông minh cọc sạc xe năng lượng mới dựa trên công nghệ IoT

3.1 Khung tổng thể của hệ thống

Xem xét toàn diện nhu cầu phát triển của hệ thống quản lý thông minh cọc sạc xe năng lượng mới về độ tin cậy, thời gian thực, an toàn và kinh tế Áp dụng công nghệ IoT vào hệ thống quản lý thông minh cọc sạc, thiết lập hệ thống quản lý thông minh cọc sạc 3 tầng "đám mây, cạnh và cuối" dựa trên công nghệ IoT. Khung tổng thể của hệ thống được thể hiện trong Hình 1.

Sơ đồ 1 Hệ thống quản lý thông minh cọc sạc tổng thể

"Đám mây" là nền tảng đám mây trạm chính, trong quá trình xử lý dữ liệu từ xa *, có thể lưu trữ một lượng lớn dữ liệu và xử lý dữ liệu phức tạp thông qua công nghệ IoT để cung cấp thông tin hiệu quả hơn và phản hồi kết quả cho thiết bị đầu cuối và máy chủ cạnh, nâng cao mức độ thông minh của toàn bộ hệ thống. "Cạnh" là điện toán cạnh, đề cập đến máy chủ cạnh gần thiết bị đầu cuối, xử lý và phân tích dữ liệu của thiết bị đầu cuối một cách nhanh chóng và gửi kết quả xử lý đến thiết bị đầu cuối. "End" là thiết bị đầu cuối, trong hệ thống quản lý thông minh cọc sạc, thiết bị đầu cuối có đầu sạc, cảm biến dòng điện Hall, cảm biến siêu âm, camera: thiết bị đo, v.v. Các thiết bị này thu thập và xử lý dữ liệu trong khi gửi dữ liệu hợp lệ đến các máy chủ biên, đặt nền tảng cho sự tương tác giữa người dùng và nhân viên vận hành.

3.2 Thu thập dữ liệu thiết bị đầu cuối

Việc thu thập dữ liệu của thiết bị đầu cuối là một khâu quan trọng trong toàn bộ hệ thống quản lý thông minh cọc sạc. * Thứ nhất, từ quan điểm đảm bảo cung cấp điện bình thường cho cọc sạc, thiết bị đầu cuối có thể theo dõi trạng thái hoạt động của cọc sạc để thu thập tình trạng sạc của cọc sạc, dễ dàng phát hiện ra sự bất thường của cọc sạc kịp thời. * Thứ hai, từ quan điểm cải thiện độ tin cậy của hệ thống quản lý thông minh, thu thập dữ liệu sạc của cọc sạc, bao gồm tổng số lượng sạc, số tiền phí sạc, thống kê thời gian sạc, v.v., cung cấp một căn cứ quan trọng để phân phối hợp lý các nguồn lực. * Ba, từ việc tối ưu hóa trải nghiệm người dùng xem xét kết nối thông tin người dùng của chủ xe, điều tra hồ sơ sạc điện của chủ xe bao gồm loại xe sạc điện, địa điểm sạc điện, thời gian sạc điện, nhu cầu sạc liên tục v. v...... để tìm hiểu thói quen tiêu dùng của chủ xe, nâng cao chất lượng dịch vụ đối với người dùng.

3.3 Mô hình kiến trúc của Edge Server

Hệ thống quản lý thông minh hiện tại đa số sử dụng mô hình kiến trúc nền tảng đám mây tập trung, như trong hình 2, mỗi thiết bị đầu cuối sẽ truyền dữ liệu hoạt động đo được đến nền tảng đám mây, sau khi phân tích dữ liệu nền tảng đám mây có thể truyền lại thiết bị đầu cuối và thực hiện các hành động tương ứng, phù hợp với yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu hoạt động thấp và ít dữ liệu hoạt động hơn.

Sơ đồ 2 Mô hình kiến trúc nền tảng đám mây tập trung

Để đáp ứng nhu cầu sạc của chủ sở hữu xe năng lượng mới, số lượng cọc sạc và dữ liệu vận hành khổng lồ, mô hình kiến trúc nền tảng đám mây tập trung truyền thống không thể đáp ứng nhu cầu giám sát thời gian thực dữ liệu vận hành, thông qua nghiên cứu chọn mô hình kiến trúc máy chủ cạnh phân tán, như được hiển thị trong Hình 3. Thiết bị đầu cuối truyền dữ liệu hoạt động đo được đến máy chủ cạnh sau khi dữ liệu được phân tích bởi máy chủ cạnh sẽ truyền kết quả xử lý trở lại thiết bị đầu cuối, đồng thời máy chủ cạnh cũng đảm nhận nhiệm vụ gửi dữ liệu được xử lý và kết quả đến nền tảng đám mây của trạm chính để nền tảng đám mây có thể phân tích thêm và lưu trữ dữ liệu liên quan vào kho. Mô hình kiến trúc máy chủ cạnh phân tán phù hợp với tình hình thực tế của cọc sạc xe năng lượng mới, có thể cải thiện hiệu quả xử lý của hệ thống quản lý thông minh cọc sạc và cung cấp dịch vụ sạc thuận tiện hơn.

3.4 Ứng dụng Big Data cho nền tảng đám mây Home Station

Để quản lý thông minh cọc sạc, cần phải xử lý hiệu quả một lượng lớn dữ liệu phong phú và đa dạng được tạo ra bởi cọc sạc trong quá trình vận hành, công nghệ xử lý dữ liệu thông thường không thể đạt được yêu cầu này, nhưng công nghệ dữ liệu lớn phù hợp với tình huống này: công nghệ quản lý tích hợp dữ liệu có thể thực hiện hiệu quả kho lưu trữ dữ liệu khổng lồ, công nghệ khai thác dữ liệu có thể phân tích mối quan hệ và cung cấp các quyết định vận hành và bảo trì hiệu quả, công nghệ xử lý dữ liệu có thể nhận ra một lượng lớn dữ liệu trong thời gian thực phân tích và xử lý. Áp dụng công nghệ dữ liệu lớn vào nền tảng đám mây trạm chính của hệ thống quản lý thông minh cọc sạc, nó có thể thực hiện giám sát trạng thái hoạt động của tất cả các loại cọc sạc và phân tích và phán đoán dữ liệu được giám sát, nhận ra cảnh báo lỗi kịp thời, cảnh báo và thông báo cảnh báo, do đó cải thiện hiệu quả vận hành và duy trì cọc sạc.

Hình 3: Mô hình phân phối Edge Server Architecture

4 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống quản lý thông minh cọc sạc xe năng lượng mới dựa trên công nghệ IoT

Hệ thống quản lý thông minh cọc sạc sử dụng thiết bị đầu cuối để giám sát thời gian thực thông tin vận hành cọc sạc, thông tin môi trường, thông tin dữ liệu sạc, v.v. và tải dữ liệu lên máy chủ cạnh thông qua giao tiếp Ethernet, 5G. Như thể hiện trong hình 4, khi cọc sạc cần được nâng cấp, khởi động và dừng hoặc gặp sự cố, máy chủ cạnh sẽ phản hồi cách xử lý đến gần thiết bị đầu cuối để xử lý dựa trên thông tin dữ liệu nhận được và tải thông tin liên quan lên nền tảng đám mây, nền tảng đám mây xác định dữ liệu thu thập được, phân loại và lưu trữ vào cơ sở dữ liệu để dễ dàng phân tích dữ liệu lớn tiếp theo. Khi một máy chủ cạnh có vấn đề không thể được sửa chữa, quản lý dữ liệu của nền tảng đám mây * sẽ đánh giá thêm tình hình hiện tại và gửi kết quả đánh giá và báo cáo dữ liệu tương ứng cho các ứng dụng, sau đó báo cáo cho nhân viên vận hành và bảo trì để thực hiện tương tác giữa con người và máy tính. Công nghệ dữ liệu lớn được áp dụng bởi nền tảng đám mây của trạm chính, làm cho hệ thống quản lý thông minh cọc sạc có chức năng bảo vệ hoàn hảo, chẳng hạn như bảo vệ quá áp, bảo vệ quá dòng dưới điện áp, bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá nhiệt, chức năng dừng khẩn cấp bảo vệ ngược đầu ra, v.v. và đạt được bảo vệ chủ động thông qua dữ liệu động của cọc sạc được phát hiện trong thời gian thực, bảo vệ an toàn pin và cải thiện đầy đủ độ an toàn và độ tin cậy của toàn bộ hệ thống.

Sơ đồ 4 Cấu trúc liên kết hệ thống quản lý thông minh cọc sạc

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

5.1 Tổng quan

AcrelCloud-9000 Ancory Charge Cột sạc hoạt động Hệ thống nền tảng đám mây thông qua công nghệ IoT để truy cập vào trạm sạc xe đạp điện của hệ thống cũng như thu thập và giám sát dữ liệu toàn bộ các dòng sạc không bị gián đoạn, theo dõi thời gian thực trạng thái hoạt động của cọc sạc, thực hiện dịch vụ sạc, quản lý thanh toán, thanh toán giao dịch, quản lý tài chính, quản lý năng lượng, truy vấn chi tiết, v.v. Đồng thời, bảo vệ quá nhiệt của bộ sạc, rò rỉ điện, quá áp đầu vào/đầu ra của bộ sạc, dưới điện áp và cách nhiệt thấp của tất cả các loại lỗi để cảnh báo sớm; Cọc sạc hỗ trợ kết nối Internet qua Ethernet, 4G hoặc WIFI, người dùng sạc bằng WeChat, Alipay, quét mã Cloud Flash.

5.2 Địa điểm ứng dụng

Thích hợp cho việc thiết kế cơ sở hạ tầng sạc cho các mô hình cọc sạc như xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp nói chung, khu dân cư, đơn vị công nghiệp, tổng hợp thương mại, trường học, công viên, v.v.

5.3 Cấu trúc hệ thống

Hệ thống được chia thành 4 lớp:

1) Đó là lớp thu thập dữ liệu, lớp vận chuyển mạng, lớp trung tâm dữ liệu * và lớp khách hàng.

2) Lớp thu thập dữ liệu: bao gồm giao thức truyền thông cọc sạc thông minh cho xe điện là modbus-rtu tiêu chuẩn. Cọc sạc thông minh của xe điện được sử dụng để thu thập các thông số điện của vòng sạc và thực hiện đo lường và bảo vệ năng lượng điện.

3) Lớp vận chuyển mạng: Tải dữ liệu lên máy chủ cơ sở dữ liệu được xây dựng thông qua mạng 4G.

4) Data in * Layer: Chứa Application Server và Data Server, Application Server triển khai Data Acquisition Services, WEB Website, Data Server triển khai Real Time Database, History Database, Base Database.

(5) Ứng với tầng khách hàng: Quản trị viên hệ thống có thể truy cập vào nền tảng thu phí cọc sạc xe điện trong trình duyệt. Người dùng sạc thiết bị đầu cuối khởi động sạc bằng cách quẹt thẻ quét mã.

Chức năng nền tảng sạc điện tiểu khu chủ yếu bao gồm các chức năng như màn hình lớn thông minh hóa thiết bị sạc điện, giám sát thời gian thực, quản lý giao dịch, quản lý sự cố, phân tích thống kê, quản lý dữ liệu cơ sở v. v., đồng thời cung cấp APP vận hành duy trì cho nhân viên vận hành, cung cấp chương trình sạc điện nhỏ cho người dùng sạc điện.

5.4 Chức năng hệ thống nền tảng đám mây cọc sạc Anchory

5.4.1 Màn hình thông minh

Màn hình lớn thông minh hiển thị tình hình phân phối trang web, hiển thị thống kê trạng thái thiết bị, tỷ lệ sử dụng thiết bị, số lần sạc, thời gian sạc, số lần sạc, số lần sạc, lỗi cọc sạc, v.v., đồng thời có thể xem thông tin trang web của từng trang web, danh sách cọc sạc, hồ sơ sạc, thu nhập, tiêu thụ năng lượng, hồ sơ lỗi, v.v. Thống nhất quản lý cọc sạc tiểu khu, kiểm tra tỷ lệ sử dụng thiết bị, phân phối tài nguyên hợp lý.

5.4.2 Giám sát thời gian thực

Theo dõi tình trạng hoạt động của thiết bị sạc trong thời gian thực, chủ yếu bao gồm trạng thái hoạt động của cọc sạc, trạng thái vòng lặp, lượng sạc trong quá trình sạc, điện áp/dòng sạc, thông tin cảnh báo cọc sạc, v.v.

5.4.3 Quản lý giao dịch

Nhân viên quản lý nền tảng có thể quản lý tài khoản người dùng sạc, thực hiện các hoạt động nạp tiền, hoàn tiền, đóng băng, đăng xuất tài khoản, v.v., có thể xem chi tiết giao dịch sạc hàng ngày của người dùng tiểu khu.

5.4 Quản lý lỗi

Thiết bị tự động báo cáo thông tin sự cố, nhân viên quản lý mặt bằng có thể kiểm tra thông tin sự cố thông qua mặt bằng và tiến hành xử lý phát hành, đồng thời nhân viên vận hành có thể thu được sự cố thông qua APP vận hành, nhân viên vận hành báo cáo kết quả sau khi hoàn thành công tác vận hành. Bạn cũng có thể phản hồi các vấn đề hiện trường thông qua chương trình sạc nhỏ.

5.4.5 Phân tích thống kê

Truy vấn thông tin thống kê giao dịch sạc, thông tin thống kê tiêu thụ năng lượng, v. v. từ các góc độ khác nhau như trạm sạc, thiết bị sạc, thời gian sạc, phương pháp sạc, v. v.

5.4.6 Quản lý dữ liệu cơ bản

Xây dựng thương gia vận hành trên nền tảng hệ thống, nhà vận hành có thể thiết lập và quản lý các trạm và cơ sở sạc điện cần thiết cho hoạt động của mình, duy trì thông tin về cơ sở sạc điện, chiến lược giá cả, giảm giá, hoạt động ưu đãi, đồng thời có thể quản lý việc nạp giá trị, đóng băng và giải quyết cho người dùng thẻ trực tuyến.

5.4.7 Ứng dụng

Đối với nhân viên vận hành và bảo trì, bạn có thể quản lý trang web và cọc sạc, có thể xử lý vòng kín lỗi, truy vấn việc sử dụng thẻ lưu lượng, truy vấn sạc nạp tiền, thiết lập tham số từ xa, đồng thời có thể nhận được đẩy lỗi.

5.4.8 Tiểu dụng sạc

Hướng tới người dùng sạc, có thể xem các thiết bị nhàn rỗi gần đó, chủ yếu bao gồm sạc quét mã, nạp tiền tài khoản, gắn thẻ sạc, truy vấn giao dịch, khiếu nại sự cố......

5.5 Cấu hình phần cứng hệ thống

6 Kết luận

Xuất phát từ hiện trạng vận hành và bảo trì cọc sạc xe năng lượng mới, phân tích những lợi thế của việc áp dụng công nghệ IoT vào hệ thống quản lý thông minh cọc sạc, kết hợp với nhu cầu phát triển quản lý thông minh cọc sạc, thiết lập hệ thống quản lý thông minh cọc sạc 3 tầng dựa trên công nghệ IoT, đạt được thiết kế hệ thống vận hành và bảo trì của quản lý thông minh cọc sạc có độ tin cậy cao, thời gian thực tốt, an toàn cao và kinh tế tốt. Nhưng khi xây dựng hệ thống quản lý thông minh cọc sạc, vẫn có thể xuất hiện tình huống không tính đến yếu tố gây nhiễu hiện trường ảnh hưởng đến việc thu thập dữ liệu, tiếp theo cần căn cứ vào tình huống cá nhân của môi trường đặc biệt đối với toàn bộ hệ thống quản lý thông minh cọc sạc để tiến hành tối ưu hóa nhất định, đồng thời thu thập các trường hợp thực tế điển hình xuất hiện tại hiện trường, sau khi tiến hành phân tích dữ liệu, xử lý dữ liệu của người truyền lại *, hoàn thiện cơ sở dữ liệu, để tăng cường tính ứng dụng thực tế của toàn bộ hệ thống quản lý thông minh.

Tài liệu tham khảo:

(văn) ① Lầm lẫn; ② Giả dối. Hiện trạng và đề xuất phát triển cơ sở cọc sạc xe năng lượng mới của Trung Quốc [J]. TIME AUTO, 2024 (8): 130-132.

[2] Trương Tiểu Lỵ, Hà Diễm. Nền tảng dịch vụ dữ liệu năng lượng dựa trên công nghệ IoT [J]. Tự động hóa truyền dẫn điện, 2023 (2): 59-63.

[3] Ancory Enterprise Microgrid Application Manual Phiên bản 2020.06.

[4] Trương Dương, Trương Thanh nhỏ. Nghiên cứu hệ thống quản lý thông minh cọc sạc xe năng lượng mới dựa trên công nghệ IoT [J].