基于工業(yè)路由器的充電樁解決方案

1、 能源危機(jī)與環(huán)境危機(jī)的日益深重，可持續(xù)發(fā)展的理念逐漸深入人心，業(yè)界的目光聚焦以電動(dòng)汽車(chē)為典型代表的新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)。為了推動(dòng)這一偉大的歷史進(jìn)程，世界各國(guó)政府都出臺(tái)了形形色色的鼓勵(lì)扶持政策，在中國(guó)，這更是汽車(chē)工業(yè)崛起的大好契機(jī)，因此電動(dòng)汽車(chē)的普及是大勢(shì)所趨。 隨著電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，派生出了新興產(chǎn)業(yè)電動(dòng)汽車(chē)充電站。充電站承擔(dān)著為電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池提供電能的重要使命，高質(zhì)量多功能的充電設(shè)備可以有效保護(hù)電池，監(jiān)控電池工作狀態(tài)，并為電池組提供最高效的充電方案。如果將電池比喻為電動(dòng)汽車(chē)心臟的話，那么充電站就是這顆心臟健康工作的有力保障。 1、 概述  2、 隨著新能源戰(zhàn)略的部署和實(shí)施，電動(dòng)汽車(chē)

2、必將走進(jìn)千家萬(wàn)戶。與之配套的電動(dòng)汽車(chē)充換電設(shè)施已率先開(kāi)始建設(shè)，將逐步形成充電樁、充電站、換電站、配送站等設(shè)施相結(jié)合的電動(dòng)汽車(chē)充換電系統(tǒng)。  采用光載無(wú)線技術(shù)構(gòu)建電動(dòng)汽車(chē)充電樁的信息化網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)研究項(xiàng)目的提出和實(shí)施，得到了南方電網(wǎng)等電力行業(yè)專家的肯定和支持，隨著后續(xù)項(xiàng)目的開(kāi)展，將逐步構(gòu)建起基于光載無(wú)線技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)在電動(dòng)汽車(chē)充換電系統(tǒng)的應(yīng)用體系，最終實(shí)現(xiàn)智能型的電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。    二、光載無(wú)線技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)充電樁的應(yīng)用2.1充電樁簡(jiǎn)介  充電樁是電動(dòng)汽車(chē)充換電系統(tǒng)中最重要的設(shè)施，一般固定在路邊或停車(chē)場(chǎng)內(nèi)，利用專用充電接口，采用傳導(dǎo)方式，為

3、具有車(chē)載充電機(jī)的電動(dòng)汽車(chē)提供交流電能，并具有相應(yīng)的通訊、計(jì)費(fèi)和安全防護(hù)功能。通過(guò)投幣或購(gòu)買(mǎi)專用的IC卡，為電動(dòng)汽車(chē)充電。 2.2電動(dòng)汽車(chē)充電樁通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求 作為電網(wǎng)配用電側(cè)的電動(dòng)汽車(chē)充電樁，其結(jié)構(gòu)的特殊性決定了自動(dòng)化通信系統(tǒng)的特點(diǎn)是被測(cè)點(diǎn)多且分散、覆蓋面廣、通信距離短。并且隨著城市的發(fā)展，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)要長(zhǎng)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(zhǎng)期使用和

4、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)。  2.3電動(dòng)汽車(chē)充電樁現(xiàn)有通信方式電動(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)

5、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)商的移動(dòng)

6、數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù),如:GRPS、EVDO、CDMA等。 采用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要將電動(dòng)汽車(chē)充電樁這一電網(wǎng)內(nèi)部設(shè)備接入移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，需要支付昂貴的月租和年費(fèi)，隨著充電樁數(shù)量的增加費(fèi)用將越來(lái)越大；同時(shí)數(shù)據(jù)的安全性和網(wǎng)絡(luò)的可靠性都受到移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的限制，不利于設(shè)備的安全運(yùn)行；其次，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)接入帶寬屬共享帶寬，當(dāng)局部區(qū)域有大量設(shè)備接入時(shí)，其接入的可靠性和每個(gè)用戶的平均帶寬會(huì)惡化，不利于充電樁群的密集接入、大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)傳輸。2.4光載無(wú)線通信技術(shù)隨著光纜成本的不斷下降，“光進(jìn)銅退”已經(jīng)成為整個(gè)有線通信的發(fā)展趨勢(shì)，光纖通信在配電網(wǎng)通信建設(shè)中已被廣泛采用，光纖通信以其獨(dú)有的

7、優(yōu)勢(shì)已成為電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主流選擇。目前國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)已經(jīng)完成敷設(shè)了覆蓋全國(guó)的光纖網(wǎng)絡(luò)，即通常所說(shuō)的：“三縱四橫”的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)。隨著電力通信建設(shè)的不斷推進(jìn)，光纜線路正逐步延伸至110 KV以下的通信網(wǎng)絡(luò)，在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，甚至延伸到了6KV左右的變電站。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)逐步深入，配用電以及輸電線路綜合監(jiān)測(cè)等應(yīng)用需要電力通信實(shí)現(xiàn)更大范圍以及更靈活的接入。尤其是應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等突發(fā)事件時(shí)，亟需對(duì)分布點(diǎn)多面廣，且大部分暴露在室外，易受設(shè)備老化天氣及人為破壞等因素而引起故障的配用電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?？紤]到無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)在配用電通信系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)成為趨勢(shì)，如何充分利用現(xiàn)有光纖資源，

8、滿足配用電側(cè)應(yīng)用以及實(shí)現(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)成為亟待解決的課題。 近年來(lái)，光載無(wú)線(ROF)技術(shù)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)低成本高速無(wú)線通信的有效解決方案，其通過(guò)光纖鏈路在中心控制局和遠(yuǎn)端天線單元之間實(shí)現(xiàn)無(wú)線射頻（RF）信號(hào)的分發(fā)。在簡(jiǎn)化遠(yuǎn)端天線單元的同時(shí)，在中心局實(shí)現(xiàn)功能的集中化、器件設(shè)備的共享以及頻譜帶寬資源的動(dòng)態(tài)分配，大幅度降低系統(tǒng)傳輸成本并提高系統(tǒng)傳輸性能、頻譜效率、覆蓋區(qū)域和靈活性，實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)線接入與光傳輸技術(shù)的融合。完全滿足電動(dòng)汽車(chē)充電樁等配電網(wǎng)側(cè)的通信要求。 2.5飛瑞敖光載無(wú)線通信技術(shù)廣州飛瑞敖電子科技有限公司擁有光載無(wú)線傳輸與交換的核心技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)的光載無(wú)線信號(hào)分布式系統(tǒng)及其

9、核心設(shè)備光載無(wú)線交換機(jī)，彌補(bǔ)了業(yè)內(nèi)的技術(shù)空白，滿足物聯(lián)網(wǎng)各環(huán)節(jié)不同通信需求，提供WiFi射頻信號(hào)的大范圍光纖分布，通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域中感知對(duì)象的信息，實(shí)現(xiàn)大覆蓋區(qū)域終端設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、復(fù)雜環(huán)境下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)靈活的接入與調(diào)控。 光載無(wú)線系統(tǒng)主要由光載無(wú)線交換機(jī)、光纖線路、遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，其中的光載無(wú)線交換機(jī)為光載無(wú)線系統(tǒng)的核心設(shè)備，也是本項(xiàng)目的核心設(shè)備。光載無(wú)線交換機(jī)由5 個(gè)部分構(gòu)成，分別是：多用途信號(hào)處理器、通信模塊組、射頻信號(hào)交換單元、模擬光端機(jī)光電模塊及系統(tǒng)軟件，主要實(shí)現(xiàn)與外部以太網(wǎng)和通信的接口、提供終端設(shè)備的接入連接、實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的路由交

10、換、實(shí)現(xiàn)電光/光電轉(zhuǎn)換及子載波復(fù)用、以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理。 遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)由光電、電光轉(zhuǎn)換模塊和RF雙向放大器組成，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。 通過(guò)上述分析，可以認(rèn)為：安裝/維護(hù)方便、價(jià)格合理、通信量大、覆蓋范圍廣已成為智能配電網(wǎng)通訊系統(tǒng)和電動(dòng)汽車(chē)充電樁通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。在此，飛瑞敖提出電動(dòng)汽車(chē)充電樁的光載無(wú)線通信技術(shù)解決方案。相比于現(xiàn)有的電動(dòng)汽車(chē)充電樁的通信方式，具有如下優(yōu)勢(shì)： （1） 射頻信號(hào)覆蓋范圍大；  （2） 射頻信號(hào)源集中于交換機(jī)中，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的控制和管理，系統(tǒng)的安全性和可靠性高； （3） 網(wǎng)絡(luò)容量大，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用WiFi

11、 802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)帶寬高達(dá)54Mbps； （4）設(shè)備安裝、維護(hù)方便，擴(kuò)展容易、價(jià)格合理；  （5）核心設(shè)備光載無(wú)線交換機(jī)還具有容量重構(gòu)的功能，在不改變現(xiàn)有硬件設(shè)備的情況下，實(shí)現(xiàn)局部區(qū)域的通信容量增加；  （6） 基于光載無(wú)線交換機(jī)構(gòu)建的電動(dòng)汽車(chē)充電樁通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，屬于電網(wǎng)公司自建的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，完全置于電網(wǎng)公司的管理和控制之下，便于開(kāi)展綜合業(yè)務(wù)和功能擴(kuò)展，如提供停車(chē)場(chǎng)的車(chē)輛管理、客戶的無(wú)線接入等其他增值業(yè)務(wù)； （7） 光載無(wú)線交換機(jī)中內(nèi)置的WiFi接入點(diǎn)（AP），采用標(biāo)準(zhǔn)IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能夠與變電站、配電 站等網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備無(wú)縫連接，符合未來(lái)全I(xiàn)P通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)。  2.6電動(dòng)汽車(chē)充電樁通信與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體解決方案  電動(dòng)汽車(chē)充換電系統(tǒng)是一個(gè)龐大的電力網(wǎng)絡(luò)資源，其通信系統(tǒng)的特點(diǎn)是被測(cè)點(diǎn)多且分散、覆蓋面廣、通信距離短。隨著城市充換電設(shè)施的持續(xù)建設(shè)，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟缶哂徐`活性和擴(kuò)展性的結(jié)構(gòu)。  對(duì)此，在當(dāng)前主流的WiFi無(wú)線接入技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合光載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及其不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的傳輸技術(shù)、WiFi無(wú)線接入技術(shù)、射頻交換與重構(gòu)技術(shù)、無(wú)線傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)WiFi射頻信號(hào)和2G/3G/4