基于工業(yè)路由器的充電樁解決方案

1、 能源危機與環(huán)境危機的日益深重，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汽車為典型代表的新能源汽車產業(yè)。為了推動這一偉大的歷史進程，世界各國政府都出臺了形形色色的鼓勵扶持政策，在中國，這更是汽車工業(yè)崛起的大好契機，因此電動汽車的普及是大勢所趨。 隨著電動汽車產業(yè)的快速發(fā)展，派生出了新興產業(yè)電動汽車充電站。充電站承擔著為電動汽車動力電池提供電能的重要使命，高質量多功能的充電設備可以有效保護電池，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汽車心臟的話，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)略的部署和實施，電動汽車

2、必將走進千家萬戶。與之配套的電動汽車充換電設施已率先開始建設，將逐步形成充電樁、充電站、換電站、配送站等設施相結合的電動汽車充換電系統(tǒng)。  采用光載無線技術構建電動汽車充電樁的信息化網絡，相關研究項目的提出和實施，得到了南方電網等電力行業(yè)專家的肯定和支持，隨著后續(xù)項目的開展，將逐步構建起基于光載無線技術的物聯網信息平臺在電動汽車充換電系統(tǒng)的應用體系，最終實現智能型的電動汽車充換電服務網絡。    二、光載無線技術在電動汽車充電樁的應用2.1充電樁簡介  充電樁是電動汽車充換電系統(tǒng)中最重要的設施，一般固定在路邊或停車場內，利用專用充電接口，采用傳導方式，為

3、具有車載充電機的電動汽車提供交流電能，并具有相應的通訊、計費和安全防護功能。通過投幣或購買專用的IC卡，為電動汽車充電。 2.2電動汽車充電樁通信網絡建設要求 作為電網配用電側的電動汽車充電樁，其結構的特殊性決定了自動化通信系統(tǒng)的特點是被測點多且分散、覆蓋面廣、通信距離短。并且隨著城市的發(fā)展，網絡拓撲要求具有靈活性和擴展性的結構，因此，電動汽車充電樁通信方式的選擇應考慮如下問題： （1） 通信的可靠性通信系統(tǒng)要長期經受惡劣環(huán)境和較強的電磁干擾或噪音干擾的考驗，并保持通信的暢通。  （2）建設費用在滿足可靠性的前提下，綜合考慮建設費用及長期使用和

4、維護的費用。 （3） 雙向通信不僅能實現信息量的上傳，還要實現控制量的下達。  （4） 多業(yè)務的數據傳輸速率隨著以后終端業(yè)務量的不斷增長，主站到子站、子站到終端之間通信對實現多業(yè)務的數據傳輸速率要求越來越高。（5） 通信的靈活性和可擴展性由于充電樁具有控制點面多、面廣和分散的特點，要求采用標準的通信協(xié)議，隨著“ALL IP”網絡技術趨勢的發(fā)展以及電力運營業(yè)務的不斷增長，需要考慮基于IP的業(yè)務承載，同時要求便于安裝施工、調試、運行、維護。  2.3電動汽車充電樁現有通信方式電動汽車充電樁屬于配電網側，其通信方式往往和配電網自動

5、化一起綜合考慮。通信是配電網自動化的一個重點和難點，區(qū)域不同、條件不同，可應用的通信方式也不同，具體到電動汽車充電樁，其通信方式主要有有線方式和無線方式：（1）有線方式  有線方式主要有：有線以太網（RJ45線、光纖）、工業(yè)串行總線（RS485、RS232、CAN總線）。有線以太網主要優(yōu)點是數據傳輸可靠、網絡容量大，缺點是布線復雜、擴展性差、施工成本高、靈活性差。 工業(yè)串行總線（RS485、RS232、CAN總線）優(yōu)點是數據傳輸可靠、設計簡單，缺點是布網復雜、擴展性差、施工成本高、靈活性差、通信容量低。 （2）無線方式  無線方式主要采用移動運營商的移動

6、數據接入業(yè)務,如:GRPS、EVDO、CDMA等。 采用移動運營商的移動數據業(yè)務需要將電動汽車充電樁這一電網內部設備接入移動運營商的移動數據網絡，需要支付昂貴的月租和年費，隨著充電樁數量的增加費用將越來越大；同時數據的安全性和網絡的可靠性都受到移動運營商的限制，不利于設備的安全運行；其次，移動運營商的移動接入帶寬屬共享帶寬，當局部區(qū)域有大量設備接入時，其接入的可靠性和每個用戶的平均帶寬會惡化，不利于充電樁群的密集接入、大數據量的數據傳輸。2.4光載無線通信技術隨著光纜成本的不斷下降，“光進銅退”已經成為整個有線通信的發(fā)展趨勢，光纖通信在配電網通信建設中已被廣泛采用，光纖通信以其獨有的

7、優(yōu)勢已成為電力通信網絡建設的主流選擇。目前國內電力系統(tǒng)已經完成敷設了覆蓋全國的光纖網絡，即通常所說的：“三縱四橫”的主干傳輸網絡。隨著電力通信建設的不斷推進，光纜線路正逐步延伸至110 KV以下的通信網絡，在經濟較為發(fā)達的地區(qū)，甚至延伸到了6KV左右的變電站。隨著智能電網建設逐步深入，配用電以及輸電線路綜合監(jiān)測等應用需要電力通信實現更大范圍以及更靈活的接入。尤其是應對自然災害等突發(fā)事件時，亟需對分布點多面廣，且大部分暴露在室外，易受設備老化天氣及人為破壞等因素而引起故障的配用電設備進行實時監(jiān)測?？紤]到無源光網絡(PON)在配用電通信系統(tǒng)中的應用已經成為趨勢，如何充分利用現有光纖資源，

8、滿足配用電側應用以及實現設備實時監(jiān)測成為亟待解決的課題。 近年來，光載無線(ROF)技術被認為是實現低成本高速無線通信的有效解決方案，其通過光纖鏈路在中心控制局和遠端天線單元之間實現無線射頻（RF）信號的分發(fā)。在簡化遠端天線單元的同時，在中心局實現功能的集中化、器件設備的共享以及頻譜帶寬資源的動態(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，實現寬帶無線接入與光傳輸技術的融合。完全滿足電動汽車充電樁等配電網側的通信要求。 2.5飛瑞敖光載無線通信技術廣州飛瑞敖電子科技有限公司擁有光載無線傳輸與交換的核心技術，研究開發(fā)的光載無線信號分布式系統(tǒng)及其

9、核心設備光載無線交換機，彌補了業(yè)內的技術空白，滿足物聯網各環(huán)節(jié)不同通信需求，提供WiFi射頻信號的大范圍光纖分布，通過無線傳感器網絡感知、采集和處理網絡覆蓋地理區(qū)域中感知對象的信息，實現大覆蓋區(qū)域終端設備的實時監(jiān)測、復雜環(huán)境下監(jiān)測數據動態(tài)靈活的接入與調控。 光載無線系統(tǒng)主要由光載無線交換機、光纖線路、遠端節(jié)點構成，其中的光載無線交換機為光載無線系統(tǒng)的核心設備，也是本項目的核心設備。光載無線交換機由5 個部分構成，分別是：多用途信號處理器、通信模塊組、射頻信號交換單元、模擬光端機光電模塊及系統(tǒng)軟件，主要實現與外部以太網和通信的接口、提供終端設備的接入連接、實現射頻信號的路由交

10、換、實現電光/光電轉換及子載波復用、以及整個網絡的管理。 遠端節(jié)點由光電、電光轉換模塊和RF雙向放大器組成，結構非常簡單。 通過上述分析，可以認為：安裝/維護方便、價格合理、通信量大、覆蓋范圍廣已成為智能配電網通訊系統(tǒng)和電動汽車充電樁通信網絡的發(fā)展方向。在此，飛瑞敖提出電動汽車充電樁的光載無線通信技術解決方案。相比于現有的電動汽車充電樁的通信方式，具有如下優(yōu)勢： （1） 射頻信號覆蓋范圍大；  （2） 射頻信號源集中于交換機中，實現統(tǒng)一的控制和管理，系統(tǒng)的安全性和可靠性高； （3） 網絡容量大，無線網絡采用WiFi

11、 802.11b/g標準，網絡帶寬高達54Mbps； （4）設備安裝、維護方便，擴展容易、價格合理；  （5）核心設備光載無線交換機還具有容量重構的功能，在不改變現有硬件設備的情況下，實現局部區(qū)域的通信容量增加；  （6） 基于光載無線交換機構建的電動汽車充電樁通信網絡平臺，屬于電網公司自建的內部網絡，完全置于電網公司的管理和控制之下，便于開展綜合業(yè)務和功能擴展，如提供停車場的車輛管理、客戶的無線接入等其他增值業(yè)務； （7） 光載無線交換機中內置的WiFi接入點（AP），采用標準IP網絡協(xié)議，能夠與變電站、配電 站等網絡通信設備無縫連接，符合未來全IP通信網絡的發(fā)展趨勢。  2.6電動汽車充電樁通信與網絡系統(tǒng)整體解決方案  電動汽車充換電系統(tǒng)是一個龐大的電力網絡資源，其通信系統(tǒng)的特點是被測點多且分散、覆蓋面廣、通信距離短。隨著城市充換電設施的持續(xù)建設，其網絡拓撲要求具有靈活性和擴展性的結構。  對此，在當前主流的WiFi無線接入技術的基礎上，融合光載無線網絡及其不同拓撲結構下的傳輸技術、WiFi無線接入技術、射頻交換與重構技術、無線傳感技術，實現WiFi射頻信號和2G/3G/4