廈門才茂基于3G/4G無線視頻監(jiān)控終端的充電樁解決方案
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摘要：本文提供了一種基于3G/4G無線視頻監(jiān)控終端通信技術(shù)電動汽車充電樁遠(yuǎn)程管理的方案，簡要介紹了無線視頻通信數(shù)據(jù)傳輸終端技術(shù)的基本知識，描述了無線視頻通信傳輸終端應(yīng)用于城市電動汽車充電樁業(yè)務(wù)供應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。通過實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果。
關(guān)鍵詞：無線視頻通信；3G/4G無線視頻監(jiān)控；傳輸終端；充電樁；新能源；電動汽車;視頻監(jiān)控。
一、概述：
隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，世界各國對新能源汽車的推廣支持，新能源汽車在未來汽車市場將占據(jù)重要地位，如果說過去充電站等配套設(shè)施的不完備在一定程度上限制了電動汽車發(fā)展的話，那么這一問題正在逐步得到解決。*和南方電網(wǎng)分別投入巨資建設(shè)電動車充電站和充電樁等與新能源汽車相關(guān)的配套充電設(shè)施，隨著兩大電網(wǎng)制定了在全國大規(guī)模建設(shè)電動汽車充電站和充電樁的計(jì)劃，電動車充電站建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入快車道。
據(jù)媒體新聞報(bào)道福建、浙江、吉林、安徽、江蘇、山西、江西、山東等國內(nèi)大多省份已陸續(xù)建立起電動汽車充電站。圍繞為電動汽車充電這塊巨大“蛋糕"的激烈競爭已悄然啟幕，*、南方電網(wǎng)、中石化、中海油等能源央企紛紛跑馬圈地。
充電樁應(yīng)用例圖如下：
二、 項(xiàng)目需求
我國從“十一五"時期開始實(shí)施新能源汽車科技規(guī)劃，“863"項(xiàng)目共投入20億元研發(fā)經(jīng)費(fèi)，形成了以純電動、油電混合動力、燃料電池三條技術(shù)路線為“三縱"，以多能源動力總成控制系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)及其控制系統(tǒng)、動力蓄電池以及管理系統(tǒng)三種共性技術(shù)為“三橫"的電動汽車研發(fā)格局。
2015年10月9日，*下發(fā)《關(guān)于加快電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》。這是9月29日，*常務(wù)會議確定支持新能源和小排量汽車發(fā)展措施后的又一重大舉措。
《指導(dǎo)意見》提出，到2020年，基本建成適度超前、車樁相隨、智能的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系，滿足超過500萬輛電動汽車的充電需求；建立較完善的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和市場監(jiān)管體系，形成統(tǒng)一開放、競爭有序的充電服務(wù)市場。根據(jù)國家“十三五"規(guī)劃，到2020年，充換電站數(shù)量將達(dá)到1.2萬個，充電樁達(dá)到450萬個。數(shù)據(jù)顯示，今年1-8月，我國新能源車?yán)塾?jì)生產(chǎn)12.35萬輛，同比增長3倍。截至8月底，全國新能源車保有量約為24萬輛。但充電樁僅為3.7萬個，車樁比例為8:1，充電樁的建設(shè)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上新能源車步伐。
有機(jī)構(gòu)預(yù)測，明年我國充電樁產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到330.78億元，到2020年可達(dá)到1000億元。
作為電網(wǎng)配用電側(cè)的電動汽車充電樁，其結(jié)構(gòu)的特殊性決定了自動化通信系統(tǒng)的特點(diǎn)是被測點(diǎn)多且分散、覆蓋面廣、通信距離遠(yuǎn)。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，電動汽車充電樁通信方式的選擇應(yīng)考慮如下問題：
1. 通信的可靠性——通信系統(tǒng)要長期經(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)用及長期使用和維護(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，主站到子站、子站到終端之間通信對實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來越高。
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)趨勢的發(fā)展以及電力運(yùn)營業(yè)務(wù)的不斷增長，需要考慮基于IP的業(yè)務(wù)承載，同時要求便于安裝施工、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)。
廈門才茂通信科技多年來，致力于2G/3G/4G無線通信領(lǐng)域的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售以及良好的服務(wù)。先后開發(fā)應(yīng)用到充電樁的“*代"產(chǎn)品2G/3G無線DTU；“第二代"產(chǎn)品3G/4G無線路由器；“第三代"產(chǎn)品2G/3G/4G無線標(biāo)清音視頻帶路由器/DTU功能的設(shè)備；“第四代"產(chǎn)品3G/4G無線高清音視頻帶路由器/DTU功能的設(shè)備。應(yīng)用于充電樁的廈門才茂通信（2G/3G/4G通信系列產(chǎn)品）為充電樁業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供可靠的無線通信終端產(chǎn)品，已經(jīng)發(fā)展到了同時支持圖像錄像、圖像抓拍取證、GPS定位、求助服務(wù)，同時通過串口總線RS485、RS232、CAN協(xié)議及IP通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)計(jì)時、計(jì)電度、計(jì)金額充電，提供人機(jī)交互操作，和BMS實(shí)時通信，獲取動力電池類型、單體電壓、剩余容量、溫度、告警等信息集中監(jiān)控通信，上送充電狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)有圖有數(shù)據(jù)的安保型無線智能充電樁管理應(yīng)用解決方案。
三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
廈門才茂2G/3G/4G無線音視頻設(shè)備（攝像、圖像抓拍、告警信息、對講、GPS定位、環(huán)境溫濕度檢測、RS232/RS485、路由)與充電樁的集中器、電池管理系統(tǒng)(BMS)數(shù)據(jù)聯(lián)接緊密結(jié)合實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，依據(jù)無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，充電管理服務(wù)平臺可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的運(yùn)營商管理、用戶管理、客服管理、充電樁/充電站管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、警報(bào)故障、報(bào)裝報(bào)修管理、設(shè)備地圖展示功能。可靠的無線數(shù)據(jù)聯(lián)接節(jié)約安裝造價成本，使的廣大的用戶在手機(jī)App（主要功能1、用戶中心 2、設(shè)備管理3、設(shè)備控制/查看4、充電計(jì)劃5、設(shè)備*分享6、設(shè)備發(fā)布出租7、在線尋樁和導(dǎo)航8、在線結(jié)算和支付等等。）友好直觀畫面下，更好的體驗(yàn)充電的方便。
系統(tǒng)方案拓?fù)鋱D：
四、才茂3G/4G無線音視頻設(shè)備主要功能
- 支持視頻加密與解密，支持標(biāo)準(zhǔn)加密算法和公司私有加密算法，雙重視頻加密；
- 支持3G、4G無線通信
- 支持4路以太網(wǎng)通信、RS232、RS485接口；
- 支持遠(yuǎn)程視頻圖像/語音對講/報(bào)警/北斗/GPS定位/溫濕度監(jiān)測。
- *的DTU/路由器功能組網(wǎng)自由功能強(qiáng)大，可與其它設(shè)備輕松組網(wǎng)。
- 管理方便支持遠(yuǎn)程配置修改，遠(yuǎn)程升級，遠(yuǎn)程集中管理。
- 支持網(wǎng)頁、電視墻、手機(jī)（安卓和蘋果）及本地監(jiān)控臺瀏覽視頻；
- 支持1-4路實(shí)時視頻與錄像，具備1080P (1920*1080)和720P (1280*720)等高清分辨率及D1和CIF格式；
- 支持常規(guī)錄像，移動偵測錄像，計(jì)劃錄像，手動錄像，報(bào)警錄像，同時支持錄像的軌跡回放；
- 支持錄像斷電保護(hù)；
- 支持錄像存儲在硬盤或者TF卡，TF卡zui大支持128G，硬盤zui大支持2T（2048G）,并支持錄像文件自動覆蓋；
- 支持云臺控制，控制云臺上、下、左、右移動，放大、縮小，聚焦，光圈調(diào)節(jié)，云臺速度調(diào)節(jié)；
- 支持1路和4路的VGA和HDMI輸出；
- 支持環(huán)境溫濕度的檢測；
- 支持移動偵測報(bào)警與IO報(bào)警功能；
- 支持I/O端口，支持7路帶光電隔離高/低電平觸發(fā)輸入，支持2路高/低電平觸發(fā)輸出；支持1路開關(guān)量/干節(jié)點(diǎn)輸出；
- 支持手動抓拍和自動抓拍，自動抓拍還可分為周期抓拍、定時抓拍和移動偵測抓拍；
- 支持DHCP、路由轉(zhuǎn)發(fā)、IPTABLES防火墻、VPN連接、NAT功能、DMZ主機(jī)等路由功能；
- 支持1路RS232通信，RS232接口可以當(dāng)作DTU功能使用（實(shí)現(xiàn)TCP/UDP透明傳輸）；
- 支持1路RS485通信，RS485接口可以當(dāng)作DTU功能使用（實(shí)現(xiàn)TCP/UDP透明傳輸）；
- 支持遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程升級，遠(yuǎn)程集中管理；
五、才茂無線音視頻通信產(chǎn)品特性與穩(wěn)定
工業(yè)級設(shè)計(jì)
- 工業(yè)級無線模塊：采用工業(yè)級無線模塊，抗干擾強(qiáng)，傳輸穩(wěn)定。
- 實(shí)時操作系統(tǒng)：采用LINUX操作系統(tǒng)，帶內(nèi)存管理單元，實(shí)時性強(qiáng)，功能升級快，系統(tǒng)穩(wěn)定。
- 強(qiáng)化電路板：PCB遵循20H和3W原則，同時公司所有產(chǎn)品電路板都采用生益材質(zhì)來生產(chǎn)，確保板材的穩(wěn)定可靠。
- 工業(yè)級元器件：整機(jī)元器件采用嚴(yán)格篩選的工業(yè)級元器件來生產(chǎn)。
- 工業(yè)級電源：寬壓電源設(shè)計(jì)，電源適應(yīng)范圍為DC6V~DC36V，內(nèi)置電源反向保護(hù)和過壓過流保護(hù)。
- 電磁防護(hù)：以太網(wǎng)接口內(nèi)置1.5KV電磁隔離防護(hù)。
- 抗干擾設(shè)計(jì)：采用金屬外殼，屏蔽電磁干擾，系統(tǒng)保護(hù)等級IP41；天線帶防雷設(shè)計(jì)； 系統(tǒng)超低溫和超高溫設(shè)計(jì)；特別適合在環(huán)境惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用。
六、穩(wěn)定可靠
- 在線維持技術(shù)：防掉線，在線檢測，在線維持，掉線自動重?fù)埽惓Ｗ詣訌?fù)位，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。
- 三層系統(tǒng)保護(hù)：在原來兩級（軟件保護(hù)+CPU內(nèi)置看門狗WDT保護(hù)）系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一級系統(tǒng)虛擬值守VMW（Virtual Man Watch）檢測保護(hù)功能，網(wǎng)絡(luò)異常、或者系統(tǒng)收到強(qiáng)干擾異常時，系統(tǒng)會重新*復(fù)位，相當(dāng)于維護(hù)人員上門拔電，*解決了業(yè)內(nèi)系統(tǒng)異常是需要上門拔電的麻煩，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
- UIM/SIM卡ESD保護(hù)：1.8V/3V/5V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口，內(nèi)置15KV ESD保護(hù)。
- 串口ESD保護(hù)：RS232/RS485/TTL/RS422,內(nèi)置15KV ESD保護(hù)。
- 金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統(tǒng)安全隔離，防雷設(shè)計(jì)；符合電力安規(guī)要求；防護(hù)等級為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域。
- 產(chǎn)品通過*，所有無線模塊都有通過CGD認(rèn)證或者FCC認(rèn)證或者CE認(rèn)證。
- 高速處理CPU：采用高速工業(yè)級CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；解決了“假在線"、“假死機(jī)"、“當(dāng)機(jī)"等疑難問題。
- DNS自動獲取：自動獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規(guī)避了因?yàn)檫x擇的DNS服務(wù)器異常，導(dǎo)致設(shè)備當(dāng)機(jī)的嚴(yán)重現(xiàn)象。
- 完善的協(xié)議棧：新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧；使網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異，掉線概率極大降低。
- EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用；系統(tǒng)EMC/EMI優(yōu)異，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；通過EMC測試；
七、才茂通信系列產(chǎn)品資質(zhì)與檢測
1、無線通信在線維持技術(shù)
2、摩爾實(shí)驗(yàn)室高低溫檢測報(bào)告
3、福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院檢測
4、著作版權(quán)證書
5、EMC檢測報(bào)告
6、國家強(qiáng)制3C認(rèn)證
7、DTU創(chuàng)新產(chǎn)品獎
8、深圳比亞迪用戶測試報(bào)告
八、結(jié)束語
大力推進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，解決電動汽車充電難題，是發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)的重要保障，對于打造大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新和增強(qiáng)公共產(chǎn)品、公共服務(wù)“雙引擎"，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)增長、調(diào)結(jié)構(gòu)、惠民生都具有重要意義。
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