胡勇，劉奇峰

(深圳市金宏威技術(shù)股份公司，廣東省深圳市518057)

基于WebGIS的分布式電動(dòng)汽車(chē)充電樁運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

胡勇，劉奇峰

(深圳市金宏威技術(shù)股份公司，廣東省深圳市518057)

為了對(duì)分布式電動(dòng)汽車(chē)充電樁進(jìn)行有效運(yùn)營(yíng)管理，根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施特點(diǎn)和用戶需求，提出分布式電動(dòng)汽車(chē)充電樁運(yùn)營(yíng)管理模式。結(jié)合當(dāng)前通信技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、GIS技術(shù)、Web技術(shù)，提出了電動(dòng)汽車(chē)充電樁運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)建設(shè)方案。運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、發(fā)卡充值系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)(Web geographic information system，WebGIS)。介紹了運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)應(yīng)用情況和未來(lái)發(fā)展方向。

電動(dòng)汽車(chē);運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)(WebGIS);充電樁;發(fā)卡終端

0 引言

電動(dòng)汽車(chē)全部(或部分)以電代油，具有“零排放”和明顯降低交通噪聲等優(yōu)點(diǎn)，是解決交通環(huán)境污染和節(jié)能減排問(wèn)題，緩解石油危機(jī)的有效手段之一。近年來(lái)，隨著動(dòng)力電池技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)汽車(chē)在性能和經(jīng)濟(jì)性方面已經(jīng)接近甚至優(yōu)于傳統(tǒng)燃油汽車(chē)，并開(kāi)始在世界范圍內(nèi)逐漸推廣應(yīng)用［1-2］。目前，電動(dòng)汽車(chē)在北美、歐洲地區(qū)及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已初步形成規(guī)模市場(chǎng)。在《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)》中，我國(guó)提出到2020年電動(dòng)汽車(chē)(包括插電式混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、氫燃料電池汽車(chē)等)保有量應(yīng)達(dá)到500萬(wàn)輛的發(fā)展規(guī)劃。

電動(dòng)汽車(chē)能源供給設(shè)施是電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)，其建設(shè)模式與電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展密切相關(guān)。電動(dòng)汽車(chē)能源供給設(shè)施主要包括交流充電樁、充電站、電池更換站3種類(lèi)型［3］。國(guó)家電網(wǎng)公司等能源供給企業(yè)和相關(guān)科研機(jī)構(gòu)在電動(dòng)汽車(chē)能源供給設(shè)施關(guān)鍵技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)體系制定、示范工程建設(shè)、運(yùn)行服務(wù)模式探索等方面已取得了一批成果。

隨著電動(dòng)汽車(chē)廣泛應(yīng)用，其充電設(shè)備技術(shù)必然伴隨著發(fā)展。由于電動(dòng)汽車(chē)能源基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施的構(gòu)成設(shè)備數(shù)量多、地點(diǎn)分散，地理信息系統(tǒng)(geographic information system，GIS)能把所有與空間地理位置有關(guān)的信息收集起來(lái)，建成多源空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)，綜合分析利用，獲取有價(jià)值的信息，通過(guò)地圖和表格生動(dòng)直觀地表達(dá)出來(lái)，供用戶有效地管理這些信息，更有效地做出決策。隨著Internet的快速發(fā)展，GIS技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)(Web geographic information system，WebGIS)，使得空間信息及其服務(wù)能夠在分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中部署，極大地提升了GIS的應(yīng)用服務(wù)水平［4］。

文獻(xiàn)［5-9］介紹了電動(dòng)汽車(chē)充電站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)管理，但對(duì)于分布式充電樁運(yùn)營(yíng)與管理系統(tǒng)建設(shè)方面研究和應(yīng)用仍然很少。隨著電動(dòng)汽車(chē)的推廣應(yīng)用和大量的電動(dòng)汽車(chē)充電站/充電樁的建設(shè)，如何保障電動(dòng)汽車(chē)供電基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施，對(duì)分布式充電樁進(jìn)行有效的運(yùn)營(yíng)管理成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。本文分析分布式充電樁運(yùn)營(yíng)管理特點(diǎn)，論述利用先進(jìn)的通信技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、Web和GIS技術(shù)，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電樁的運(yùn)營(yíng)和管理自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用。該系統(tǒng)可降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高電動(dòng)汽車(chē)充電樁運(yùn)營(yíng)和管理水平。

1 電動(dòng)汽車(chē)充電樁運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)

1.1 充電設(shè)施建設(shè)模式

目前，國(guó)內(nèi)已建成或在建的充換電設(shè)施主要有充電站和充電樁。在充電站中，一般配有多個(gè)快速充電插頭和少數(shù)慢速充電樁。一些城市計(jì)劃在住宅小區(qū)、停車(chē)場(chǎng)和超市等公共場(chǎng)所建設(shè)充電樁。

電動(dòng)汽車(chē)充電站是不可缺少的電動(dòng)汽車(chē)能源服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，其電能供給主要有交流、直流充電和電池組快速更換等典型方式。電動(dòng)汽車(chē)用戶通過(guò)充電站內(nèi)交流、直流充電樁直接為汽車(chē)充電，即時(shí)消費(fèi)電力產(chǎn)品并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)付費(fèi)的模式支付費(fèi)用，完成交易。但充電站占地面積大、管理成本高，無(wú)法支撐大規(guī)模的家用電動(dòng)汽車(chē)充電，較適合為數(shù)量較少的公共交通工具提供充電服務(wù)。

為滿足大規(guī)模的家用電動(dòng)汽車(chē)用戶即時(shí)、方便地充電需求，采用分布式充電樁充電模式是最佳選擇。在住宅小區(qū)或商業(yè)大廈的專(zhuān)用停車(chē)場(chǎng)安裝一定數(shù)量的智能充電樁和少量的智能地面充電機(jī)，充電樁提供220 V或380 V交流電源接口，為電動(dòng)汽車(chē)提供應(yīng)急充電服務(wù)。且充電樁占地面積很少，建設(shè)成本較低，適合于大規(guī)模的家用電動(dòng)汽車(chē)充電。

1.2 運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)功能需求

充電樁、充電站是以點(diǎn)為基本特征的充電設(shè)施構(gòu)成一個(gè)電動(dòng)汽車(chē)充電網(wǎng)絡(luò)。充電樁數(shù)量較多，且地理位置分散，多數(shù)充電樁直接安裝在室外，長(zhǎng)期處于濕度大、灰塵大、溫差大等環(huán)境下，及時(shí)掌控其運(yùn)行狀態(tài)是保證設(shè)備穩(wěn)定可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。

分布式充電樁運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理涉及到對(duì)分散于市區(qū)內(nèi)充電設(shè)施的資產(chǎn)管理、充電樁充電監(jiān)視及相關(guān)參數(shù)的設(shè)置管理、電動(dòng)汽車(chē)用戶卡的發(fā)放、充值、解鎖等。分布式充電樁運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的功能主要包括以下方面。

(1)遠(yuǎn)方監(jiān)視功能，結(jié)合充電樁地理位置監(jiān)視其狀態(tài)信息、報(bào)警信息以及充電監(jiān)視;

(2)遠(yuǎn)方控制功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁保護(hù)定值以及交易費(fèi)率等參數(shù)設(shè)置控制;

(3)計(jì)費(fèi)管理功能，記錄充電計(jì)費(fèi)信息，并提供數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)功能;

(4)資產(chǎn)管理功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電設(shè)施全生命周期管理，提供其相關(guān)信息查詢以及利用率分析功能;

(5)分布式管理功能，對(duì)管理權(quán)限設(shè)置，通過(guò)系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)城市片區(qū)集中管理功能;

(6)用戶卡管理功能，能滿足在市內(nèi)不同片區(qū)建立充值卡營(yíng)銷(xiāo)網(wǎng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)用戶多點(diǎn)發(fā)卡與充值功能。

1.3 運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述功能需求，分布式充電樁運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)由3個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、發(fā)卡充值系統(tǒng)、WebGIS系統(tǒng)。管理中心(內(nèi)網(wǎng))與互聯(lián)網(wǎng)(外網(wǎng))通過(guò)安全防護(hù)相連，外網(wǎng)程序通過(guò)訪問(wèn)Web服務(wù)器的接口與內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。通過(guò)系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，管理中心可以統(tǒng)一管理，也可以給相關(guān)管理人員指定不同區(qū)域管理權(quán)限，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分布式管理。發(fā)卡充值系統(tǒng)可分布在城市各網(wǎng)點(diǎn)。分布式充電樁運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通過(guò)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)用戶、充電設(shè)施以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員有機(jī)協(xié)調(diào)，才能保證電動(dòng)汽車(chē)用戶可靠供電，提高充電設(shè)備利用率和管理人員的工作效率。

2 運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 通信架構(gòu)

充電樁分布廣，且沒(méi)有專(zhuān)門(mén)通信通道，有效管理既要保證所有充電設(shè)備信息上傳，又要降低通信成本，因此需要充分考慮通信方式。充電樁上行通信信道支持GPRS/CDMA，并具有串口或以太網(wǎng)接口［10］，布置于小區(qū)、公用停車(chē)場(chǎng)內(nèi)的充電樁相對(duì)集中，可采用數(shù)據(jù)匯集器實(shí)現(xiàn)充電樁信息匯集上傳。充電樁信息通過(guò)CAN/RS485/232通信接口與數(shù)據(jù)匯集裝置通信，也可以考慮采用電力載波方式實(shí)現(xiàn)信息匯集，數(shù)據(jù)匯集裝置通過(guò)已有網(wǎng)絡(luò)或以GPRS/CDMA專(zhuān)網(wǎng)方式與管理中心通信;對(duì)于街道沿線分散的單個(gè)充電樁直接采用GPRS/CDMA專(zhuān)網(wǎng)方式與管理中心通信;已建監(jiān)控系統(tǒng)的充電站內(nèi)充電樁信息可直接通過(guò)專(zhuān)網(wǎng)與管理中心信息交互［9］。充電樁運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)通信組網(wǎng)方式如圖2所示。

2.2 軟件結(jié)構(gòu)

電動(dòng)汽車(chē)充電樁運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)軟件宜采用3層結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)平臺(tái)層、支撐服務(wù)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層?？v向業(yè)務(wù)應(yīng)用與相應(yīng)支撐服務(wù)相關(guān)聯(lián)，橫向不同的服務(wù)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)松耦合，添加新的服務(wù)功能不涉及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也不影響已有的業(yè)務(wù)，方便系統(tǒng)應(yīng)用功能的擴(kuò)充。運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

(1)系統(tǒng)平臺(tái)層。為適應(yīng)不同用戶的要求，系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)需兼容多種主流操作系統(tǒng)(Windows/UNIX/ Linux)支持跨平臺(tái)和混合平臺(tái)操作。

(2)支撐服務(wù)層。支撐服務(wù)層為增強(qiáng)系統(tǒng)的開(kāi)放性和可擴(kuò)展性，建立統(tǒng)一規(guī)范的底層交互平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)層與應(yīng)用層的分離。提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸接口、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口以及控制命令接口等，使上層的應(yīng)用層開(kāi)發(fā)可以專(zhuān)注于業(yè)務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)，無(wú)須關(guān)心底層服務(wù)的實(shí)現(xiàn)。

(3)業(yè)務(wù)應(yīng)用層。業(yè)務(wù)應(yīng)用層建立在支撐服務(wù)層之上，通過(guò)服務(wù)功能模塊搭建出不同的應(yīng)用系統(tǒng)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視、圖形化展示、控制交互操作、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)記錄查詢、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表曲線等多種功能。此外，提供嚴(yán)格的用戶管理和授權(quán)管理，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。

3 運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 軟件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)是基于易擴(kuò)展、松耦合機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。參考當(dāng)前充電監(jiān)控系統(tǒng)［5-9］與電力監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)路線［10］及發(fā)展趨勢(shì)，采用平臺(tái)化、模塊化、組件化設(shè)計(jì)思想。系統(tǒng)選用C/C++語(yǔ)言底層開(kāi)發(fā)，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)功能開(kāi)發(fā)分解為多個(gè)組件的開(kāi)發(fā)。組件是構(gòu)成系統(tǒng)最小功能單位，在運(yùn)行時(shí)期重新裝配，創(chuàng)建出組件的克隆，共同創(chuàng)建一個(gè)應(yīng)用程序。系統(tǒng)服務(wù)模塊或程序間采用軟總線(Softbus)技術(shù)信息交互，通過(guò)基于SOA的訂閱、發(fā)布的方式進(jìn)行功能模塊間信息交互。不同服務(wù)模塊訂閱需要信息，完成特定的功能后把結(jié)果發(fā)布到總線上。在圖形系統(tǒng)方面，采用了QT作為底層圖形庫(kù)。QT不僅使代碼的編制實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一，而且運(yùn)行界面風(fēng)格不再受操作系統(tǒng)和圖形環(huán)境的限制，在所有的平臺(tái)上具有統(tǒng)一的風(fēng)格。運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖4所示。

完成系統(tǒng)平臺(tái)化、模塊化、組件化設(shè)計(jì)，首先要開(kāi)發(fā)系列跨平臺(tái)的組件，如系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)接口的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)組件，其他模塊訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)無(wú)須關(guān)注具體的訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)，直接調(diào)用組件可訪問(wèn)各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù);事件通道組件用來(lái)注冊(cè)、訂閱所需要的事件，實(shí)現(xiàn)事件更新功能;軟總線組件實(shí)現(xiàn)各個(gè)程序、功能模塊間的數(shù)據(jù)通信;應(yīng)用組件包括實(shí)現(xiàn)圖形處理、報(bào)表曲線、事件報(bào)警、數(shù)據(jù)查詢、權(quán)限管理等多個(gè)組件。在此組件基礎(chǔ)上整合業(yè)務(wù)應(yīng)用，構(gòu)筑不同業(yè)務(wù)監(jiān)控人機(jī)操作界面。

由通道組件、軟總線組件及規(guī)約組件等組成通信服務(wù)功能模塊，進(jìn)行與實(shí)際通道相應(yīng)的通道的建立、打開(kāi)關(guān)閉、數(shù)據(jù)通信、規(guī)約解析、數(shù)據(jù)預(yù)處理并發(fā)送至數(shù)據(jù)采集服務(wù)功能模塊。

3.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

分布于市區(qū)各地的充電樁具備計(jì)量及監(jiān)測(cè)功能，讀取充電樁運(yùn)行數(shù)據(jù)并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，是系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)獲取各充電樁計(jì)量信息、狀態(tài)信息及報(bào)警事件信息等，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的參數(shù)遠(yuǎn)程設(shè)定，從而做到主動(dòng)安全、主動(dòng)管理、主動(dòng)控制，是運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)核心。

(1)數(shù)據(jù)采集處理。充電樁通常安裝在室外，電磁干擾較大，環(huán)境較為惡劣，主要采用GPRS/CDMA通信方式，數(shù)據(jù)上傳難免會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)通信中斷或延時(shí)。通信正常時(shí)，充電樁會(huì)主動(dòng)上送數(shù)據(jù)，采集服務(wù)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)事件存到臨時(shí)事件表，并立即發(fā)送給各監(jiān)視客戶端，但并不能保證此前無(wú)記錄缺失。充電樁技術(shù)規(guī)范規(guī)定，充電樁可保存10 000條充電記錄數(shù)據(jù)，關(guān)鍵事件的存儲(chǔ)不少于100條，安全存儲(chǔ)周期至少達(dá)7天［11］。因此，為保證所有充電樁記錄上傳，利用充電樁內(nèi)保存充電記錄的流水號(hào)連續(xù)性，采集服務(wù)程序設(shè)計(jì)中采取啟動(dòng)召喚、定時(shí)召喚策略，可確保所有充電記錄均已錄入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)采集處理流程如圖5所示。

(2)遠(yuǎn)方參數(shù)設(shè)置處理。為確保充電樁易于運(yùn)營(yíng)維護(hù)及統(tǒng)一管理，深圳市市場(chǎng)監(jiān)督管理局制定了充電樁技術(shù)規(guī)范［12］，充電樁支持本地或遠(yuǎn)方費(fèi)率設(shè)置和保護(hù)定值設(shè)置，其中費(fèi)率設(shè)置包括當(dāng)前費(fèi)率單價(jià)設(shè)置、備用費(fèi)率單價(jià)、備用費(fèi)率單價(jià)切換時(shí)間，定值設(shè)置包括過(guò)壓過(guò)流保護(hù)等定值以及延時(shí)時(shí)間、提示余額低金額、充電最小電流閥值參數(shù)等。對(duì)遠(yuǎn)方充電樁參數(shù)設(shè)定過(guò)程主要涉及到維護(hù)人員、工作界面、通信網(wǎng)絡(luò)及遠(yuǎn)方設(shè)備，充分考慮了系統(tǒng)安全性，系統(tǒng)程序由人機(jī)界面、控制服務(wù)、通信服務(wù)等模塊協(xié)同處理。遠(yuǎn)方參數(shù)設(shè)置程序處理流程如圖6所示。

3.3 發(fā)卡充值系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

發(fā)卡充值是分布式充電樁運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)工作任務(wù)的一個(gè)重要組成部分。發(fā)卡充值直接面對(duì)用戶，集中用戶到同一地點(diǎn)發(fā)卡充值不利于用戶，因而利用互聯(lián)網(wǎng)特性，采用B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，共享管理中心數(shù)據(jù)庫(kù)，在市區(qū)各地設(shè)置充值網(wǎng)點(diǎn)，安裝發(fā)卡終端和發(fā)卡充值應(yīng)用程序。

充電樁發(fā)卡系統(tǒng)主要向用戶提供了新卡發(fā)放、已發(fā)卡管理的功能。新卡發(fā)放即是對(duì)一張空白卡的初始化過(guò)程;已發(fā)卡管理包括卡片的充值、解鎖、余額以及充值次數(shù)的查詢等功能，解鎖是針對(duì)充電樁出故障導(dǎo)致卡片灰鎖的恢復(fù)處理。發(fā)卡充值程序設(shè)計(jì)流程如圖7所示。

3.4 WebGIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

目前，通用的GIS系統(tǒng)在市面上已有成熟的支撐平臺(tái)，如ArcGIS、MapInfo等，在電力企業(yè)有著廣泛應(yīng)用［13］。對(duì)平臺(tái)的選擇可根據(jù)系統(tǒng)的功能需求特點(diǎn)及支撐平臺(tái)的性能價(jià)格比等因素，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇，本系統(tǒng)采用ArcGIS平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

分布式充電樁只有在地理圖形建立了模型，才能夠完整準(zhǔn)確地描述充電設(shè)施，管理系統(tǒng)與GIS平臺(tái)之間通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，集成Web和GIS功能，從而實(shí)現(xiàn)有效的管理，其功能層結(jié)構(gòu)如圖8所示。WebGIS系統(tǒng)采用Java技術(shù)開(kāi)發(fā)，提高了擴(kuò)展性和兼容性。

GIS服務(wù)提供數(shù)據(jù)服務(wù)和功能服務(wù)，其中，數(shù)據(jù)服務(wù)通過(guò)服務(wù)接口向外提供空間數(shù)據(jù)，功能服務(wù)通過(guò)接口向外提供對(duì)空間數(shù)據(jù)的操作和處理功能。Web服務(wù)通過(guò)應(yīng)用程序?qū)I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理，提供可以對(duì)外的數(shù)據(jù)服務(wù)接口，對(duì)用戶提供數(shù)據(jù)發(fā)布、瀏覽、查詢、計(jì)算等功能。

GIS服務(wù)功能通過(guò)Web技術(shù)發(fā)布WebGIS擴(kuò)展接口，使Web系統(tǒng)可以整合GIS功能，Internet用戶可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)查看充電樁的地理位置、充電狀態(tài)、計(jì)費(fèi)信息、業(yè)務(wù)處理軟件分析計(jì)算結(jié)果和存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)等;瀏覽WebGIS站點(diǎn)中的空間數(shù)據(jù)以及進(jìn)行各種空間數(shù)據(jù)檢索和空間分析，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的增值。

WebGIS定位顯示流程如圖9所示。首先由用戶通過(guò)頁(yè)面導(dǎo)航樹(shù)選擇關(guān)注的充電樁，瀏覽器分別向Web Server和WebGIS Server發(fā)送定位顯示和地圖請(qǐng)求，由Web Server根據(jù)請(qǐng)求返回充電樁定位數(shù)據(jù)(如經(jīng)緯度、圖標(biāo)、狀態(tài)等信息)，由WebGIS Server根據(jù)請(qǐng)求返回地圖圖形數(shù)據(jù)，瀏覽器根據(jù)返回?cái)?shù)據(jù)，調(diào)用ArcGIS API創(chuàng)建充電樁GIS對(duì)象，并使該對(duì)象顯示在地圖上。

WebGIS查找功能流程如圖10所示。首先由用戶輸入要查找的關(guān)鍵字，瀏覽器調(diào)用ArcGIS API向WebGIS Server發(fā)送查找請(qǐng)求，WebGIS Server根據(jù)請(qǐng)求的關(guān)鍵字查找匹配GIS信息，返回查找結(jié)果并在瀏覽器通過(guò)列表或地圖顯示。

4 運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)應(yīng)用情況

目前電動(dòng)汽車(chē)充電樁運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)已在多個(gè)城市試運(yùn)行，根據(jù)市、區(qū)、商業(yè)中心或居民小區(qū)建立一個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)管理模型，對(duì)市內(nèi)所有充電樁進(jìn)行管理。

運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)市區(qū)所有充電樁的監(jiān)視，并提供充電樁遠(yuǎn)方參數(shù)批量設(shè)置、發(fā)卡充值、計(jì)費(fèi)管理以及相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計(jì)分析等功能;地理信息有效地輔助和增強(qiáng)了充電設(shè)施管理，為充電樁的運(yùn)營(yíng)、維護(hù)管理部門(mén)提供了處理信息的協(xié)同作業(yè)平臺(tái)，在可視化、直觀化的環(huán)境下提高了設(shè)備管理工作的效率。

除上述功能，運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)還提供了對(duì)片區(qū)充電樁的充電量、充電次數(shù)、充電時(shí)域等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析的高級(jí)應(yīng)用功能，在地圖上動(dòng)態(tài)地顯示區(qū)域充電設(shè)備占有率以及使用率等信息;并可發(fā)揮GIS功能進(jìn)行充電樁、充電站的選址分析;當(dāng)市場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，利用GIS功能還可以制定出最佳的應(yīng)對(duì)措施和資產(chǎn)配置方案。該系統(tǒng)能及時(shí)高效地調(diào)整調(diào)度，科學(xué)控制和利用資源，保證了充電樁的可靠性、可用性和擴(kuò)展性，為電動(dòng)汽車(chē)充電提供更好的服務(wù)。

5 結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)汽車(chē)是未來(lái)新能源汽車(chē)的主要發(fā)展方向，而充電體系的建立是其發(fā)展的前提和基礎(chǔ)。構(gòu)建基于WebGIS統(tǒng)一信息管理平臺(tái)，能夠適應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)用電對(duì)移動(dòng)性和多樣性的要求，有利于充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)統(tǒng)一規(guī)劃，促進(jìn)充電服務(wù)產(chǎn)業(yè)規(guī)范有序發(fā)展;有利于發(fā)揮規(guī)模效益，降低系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。隨著充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)逐步開(kāi)展，最終形成區(qū)域內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)充電業(yè)務(wù)及功能的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)充電樁統(tǒng)一化管理。

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(編輯:盧文艷)

Design and implementation of Operation Management System for Distributed EV Charging Pile Based on WebGIS

HU Yong，LIU Qifeng
(1.Shenzhen Golden Highway Technology Co.，Ltd.，Shenzhen 518057，Guangdong Province，China)

In order to realize the effective operation management of distributed electric vehicle＇s(EV)charging pile，according to the characteristics of EV charging facility and the requirement of users，the operation management mode of distributed EV charging pile was put forward.In combination with the current communication technology，data acquisition technology，GIS technology and Web technology，this paper proposed the construction scheme for the operation management system of EV charging pile，which included data acquisition system，card management system and web geographic information system.Finally，the application situation and future development direction of operation management system were introduced.

electric vehicle(EV);operation management system;Web geographic information system(WebGIS); charging pile;card issuing terminal

TM 910.6

A

1000－7229(2014)01－0098－06

10.3969/j.issn.1000－7229.2014.01.019［HT］

2013-07-12

2013-10-15

胡勇(1968)，男，碩士，高級(jí)工程師，從事電力系統(tǒng)保護(hù)及調(diào)度自動(dòng)化、新能源研究工作，E-mail:wilard@21cn.com;

劉奇峰(1980)，女，工程師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)通信、新能源。