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)控終端通信技術電動汽車充電樁遠程管理的方案，簡要介紹了無線視頻通信數(shù)據(jù)傳輸終端技術的基本知識，描述了無線視頻通信傳輸終端應用于城市電動汽車充電樁業(yè)務供應系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。通過實際應用，獲得了理想的效果。
關鍵詞：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，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)分別投入巨資建設電動車充電站和充電樁等與新能源汽車相關的配套充電設施，隨著兩大電網(wǎng)制定了在全國大規(guī)模建設電動汽車充電站和充電樁的計劃，電動車充電站建設已經(jīng)進入快車道。
據(jù)媒體新聞報道福建、浙江、吉林、安徽、江蘇、山西、江西、山東等國內大多省份已陸續(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。
充電樁應用例圖如下：
二、 項目需求
我國從“十一五"時期開始實施新能源汽車科技規(guī)劃，“863"項目共投入20億元研發(fā)經(jīng)費，形成了以純電動、油電混合動力、燃料電池三條技術路線為“三縱"，以多能源動力總成控制系統(tǒng)、驅動電機及其控制系統(tǒng)、動力蓄電池以及管理系統(tǒng)三種共性技術為“三橫"的電動汽車研發(fā)格局。
2015年10月9日，*下發(fā)《關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》。這是9月29日，*常務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、智能的充電基礎設施體系，滿足超過500萬輛電動汽車的充電需求；建立較完善的標準規(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)量將達到1.2萬個，充電樁達到450萬個。數(shù)據(jù)顯示，今年1-8月，我國新能源車累計生產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，充電樁的建設速度遠遠跟不上新能源車步伐。
有機構預測，明年我國充電樁產業(yè)規(guī)模將達到330.78億元，到2020年可達到1000億元。
作為電網(wǎng)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、通信距離遠。并且隨著城市的發(fā)展，網(wǎng)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(jīng)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維護的費用。
3. 雙向通信——不僅能實現(xiàn)信息量的上傳，還要實現(xiàn)控制量的下達。
4. 多業(yè)務的數(shù)據(jù)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(xiàn)多業(yè)務的數(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(wǎng)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。
廈門才茂通信科技多年來，致力于2G/3G/4G無線通信領域的研發(fā)、生產、銷售以及良好的服務。先后開發(fā)應用到充電樁的“*代"產品2G/3G無線DTU；“第二代"產品3G/4G無線路由器；“第三代"產品2G/3G/4G無線標清音視頻帶路由器/DTU功能的設備；“第四代"產品3G/4G無線高清音視頻帶路由器/DTU功能的設備。應用于充電樁的廈門才茂通信（2G/3G/4G通信系列產品）為充電樁業(yè)務系統(tǒng)提供可靠的無線通信終端產品，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，同時通過串口總線RS485、RS232、CAN協(xié)議及IP通訊協(xié)議，實現(xiàn)計時、計電度、計金額充電，提供人機交互操作，和BMS實時通信，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，實現(xiàn)有圖有數(shù)據(jù)的安保型無線智能充電樁管理應用解決方案。
三、系統(tǒng)設計方案
廈門才茂2G/3G/4G無線音視頻設備（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)接緊密結合實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)遠傳，依據(jù)無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，充電管理服務平臺可以實現(xiàn)強大的運營商管理、用戶管理、客服管理、充電樁/充電站管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、警報故障、報裝報修管理、設備地圖展示功能。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App（主要功能1、用戶中心 2、設備管理3、設備控制/查看4、充電計劃5、設備*分享6、設備發(fā)布出租7、在線尋樁和導航8、在線結算和支付等等。）友好直觀畫面下，更好的體驗充電的方便。
系統(tǒng)方案拓撲圖：
四、才茂3G/4G無線音視頻設備主要功能
- 支持視頻加密與解密，支持標準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；
- 支持遠程視頻圖像/語音對講/報警/北斗/GPS定位/溫濕度監(jiān)測。
- *的DTU/路由器功能組網(wǎng)自由功能強大，可與其它設備輕松組網(wǎng)。
- 管理方便支持遠程配置修改，遠程升級，遠程集中管理。
- 支持網(wǎng)頁、電視墻、手機（安卓和蘋果）及本地監(jiān)控臺瀏覽視頻；
- 支持1-4路實時視頻與錄像，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，計劃錄像，手動錄像，報警錄像，同時支持錄像的軌跡回放；
- 支持錄像斷電保護；
- 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，光圈調節(jié)，云臺速度調節(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；
- 支持移動偵測報警與IO報警功能；
- 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路開關量/干節(jié)點輸出；
- 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、路由轉發(fā)、IPTABLES防火墻、VPN連接、NAT功能、DMZ主機等路由功能；
- 支持1路RS232通信，RS232接口可以當作DTU功能使用（實現(xiàn)TCP/UDP透明傳輸）；
- 支持1路RS485通信，RS485接口可以當作DTU功能使用（實現(xiàn)TCP/UDP透明傳輸）；
- 支持遠程配置、遠程升級，遠程集中管理；
五、才茂無線音視頻通信產品特性與穩(wěn)定
工業(yè)級設計
- 工業(yè)級無線模塊：采用工業(yè)級無線模塊，抗干擾強，傳輸穩(wěn)定。
- 實時操作系統(tǒng)：采用LINUX操作系統(tǒng)，帶內存管理單元，實時性強，功能升級快，系統(tǒng)穩(wěn)定。
- 強化電路板：PCB遵循20H和3W原則，同時公司所有產品電路板都采用生益材質來生產，確保板材的穩(wěn)定可靠。
- 工業(yè)級元器件：整機元器件采用嚴格篩選的工業(yè)級元器件來生產。
- 工業(yè)級電源：寬壓電源設計，電源適應范圍為DC6V~DC36V，內置電源反向保護和過壓過流保護。
- 電磁防護：以太網(wǎng)接口內置1.5KV電磁隔離防護。
- 抗干擾設計：采用金屬外殼，屏蔽電磁干擾，系統(tǒng)保護等級IP41；天線帶防雷設計； 系統(tǒng)超低溫和超高溫設計；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：防掉線，在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，異常自動復位，確保設備永遠在線。
- 三層系統(tǒng)保護：在原來兩級（軟件保護+CPU內置看門狗WDT保護）系統(tǒng)保護的基礎上，增加一級系統(tǒng)虛擬值守VMW（Virtual Man Watch）檢測保護功能，網(wǎng)絡異常、或者系統(tǒng)收到強干擾異常時，系統(tǒng)會重新*復位，相當于維護人員上門拔電，*解決了業(yè)內系統(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：1.8V/3V/5V標準的推桿式用戶卡接口，內置15KV ESD保護。
- 串口ESD保護：RS232/RS485/TTL/RS422,內置15KV ESD保護。
- 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，防雷設計；符合電力安規(guī)要求；防護等級為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領域。
- 產品通過*，所有無線模塊都有通過CGD認證或者FCC認證或者CE認證。
- 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)轉換；解決了“假在線"、“假死機"、“當機"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)避了因為選擇的DNS服務器異常，導致設備當機的嚴重現(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、才茂通信系列產品資質與檢測
1、無線通信在線維持技術
2、摩爾實驗室高低溫檢測報告
3、福建省產品質量檢驗研究院檢測
4、著作版權證書
5、EMC檢測報告
6、國家強制3C認證
7、DTU創(chuàng)新產品獎
8、深圳比亞迪用戶測試報告
八、結束語
大力推進充電基礎設施建設，解決電動汽車充電難題，是發(fā)展新能源汽車產業(yè)的重要保障，對于打造大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新和增強公共產品、公共服務“雙引擎"，實現(xiàn)穩(wěn)增長、調結構、惠民生都具有重要意義。
