摘要：文章将物联网作为重要依托，设计并构建了电动汽车智能换电系统架构与业务模型。在物联网技术的作用之下，形成全新的智能化换电运营模式，一定程度上实现了智能业务运行目标。
关键词：物联网；电动汽车；智能换电系统；设计；分析
一、智能换电系统整体架构设计分析
（一）换电站组网模型分析
图一 智能换电站组网模型图
在换电站场景模型当中引入物联网技术，应将物联网感知设备安装于电动汽车当中，比较典型的就是车辆电池、GPS与GPRS定位器和缴费卡等，需将高耐热性的RFID芯片嵌入其中[1]。这样一来，由诸多感知设备就可以构建小型车域的物联网络。在此基础上，需在车辆内部安装物联网的管理网关，当作车域物联网管理的重要桥梁。除此之外，也需将物联网感知设备应用在电动汽车换电站当中，进而构建小规模站域物联网络。在此基础上，可以将物联网管理网关部署在换电站的内部，对站域互联网进行相应的管理。
在车辆行驶至换电站的入口位置，车域物联网内部传感器就会与换电站入口位置的感知设备构建无线传感器网络。以Zigbee短距离的通信方式智能感知客户、车辆与电池的相关信息，而车域物联网网关则会在Zigbee技术以及站域物联网管理网关的作用下实现通信的目标。如果车辆没有进入到站域内部，那么车域物联网网管则会由M2M无线网络技术与城域物联网相连，进而和智能换电运营的支撑体系实现通信，对车辆电池的信息内容予以获取[2]。通过车载GPRS设备的无线网络，能够向运营中心发送具体的位置信息，进而监控电动汽车的实时状态，确保车辆运行安全。
（二）换电站系统总体架构
通过对智能换电站物理场景模型与不同种类传感器设备所具备的智能感知功能合理运用，以物联网体系架构作为重要基础构建智慧换电站。
在该系统当中，感知层需位于物联网底层，进而对物体进行识别。而不同类型的感知终端设备是感知层的重要组成部分，能够对所采集的数据信息进行识别。
与感知层相对应的传输层感知设备，而接收器需与其实现通信，对客户身份、车辆以及电池信息等进行获取并控制器传输。而在传输层当中所安装的设备具体包含了电池输送信息接收器与车辆信息接收器等多个部分。
对于应用层来说，主要是在传输层的作用下获取数据信息内容，进而为智能化的运营支撑系统提供更为丰富的数据来源，并在实践业务环节中应用[3]。
各层在物联网技术的作用下实现通信，同时相对于感知层的感知设备而言，传输层的接收器需充分利用Zigbee技术实现通信，对信息进行获取并控制。全部接收器在Zigbee技术之下在站域物联网网关中运用并实现通信，确保在局域网与站域物联网连接的情况下保证应用层功能被部署于网络当中。
二、智能换电业务模型和流程
（一）业务运营模型
根据智能换电系统内部三级架构，应在站域内部积极开展智能业务，以保证在物联网闭环流程中实现智能运营。
对于智能换电业务运营模型中，电动汽车在换电中所需经过的子过程主要有：换电站→到达指定换电位置→完成换电→离开换电站。任何过程操作应由低层物理感知与接收设备支撑。根据底层感知设备所采集的数据向高层传输，进而完成高层应用与业务工作，贯彻并落实智能换电业务。
（二）业务流程分析
首先，电动汽车进入到换电站内且并未达到指定换电位置。此阶段需要电动汽车和换电站自动通信，并在Zigbee技术的作用下，与MAC层的组网动态共同接入站域物联网当中。
其次，电动汽车进入到指定换电位置，在电池快换设备作用下，实现设备满电电池和客户乏电电池的自动化交换，实现电池快换目标。
再次，完成电动汽车换电以后，在未离开换电位置的情况下，换电站内部的智能感知设备会自动开启后续程序，即电量的检查并自动完成计费采集等等。
最后，电动汽车离开换电的位置，但并未离开换电站[4]。在此过程中，站域物联网会对车域物联网网关内的安全数据进行采集，对车辆安全进行自动化检测，同时向车域物联网网关反馈结果，及时提醒驾驶人员。
（三）智能安全业务模型分析
电动汽车能够在换电站或者是M2M网络的作用下与城域物联网相互连接。而智能运营支撑系统则会与电动汽车实现周期通信，对基本信息予以感知，检测车辆的安全性。在完成检测以后，需提醒驾驶工作人员，以保证其更准确地掌握车辆安全的状况，增强其行驶的安全性。
通过对闭环物联网感知流程的运用，实现了各换电业务环节的智能化效果，而换电效率也明显提升，缩短了换电站内部排队等候时间，在换电站数量与换电设备数量规划方面产生了积极的影响。在此基础上，还能够增强电动汽车行驶安全性，因而智能化运营在推广电动汽车运营方面十分重要。
三、智能换点系统设计
（一）数据结构
在智能换电系统中涵盖了客户、电池、车辆与缴费卡四种实体，各实体的作用都是对其基本信息进行记录，表一总结了系统中各实体项的属性：
表一 智能换电系统实体项属性
（二）功能模块
第一，账户管理模块，对客户资料信息进行管理。个人资料管理具体的功能就是按照查询的条件对客户个人资料进行查询并修改。个人车辆管理需充分考虑查询的条件对客户车辆信息进行查询。个人账单查询主要是充分考虑用户输入过滤条件，对满足条件要求的客户消费记录进行筛选。个人综合查询则是将用户输入过滤条件当作重要基础，实现综合模糊查询的目标[5]。
第二，电池管理模块，对电池信息进行相应的管理。其中，电池的信息查询能够按照查询的条件对电池型号以及电池厂家等相关信息数据进行查找。而电池入网退网具体指的就是在系统中导入电动汽车电池信息内容，方便进行维护。对于电池系统管理而言，则是管理电池系统厂家与电池相关数据。
结语
综上所述，对物联网技术予以充分利用，在智能感知的作用之下，能够不断满足客户、车辆与电池信息获取的需求。与此同时，对Zigbee短距离通信技术的运用，可以实现电动汽车和站内设备的组网目标，进而构建小规模物联网环境，确保自动化获取信息内容，进而向上层应用提交信息，实现智能换电业务。在此基础上，电池换电效率也随之提高，可以为客户提供更为及时的安全驾驶提醒，全面推进电动汽车加电业务的发展。
参考文献
[1]薛飞,雷宪章,张野飚等.基于物联网的电动汽车智能充换电服务网络电池管理[J].电力系统自动化,2012,36(21):41-46.
[2]蒋玮,王晓东,杨永标等.电动汽车电池组智能管理及其无线传感器网络路由协议[J].电力系统自动化,2015(18):62-68.
论文作者:朱李铀,吕文娟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/26
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