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物联网应用于电动汽车充电设施的设想

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介绍了物联网的原理和3层体系架构,重点描述了射频识别技术在构建物联网中扮演的重要角色.探讨了物联网在电动汽车充电设施中的具体应用.给出了物联网在充电设施的调度、监控、计量计费、资产管理等方面的应用设想,最后探讨了物联网在充电设施应用中亟待解决的关健问题,并提出了解决方案.

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V01．34 No．21

NOV．10，2010

第34卷第21期

电力系统自动化

Automation of Electric Power

Systems

2010年11月10日

物联网应用于电动汽车充电设施的设想

杨永标，丁孝华，朱金大，白义传

(国网电力科学研究院／南京南瑞集团公司，江苏省南京市210003)

摘要：介绍了物联网的原理和3层体系架构，重点描述了射频识别技术在构建物联网中扮演的重

要角色。探讨了物联网在电动汽车充电设施中的具体应用。给出了物联网在充电设施的调度、监

控、计量计费、资产管理等方面的应用设想，最后探讨了物联网在充电设施应用中亟待解决的关键

问题，并提出了解决方案。

关键词：物联网；射频识别技术；充电设施；智能电网

计费、资产管理等方面的技术优势，为电动汽车充电

设施的信息化建设提供了一种新的思路，以实现在

更高的起点上设计、建设更高规格、更高技术水平的

电动汽车充电设施，最终实现充电站的合理布局和

充电设施资源的有序调度，满足电动汽车有序充电，

构建和谐、文明的智能交通。

引言

物联网[1。2]，顾名思义，即“物物相连的互联网”，

identification，

是通过射频识别(radio frequency

RFID)、红外感应器、全球定位系统(GPS)、激光扫

描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何需要的

物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实

现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，

被认为是世界下一次信息技术浪潮和新技术的引

擎，是建设智能交通、智能城市乃至智慧地球的重要

内容i‘其包括2层意思：①物联网的核心和基础仍

然是互联网，是在互联网基础之上延伸和扩展的一

种网络；②其用户端延伸和扩展到了任何物品与物

品之间，进行信息交换和通信。

物联网的原理和架构

物联网是在互联网的基础上，利用RFID、无线

数据通信等技术，构造的一个覆盖世界上万事万物

的网络。在该网络中，物品(商品)能够彼此进行“交

流”，而无需人的干预。其实质是利用RFID技术，

通过互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互

联与共享。

作为新一代信息通信技术，物联网及其产业发

展引起了广泛关注，并已被纳入国家战略。国家发

展和改革委员会、工业和信息化部、科技部等部门都

有可能出台相关产业扶持政策来加速促进中国物联

网产业的发展，与此同时，各省(自治区、直辖市，下

同)和产业园区也将会有相关的配套扶持政策出台。

中国各省全面“抢滩”物联网产业：无锡决心建成“物

联天下，感知中国”的物联网中心，北京、深圳、上海、

成都等城市也纷纷推出物联网发展规划。

RFID作为物联网中非常重要的技术，是20世

纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，是目前比

较先进的一种非接触识别技术，它能够让物品“开口

说话”。在物联网中，RFID标签中存储着规范而具

有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自

动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进

而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，

实现对物品的“透明”管理。

物联网体系架构¨ ]可分为3层：感知层、网络层

和应用层，如图1所示。

近年来，国家出台了一系列新能源汽车的发展

规划，电动汽车作为一种新型的交通工具，在缓解能

源危机、促进环境与人类和谐发展等方面具有不可

比拟的优势，是推进交通发展模式转变的有效载体。

电动汽车充电设施作为智能电网的重要建设内容，

是发展电动汽车的重要保障。‘

感知层是物联网的皮肤和五官识别物体。感知

层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、

摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等，主要用

于识别物体、采集信息3

网络层是物联网的神经中枢和大脑。用于信息

传递和处理。网络层包括与互联网的融合网络、网

络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层

将感知层获取的信息进行传递和处理。

本文旨在探讨物联网在电动汽车充电设施中的

应用，全面展示物联网在充电设施调度、监控、计量

收稿日期：2010-07—12；修回日期：2010—08—24。

应用层是物联网的“社会分工”与行业需求的结

一95—

万方数据

2010，34(21)

力

动

电

系统

自

仕

别电动汽车的类型。通过充电设施内的传感器网络

将电动汽车监测信息的综合分析结果上报，实现区

域内电动汽车的流量、行驶速度统计等，为未来充电

设施的规划、充电设施类型的选择、道路的改造提供

了科学依据。

合，用于实现广泛智能化。应用层是物联网与行业

专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智

能化。

应用层

业务应用

◇

物联网数据中心

在电动汽车动力电池中置入RFID标签，那么

当充电车辆驶入充电设施时，充电设施处的RFID

阅读器能够感知当前电动汽车电池电量剩余情况。

充电设施将需要等待充电的车辆数目和充电设施内

的剩余充电车位，通过物联网上报给调度指挥中心，

由调度指挥中心协调就近的充电设施，同时将就近

充电设施的行使线路提供给等待充电的车主，避免

车主的长时间等待，如图2所示。

◇

网络层

FiIlIPv4等I

G’

掣

龇

◇

二维标签、识别器、RFID标签、读写器、

摄像头、传感器、终端

摩知层

◇

电网、铁路、桥粱、隧道、公路、建筑、

大坝、供水系统、油气管道

ZigBee为一种短距离、低功耗无线通信技术；WiFi为一种可以将个人

计算机、手持设备(如个人数字助理(PDA)、手机)等终端以无线方式

互相连接的技术；GPRS为通用分组无线电业务；WiMax为一项新兴

的宽带无线接人技术；3G为第3代移动通信技术。是指支持高速数据

传输的蜂窝移动通信技术

图1 物联网体系架构

architecture of Internet of

Fi2．1 System

things

2物联网在充电设施中的应用探讨

电动汽车

图2物联网应用于充电设施的调度

of Internet of

电动汽车充电设施[4。71是为电动汽车上的动力

电池提供电能补给的设施。目前的充电设施主要由

两大类组成：一种是未来将遍布于街头、小区停车场

的交流充电桩，主要为具备车载充电机的小型乘用

车提供常规充电服务；另一种是充电站，通常配备一

定数量的交流充电桩和直流充电机，可同时为各种

类型的电动汽车提供应急充电服务。

in the

scheduling

Fig．2 Application

things

facilities

charging

2．2物联网应用于充电设施的监控

充电站内设备较多，加强对充电站内设备的全

面检测显得尤为重要。充电站的监测包括充电车位

的监测、充电状态监测、视频监测、安防监测和烟雾

报警等，是确保电动汽车安全、可靠充电，确保站内

设施安全运行的重要保证。

电动汽车充电设施，特别是充电站，需要全面采

集各类数据和信息，实现对充电设施的监控、调度、

计量计费、资产管理等。如何构建完整的信息通信

网，实现数据、信息的全面采集，是充电设施建设的

一项重要内容。目前的通信网建设普遍存在投资

大、网络拓扑结构复杂、采集点覆盖不全面等缺点。

物联网将新一代IT技术应用到电动汽车充电

设施，通过在电动汽车、动力电池、充电设备中设置

传感器和RFID系统，可以实时感知电动汽车运行

状态、动力电池使用状态、充电设备工作状况、充电

设施辅助设备运行情况等，很容易实现采集点的全

面覆盖，而且物联网投资相对较低，通信网络拓扑结

构清晰，采集数据比较完整。

将RFID标签等传感器置入充电站的充电机和

充电桩中，可以识别充电电池组的状态，计算剩余充

电时间，自动开合充电电路，实现充电的自动管理。

将充电站内的烟雾传感器、安防传感器、视频摄像头

通过物联网接入监控系统，可实时监测站内设备运

行情况，确保站内设备安全，如图3所示。

监控l

l监控l I中心服务器

烟雾传盛器I I安防传感器|I视频传感器

L_j

LJI L_J

L_J

f整车充电车位监测

电池组监涮

2．1

物联网应用于充电设施的调度

充电站监测

将传感器设备置于电动汽车中，例如：将RFID

标签贴于电动汽车的挡风玻璃上，当电动汽车经过

充电设施时，充电设施的RFID读写器可以自动识

图3物联网应用于充电设施的监测

of Internet of

Application

Fig．3

the

things

facilities

charging

monitoring

一96～

万方数据

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