基于智慧充電樁物聯(lián)網(wǎng).國家提出“新基建”以來，充電基礎設施產(chǎn)業(yè)躍入人們的視線成為熱門話題。充電基礎設施作為充電網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、能源網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的連接器，不僅僅連接了充電網(wǎng)絡和電動汽車，打通了物理世界與數(shù)字世界，還強力推動著交通變革和能源變革。隨著海量資本、前沿技術紛紛涌入，充電基礎設施在保持快速增長的同時也正在進入變革期，將重構(gòu)產(chǎn)業(yè)的生態(tài)場景，一方面，它迎來空前繁榮、煥發(fā)出新的生機；另一方面，也面臨著前所未有的市場競爭和淘汰。我們有理由相現(xiàn)階段，在實踐中暴露出來的電動汽車充電基礎設施發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)和瓶頸主要集中在充電樁運維低效、充電安全保障不到位、用戶體驗亟需提升和樁網(wǎng)協(xié)同方式不完善共四個方面。我們需要找到經(jīng)為此，南網(wǎng)電動和華為以智慧物聯(lián)網(wǎng)技術為載體，采用“云、管、邊、端”的整體系統(tǒng)架構(gòu)建設充電基礎設施體系，通過“測、傳、管、控”四類方法形成信息采集、邊緣處理、云端一體化價值判斷和挖掘體系，以智慧為能源流保駕護航，促進充電基礎設施與海量本白皮書由南網(wǎng)電動和華為共同編制，融入兩家智慧能源、物聯(lián)網(wǎng)、先進信息通訊和能源系統(tǒng)架構(gòu)設計等方面的技術，描繪充電基礎設施基于數(shù)字引擎強大的連接和云計算能力，結(jié)合“四網(wǎng)融合”應用場景的戰(zhàn)略思考。以物聯(lián)網(wǎng)為載體，聚合充電網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)和能源網(wǎng)推動產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化進程，更綠色地滿足多元化的用戶需求，支撐可再生在新基建的能源綠色產(chǎn)業(yè)鏈風口尖端，我們希望以智慧充電樁物聯(lián)網(wǎng)為載體，以四網(wǎng)融合為根基，以建設智慧能源、智慧交通、智慧生活、智慧城市為目標，打造卓越的電動汽車服務運營商、電動汽車產(chǎn)業(yè)價值鏈整合商、綠色能源生態(tài)服務商。本白皮書是南網(wǎng)電動與華為的一次創(chuàng)新實踐，是一份思考的分享，如有不完善、不全面之處，懇請各位同行批評指正，也期待有更多的生態(tài)伙伴與我們一起攜手，01.新基建下電動汽車充電發(fā)展趨勢及挑戰(zhàn)1.1電動汽車及充電基礎設施發(fā)展歷程1.1.1全球電動汽車發(fā)展簡介1.1.2國內(nèi)充電基礎設施發(fā)展現(xiàn)狀1.2新基建賦予充電基礎設施建設新內(nèi)涵1.2.1新基建充電樁是以信息化為基礎的新型基礎設施1.2.2充電運營商加大新基建充電樁投資與建設1.3當前電動汽車充電所面臨的主要挑戰(zhàn)02.智慧充電功能描述和應用場景2.1智慧充電代際劃分122.2智慧充電功能描述132.2.1L1電氣化階段功能描述132.2.2L2數(shù)字化階段功能描述142.2.3L3智能化階段功能描述162.2.4L4自動駕駛階段功能描述182.3智慧充電典型應用場景192.3.1公變臺區(qū)小區(qū)停車場智慧充電場景192.3.2企業(yè)園區(qū)停車場智慧充電場景202.3.3專變臺區(qū)公共停車場智慧充電場景222.3.4高速公路服務區(qū)智慧充電場景2403.智慧充電樁物聯(lián)網(wǎng)方案架構(gòu)和關鍵技術3.1智慧充電樁物聯(lián)網(wǎng)方案架構(gòu)273.2邊緣計算技術283.2.1定義與價值283.2.2容器技術架構(gòu)293.3物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接技術303.3.15G超寬通信313.3.2HPLC寬帶電力線載波通信313.3.3Wi-Fi6無線接入333.4物聯(lián)網(wǎng)平臺353.5物聯(lián)網(wǎng)安全353.6AI人工智能3704.智慧充電樁物聯(lián)網(wǎng)應用案例4.1南網(wǎng)電動深圳民樂P+R充電場站應用案例4.1.1項目背景及需求4.1.2智能充電場站方案設計4.1.3客戶價值4.2南網(wǎng)電動深圳碧新路充電場站應用案例4.2.1項目背景及需求4.2.2智能有序充電方案設計4.2.3客戶價值05.總結(jié)與未來展望06.術語&縮略語07.參考文獻當今世界，化石能源日益短缺，環(huán)境污染日益加重，氣候變化日益突出成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的關鍵。電能作為優(yōu)質(zhì)、高效、可再生的綠色能源，能夠滿足社會絕大求，電能替代已經(jīng)成為能源發(fā)展的主要方向。新能源電動汽車作為清潔、節(jié)能的新型交通工具，1.1.1全球電動汽車發(fā)展簡介在1828年，匈牙利發(fā)明家AnyosJedlik發(fā)明了世界1834年，美國的ThomasDavenport發(fā)明了世界第一臺由直流電機驅(qū)動的電動汽車。1859年法國人GastonPlante發(fā)明了鉛酸電池，從此電動汽車可以蓄電。1881年，法國發(fā)明家GustaveTrouve制廉等優(yōu)勢，電動汽車在19世紀下半葉、20世紀初在歐美得到了一定的推廣。但是自1920年開始，由于20世紀末到21世紀初，為保護環(huán)境，保障能源的發(fā)展。2009年，德國提出“國家電動汽車發(fā)展計式混合動力汽車的“一攬子計劃”，目標是在2020年前生產(chǎn)200萬輛清潔能源汽車。2010年，日本公“新一代汽車”的發(fā)展目標，預計在2020年電動汽車總保有量達到1350萬輛，電動汽車占新車銷量比例達50%。早在2012年，中國政府發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012年-2020年）》，提出到2020200萬輛，累計產(chǎn)銷量超過500萬輛。近年來，為加策。2019年12月，工信部發(fā)布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》征求意見稿，指出到2025年，新能源汽車銷量占當年汽車總銷量的銷量占當年汽車總銷量的40%，有條件自動駕駛智能網(wǎng)聯(lián)汽車銷量占比70%。2020年4月，發(fā)改委、1.1.2國內(nèi)充電基礎設施發(fā)展現(xiàn)狀設。2015年9月，國務院辦公廳出臺《關于加快電上新建住宅配建停車位應100%建設充電設施或預車位比例不低于10%，每2000輛電動汽車至少配套建設一座公共充電站。到2020年，基本建成適度超足超過500萬輛電動汽車的充電需求。2015年10指南（2015-2020年）》，提出到2020年，新增集中式充換電站超過1.2萬座，分散式充電樁超過480萬個，規(guī)劃車樁比基本達到1∶1，以滿足全國02015年2016年2017年2018年2019年圖1-12015年～2019年中國電動汽車及充電樁保有量根據(jù)中國充電聯(lián)盟的《2019-2020年度中國充電基礎設施發(fā)展報告》，截止到2019年12月，我國電動汽車保有量達到381萬輛，充電樁保有量為121.9萬臺，車樁比約為3∶1，我國電動汽車和充電基礎設施的發(fā)展落后于規(guī)劃，仍需加快電動汽車1.2.1新基建充電樁是以信息化為基礎的新型基礎設施2020年，全球爆發(fā)新冠疫情，隨著國內(nèi)疫情逐以5G（FifthGeneration，第五代移動通信技術）其實，早在2018年12月，中央經(jīng)濟工作會議就首次提出“新型基礎設施”概念，提出加快5G商用發(fā)展步入正常軌道。2020年3月，中央政治局明確設施建設，在2020年5月，國務院政府工作報告指業(yè)經(jīng)濟時代向數(shù)字經(jīng)濟時代轉(zhuǎn)變，以5G、云計算、信息基礎設施主要是指基于新一代信息技術演化生成的基礎設施，比如，以5G、物信息基礎設施主要是指基于新一代信息技術演化生成的基礎設施，比如，以5G、物工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為代表的通信網(wǎng)絡基礎設施，以人工智能代表的新技術基礎設施，以大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)中融合基礎設施主要是指在信息基礎設施基礎上，深度應用5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能融合基礎設施主要是指在信息基礎設施基礎上，深度應用5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，支撐傳統(tǒng)基礎設施轉(zhuǎn)型升級，進而形成的融合基礎設施，比如智創(chuàng)新基礎設施主要是指支撐科學研究、技術開發(fā)、產(chǎn)品研制的具有公益屬性創(chuàng)新基礎設施主要是指支撐科學研究、技術開發(fā)、產(chǎn)品研制的具有公益屬性特高壓電動汽車充電樁以信息化技術為基礎的新型基礎設施城際高鐵…5G物聯(lián)網(wǎng)AI5G物聯(lián)網(wǎng)AI信息基礎設施圖1-2新基建充電樁是以信息化為基礎的新型基礎設施因此，在數(shù)字新基建下，電動汽車充電樁有了新的內(nèi)涵，新基建充電樁是以5G、AI（ArtificialIntelligence，人工智能）、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等信息化技術為基礎，具備數(shù)字化、智能化等特征的新型充電基礎設施。在數(shù)字新基建的浪潮推動1.2.2充電運營商加大新基建充電樁投資與建設2019年底，南方電網(wǎng)印發(fā)實施《南方電網(wǎng)公司關于進一步加快電動汽車充電服務業(yè)務發(fā)展的意見》，明確了南網(wǎng)電動的戰(zhàn)略定位、發(fā)展目標、業(yè)務布局以及管理體制機制等，并編制了2020~2025年充電第三階段(2025年底)第三階段(2025年底)第二階段(2023年底)第二階段(2023年底)第一階段(2021年底)第一階段(2021年底)圖1-3南網(wǎng)電動2020~2025年階段發(fā)展目標同時，南方電網(wǎng)也強調(diào)把推動新基建與“十四五”規(guī)劃緊網(wǎng)計劃在未來4年投資251億元建設充電設施，將建成大規(guī)模集中充電站150座、充電樁38萬個，有效帶動電網(wǎng)建設、元器件及設備制造、運營運維、整車銷售與售后服務等相關產(chǎn)業(yè)投資2000億元。南網(wǎng)電動作電網(wǎng)專業(yè)從事電動汽車產(chǎn)業(yè)服務的企業(yè)，將承接南方電網(wǎng)充電設施規(guī)251億投資38萬充電樁150座充電站圖1-4南方電網(wǎng)未來4年充電基礎設施投資與建設規(guī)模“里程焦慮”、“充電焦慮”、“電池焦慮”、“安全焦這些問題都與充電基礎設施息息相關，充電樁及充電場站的部署規(guī)模和速度已經(jīng)成為影響電動汽因素。近十年來，電動汽車充電基礎設施發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)主要集中在四個方面：充電樁運維、保障。根據(jù)申港證券《電氣設備行業(yè)深度報告》，2019年我國充電樁利用率普遍較低，除了陜西、四川、廣東可以達到5%以上的利用率，其余地區(qū)利用率基本在4%以下。-5.2%4.1%9.8%5.6%3.2%1.8%1.5%1.6%1.8%1.5%2.8%3.0%圖1-52019年我國充電量TOP10地區(qū)充電樁利用率充電樁的利用率低下很大一部分原因是因為充電樁離線率高的問題。充電模塊失效、通運行異常都會導致充電樁離線。目前，充電運營商普遍采用人工運維方式，缺乏遠程故障定位手上站、現(xiàn)場勘查，難以及時處理充電樁離線故障，極大地影響了充電樁的利用率和電動汽車用戶外，充電樁分布范圍廣、數(shù)量大，現(xiàn)階段設備故障、軟件升級、通訊配置、設備重啟都需要有經(jīng)據(jù)2020年電動汽車百人會發(fā)布的《電動汽車安全報告》不完全統(tǒng)計，在2011年至2016年的49例全球14%，僅次于汽車自燃事故。近年來，電動汽車充電事故也時有發(fā)生，如2020年5月8日，東莞塘廈鎮(zhèn)管理系統(tǒng)(BMS，BatteryManagementSystem)運營系統(tǒng)安全，充電時充電基礎設施及BMS存在被過1萬臺的運營商有8家，而區(qū)域中小運營商多達數(shù)位被占用、充電休息區(qū)無Wi-Fi上網(wǎng)等。艾瑞咨詢1034位電動汽車用戶進行調(diào)研，28.3%的用戶遇到過燃油車霸占充電車位的問題，59.1%的用戶希望智慧充電技術融合邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等ICT技術，支撐充電基礎設施由電氣化向數(shù)字化、智能化、自動駕駛逐步迭代演進，滿足充電場站智能化管理需求，實現(xiàn)充電設施與能源系統(tǒng)靈活互動2.12.1智慧充電代際劃分2015年《國務院辦公廳關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指展指南（2015-2020）》兩個重要文件的發(fā)布，以及電動汽車充電接口及通信協(xié)議等5項國家標準的發(fā)布，推動電動汽車充電市場蓬勃發(fā)展，充電樁建設進入“跑馬圈地”階段。隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物等新技術與電動汽車充電、能源交易和平衡的深度融合，電動汽車充電基礎設施向著綠色、無L1電氣化、L2數(shù)字化、L3智能化、L4自動駕駛，并從運維、安全、支付體驗、樁網(wǎng)協(xié)同四個維度介紹每個代際，如圖2-1所示，以便于電動汽車充電基礎設施運營商評估、規(guī)劃未來技術發(fā)展方向和路徑。價格引導有序充電雙向互動全網(wǎng)互動協(xié)樁刷卡充值車樁交易無感支付電子支付智能排障價格引導有序充電雙向互動全網(wǎng)互動協(xié)樁刷卡充值車樁交易無感支付電子支付智能排障智能評估L3-智能化L2-數(shù)字化L1-電氣化遠程監(jiān)控本地管理電氣安全主動防御故障研判智能預警圖2-1智慧充電代際劃分表2-1智慧充電代際描述L1測L2L3L4御交易，削峰填谷，雙向充放電，實現(xiàn)V2G（Vehicle-to-grid，車輛到電網(wǎng)）協(xié)同當前國內(nèi)主流平臺通過云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術，已初步實現(xiàn)了L1電氣化功能，TOP級平臺已逐步向L2數(shù)字化演進。隨著5G提供大帶寬低時延網(wǎng)絡，云端和邊緣側(cè)AI算力不斷提升，算法逐步豐富以及區(qū)塊鏈等新技術的發(fā)展，將逐步引領電動汽車充電基礎設施向智慧充電L3智能化2.22.2智慧充電功能描述智慧充電L1-L4代際從運維、安全、支付體驗、樁網(wǎng)協(xié)同四個維度，按照電氣化、數(shù)字化、智能化、自動駕駛四個層級分級，下面將重點介紹智慧充電L2數(shù)字化和L3智能化階段的功能設計。2.2.1L1電氣化階段功能描述智慧充電L1電氣化階段主要為滿足電動汽車發(fā)展和普及初期的充電需求，實現(xiàn)可充電、可支付，并滿足基本的保障車輛和人員安全需求等基礎功能。由于充電樁是聯(lián)網(wǎng)設備，因此該階段存在充電2.2.2L2數(shù)字化階段功能描述智慧充電L2數(shù)字化階段，從運維、安全、支付體驗、樁網(wǎng)協(xié)同維度來講，對應的特征分別主要依賴統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)平臺和邊緣計算容器技術實現(xiàn)按需存儲、靈活分發(fā)；物聯(lián)網(wǎng)平臺的管理功能，通過與采用容器技術的智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關、制器，實現(xiàn)邊緣側(cè)設備的集中管理、遠程升級。由于采用了容器技術，實現(xiàn)智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)能控制器中的相關應用與底層操作系統(tǒng)解耦，管理平臺能夠在智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關或充電樁智程序死機的情況下，直接對接設備操作系統(tǒng)管理接口，因此保障了管理通道能夠常在線，軟件故高速公路服務區(qū)專變臺區(qū)公共停車場公變臺高速公路服務區(qū)專變臺區(qū)公共停車場公變臺受拓撲多維度管理受拓撲多維度管理圖2-2遠程監(jiān)控隨著充電樁智能控制器計算、存儲能力的提升，利用邊緣計算技術，電安全管理的輔助應用，實時采集充電過程中的數(shù)據(jù)，將本地采集數(shù)據(jù)、BMS傳輸?shù)能囕v側(cè)數(shù)據(jù)進行實時比加密等安全措施保障充電和支付過程可靠可信。充電樁作為物聯(lián)終端具有低功耗、低成本、長壽接觸等特點，智慧充電信息安全功能主要針對這些特點從網(wǎng)絡通信、應用服務、控制臺接入訪問總線通信等威脅和攻擊平面進行綜合設計。智慧充電物聯(lián)網(wǎng)基于可信根、微應用化可信計算基、用多重緩解的縱深防御、軟硬件物理或邏輯隔離、基于證書的認證、安全更新機制、基于云的故電子支付指的是通過在充電樁智能控制器中開發(fā)應用，在充電樁網(wǎng)絡與充電運營平臺進行繳費鑒權操作，從而實現(xiàn)靈活的充電支付功能。隨著電子支付技術載APP（Application，應用）、充值、刷卡等支付方式已不能滿足當前充電用戶便捷、安全支付需求。通過與銀行或第三方支付平臺結(jié)合，實現(xiàn)充電樁掃碼支付成為主流。但目前充電樁控制屏幕顯示戶手機操作支付軟件不熟練，支付流程依賴通信網(wǎng)絡有序充電是指針對充電樁大規(guī)模接入電網(wǎng)，通過在充電運件，對時變性強、功率大的充電樁負荷進行有效引導和控制，避免充電負荷沖擊電網(wǎng)。有序充公變臺區(qū)有序充電主要解決小區(qū)充電樁建設中配電容量不足，以及避免充電負荷與居民用峰疊加的問題。智慧充電樁物聯(lián)網(wǎng)采用在臺區(qū)側(cè)部署智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關，在智能邊緣中部署一個有序充電應用，并通過Wi-Fi+HPLC（High-speedPowerLineCommunication，寬帶電力線載波通信）網(wǎng)絡與臺區(qū)下充電樁、臺區(qū)總表進行通信，實時專變臺區(qū)配電容量投資大，其有序充電功能主要提升時，減少配電系統(tǒng)升級頻次，節(jié)省投資。專變臺區(qū)有序充電同樣采用在臺區(qū)側(cè)部署智能邊緣計算過智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關與充電樁智能控制器的通信和協(xié)同來實現(xiàn)有序充電的目標。但專變臺區(qū)署多種有序充電控制策略。例如，利用有序充電實現(xiàn)先到先得、鎖定部分充電功率保障VIP（VePerson，重要客戶）客戶充電、充電功率智能均分等功能；同時利用智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關之間的協(xié)同，以及與充電場站停車導引系統(tǒng)進行互聯(lián)互通，可獲取當前充電策略/有序控制汽車充電/智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關企業(yè)/居民變壓器企業(yè)/居民臺區(qū)總表充電樁1充電樁2充電樁N圖2-3有序充電2.2.3L3智能化階段功能描述智慧充電L3智能化階段，從運維、安全、支付體驗、樁網(wǎng)協(xié)同維度來講，對應的特征分別為智智能評估通過對充電場站內(nèi)多個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)融合，構(gòu)型，對充電樁和充電場站的運維管理進行主動分析、發(fā)現(xiàn)異常、主動告警。例如，充電樁健康電樁智能控制器的容器中部署充電樁健康度評估應用，利用邊緣計算和物聯(lián)技術，實時采集充感器、模塊的數(shù)據(jù)，利用邊緣側(cè)AI技術提供的算力和推理分析能力，對充電樁健康度進行評估，實現(xiàn)充維管理智能化。同時，充電樁健康度評估模型，還可通過云端的AI算力進行訓練，并下載到智能邊緣計網(wǎng)關上運行，不斷提高充電樁健康度評估的準確性。如表2-2所示，充電樁健康度評估主要包含以下四大類二表2-2充電樁健康度評估項.充電模塊內(nèi)部溫度過高充電模塊PFC故障告警CAN總線通信質(zhì)量差.智能控制單元服務和漏.智能控制單元CPU/內(nèi)存/Flash利用率.智能控制單元啟動異常75分80%充電模塊掃描充電樁組件掃描充電樁信息安全掃描充電控制/計費單元掃描完成完成已發(fā)現(xiàn)異常信息：5查看異常信息立即處圖2-4充電樁健康度評估示意圖充電樁故障研判功能主要包括故障前的安全分析推理、故障后的安全智能識別，這兩項功能分別基于A利用云上AI算力和歷史充電大數(shù)據(jù)，構(gòu)建不同車型、不同電池的充電數(shù)據(jù)充電啟動后，智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關或充電樁智能控制器使用5G大帶寬，實時下載用戶歷史充電負荷曲線；然后，利用邊緣側(cè)AI算力與故障分析算法進行推理分析，對充電過程通過云上AI算力和圖像識別算法，建立充電樁起火、充電樁異常損傷模型，持續(xù)訓練提升識別準確度。將相應算法下載到智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關，智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關AI算力實時采集分析充電場站攝像頭數(shù)據(jù)充電樁損壞或充電過程發(fā)生冒煙、起火等險情時，利用圖像識別功能快速識別故障，并通過智能利用邊緣側(cè)AI和邊緣計算技術，通過車牌識別或智能控制器讀取車輛VIN（Vehicber，車輛識別碼），結(jié)合智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關或充電樁智能臺以及銀聯(lián)等金融機構(gòu)進行安全可靠計算，從而實現(xiàn)無需掃碼和刷卡，插槍即可充電的功能。無化了充電用戶的操作流程，實現(xiàn)了插槍即可充電，同時又保障了充電繳費過程中的數(shù)據(jù)安全，提雙向互動是在臺區(qū)有序充電的基礎上，實時采集數(shù)據(jù)，利用邊緣AI算力進行電動汽車充電趨勢和配電負荷趨勢的負荷預測，開發(fā)基于多維度多策略響應充電功率控制算法，并結(jié)合充電運營平向互動智能編排，為充電用戶提供智能化的充電服務功能。用戶選擇相應的功能后，充電服最短充電時間、最優(yōu)充電費用、個性化定制充電策略等多種服務套餐。雙向互動功能不僅僅運營平臺的雙向互動，同時也實現(xiàn)了充電樁與電網(wǎng)的雙向互動，能夠根據(jù)電網(wǎng)負荷情況，2.2.4L4自動駕駛階段功能描述智慧充電L4自動駕駛階段主要面向建設“智慧能源、智慧交通、智慧城市”的目標，支撐充電基礎設施和電動汽車由智能化向無人駕駛階段發(fā)展演進。在這一階段將實現(xiàn)AI技術的大規(guī)模應用，實現(xiàn)充電網(wǎng)與利用AI實現(xiàn)故障快速定位定界，通過模塊化、智能化，軟件定義充電樁功能的設計理念90%以上的故障能夠遠程處理、自動恢復。通過大規(guī)模應用AI技術，實現(xiàn)充電樁故障建模、智能預警，信息安全智能感面向未來的自動駕駛需求，車與充電基礎設施將實現(xiàn)無線充電，并通過電動汽車充電基礎設施作為車聯(lián)網(wǎng)和能源網(wǎng)實現(xiàn)能源、信息、業(yè)務的雙向流動。通過V2G的不斷演進，將在實現(xiàn)能源的靈活交易，促進清潔能源2.32.3智慧充電典型應用場景智慧充電有四大典型應用場景，包含公變臺區(qū)小區(qū)停車場、企業(yè)園區(qū)停車場、專變臺區(qū)2.3.1公變臺區(qū)小區(qū)停車場智慧充電場景場景和需求描述公變臺區(qū)小區(qū)停車場智慧充電場景，適用于居民小區(qū)等慢充需求強烈、集中車位較多的場圖2-5公變臺區(qū)小區(qū)停車場智慧充電場景智慧充電方案設計1.小區(qū)充電樁均采用無人值守的模式運營，采用遠程監(jiān)控功能，實現(xiàn)對充電樁、充遠程監(jiān)控，主動識別充電樁故障、偷漏電、計量偏差大等問題。同時，充電樁支持遠程升級，能2.采用基于容器技術的智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關或智能控制器，可內(nèi)置物聯(lián)網(wǎng)平臺SDK（SoftwareDevelopmentKit，軟件開平臺注冊，無需配置協(xié)議和信息量表。采用MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport，消息隊列遙測傳輸）協(xié)議上行通信，支持不同級別的QoS（QualityofService，服務質(zhì)量）報文，支持終端自描述，實1.小區(qū)充電樁涉及地上地下車庫，尤其是改造項目現(xiàn)場布線困難。采用Wi-Fi6+HPLC為充電樁提供可靠連接、免部署通信線，同時Wi-Fi6的MU-MIMO（Multi-UserMultiple-InputMultiple-Output，多用戶多進多出）和OFDMA（OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess，正交頻分多址接入）技術為充電樁接入提供大帶寬低時延，能有效提升充電掃碼速度，實現(xiàn)充電終端的高密接入，并能為充展預留足夠帶寬。利用HPLC技術沿電力線通信的特性，可將智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關拉遠，將智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關靈活部署在地面等公網(wǎng)穩(wěn)定覆蓋區(qū)域，從2.當前小區(qū)充電樁已基本實現(xiàn)了智能找樁、掃碼充電等功能。部分地下停車場站，由于公網(wǎng)信號差等原因造成用戶充電體驗差，可結(jié)合Wi-Fi6的多SSID（ServiceSetIdentifier，服務集標識）功能，在實現(xiàn)充電樁接入的同時，提供一個獨立的接入SSID為充電用戶掃碼充電提供服務。為避免蹭網(wǎng)行為，可利用充電APP內(nèi)置數(shù)字證書認證，實現(xiàn)網(wǎng)絡接入認證管理，并通過數(shù)據(jù)流識別，屏蔽非充電APP的數(shù)據(jù)訪問網(wǎng)絡。1.小區(qū)停車場充電樁與居民用電共臺區(qū)部署，公變臺區(qū)配電變壓器容量有限增容改造難。通過有序充電控制功能，實時監(jiān)測臺區(qū)總表和各充電樁數(shù)據(jù)，用電高峰期利用邊緣計算實時控制充電功2.小區(qū)停車場通常采用交流慢充樁為主配置，用戶充電時間跨度長。采用雙向互動功能，通過充電運營平臺開發(fā)出多種充電套餐，如最低費用、最短時間、個性化定制等，為用戶提供個性化服2.3.2企業(yè)園區(qū)停車場智慧充電場景場景和需求描述企業(yè)園區(qū)停車場智慧充電場景，適用于企業(yè)、事業(yè)單位等自有公用車位的充電場合。該類場是，白天上班時交流慢充，基本可以滿足大部分車輛的充電需求；同時，配置少量直流充電樁終 圖2-6企業(yè)園區(qū)停車場智慧充電場景智慧充電方案設計1.企業(yè)園區(qū)充電樁運維主要依賴物業(yè)管理人員，人員少，專業(yè)化程度不高。采用現(xiàn)充電樁、停車場的遠程監(jiān)控，還能結(jié)合園區(qū)能源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)統(tǒng)一管理，提升場站能源效式光伏、儲能的企業(yè)園區(qū)，遠程監(jiān)控功能還能整合園區(qū)內(nèi)光儲充系統(tǒng)，實現(xiàn)園區(qū)微電網(wǎng)集中調(diào)2.針對園區(qū)的少量直流快充樁，利用故障研判功能中的安全分析推理，實時分析充電樁采集的充電數(shù)據(jù)和BMS系統(tǒng)傳輸?shù)能囕v側(cè)充電數(shù)據(jù)，并利用云端存儲的充電負荷數(shù)據(jù)進行比對，發(fā)現(xiàn)充電異常數(shù)據(jù)，自動告警。3.利用智能評估功能，在智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關或充電樁智能控制器容器中部署充電樁健康度評估APP，通過定期或遠程召喚方式對充電樁相關設備的運行狀態(tài)4.園區(qū)充電場站部署有大量視頻監(jiān)控攝像頭，通過對其進行改造，使其具備邊緣AI功能，借助故障研判功能中的安全智能識別，對充電樁物理損壞、充電車輛冒煙、起火等故障，利用視頻監(jiān)控進行園區(qū)停車場包含地上停車場和地下停車場兩種場景，與公變臺區(qū)區(qū)停車場場景的通信網(wǎng)絡設計方案，采用Wi-Fi6+HPLC免布線為充電樁提供可靠連接。企業(yè)園區(qū)停車場充電樁，通常與辦公或生產(chǎn)用電共臺區(qū)部署。通過有序充電控制功能，實時和各充電樁數(shù)據(jù)。用電高峰期，利用邊緣計算實時控制充電功率，并支持插槍排隊、預約充電2.3.3專變臺區(qū)公共停車場智慧充電場景場景和需求描述署少量交流充電樁。充電用戶最大的訴求是快速找到可用樁，充電時間快，支付流程簡單。另外的訴求是充電樁易運維、易管理、有序充電，能有效提升充電樁的在線率，部分場站無人值守，圖2-7專變臺區(qū)公共停車場智慧充電場景智慧充電方案設計1.專變臺區(qū)公共停車場充電站主要面向出租車、網(wǎng)約車、物流車或大巴車等用戶的特性，按供電容量配置充電樁，往往造成配電容量閑置。為最大限度利用能，能夠幫助充電場站在實現(xiàn)150%容量超裝的前提下，變壓器不過載。2.在專用變壓器采用有序充電功能，不僅可以選擇在高峰期充電功率負部分功率保障模式，利用電動汽車不同充電階段的負荷需求曲線，靈活調(diào)配充電功率輸出，充電需求。同時，采用雙向互動功能，利用邊緣側(cè)AI實現(xiàn)充電功率的負荷預測，為充電用戶提供充電3.有序充電功能不僅能用于新建充電場站，在老站改造中，由于配電設施的長壽命和充電樁充電功率快速4.專變臺區(qū)大量采用直流快充樁，使用頻率高，運維壓力大，可采用智能評估功能。通過在充電樁智能控制器容器內(nèi)，部署充電樁健康度評估應用，利用邊緣計算和物聯(lián)技術實時采集充電樁內(nèi)部各數(shù)據(jù)，利用邊緣側(cè)AI技術提供的算力和推理分析能力，對充電樁健康度進行評估，實現(xiàn)充電樁運維管理化。同時，結(jié)合遠程升級功能，對一些軟件故障實現(xiàn)遠程快速處理，硬件故障快速定位，明確故1.提升充電樁在線率，保障設施高可用性是充電運營商的重要訴求。充電樁智能斷是造成通信不穩(wěn)定的主要因素。在專變充電場站采用Wi-Fi6+HPLC作為充電場站內(nèi)接入網(wǎng)，并采用雙網(wǎng)冗余的架構(gòu)，Wi-Fi6可提供10ms的低時延加快充電樁響應時間，提升用戶體驗。同時，Wi-Fi6大帶寬大連2.在充電場站到充電運營平臺的回傳網(wǎng)絡中，可以選擇運營商5G網(wǎng)絡和專線網(wǎng)絡互為備份，雙通道冗余1.專變臺區(qū)公共停車場充電樁往往建設有獨立的供配電系統(tǒng)，對充電樁、充電場理遠程監(jiān)控需求。遠程監(jiān)控功能，可實現(xiàn)充電樁、充電場站、配電房的統(tǒng)一接入和遠程管理，實據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)場站內(nèi)異常數(shù)據(jù)。例如，充電場站能耗異常、充電樁待機功耗過大，充電樁題。對配置有分布式光伏、儲能的充電場站，遠程監(jiān)控功能，能基于負荷預測有效調(diào)度儲能資源，2.專變臺區(qū)公共停車場充電場站可部署無感充電功能，利用邊緣側(cè)AI和邊緣計算技術，通過車牌識別或智能控制器讀取車輛VIN，結(jié)合智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關或充電樁智平臺以及銀聯(lián)等金融機構(gòu)進行安全可靠計算，從而實現(xiàn)無需掃碼和刷卡，插槍即可充電的功電和故障研判中的安全智能識別、充電場站車牌識別、智能管理停車位地鎖等功能可共用邊緣AI算力，充電場站非智能攝像頭的智能圖像識別，實現(xiàn)同一攝像頭不同AI2.3.4高速公路服務區(qū)智慧充電場景場景和需求描述高速公路服務區(qū)智慧充電場景中，高速公路具有封閉性，電動汽車到達充電場站后需要樁。對充電樁的需求主要是充電樁在線、充電快速，并支持網(wǎng)絡離線狀態(tài)下的充電。同時高場站無人值守，充電運營商對充電樁的運維、管理難圖2-8高速公路服務區(qū)智慧充電場景智慧充電方案設計1.高速公路服務區(qū)為滿足長途車輛快速補電需求，大量采用了直流快充樁，利用智能評估健康度評估，可實時掌握充電樁運行狀況和故障情況，及時合理安排運維時間和計劃，實現(xiàn)充電2.高速公路服務區(qū)人員流動性大，通過統(tǒng)一的邊緣AI算力，充分調(diào)動服務區(qū)既有攝像頭和充電站新部署攝像頭，實現(xiàn)故障研判的安全智能識別功能，能3.高速公路服務區(qū)充電場站的運維管理難度大，需要配置遠程監(jiān)控功能，對充電樁、停車位、供配電系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控。同時，結(jié)合視頻識別管理停車位、地鎖，對高速公路服務區(qū)的有限充電車位高速公路服務區(qū)充電站可采用Wi-Fi6作為充電場站內(nèi)接入網(wǎng)，提供低時延大帶寬網(wǎng)絡，加快充電響應時間，提升用戶體驗；在充電場站到充電運營平臺的回傳網(wǎng)絡中，可以選擇運營商5G網(wǎng)絡和專線網(wǎng)絡互為備高速公路服務區(qū)充電場站可部署無感充電功能，利用邊緣側(cè)AI和邊緣計算技術，通過車牌識別或器讀取車輛VIN，結(jié)合智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關或充電樁智能控制器上內(nèi)置的安全加密模塊，與充電運營平臺以及銀聯(lián)等金融機構(gòu)進行安全可靠計算，從而實現(xiàn)無需掃碼和刷卡，即插即充的功能。部分偏遠區(qū)服務區(qū)可能存在公網(wǎng)信號不穩(wěn)定問題，未來采用基于數(shù)字貨幣技術的離線充電技術，可實現(xiàn)離線智慧充電樁物聯(lián)網(wǎng)采用“云-管-邊-端”的邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，融合5G、AI、Wi-Fi6等技術，實現(xiàn)充電基礎設施由數(shù)字化向智能化演進。智慧充電樁物聯(lián)網(wǎng)方案架構(gòu)設計，如圖3-1所示。云云管邊端V2GV2G無線：5G/4G/3GWi-Wi-Fi6上網(wǎng)交流樁資產(chǎn)標簽變壓器直流樁視頻監(jiān)控地鎖儲能上網(wǎng)交流樁資產(chǎn)標簽變壓器交流樁視頻監(jiān)控公共充電場站圖3-1智慧充電樁物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)圖云端：物聯(lián)網(wǎng)平臺具備廣泛協(xié)議的南向接入能力，通過構(gòu)建樁和管理的功能，支持即插即用。同時提供基于規(guī)則引擎的北向開放接口，支撐行業(yè)客戶靈活擴管道：接入層采用Wi-Fi6、HPLC、以太網(wǎng)等有線無線通信技術，滿足充電場站各類終端高可靠、低延時通信的接入需求?；貍鲗硬捎?G無線回傳網(wǎng)絡或Internet專線回傳網(wǎng)絡，為充電場站遠邊緣：邊緣側(cè)網(wǎng)關基于硬件平臺化、軟件APP化的設計理念，針對充電網(wǎng)與能源網(wǎng)智能互動、業(yè)務靈活擴展、系統(tǒng)持續(xù)演進等需求，實現(xiàn)網(wǎng)關功能軟件定義。同時，智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關可與高性能邊緣AI模終端：采用多容器技術設計的充電樁智能控制器，實現(xiàn)了底層操作系用軟件資源可配置，應用軟件造成的軟件故障不會影響到底層操作系統(tǒng)安全運行。同時容隔離，大幅提升充電樁在線率。由于管理通道直接管理底層操作系統(tǒng)，帶寬帶寬應用程序死機的情況下，對容器和容器內(nèi)的應用進行遠程停止、重啟、升級等操作，保障管理通道能夠常智慧充電樁物聯(lián)網(wǎng)方案涉及的關鍵技術，包含邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接、物聯(lián)網(wǎng)平臺、物聯(lián)網(wǎng)安全和A3.23.2邊緣計算技術3.2.1定義與價值就近提供邊緣智能服務，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷連接、實時業(yè)務、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應用智能、面的關鍵需求。它可以作為連接物理和數(shù)字世界的橋物理世界物理世界邊緣計算數(shù)字世界數(shù)據(jù)感知數(shù)據(jù)歸一化深度分析與計算行業(yè)應用端到端商業(yè)應用AI物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算邊緣計算價值(CROSS)聯(lián)接實時數(shù)據(jù)優(yōu)化智能Smart安全數(shù)據(jù)獲取匯聚和整理指標分析協(xié)同與控制數(shù)據(jù)控制數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)控制應用存儲網(wǎng)絡云計算VR/AR視頻圖3-2邊緣計算價值邊緣計算的價值總結(jié)為“CROSS”，具體是指：聯(lián)接的海量與異構(gòu)（Connection）網(wǎng)絡是系統(tǒng)互聯(lián)與數(shù)據(jù)聚合傳輸?shù)幕０殡S聯(lián)接設備數(shù)障面臨巨大挑戰(zhàn)。同時，工業(yè)現(xiàn)場長期以來存在大量異構(gòu)的總線聯(lián)接，多業(yè)務的實時性（Real-time）業(yè)務系統(tǒng)檢測、控制、執(zhí)行的實時性高，部分場景實時性要求在10ms以內(nèi)。如果數(shù)據(jù)分析和控制邏輯全數(shù)據(jù)的優(yōu)化（Optimization）當前工業(yè)現(xiàn)場存在大量的多樣化異構(gòu)數(shù)據(jù)，邊緣計算通過數(shù)據(jù)優(yōu)化實現(xiàn)應用的智能性（Smart）業(yè)務流程優(yōu)化、運維自動化與業(yè)務創(chuàng)新驅(qū)動應用走向安全與隱私保護（Security）訪問控制與威脅防護的廣度和難度因此大幅提升。邊緣側(cè)安全主要包含設備安全、網(wǎng)絡安3.2.2容器技術架構(gòu)容器(Container)是一種虛擬化技術，是將軟件打包成標準化單元，用于開發(fā)、交付和部署。容器賦予了業(yè)務功能的獨立性，使其免受外在環(huán)境差異（如開發(fā)環(huán)境）影響，有助于減少運行在相同11圖3-3容器技術架構(gòu)容器技術架構(gòu)主流的有兩種：一種是LinuxContainer，即LXC（Li）；司發(fā)布的Docker，是在LXC基礎上進一步封裝的容器技術架構(gòu)。LXC容器技術架構(gòu)LXC是一種操作系統(tǒng)層虛擬化（Operatingsystemlevelvirtualization）技術，提供輕量級的虛擬化隔離進程和資源。它將應用軟件系統(tǒng)打包成一個軟件容器（Container），內(nèi)含應用軟件本身的代碼，以及所需要的操作系統(tǒng)核心庫。通過統(tǒng)一的名字空間和共用API（Appli口）來分配不同軟件容器的硬件資源，創(chuàng)造出應用程序的獨立沙箱運行環(huán)境，使得Linux用戶可以容易的創(chuàng)建虛擬機1虛擬機1圖3-4LXC容器技術架構(gòu)Docker容器技術架構(gòu)Docker容器又叫APP容器，即每個Docker容器是一個獨立的APP，Docker將APP打包成一個鏡像，在其它地方需要使用此APP時，直接獲取到此鏡像即可，方便部署與安裝。在LXC的基礎之上，Docker提供了一系列更強的功能。在可移植性方面，LXC僅僅實現(xiàn)了進程沙盒化，并不能在不同機器上進行移植，而Docker定義了一種新的格式，將應用和其依賴環(huán)境全個容器，而對于LXC，目前最多支持4個容器，1個容器可以部署多個APP。當前華為邊緣計算在LXC容器技術基礎上進行了增強，吸收了Docker的一些優(yōu)勢，增加了構(gòu)建方式、版本控制、LXC容器內(nèi)的APP管理、容器簽名校驗等新功能。目前華為新一代智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關和第二代核心板ARCORE系列采用Debian10容器操作系統(tǒng)，APP應用程序通過Docker鏡像對外發(fā)布。將基于容器的邊緣計算技術應用于充電場站智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關和充電樁智能控制器，能夠電功能的靈活擴展。同時容器實現(xiàn)了底層操作系統(tǒng)與上層應用的安全3.33.3物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接技術物聯(lián)網(wǎng)涉及各種應用場景，終端設備類型也多種多樣，主要的物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接技術有HPLC、RS485/RS232、M-Bus、CAN等有線通信技術，以及5G、Wi-Fi、ZigBee、LoRa、RF等無線通信技術。針對充電場站應用場景，物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接需要具備高可靠、低時延、廣覆蓋等特點。因此，推薦5G、HPLC和Wi-Fi技術作為智能充30303.3.15G超寬通信5G即第五代移動通信技術。5G技術將帶來更加豐富的溝通方式和更加真實的體驗，將從多個層面提升生活質(zhì)量。與以往移動通信系統(tǒng)相比，5G需要滿足更加多樣化的場景和性能的需求。基于未來移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)主要場景和業(yè)務需求特征，ITU-RM.2083明確提出三種典型的5G應用場景，即：增強移動寬帶（eMBB，enhancedMobileBroadband）移動寬帶解決了以人為中心訪問多媒體內(nèi)容，服務和數(shù)據(jù)的場景。對移動寬帶需求的持續(xù)增的移動寬帶。增強移動寬帶作為移動通信最基本的方式，包括連續(xù)廣域和局部熱點高容量覆蓋性、連續(xù)性、高速率和高密度需求。典型應用如隨時高可靠低時延通信（URLLC，Ultra-ReliableandLowLatencyCommunications）面向車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、智能制造、遠程醫(yī)療手術，智能電網(wǎng)中的配電自動化，運殊應用需求，為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業(yè)務可靠性保證。大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)（mMTC，massiveMachineTypeCommunications）面向環(huán)境監(jiān)測、智能抄表、智能農(nóng)業(yè)等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標的應用場景，具有在智能充電場站中，主要使用5G的增強移動寬帶場景，實現(xiàn)智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關超寬上行通信，將場站中的物聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控等業(yè)務回傳至充電運營3.3.2HPLC寬帶電力線載波通信電力線載波通信（PLC，PowerLineCommunication），是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和媒體信號的一種通信方式。PLC技術誕生于上世紀20年代，但由于信號衰減、噪聲嚴重等技術問題，導致PLC技術在21世紀以前未能有大規(guī)模應用。隨著智能電網(wǎng)和PLC技術的發(fā)展，PLC已廣泛應用于智能電網(wǎng)、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)31312000年后-用于中低壓配網(wǎng)，家庭網(wǎng)絡-頻率擴展到>1MHz-高通信質(zhì)量、高性能、高速20世紀90年代-用于中低壓配電網(wǎng)絡-頻率0.15MHz~1MHz-通信質(zhì)量和性能一般，低速20世紀20年代-用于發(fā)電廠與變電站高壓電線-頻率<150kHz中頻帶PLCIEEE1901.12000年后-用于中低壓配網(wǎng)，家庭網(wǎng)絡-頻率擴展到>1MHz-高通信質(zhì)量、高性能、高速20世紀90年代-用于中低壓配電網(wǎng)絡-頻率0.15MHz~1MHz-通信質(zhì)量和性能一般，低速20世紀20年代-用于發(fā)電廠與變電站高壓電線-頻率<150kHz中頻帶PLCIEEE1901.1窄帶PLC中頻帶PLC寬帶PLC-遠程測量和監(jiān)控-通信質(zhì)量和性能差窄帶PLC標準窄帶PLC標準寬帶PLC標準寬帶PLC標準圖3-5PLC技術標準演進發(fā)展華為寬帶電力線載波通信HPLC，基于IEEE1901.1標準，結(jié)合IPv6（InternetProtocolversion6，第六版因特網(wǎng)協(xié)議）技術，面向物聯(lián)網(wǎng)場景提供中頻帶電力線載波通信技術。HPLC通信頻段為700KHz~12MHz之間（頻段可配置），應用層速率100Kbit/s～1.8Mbit/s之間。點到點傳輸距離約500米到FrequencyDivisionMultiplexing，OFDM）技術，抗噪聲和華為實現(xiàn)了中頻帶PLC技術的IP（InternetProtocol，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）化。所謂IP化，是指在IEEE1901.1鏈路層之上承載IPv6協(xié)議，使應用不再直接運行在鏈路層之上，而是運行在IP層之上，所有節(jié)點都會獲得IPv6地址。由于采用了6LoWPAN（IPv6overLowPowerWirelessPersonalAreaNetworks，基于IPv6的低速無線個域網(wǎng)標準）報文壓縮技術，可將40字節(jié)的IPv6報頭壓縮到4～12個字節(jié)，報文開銷不會顯基于開放標準的IPv6技術，不同類型的末端設備可以共享PLC網(wǎng)絡，物聯(lián)網(wǎng)關主機側(cè)應用和容器內(nèi)多個應用也可共享同一個PLC網(wǎng)絡，獨立訪問各自管理的末端設備而互不影響，提升PLC網(wǎng)絡的并發(fā)能力和通信效率。其次，基于IPv6可通過TCP（TransmissionControlProtocol，傳輸控制協(xié)議）/UDP（UserDatagramProtocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）承載豐富的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，如基于標準化的CoAP（ConstrainedApplicationProtocol，受約束的應用協(xié)議）實現(xiàn)高效數(shù)據(jù)傳輸，以及通過DTLS（DatagramTransportLayerSecurity，數(shù)據(jù)報傳輸層安全）協(xié)議實現(xiàn)末端設備接入認證和數(shù)據(jù)加密傳輸，提升安全性。開發(fā)者還可以在網(wǎng)關的容器中和尾端模塊的SDK上，參考以太網(wǎng)開發(fā)方式，基于Socket接口訪問PLC網(wǎng)絡節(jié)點，并且可以借助大量開源軟件的成熟能力，快速開發(fā)應用，大大簡化了PLC的開發(fā)難度。充電場站天然具備豐富的電力線資源，HPLC技術基于電力線傳輸數(shù)據(jù)，免布通信線，“網(wǎng)隨電通”，極3.3.3Wi-Fi6無線接入Wi-Fi技術從1999年提出至今已有20多年的發(fā)展歷程，已成為當今世界無處不在的無線接入技術，為數(shù)十億設備和終端提供連接。最初，IEEE發(fā)布了802.11a/b標準，802.11a工作頻率為5GHz，最大傳輸率54Mbit/s；802.11b運行在2.4GHz頻段，傳輸速率為11Mbit/s。2003年，802.11a標準的OFDM技術也被改編為在2.4GHz頻段運行，從而產(chǎn)生了802.11g。對Wi-Fi影響比較重要的標準是2009年發(fā)布的802.11n，該標準對Wi-Fi的傳輸和接入進行了重大改進，引入了MIMO、安全加密等新概念，以及基于MIMO的一些高對Wi-Fi網(wǎng)絡的帶寬提出了更高的要求，在2013年發(fā)布的802.11ac標準引入了更寬的射頻帶寬（提升至160MHz）和更高階的調(diào)制技術（256QAM），傳輸速率高達1.73Gbit/s，進一步提升Wi-Fi網(wǎng)絡吞吐量。802.11b802.11a/g2003年802.11n2009年44Wi-Fi4802.11ac2013年55Wi-Fi5802.11ax2019年66Wi-Fi6圖3-6Wi-Fi標準演進歷程然而，隨著視頻會議、無線互動VR（VirtualReality，虛擬現(xiàn)實）、移動教學等業(yè)務應用越來越豐富，Wi-Fi接入終端越來越多，IoT（InternetofThings，物聯(lián)網(wǎng)）的發(fā)展更是帶來了更多的移動終端接入無線網(wǎng)絡，甚至以前接入終端較少的家庭Wi-Fi網(wǎng)絡也將隨著越來越多的智能家居設備的接入而變得擁擠。因此Wi-Fi網(wǎng)絡仍需要不斷提升速度，同時還需要考慮是否能接入更多的終端，適應不斷增長的客戶端設備數(shù)量以及不同應用的用戶體驗需求。為了更好地推廣Wi-Fi技術，Wi-Fi聯(lián)盟參考通訊技術命名方式，重新命名Wi-Fi標準，802.11n被命名為Wi-Fi4，802.11ac被命名為Wi-Fi5，以此類推。Wi-Fi6是下一代802.11ax標準的簡稱，Wi-Fi聯(lián)盟在2019年對Wi-Fi6產(chǎn)品進行認證，因此2019年被看作是Wi-Fi6Wi-Fi6是未來5年Wi-Fi市場的主力技術，天然具有大帶寬、高并發(fā)、低時延的優(yōu)勢。Wi-Fi6具備的OFDMA、MU-MIMO、TWT（TargetWakeTime，目標喚醒時間）、BSSColoring（BasicServiceSetColoring，基本服務集著色）等關鍵特性，可以在智能充電場站提供更可靠、更高效的連接。OFDMA：OFDMA（正交頻分多址接入）是從OFDM演進過來的，最早應用于通信技術，Wi-Fi6標準里也采納了這種技術來提高頻譜的利用效率。在傳統(tǒng)方式中，每個用戶要發(fā)送占用整個信道，由于無線網(wǎng)絡中傳輸大量的管理幀與控制幀，這些幀雖然數(shù)據(jù)像一輛大公共汽車只拉了一個乘客。使用OFDMA在頻域上將無線信道劃分為多個子信道（子載波），形成一個個頻率資源塊，用戶信息承載在每個資源塊上，而不是占用整個信道，從而時并行傳輸，不必排隊等待、相互競爭，提升了效率，降低了排隊等待時延。OFDMA技術可以提高充電樁通MU-MIMO：采用MU-MIMO（多用戶多進多出）技術，單個AP（AccessPoint，無線接入點）節(jié)點可以同時向多個支持MU-MIMO的客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)包，解決了無線AP之前一次只能和一個終端通信的問題。OFDMA與MU-MIMO都是Wi-Fi6的關鍵技術，分別在頻率空間和物理空間上提供多路并發(fā)技術，帶來了網(wǎng)絡整體性能與速度的極大提升，單個AP可達10.75Gbit/s吞吐率，全面滿足智能充電場站用戶上網(wǎng)、視頻監(jiān)控TWT：TWT（目標喚醒時間）是Wi-Fi6支持的另一個重要的資源調(diào)度功能，它允許設備協(xié)商什么時候和多久會喚醒發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，無線接入點可以將客戶端設備分組到不同的TWT周期，從而減少喚醒后同時競爭無線介質(zhì)的設備數(shù)量。TWT還增加了設備睡眠時間，從而大大提高了電池壽命。TWT可以為電池供電的IoT設備節(jié)約30%以上的電量，滿足智能充電場站物聯(lián)網(wǎng)終端低功耗的要求。BSSColoring：當在封閉的空間里部署多個AP時，AP可以聽到其他所有同信道AP的幀，即使是最強Wi-Fi6提出了一種信道空間復用技術BSSColoring（基本服務集著色即在幀中增加了6個bit的標識符，可以區(qū)分不同AP相同信道的BSS，從而避免不同AP之間的同頻干擾。在充電場站場景中，采用Wi-Fi6物聯(lián)技術能夠支持免布線快速接入，為智能充電場站提供了低時延、大34343.43.4物聯(lián)網(wǎng)平臺物聯(lián)網(wǎng)是一個龐大且復雜的系統(tǒng)，如何解決海量終端的聯(lián)接和管理，以及海量數(shù)據(jù)的實時分為行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實難題。AgileController-IoT物聯(lián)網(wǎng)管理平臺應用云計算技術支持百萬級終端彈性擴容，實現(xiàn)網(wǎng)絡、設備、容器及應用的自動化可視化管理，同時提供開放的北向接口，支持與行AgileController-IoT是針對邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)解決方案場景的管理控制系統(tǒng)，支持設備管理、文件管理、FAN網(wǎng)絡管理、設備即插即用、License管理、設備業(yè)務配置、性能監(jiān)控、運維、系統(tǒng)管理等特性，提供大數(shù)據(jù)分析的能力，同時提供開放的接口、支持與其他平臺集成。通過AgileController-IoT可以實現(xiàn)在多租戶網(wǎng)AgileController-IoT基于ODL架構(gòu)，提供了標準的北向API接口，合作伙伴和企業(yè)用戶可使用開放接口AgileController-IoT支持EC（邊緣計算）管理，主要包含容器和應用的全生命周期管理。用戶可以通過AgileController-IoT在邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關上安裝容器LXC，并根據(jù)業(yè)務需要開發(fā)自己的APP部署在容器上，AgileController-IoT采用物理共享、邏輯隔離的云化管理模型，支持多種部署方式，具備無縫擴展能物聯(lián)網(wǎng)管理平臺支持對智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關和充電樁智能控制器提供設備、網(wǎng)絡、容器、應3.53.5物聯(lián)網(wǎng)安全同時隨之而來的安全威脅也從數(shù)字世界帶入物理世界，嚴重的甚至危及人身安全。物聯(lián)網(wǎng)端、網(wǎng)絡、IoT平臺及應用系統(tǒng)的端到端交互流程，每一層的攻擊模型、攻擊手段都有所區(qū)別，需要制定相應終端啟動安全：保證終端的OS（OperatingSystem，操作系統(tǒng)）及應用等不被仿冒或篡改。數(shù)據(jù)加密傳輸：基于TLS（TransportLayerSecurity，傳輸層安全）/DTLS加密傳輸，確保終端數(shù)據(jù)傳終端準入安全：支持只有指定的IoT終端才能接入網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)終端安全策略管理：對物聯(lián)網(wǎng)終端最小訪問權限控制，物聯(lián)網(wǎng)終端接入安全策略自動下物聯(lián)網(wǎng)整網(wǎng)安全防范/態(tài)勢感知：針對邊界網(wǎng)關、園區(qū)內(nèi)部網(wǎng)絡攻擊防范，特別是對物聯(lián)協(xié)議MQTT/CoAP報文進行識別和QoS保證、畸形報文攻擊防護，確保物聯(lián)協(xié)議安全。目前，華為智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關具備包過濾防火墻、容器磁盤加密、非特權容器、APP簽名校驗等信息安全功能。平臺及上層應用系統(tǒng)通信安全：物聯(lián)網(wǎng)平臺與應用系統(tǒng)業(yè)務訪問，北向接口安全，API接口認證，防止非物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務接入安全及終端管理：物聯(lián)網(wǎng)平臺南向接入安全，物聯(lián)網(wǎng)終端在平臺側(cè)入網(wǎng)、雙向數(shù)據(jù)傳輸安全：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關與物聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)傳輸安全，CoAP、MQTT物聯(lián)協(xié)議加密傳輸，防篡改、竊數(shù)據(jù)隔離及安全存儲：對終端PKI證書、OS大包、配置文件、日志、應用層數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)進行邏輯隔物聯(lián)網(wǎng)安全技術面向海量充電樁廣覆蓋、業(yè)務連接上云、終端物理可接觸等特點，基于可信的-管-邊-端各個層面提供信息安全保障。36363.63.6AI人工智能程，從而達到甚至超越人類的智能。人工智能自從1956年在美國達特茅斯會議上提出，迄今為止已有60多年 19561960197019801990圖3-7人工智能發(fā)展歷程1956~1970年代：人工智能自首次提出之后得到了快速發(fā)展，提出了機器個發(fā)展高潮期，并于此后70年代末期出現(xiàn)了專家系統(tǒng)，標志著人工智能從理論研究走向?qū)嶋H型存在局限，人工智能的瓶頸逐漸顯現(xiàn)，機器學習只能完成指定的工作，對于超出范圍的任務1980~2000年代：進入20世紀80年代，人工智能再次回到了公眾的視野當中。人工法等，使得專家系統(tǒng)得以應用。期間，研究者專門設計了LISP語言與LISP計算機，最終由于成本高、難維2000至今：當前人工智能處于第三個發(fā)展高潮期。隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)的普及，全球網(wǎng)絡數(shù)據(jù)量急劇增加，海量數(shù)據(jù)為人工智能大發(fā)展提供了良好的土壤。大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術的快速發(fā)展，GPU（GraphicalProcessingUnit，圖形處理單元）、NPU（Neural-networkProcessingUnit，神經(jīng)網(wǎng)絡處理單元）、FPGA（FieldProgrammableGateArray，現(xiàn)場可編程門陣列）等各種人工智能專用計算處理器的應用，極大地提升了機器處理海量視頻、圖像算據(jù)、算法和算力是人工智能發(fā)展的“三駕馬車”，算據(jù)是基礎，算法是核心、算力是算力要求很高，以往人工智能受限于算力，需要對算據(jù)進行裁剪，算法的模型也不能過于復雜處理器的出現(xiàn)，提供了強大的算力，加速了深層神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練迭代速度，讓大規(guī)模的算據(jù)計算機視覺是研究如何讓計算機“看”的科學，計算機視覺是三個AI應用技術中最成熟的技術，計語音處理是研究語音發(fā)聲過程、語音信號的統(tǒng)計特性、語音識別、機器合成以及語音感的統(tǒng)稱。語音處理應用場景主要包括語音識別、語音合成、語音喚醒、聲熟的技術是語音識別，在安靜室內(nèi)、近場識別的前提下能達到96%的識別準確度。譯、文本挖掘和情感分析等。自然語言處理的技術難度高，技術成熟度較低。因為語義的復在智能充電場站，運用人工智能技術，可以完成圖像、視頻的識別與分析，并為負荷預測3838深圳新能源汽車發(fā)展全國領先，電動出租車保有量約2.2萬輛，有證網(wǎng)約車約5.3萬輛（油電置換物流車突破3萬輛。同時，由于政策引導加上深圳市充電基礎設施不斷完善，私家車也將成為未來新能源39394.1南網(wǎng)電動深圳民樂P+R充電場站應用案例4.1.1項目背景及需求深圳民樂P+R（ParkandRide，停車+換乘）充電場站一期項目是南網(wǎng)電動投資建設運營的交通樞紐集中式充電場站，位于深圳市中心位置。該站點為全國的最大交通樞紐集中式充電場站，2017年11月起開始投運，共建設200臺充電樁，其中42kW交流樁168臺、60kW直流樁32臺，至2019年12月累計服務費收益該站點當初設計目標主要是滿足置換的純電動出租車充電需求，以交流樁為主。但是，變化，營運、服務類車輛電動化迅速發(fā)展，充電場站定位發(fā)生變化，不再只是單一服務出租車，種類包含：出租車、網(wǎng)約車、物流車、環(huán)衛(wèi)車、通勤車等，這些車輛都統(tǒng)一采用直流快充的技術4.1.2智能充電場站方案設計南網(wǎng)電動擬對深圳民樂P+R充電場站充電設施進行改造，并采用智慧充電樁物聯(lián)網(wǎng)解決方案實現(xiàn)充電場站充電場站站內(nèi)通信方案基于先進、成熟的原則，靈活選擇IP化HPLC、Wi-Fi6等多種通信技術，充分驗證集中通信技術在充電場站內(nèi)通信的可靠性和經(jīng)濟性，為南網(wǎng)電動后續(xù)充電場站建設提供依以實用性為基礎，從傳輸帶寬、通信時延、數(shù)據(jù)傳輸可靠性、數(shù)據(jù)傳輸安全等幾個方面進行4040萬兆三層交換機…萬兆三層交換機……計算物聯(lián)網(wǎng)關AR502H電力載波通信充電樁智能控制器120kW雙槍直流充電樁充電樁充電樁充電樁充電樁充電樁圖4-1深圳民樂P+R充電場站通信組網(wǎng)圖通信方案采用智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關為樞紐，下行提供對充電場站內(nèi)充電樁、變壓器臺區(qū)總表、及配電系統(tǒng)各節(jié)點采集終端的通信接入，上行提供與云端運營平臺的數(shù)據(jù)通信，以實現(xiàn)基于云-管-邊-端互動的有序充同時，南網(wǎng)電動在充電場站規(guī)劃建設充電樁、充電站兩級耗、充電站輔助用電、變壓器損耗和線路損耗的定量化管理。同時以能源管理系統(tǒng)為核心，能源管理系統(tǒng)接入臺區(qū)總表、場站輔助用電支路分表、充電樁交流表、充電樁直流表采終端設備，并利用智能邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)關，部署邊緣計算應用，實現(xiàn)場站、充電樁能源數(shù)據(jù)4.1.3客戶價值深圳民樂P+R充電場站為全國的重量級交通樞紐集中式充電場站，占據(jù)深圳市中心位置，在整個南網(wǎng)電動充電網(wǎng)絡中具有重大意義，從品牌和效益來說一直是重點示范站。場站設備更新聚合效益，可與普通充電場站拉開差距。改造后將采用目前國內(nèi)領先的設備、系統(tǒng)，技術成41414.24.2南網(wǎng)電動深圳碧新路充電場站應用案例4.2.1項目背景及需求南