CN109633310A - 面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台，充电设施入网检测，工程验收检测，业扩报装业务检测，运维检修检测，充电设施与电动汽车兼容性与一致性测试等。云平台由检测管理中心、知识专家库、数据分析中心、业务数据接口四部分组成，其分别为现场检测人员提供检测标准、设备状态分析、故障分析等依据；为行业管理设备台帐、电动汽车特征库、充电设备检测库、充电设备故障库、检测方法及检测标准提供技术支持；为国家电网、政府、充电运营商、供应商提供专业的充电设施检测统计分析报告；为充电运营商提供设备故障检测报告及诊断报告接口。

Description

面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台

技术领域

本发明涉及一种面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台。

背景技术

近年来，电动汽车市场火热发展，充电服务市场已成为社会经济转型、结构升级的增长点，市场前景良好。充电设施建设的爆发式增长，产生了在充电设施检测验收、现场运维检测、电动汽车互联互通检测等多个检测业务需求，而现有充电设施检测业务存在以下问题：

1、缺少统一标准的充电设施检验检测体系。需要新型专业检测工具来采集和分析数据，同时采用标准化检测流程，建立新能源充电设施专用的检测标准体系，实现有效监管。

2、接入前检测设备复杂。为避免电能质量污染，验收投运前需由专业人员携带大型的电能质量检测装置进行相关的负载检测，涉及部门多，资源耗费巨大。

3、需要灵活机动的检测设备。充电设施建设布局分散且覆盖区域广，检测设备转场困难，急需一体化的精密检测工具。

4、检测数据的共享和分析。需要对检测数据进行分析利用，协助运营商准确抢修、设备厂商及时改进、政府及电网公司的决策数据支持；另一方面，检测方式方法、故障的分析鉴别也需要根据知识管理提供信息化支持，提高工作效率和质量。

5、满负载运行的充电设施得不到及时的运行检测，存在安全隐患。部分公交充电专用站、出租车充电专用站，充电设施长期满负荷运行，为保持充电站的正常运营和充电网络的健康发展，亟需对电动汽车充电设施进行定期的巡视、检测和检修工作，通过有效的设备检测，控制和处理已经存在的或可能发生的设备故障，最大限度地缩小故障对充电运营工作的影响。

6、检测数据形成信息孤岛，得不到合理的分析利用。随着充电设施检测业务需求快速增长，大量的检测报告数据不能及时共享，形成信息孤岛，从而运营商无法实时准确抢修，设备厂商无法及时改进设备，政府及电网公司无法得到决策数据支持；另一方面，设施日常检测工作中，检测方式方法、故障的分析鉴别主要依赖现场人员的经验积累和观察能力，缺乏专业检测的信息化支持，工作效率和质量无法得到保证。

综上所述，目前国内充电设施存在着具有增长速度快、保有量高、地域覆盖广、设备型号多变、缺乏标准化等情况，需要充电设施检测业务具有机动性、专业性、智能化、标准化等要求。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台，本发明开展互联互通检验检测工作，根据发现的问题,建立检验检测体系，以电动汽车交直流充电设施的检测需求及其在物理、电气、通信、功能、安全等方面检测实现方法为基础，形成能同时实现充电设施性能、功能、接口一致性及安全检测的软硬件系统集成设计方案，研制一体化装备，搭建电动汽车充电设施互联互通检测云平台。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台，包括检测管理中心、知识专家库、数据分析中心和业务数据接口，其中：

所述检测管理中心，被配置为提供检测标准、设备状态分析和故障分析的依据，构建充电技术标准体系，基于标准体系建立充电技术综合标准化项目分解结构，对产品逐级分解，建立树状层次结构，对充电工程产品结构中分解出来的每一个节点包含的信息进行分析和描述；

所述知识专家库，被配置为提供行业管理设备台帐、电动汽车特征库、充电设备检测库、充电设备故障库和检测方法及检测标准的技术支持，根据检测采集数据，凭借决策树算法或人工神经网络算法，快速做出设备状态评价及故障诊断判定，并记录检测结果、故障原因和处理方法，不断扩充知识库；

所述数据分析中心，被配置为以检测知识库、检测结果历史数据为基础，运用大数据分析技术，实现生产设备评测分析报告、设备地域性分析报告、设备故障分析报告或/和检测问题热点区域分析报告；

所述业务数据接口，被配置为一体化充电设施一体化检测平台、充电设施快速运维检修装备提供检测数据上报、检测设施标准方法库或/和诊断结果访问接口。

作为进一步限定，所述检测管理中心对国内外电动汽车及充电相关技术领域已经制定和发布的国际标准、国家标准、行业标准进行收集整理和分析调研，按照基础标准、接口和界面标准、充电设备标准、充电网络运行和充电网络规划建设几部分，指定充电标准，构建标准体系。

作为进一步限定，所述检测管理中心按照充电领域标准体系框架，具体包括充电设备、接口及协议和检验检测的标准；从电动汽车充电设施在充电设定方式、防护措施、绝缘性能和充电输入输出方面设置标准规定，并对充电设施的充电接口兼容性、充电控制兼容性和充电通信兼容性方面检测设置标准要求。

作为进一步限定，所述知识专家库包括检测知识库、故障判定规则库、推理机和知识动态学习模块，其中，所述检测知识库具体包括充电设施及电动汽车特征库、充电设施故障库和充电设施检测标准方法库，分别存储相应的数据信息；

所述故障判定规则库，被配置为存储对设备状态评价进行衡量的判断依据，具体存储有设备参数值、试验数据、在线检测数据、缺陷数据和设备部件使用寿命数据；

所述推理机，被配置为以检测知识库为基础，凭借决策树算法或人工神经网络算法，对设备检测数据做出设备状态评价及故障诊断判定，对设备故障的特征量进行分析，定性指出发生故障的原因以及处理方法；

所述知识动态学习模块，被配置为接收推理机的结果，记录检测结果、故障原因和处理方法，作为历史信息，并由行业专家筛选、核查后进入知识库，不断地丰富专家系统的知识库。

作为进一步限定，所述知识专家库存储的电动汽车交直流充电检测项目及性能指标，根据检测项目的不同，获取不同的检测数据，构建不同的特征指标，具体包括：

电动汽车交直流充电接口兼容性，检测交流和直流充电接口的结构及部件和车辆插头的尺寸及公差；

充电设备控制导引电压误差，检测电动汽车交直流充电控制电压；

充电设备频率误差、占空比、信号设置时间误差、上升时间误差或/和下降时间误差，检测电动汽车交流充电控制信号；

电动汽车交直流充电控制兼容性，检测充电设备充电控制时序、充电绝缘异常或/和机械锁异常；

电动汽车直流充电接口通信在物理层的一致性，检测CAN通信接口上的传输速率、信号幅值、总线延时、总线利用率、总线错误率、终端电阻变化、报文压力或/和抗干扰能力；

电动汽车直流充电接口通信在链路层的一致性，检测充电机发送数据帧的帧格式、协议数据单元、协议数据单元PDU格式、参数组编号PGN、传输协议功能或/和地址分配；

电动汽车直流充电接口通信在应用层的一致性，检测对充电机在充电握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段和充电结束阶段的报文；

或，电动汽车直流充电接口通信在协议规范方面的一致性，检测充电机的重发机制、超时报文、非法地址报文、多包报文、无效信息单元、非法PGN、数据范围、优先级、保留位或/和数据页。

作为进一步限定，所述知识专家库存储的电动汽车交流及直流充电接口在物理、电气、通信、功能和安全方面的检测手段，根据检测项目的不同，获取不同的检测数据的手段不同，具体包括：

通过目测、耳听、手摸或/和鼻闻经验观察法，检测电动汽车交流及直流充电接口物理设备的跳接线设置、颜色、形状、气味、部件或设备间的连接是否正确；

通过插拔法，检测电动汽车交流及直流充电接口有无错误或错接、缺针/断针、能否装插、过紧或过松、绝缘以及导电特性；

利用热测试方法，检测电动汽车交流及直流充电接口物理设备的热设计是否满足产品的工作温度范围规格；

通过型式试验法，检测电动汽车交流及直流充电接口电气相关性能，包括夹紧件的机械强度试验、验证额定截面积和额定连接能力、验证电气间隙和爬电距离、介电试验、验证电压降和温升试验；

基于CAN总线的交互模拟技术，对电动汽车交流及直流充电接口进行信号测试、配置检测、可靠性检测或/和环境检测；

利用功能测试、回归测试、边界测试、随即测试或比较测试的黑盒测试法，检测电动汽车交流及直流充电接口充电功能特性；

基于电磁兼容试验、安规试验、气候类环境试验和机械环境试验行业标准和国家标准的可靠性测试方法，对电动汽车交流及直流充电接口的急停、带载分合电路试验、过负荷保护、短路保护、锁止装置或/和电磁兼容的安全防护功能进行检测。

作为进一步限定，所述检测管理中心通过对电动汽车交直流充电检测方面的国标、行标和企标标准的研究，确定充电设施检验检测的依据；通过对检测环境、检测电源、检测仪器、充电接口组成、电动汽车交直流充电接口原理、充电操作方式和安全技术措施的研究，确定充电检测的操作规程和操作细则和操作安全规程。

作为进一步限定，所述检测管理中心根据电动汽车充电站、充电设备运维情况，按照设备类型研究电动汽车充电服务网络运维标准化操作，依据相关标准与使用说明，结合现场工作环境与工作任务，对充电设备、放电设备、电力有源滤波设备和电池系统的标准化操作进行研究与记录，制定电动汽车充电服务网络运维标准化操作流程和标准化操作实录。

作为进一步限定，所述数据分析中心，被配置为分析不同用户角色、不同应用对检测数据交互和共享的需要，确定检测数据的种类、流向、以及各子系统之间的功能分配、通信协议与数据交互方式。

作为进一步限定，所述数据分析中心，被配置为根据系统接入设备及其采集数据，从设备的接入目的、基础数据、控制内容或/和通讯方式角度对其进行分析，利用监测数据和事件信息提供故障诊断手段和数据支持，根据基础数据提供结果报告。

作为进一步限定，所述检测管理中心，连接直流充电机(桩)测试系统、交流充电桩测试系统和数据分析中心，其中：

所述直流充电机(桩)测试系统包括编程交流电源、高精度功率分析仪、示波器、可编程直流负载和均流测试负载，所述可编程交流电源被配置为模拟电网电压、频率变化，来测试充电机在不同电网工况下的工作状态；可编程直流负载被配置为模拟不同规格的动力电池，吸收充电机输出的直流电能；均流测试负载被配置为模拟均流情况，高精度功率分析仪被配置为精确测量充电机的各项参数；示波器被配置为精确测量充电机输出的纹波；

所述交流充电桩测试系统，包括可编程交流电源、交流开关柜、交直流采集柜、高精度功率分析仪和可编程交流负载，可编程交流电源被配置为模拟电网电压、频率变化，为交流充电桩提供不同电网工况的运行环境；可编程交流负载被配置为模拟电动汽车的车载充电机，向可编程交流负载施加电能；高精度功率分析仪被配置为精确的采集充电桩工作过程中的电压、电流、有功、无功或功率因数电气参数，交直流采集柜采集可编程交流负载的参数。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明创建设备检测标准化体系，为推广实施打下坚实基础。依据电动汽车交直流充电接口一致性检测流程及规范，开展检测环境、检测仪器、充电接口检测分析，制定行业标准，填补了业内技术支撑的空白；

2、标准体系的完善为工程验收、工程运维业务提供有力的检测依据，提高了工作效率，降低了成本，可以根据交直流充电设备接口一致性检测项目及检测要求，通过对电动汽车交流及直流充电接口在物理、电气、通信、功能、安全等方面检测实现方法的研究，依据电动汽车交直流充电接口一致性检测流程及规范，开展检测环境、检测电源、检测仪器、充电接口检测分析；

3、根据检测采集的数据，系统能够生成相应的检测分析报告，解决了大功率电力电子非线性负载未检测就运行入网造成污染电网的问题，减少了了谐波和纹波污染的源头，相对的保证了电网的电能质量和整体稳定的运行；谐波及纹波等问题的解决，同时也降低了对充电桩计量计费系统的准确性和通信系统的稳定性的影响，减少了运营事故；

4、充电设施一体化移动检测平台的一体化模式，解决了检测设备转场困难的问题，减少了传统测试中现场接线情况复杂、测试线路繁琐等工作。确保了精密检测设备检测精度；规避了在繁琐接线中产生的错误的风险；确保一次检测保证充电设施有更强的兼容及通信的一致性。实现充电设备和电动汽车最大程度的互联互通。有效解决通信协议一致性的五大类问题：通信逻辑问题、超时处理问题、报文格式问题、报文与时序的配合问题、充电机设计参数问题等，降低不能充电可能性；

5、检测业务推向云端，实现检测评价、故障判定、快速抢修的业务闭环。建立充电设施及电动车辆充电特性库，构建典型故障专家诊断模型，建成省级云计算分析平台，实现精益化运维。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实施例的项目原理和技术路线示意图；

图2为交充电典型控制导引电路图；

图3为直流充电机安全保护系统；

图4为项目研究的整体技术路线示意图；

图5为互联互通检测装备设计和研制技术路线图；

图6为互联互通检测系统硬件架构；

图7为互联互通检测系统软件架构的数据分层应用架构；

图8为交直流充电设施互联互通检测项目；

图9为直流充电机(桩)测试系统；

图10为交流充电桩测试系统；

图11为充电设施检测云服务平台架构；

图12为数据筛选处理流程；

图13为诊断专家系统模型；

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

本实施例开展互联互通检验检测工作，根据发现的问题,建立检验检测体系，以电动汽车交直流充电设施的检测需求及其在物理、电气、通信、功能、安全等方面检测实现方法为基础，形成能同时实现充电设施性能、功能、接口一致性及安全检测的软硬件系统集成设计方案，研制一体化装备，搭建电动汽车充电设施互联互通检测云平台。

系统由一体化装备与云平台构成：一体化装备由充电设施一体化移动检测平台与充电设施快速运维检修装备组成，用于充电设施入网检测，工程验收检测，业扩报装业务检测，运维检修检测，充电设施与电动汽车兼容性与一致性测试等。云平台由检测管理中心、知识专家库、数据分析中心、业务数据接口四部分组成，其分别为现场检测人员提供检测标准、设备状态分析、故障分析等依据；为行业管理设备台帐、电动汽车特征库、充电设备检测库、充电设备故障库、检测方法及检测标准提供技术支持；为国家电网、政府、充电运营商、供应商提供专业的充电设施检测统计分析报告；为充电运营商提供设备故障检测报告及诊断报告接口。

如图1所示，本实施例的基本原理和技术路线包括：

1、梳理完善标准体系，提供云平台研发理论依据。

电动汽车充电设施检验检测体系的建立，以发布的国家标准、行业标准、企业标准为基础，梳理电动汽车充电标准体系框架，进行充电设施及检验检测标准的编制；分析电动汽车充电现场检修和试验检测关键要素，依据相关标准，制定标准化作业及评价体系，研究现场检修和检测方法，指导电动汽车充电检验检测的开展。

梳理完善电动汽车充电技术标准体系

电动汽车充电标准体系，包含综合标准化对象及相关要素所直接采用国家标准、行业标准企业标准等各级标准，是相互协调、相互配合、相关指标优化的、有特定功能的有机整体。电动汽车充电标准体系的建立，按照以下技术方案和路线进行：

(1)梳理电动汽车充电领域标准体系框架

开展充电技术领域标准调研，组织对国内外电动汽车及充电相关技术领域已经制定和发布的国际标准、国家标准、行业标准进行收集整理和分析调研，充分掌握相关技术领域标准化体系建设情况，按照基础标准、接口和界面标准、充电设备标准、充电网络运行、充电网络规划建设，梳理电动汽车充电领域标准体系框架，对充电标准的制定和充电标准体系的完善提供基础条件。

(2)以充电设施互联互通测试为需求完善标准规划

基于标准体系梳理，建立充电技术综合标准化项目分解结构，对产品逐级分解，建立树状层次结构，对充电工程产品结构中分解出来的每一个节点包含的信息进行分析和描述。在理清充电站各相关要素的基础上，对各相关要素实施逐级分解，建立各相关要素的分目标，结合电动汽车充电设施功能、性能及互联互通现场测试需求，向标准化主管部门提请后续标准制修订计划。

(3)协同开展充电设施标准制定工作

按照充电领域标准体系框架，协同行业单位，开展电动汽车充电设施系列标准编制，包括充电设备、接口及协议、检验检测等标准。从电动汽车充电设施在充电设定方式、防护措施、绝缘性能、充电输入输出等方面做出规定，并对充电设施的充电接口兼容性、充电控制兼容性和充电通信兼容性等方面检测提出要求。为电动汽车充电设施的检验检测提供基础和支撑。

标准化现场试验检测流程

通过对电动汽车交直流充电检测方面的国标、行标、企标等标准的研究，确定充电设施检验检测的依据。通过对检测环境、检测电源、检测仪器、充电接口组成、电动汽车交直流充电接口原理、充电操作方式、安全技术措施等方面的研究，确定充电检测的操作规程和操作细则和操作安全规程。

对电动汽车充电站、充电设备运维情况进行调研分析，按照设备类型研究电动汽车充电服务网络运维标准化操作。依据相关标准与使用说明，结合现场工作环境与工作任务，对充电设备、放电设备、电力有源滤波设备、电池系统的标准化操作进行研究与记录，编制电动汽车充电服务网络运维标准化操作流程和标准化操作实录。

充电设备运维标准化研究包括分箱充电机运维、整车充电机(含直流充电桩)运维、交流充电桩运维。依据标准的同时，考虑现场环境与服务对象的需要，明确运维内容与运维周期、提出工程化配置要求、制定标准化操作流程，指导实际现场操作流程。

研制检验检测系列装备，提供云平台硬件支撑。

采用理论研究与实验验证相结合的途径，开展项目关键技术研究和设备研制，研究的技术路线如图4所示。

电动汽车交直流充电设施互联互通检测装备在设计实现时将考虑交流充电接口和直流充电接口的实际差异，应该实现对各种状态的切换模拟、通信协议交互模拟以及安全故障保护模拟等，以满足针对性的检测需要。

互联互通检测装备的设计和研制技术路线如图5所示。

(1)系统硬件架构设计

研究充电过程中影响充电一致性的各种关键原因和关键要素，结合相关测试设备和仪器，构建交直流充电设施互联互通检测系统硬件架构设想如图6所示。通过充电过程故障模拟和互联互通检测系统的构建，评价充电设施与车辆充电接口电路设计在各种异常状况下，安全性和可靠性的作用。

(2)系统软件架构设计

采用监控组态软件。分析不同用户角色、不同应用对检测数据交互和共享的需要，确定检测数据的种类、流向、以及各子系统之间的功能分配、通信协议、数据交互方式；在满足功能需求的基础上，综合考虑数据库组织和内容、非数据库信息、任务并行性、硬件和其他系统接口对性能的影响；研究系统接入设备及其采集数据，从设备的接入目的、基础数据、控制内容、通讯方式等角度对其进行分析；研究利用监测数据和事件信息提供故障诊断手段和数据支持；研究如何根据基础数据提供结果报告。系统软件可分为4个层次实现如下图所示，主要分为应用层、服务层、设备驱动层、数据层，各层只负责各自的处理，最终通过组合形成使用者可使用的系统功能。软件系统的核心应用是数据分类处理和分层应用，从而解决不同设备的数据及应用的差异化需求，如检测人员需要实时数据，管理人员需要周期采样数据、设备维修人员需要事件数据。

(3)系统硬件软件集成策略

提出软件概要设计、详细设计，模块化功能结构，然后基于硬件设备进行功能测试和整体联调，逐步实现完整的检测系统平台，确保系统各环节可以正确运行，最后充分利用该系统对标准中物理、电气、通信、功能、安全等一致性项目进行验证，并逐步优化完善系统软件。现有标准中规定的互联互通检测项目如图8所示。

电动汽车充电设施互联互通检测云平台是一个复杂的系统，涉及机械机构、电气控制、计算机、软件编程、网络通讯等多方面的内容。主要由直流充电机(桩)测试系统、交流充电桩测试系统、和云计算诊断系统组成，各部分组成结构如下：

直流充电机(桩)测试设备

如图9所示，直流充电机(桩)测试系统由可编程交流电源、交流接口柜、直流接口柜(含充电枪座)、高精度功率分析仪、示波器、(150-800V)50A可编程直流负载、均流测试负载、配套软件等组成。

可编程交流电源用于模拟电网电压、频率变化，来测试充电机在不同电网工况下的工作状态；可编程直流负载模拟不同规格的动力电池，用于吸收充电机输出的直流电能；高精度功率分析用来精确测量充电机的各项参数；示波器用于精确测量充电机输出的纹波。

通过软件控制上述设备，并分析采集到的电参数，生成测试报告。可以实现充电机(桩)的连接确认、参数配置、充电控制、计量、稳压精度测试、稳流精度测试、纹波系数、效率试验、功率因数使用、电压整定误差试验、电流整定误差试验、限流试验、限压试验、谐波含量等十几项项目试验。

交流充电桩测试设备

交流充电桩测试系统由可编程交流电源、交流开关柜、交直流采集柜、高精度功率分析仪、可编程交流负载、配套软件等组成。如图10所示。可编程交流电源用于模拟电网电压、频率变化，为交流充电桩提供不同电网工况的运行环境；可编程交流负载模拟电动汽车的车载充电机；高精度功率分析仪用来精确的采集充电桩工作过程中的电压、电流、有功、无功、功率因数等电气参数。

通过后台分析软件控制交流可编程电源及可编程交流负载，实现交流充电桩的测试及自动生成测试报告。可实现交流充电桩电能的全面计量。

一体化移动检测装备

直流充电机(桩)测试系统、交流充电桩测试系统通过车辆实现统一装载，车辆并须具备车内照明系统、车外照明及视屏采集系统、广播系统、车辆外部供电、UPS供电、车载发电机、顶置空调等设施。

车辆装载：可编程交流电源、可编程直流负载、可编程直流、可编程交流负载、接口柜、高精度功率分析仪、示波器、车内照明系统、车外照明及视屏采集系统、广播系统、车辆外部供电、UPS供电、车载发电机、顶置空调、电脑操作显示系统2个、仪表柜两个、侧面储物柜四个，车顶不锈钢护栏、机柜1组，操作台一面、车厢木地板、车顶换气扇等。

项目中移动式载具分为两种规格：充电设施一体化移动检测平台和充电设施快速运维检修装备。区别在于：前者配有负载装置，可对交直流充电设施进行充电性能测试，快速有效评估充电设施的功能、性能及兼容性等指标，主要用于充电设施验收检测及业扩报装等服务；后者主要用于充电设施日常运维巡检及应急救援等场景。

建设互联互通检测云平台，实现数据挖掘分析与共享。

如图12所示，电动汽车充电设施检测云服务平台，平台主要由设备检测管理、设备知识专家库、数据分析中心、第三方数据接口四部分组成。

数据模型建立与分析

(1)数据来源

知识库的数据以一定时期的充电设施生产、运维知识库为基础，联合多个省级充电运营商设备检测数据库融合构建。

(2)数据质量核查、筛选和处理

数据分析流程：

对以下异常数据类型进行剔除：

充电设施检测记录中部分数据项与相关设备信息不符。

充电设施检测记录异常，记录突变不完整。

充电设施检测记录重复存储数据等。

(3)创建检测知识库

检测知识库首先从操作性数据中抽取数据，在存放数据仓库之前，需要将这些数据重定格式、清洗、集成和汇总，将原始数据整理之后，将检测数据存储至检测知识库。

检测知识库包括充电设施特征库、电动汽车特征库、充电设施故障库、充电设施检测标准方法库、故障判定规划库组成，是检验检测云平台的数据基础。

如图13所示，检测知识库是专家系统的核心,检测知识库包括充电设施及电动汽车特征库、充电设施故障库、充电设施检测标准方法库组成。

故障判定规则是对设备状态评价进行衡量的判断依据。规则库数据分为设备参数值、试验数据、在线检测数据、缺陷数据、设备部件使用寿命数据等。

由设备检测数据，代入推理机，推理机以检测知识库为基础，凭借决策树算法、人工神经网络算法，快速做出设备状态评价及故障诊断判定。

系统故障分析建议

对设备故障的特征量进行分析后，能定性指出发生故障的原因以及处理方法，为快速抢修提供故障知识支持。

每次检验检测处理后，记录检测结果、故障原因和处理方法，作为历史信息，由行业专家筛选、核查后进入知识库，不断地丰富专家系统的知识库。

检测管理中心为现场检测人员提供设备型号相匹配的检测标准、方法，实时快速的设备状态分析、故障分析，强大的专家知识库查询等功能，全面提高现场检测质量及效率。

检测知识专家库由行业专家筛选、管理知识体系，包括充电设施及电动汽车特征库、充电设施故障库、充电设施检测标准方法库组成，知识库可以自我学习，不断完善知识库体系，是检验检测云平台的数据基础。

检测知识库是专家系统的核心,检测知识库包括充电设施及电动汽车特征库、充电设施故障库、充电设施检测标准方法库组成。

故障判定规则是对设备状态评价进行衡量的判断依据。规则库数据分为设备参数值、试验数据、在线检测数据、缺陷数据、设备部件使用寿命数据等。

对设备故障的特征量进行分析后，能定性指出发生故障的原因以及处理方法，为快速抢修提供故障知识支持。

每次检验检测处理后，记录检测结果、故障原因和处理方法，作为历史信息，并由行业专家筛选、核查后进入知识库，不断地丰富专家系统的知识库。

数据分析中心以检测知识库、检测结果历史数据为基础，运用大数据分析技术，实现设备评测分析报告、设备地域性分析报告、设备故障分析报告、检测问题热点区域分析(运维商)等，掌握设备检测业务和故障分析趋势；

系统内接口：为一体化充电设施一体化检测平台、充电设施快速运维检修装备提供检测数据上报、检测设施标准方法库、诊断结果访问接口。

第三方业务数据接口，为充电运营商提供设备故障检测报告及诊断报告接口，实现检测评价、故障判定、快速抢修的业务闭环。

通过数据分析中心的统计分析报告，为电网企业、政府、运营商、供应商提供专业的充电设施检测统计分析报告，为用户决策提供强有力的数据支撑。

本实施例通过制定电动汽车充电设施功能、性能、接口一致性及安全检测的软件与硬件的集成方案，建设电动汽车充电设施互联互通检测云平台，实现多样化检测内容的综合、信息的智能化处理，实现充电设施的自动化检测，为电动汽车充电设施现场检测工作提供系统、科学、完整的重要技术保障，提高现场检测的工作效率，提升现场检测服务能力，有效缓解设施检测业务急剧增加与现场检测服务能力不足之间的矛盾。

创建设备检测标准化体系，为推广实施打下坚实基础。依据电动汽车交直流充电接口一致性检测流程及规范，开展检测环境、检测仪器、充电接口检测分析，提出电动汽车交直流充电接口一致性检测装备设计方案，制定行业标准。

充电设施一体化移动检测平台的研发，解决了电动汽车充电设备满负荷运行时出现的检测不准确、量化评定困难的问题。问题充电设施及时整顿，规避了充电站的运行风险，保证了充电站的正常运营和充电网络的健康发展。从根本上解决了电动汽车充电设施定期巡视、检测和检修工作中缺乏有效检测设备的难题。装备的一体化特性，减少了工作流程，降低了安全风险，报告的智能化处理，提高了检测效率，降低了检测成本。

充电设施一体化移动检测平台的使用，可避免电能质量污染，确保实现设备的安全并网接入。由于检测报告的依据，模块能够及时的整改，改正后入网，解决了大功率电力电子非线性负载未检测就运行入网造成污染电网的问题，减少了了谐波和纹波污染的源头，相对的保证了电网的电能质量和整体稳定的运行；谐波及纹波等问题的解决，同时也降低了对充电桩计量计费系统的准确性和通信系统的稳定性的影响，减少了运营事故。

充电设施一体化移动检测平台的一体化模式，解决了检测设备转场困难的问题，减少了传统测试中现场接线情况复杂、测试线路繁琐等工作。确保了精密检测设备检测精度；规避了在繁琐接线中产生的错误的风险。确保一次检测保证充电设施有更强的兼容及通信的一致性。实现充电设备和电动汽车最大程度的互联互通。有效解决通信协议一致性的五大类问题：通信逻辑问题、超时处理问题、报文格式问题、报文与时序的配合问题、充电机设计参数问题等，降低不能充电可能性。装备的实时性、机动性高，可及时发现设备运行过程中存在的问题。节省了时间，降低了成本。

充电设施快速运维检修装备的研发可支持充电设备的快速运维检修，保证了充电设备的安全运行，降低了运维成本。检测后不同厂家的产品质量由参差不齐、功能不全向统一化，兼容化转变，降低了充电基础设施建设和管理的难度，从根本上解决了充电设备的故障或隐患以确保充电设备的安全运行。

检测业务推向云端，实现检测评价、故障判定、快速抢修的业务闭环。建立充电设施及电动车辆充电特性库，构建典型故障专家诊断模型，建成省级云计算分析平台，实现精益化运维。

智能检测云平台，即是检测数据、工作环境、使用频度等信息的融合汇总平台，又是运营商、运维商、设备供应商、电网等用户的专家交流平台，通过建立充电设备及电动车辆充电特性库，及专业分析形成典型故障专家诊断库，实现检测评价、故障判定、快速抢修的业务闭环。利用云平台指导充电设施建设、运维和电网交互，即可规避常见问题的重复出现，又可对新问题进行专业化分析和快速解决，提高服务水平和能力。同时为运营商、运维商、设备供应商、电网等用户提供专业的充电设施检测统计分析报告，为用户的决策提供强有力的数据支撑。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台，其特征是：包括检测管理中心、知识专家库、数据分析中心和业务数据接口，其中：

所述检测管理中心，被配置为提供检测标准、设备状态分析和故障分析的依据，构建充电技术标准体系，基于标准体系建立充电技术综合标准化项目分解结构，对产品逐级分解，建立树状层次结构，对充电工程产品结构中分解出来的每一个节点包含的信息进行分析和描述；

所述知识专家库，被配置为提供行业管理设备台帐、电动汽车特征库、充电设备检测库、充电设备故障库和检测方法及检测标准的技术支持，根据检测采集数据，凭借决策树算法或人工神经网络算法，快速做出设备状态评价及故障诊断判定，并记录检测结果、故障原因和处理方法，不断扩充知识库；

所述数据分析中心，被配置为以检测知识库、检测结果历史数据为基础，运用大数据分析技术，实现生产设备评测分析报告、设备地域性分析报告、设备故障分析报告或/和检测问题热点区域分析报告；

所述业务数据接口，被配置为一体化充电设施一体化检测平台、充电设施快速运维检修装备提供检测数据上报、检测设施标准方法库或/和诊断结果访问接口。

2.如权利要求1所述的一种面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台，其特征是：所述检测管理中心对国内外电动汽车及充电相关技术领域已经制定和发布的国际标准、国家标准、行业标准进行收集整理和分析调研，按照基础标准、接口和界面标准、充电设备标准、充电网络运行和充电网络规划建设几部分，指定充电标准，构建标准体系。

3.如权利要求1所述的一种面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台，其特征是：所述检测管理中心按照充电领域标准体系框架，具体包括充电设备、接口及协议和检验检测的标准；从电动汽车充电设施在充电设定方式、防护措施、绝缘性能和充电输入输出方面设置标准规定，并对充电设施的充电接口兼容性、充电控制兼容性和充电通信兼容性方面检测设置标准要求。

4.如权利要求1所述的一种面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台，其特征是：所述知识专家库包括检测知识库、故障判定规则库、推理机和知识动态学习模块，其中，所述检测知识库具体包括充电设施及电动汽车特征库、充电设施故障库和充电设施检测标准方法库，分别存储相应的数据信息；

所述故障判定规则库，被配置为存储对设备状态评价进行衡量的判断依据，具体存储有设备参数值、试验数据、在线检测数据、缺陷数据和设备部件使用寿命数据；

所述推理机，被配置为以检测知识库为基础，凭借决策树算法或人工神经网络算法，对设备检测数据做出设备状态评价及故障诊断判定，对设备故障的特征量进行分析，定性指出发生故障的原因以及处理方法；

所述知识动态学习模块，被配置为接收推理机的结果，记录检测结果、故障原因和处理方法，作为历史信息，并由行业专家筛选、核查后进入知识库，不断地丰富专家系统的知识库。

5.如权利要求1所述的一种面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台，其特征是：所述知识专家库存储的电动汽车交直流充电检测项目及性能指标，根据检测项目的不同，获取不同的检测数据，构建不同的特征指标，具体包括：

电动汽车交直流充电接口兼容性，检测交流和直流充电接口的结构及部件和车辆插头的尺寸及公差；

充电设备控制导引电压误差，检测电动汽车交直流充电控制电压；

充电设备频率误差、占空比、信号设置时间误差、上升时间误差或/和下降时间误差，检测电动汽车交流充电控制信号；

电动汽车交直流充电控制兼容性，检测充电设备充电控制时序、充电绝缘异常或/和机械锁异常；

电动汽车直流充电接口通信在物理层的一致性，检测CAN通信接口上的传输速率、信号幅值、总线延时、总线利用率、总线错误率、终端电阻变化、报文压力或/和抗干扰能力；

电动汽车直流充电接口通信在链路层的一致性，检测充电机发送数据帧的帧格式、协议数据单元、协议数据单元PDU格式、参数组编号PGN、传输协议功能或/和地址分配；

电动汽车直流充电接口通信在应用层的一致性，检测对充电机在充电握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段和充电结束阶段的报文；

或，电动汽车直流充电接口通信在协议规范方面的一致性，检测充电机的重发机制、超时报文、非法地址报文、多包报文、无效信息单元、非法PGN、数据范围、优先级、保留位或/和数据页。

6.如权利要求1所述的一种面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台，其特征是：所述知识专家库存储的电动汽车交流及直流充电接口在物理、电气、通信、功能和安全方面的检测手段，根据检测项目的不同，获取不同的检测数据的手段不同，具体包括：

通过目测、耳听、手摸或/和鼻闻经验观察法，检测电动汽车交流及直流充电接口物理设备的跳接线设置、颜色、形状、气味、部件或设备间的连接是否正确；

通过插拔法，检测电动汽车交流及直流充电接口有无错误或错接、缺针/断针、能否装插、过紧或过松、绝缘以及导电特性；

利用热测试方法，检测电动汽车交流及直流充电接口物理设备的热设计是否满足产品的工作温度范围规格；

通过型式试验法，检测电动汽车交流及直流充电接口电气相关性能，包括夹紧件的机械强度试验、验证额定截面积和额定连接能力、验证电气间隙和爬电距离、介电试验、验证电压降和温升试验；

基于CAN总线的交互模拟技术，对电动汽车交流及直流充电接口进行信号测试、配置检测、可靠性检测或/和环境检测；

利用功能测试、回归测试、边界测试、随即测试或比较测试的黑盒测试法，检测电动汽车交流及直流充电接口充电功能特性；

基于电磁兼容试验、安规试验、气候类环境试验和机械环境试验行业标准和国家标准的可靠性测试方法，对电动汽车交流及直流充电接口的急停、带载分合电路试验、过负荷保护、短路保护、锁止装置或/和电磁兼容的安全防护功能进行检测。

7.如权利要求1所述的一种面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台，其特征是：所述检测管理中心通过对电动汽车交直流充电检测方面的国标、行标和企标标准的研究，确定充电设施检验检测的依据；通过对检测环境、检测电源、检测仪器、充电接口组成、电动汽车交直流充电接口原理、充电操作方式和安全技术措施的研究，确定充电检测的操作规程和操作细则和操作安全规程。

8.如权利要求1所述的一种面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台，其特征是：所述检测管理中心根据电动汽车充电站、充电设备运维情况，按照设备类型研究电动汽车充电服务网络运维标准化操作，依据相关标准与使用说明，结合现场工作环境与工作任务，对充电设备、放电设备、电力有源滤波设备和电池系统的标准化操作进行研究与记录，制定电动汽车充电服务网络运维标准化操作流程和标准化操作实录。

9.如权利要求1所述的一种面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台，其特征是：所述数据分析中心，被配置为分析不同用户角色、不同应用对检测数据交互和共享的需要，确定检测数据的种类、流向、以及各子系统之间的功能分配、通信协议与数据交互方式；

或，所述数据分析中心，被配置为根据系统接入设备及其采集数据，从设备的接入目的、基础数据、控制内容或/和通讯方式角度对其进行分析，利用监测数据和事件信息提供故障诊断手段和数据支持，根据基础数据提供结果报告。

10.如权利要求1所述的一种面向电动汽车充电设施的互联互通检测云平台，其特征是：所述检测管理中心，连接直流充电机(桩)测试系统、交流充电桩测试系统和数据分析中心，其中：

所述直流充电机(桩)测试系统包括编程交流电源、高精度功率分析仪、示波器、可编程直流负载和均流测试负载，所述可编程交流电源被配置为模拟电网电压、频率变化，来测试充电机在不同电网工况下的工作状态；可编程直流负载被配置为模拟不同规格的动力电池，吸收充电机输出的直流电能；均流测试负载被配置为模拟均流情况，高精度功率分析仪被配置为精确测量充电机的各项参数；示波器被配置为精确测量充电机输出的纹波；

所述交流充电桩测试系统，包括可编程交流电源、交流开关柜、交直流采集柜、高精度功率分析仪和可编程交流负载，可编程交流电源被配置为模拟电网电压、频率变化，为交流充电桩提供不同电网工况的运行环境；可编程交流负载被配置为模拟电动汽车的车载充电机，向可编程交流负载施加电能；高精度功率分析仪被配置为精确的采集充电桩工作过程中的电压、电流、有功、无功或功率因数电气参数，交直流采集柜采集可编程交流负载的参数。