数字孪生+可视化技术 构建智慧新能源汽车充电站监管平台

前言

充电基础设施为电动汽车提供充换电服务，是重要的交通能源融合类基础设施。近年来，随着新能源汽车产业快速发展，我国充电基础设施持续增长，已建成世界上数量最多、服务范围最广、品种类型最全的充电基础设施体系。着眼未来新能源汽车特别是电动汽车快速增长的趋势，充电基础设施仍存在布局不够完善、结构不够合理、服务不够均衡、运营不够规范等问题。

建设背景

市场背景

新能源汽车作为国家七大战略性产业之一，是我国从汽车大国走向汽车强国的必由之路。截至2022年底，我国新能源汽车保有量达1310万辆，突破一千万辆大关，同比增长66%。随着新能源汽车产业快速发展，充电基础设施建设提速，我国公共充电基础设施保有量高速增长。根据中国充电联盟统计，2023年5月我国充电基础设施累计数量为635.6万台。据统计，截至2023年11月，我国充电基础设施保有量达到826.4万台，同比增长67.0%。其中，公共充电基础设施保有量达到262.6万台，私人充电基础设施保有量为563.8万台，全国已建设充电停车位的服务区6000余个，占高速公路服务区总数的95%，全国高速公路服务区累计建成充电桩两万个。

政策背景

• 2022.01.《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》，加快推进居住社区充电设施建设安装，优化城市公共充电网络建设布局。
• 2022.02.《“十四五”现代能源体系规划》，优化充电基础设施布局，全面推动车桩协同发展，推进电动汽车与智 能电网间的能量和信息双向互动，开展光、储、充、换相结合的 新型充换电场站试点示范。
• 2022.12.《扩大内需战略规划纲要(2022-2035年)》，推进汽车电动化、网联化、智能化，加强停车场、充电桩、换电站、加氢站等配套设施建设。
• 2023.01.《关于组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知》，推进汽车电动化、网联化、智能化，加强停车场、充电桩、换电站、加氢站等配套设施建设。
• 2023.01.《关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见》，适度超前建设，到 2030 年建成高质量充电基础设施体系，形成城市面状、公路线状、乡村点状布局的充电网络。

建设目标

聚焦智能识别和安防监控相关场景应用，全面提升充电站管理的智能化、可视化、数字化水平，更好支撑充电站运维管理。系统设计遵循结构化、标准化、模块化、集成化，建成一套集中监控、统一管理的智慧充电站运维平台，形成功能完善、反应快速的数字化运维体系,实现充电站设备、资产的智慧化监控与管理，为覆盖项目设计、基建、运营的全生命周期过程。

系统概述

智慧充电桩通过数字孪生和可视化技术，构建充电站三维可视化场景，实时监测和管理充电桩的状态、诊断故障、调整参数等，为充电运营商和用户提供更好的充电体验。

需求分析

场站三维场景

系统基于WebGL标准下的B/S框架，前端采用HTML5+JavaScript技术为基础，进入Sovit2D/Sovit3D可视化平台后，结合物理世界建立三维场景(也可上传背景图)，对场站、充电桩等进行可视化呈现，涵盖道闸、充电桩、地锁、网络、布线、运行、环境等检测要索，并将数据接入 2D 面板，便于运维人员对整个充电站运行的有效掌控。

站点信息概览

提供场站、桩、车、物联设备等实际情况的定制化3D建模，建立智慧充电站孪生体，对站点、充电桩进行三维可视化呈现，展示环境监控、安防监控、网络监控、充电监控等数据，辅助管理人员掌握站点态势。

车位智能管理

通过现场设备精准识别车辆信息，比对通过即可自动打开车位锁，允许电动汽车进入充电。支持联动车位监测功能，当监测到车位上没有停车时，就能自动升起预防燃油车进入。该功能可有效预防城区快充站被燃油车非法占位的情况出现。

智能设备管理

基于物联网技术，实时采集场站内充电桩等设备的实时数据，对设备的运行状态、故障信息进行可视化展示，系统打破数据孤岛，对场站间设备功率、充电情况、故障情况等进行及时、准确监测，为决策者科学管理设备、优化用电决策提供支撑。

智能安防管理

通过视频监控、报警设备等技术手段，实现对场站内部安全的实时监控和管理。智能安防系统可以根据楼宇内的安全情况，自动发出警报和报警信息，提高安全性。

视频监控管理

支持无缝融合 HTML5 各项多媒体功能，根据真实世界摄像头分布情况，在三维场景中1:1还原视频监控点位，以摄像头图标标注其位置。支对场站内进行安防动态监测，并可结合前端智能感知设备应用，对异常目标自动抓拍、留存，出现异常警告时，监控点位会有声光报警效果。

智能告警管理

系统对充电桩实时监控，并基于多个维度为各类重点事件建立阈值告警触发机制，对故障进行告警，完成告警详情和故障工单记录跟踪，实现问题终端实时预警、快速定位、快速解决。

智能运维管理

通过对充电设备进行24小时监控与日常运维巡检，系统进行实时诊断和故障预测。自定义查看工单数量、用时情况，结合异常告警工单统计，可减少大量业务处理时间。

……

开发平台

数维图(SovitJs)应用自主研发的 Sovit2D、Sovit3D 产品，无缝融合 2D、3D 技术，搭建了一套3D 可视化智慧充电桩可视化运维管理平台。通过数维图可视化开发平台实现可交互式的 Web 二三维场景，基于多维感知、场景物联、物信融合的技术理念，不断丰富与完善充电站全面感知，实现设备设施智能监控、环境风险监测预警，助力集控中心集中运维，辅助决策和全局掌控。

建设价值

数字孪生智慧充电桩3D可视化运维平台有助于提高行业数字化水平，对用户而言，有利于破解“找桩难、找桩慢”的难题，更好地满足用户充电需求，提升用户体验;对行业而言，有利于提高对新能源汽车产业的支撑能力，推动物联网、大数据、人工智能等新一代ICT技术与能源、汽车产业融合发展，提高行业运营效率和效益。

总结

我国在充电桩建设、数据平台打造、个性化服务开发等方面仍有完善和提升的空间，建议未来以数字化、智能化为导向，以促进多网融合为重点，以完善规划布局、健全充电数据库、开发智能充电服务为主要抓手，促进我国数字充电桩突破性、创新性的发展。