智慧小区能源管理系统研究

2022-12-23张燕妮邵媛媛刘学功林郭森

科技与创新 2022年24期

张燕妮，邵媛媛，刘学功，林郭森

（青岛城市学院，山东青岛 266000）

根据国家相关部门统计，当下全国新能源汽车保有量已经超过了700万台，中国电动自行车保有量达3.25亿辆，随着新能源车销量的持续攀升，充电难的问题日益凸显，诸如业主们反应的“排队4 h，充电1 h”的问题也上了热搜。中国电动汽车充电基础设施促进联盟技术和认证部主任刘锴指出，解决居民社区充电难题将是“十四五”的重点工作方向之一[2]。本研究的重要性在于面对目前社区并未实现“一车一桩”的现状，合理、智能地管理车辆充电顺序、充电时间，其价值和实践意义在于能有效解决车主充电体验中遇到的无序等待带来的痛点问题，从而实现物业和车主的双赢。

1 研究现状分析

在汽车“新四化”的背景下，电动车辆的销量不断攀升，很大程度上缓解了能源危机与环境污染的问题，但是目前电动车辆的续航能力有限，电动车辆的普及率与充电桩的运营情况有着密切的关系。充电桩是向新能源汽车补充电能的装置，功能类似于加油站里面的加油机，根据不同的电压等级为各种类型的新能源汽车充电[3]。据充电联盟数据，2021年中国充电总电量达到111.5亿kW·h，同比增58.0%。根据中汽协及充电联盟数据，截至2021年底，全国新能源汽车保有量为784万辆，全国充电基础设施保有量达261.7万台，快速增长的新能源汽车市场加大了对充电桩的需求，目前电动汽车充电的基本设施建设速度远远落后于电动汽车的发展速度，充电桩和电动汽车数量严重不匹配，普遍存在用户充电困难、充电桩利用率低等浪费社会资源的现象[4]。

目前，就中国交通出行市场而言，电动自行车是普通民众出行的主要交通工具。近年来，随着电动自行车数量的增加，电动自行车充电安全问题也开始显现，尤其是充电期间引发的火灾问题，引起了国家以及社会的高度关注。由于不规范的充电，在全国多个地区的小区、商业中心等人员集聚区造成了多起火灾事故，根据全国各地消防部门提供的调查数据，电动自行车引发的火灾，75%发生在充电期间，90%是由充电直接或间接导致。电动自行车很大程度上便利了人们的出行方式，但乱停乱放，电动自行车进电梯入室充电，或者在楼道、门厅等公共场所充电，不仅占用了大家的空间，造成了不便利，最重要的是存在极大的安全隐患，容易引发火灾事故。因此如何合理利用集中充电设施，有效规范小区管理，成为业主们日常关注的重要问题，也是保障居民生命财产安全的大事[5]。

2 总体方案

本次设计方案主要包括合理利用“桩”资源、健全“桩”环境用电安全、及时监督携车入梯现象等3个方面的优化设计，从效率、消防、电梯等方面优化解决车主充电过程中的痛点问题，总体方案图如图1所示。

图1 总体方案图

智慧用“桩”。在“桩”资源有限的情况下，可以通过提前预约+实时搜索功能，提高“桩”资源的利用率，如图2所示。

图2 预约方案图

遏止火灾的发生。通过温度越限报警处理功能，健全消防系统，及时发现充电异常现象，遏止火灾的发生。

杜绝隐患，营造和谐安全的公共居住环境，不仅靠自觉，也需要物业的及时管控。通过网络摄像头，及时捕捉私自推车进电梯情况，及时阻断入户充电的情况。

3 系统设计

3.1 数据采集

通过物联网技术，实现充电桩、泊车位及车棚联网，实时收集充电桩位置、车位是否在被使用、预计使用结束时间等数据。用户可以就近选择充电桩，设置用桩的起始时间及使用时长。同时通过程序设计实时检测用户预约的有效性，如果到达预约时间，充电桩并未使用，则视为“爽约”，并将预约取消，此项操作不仅便于用户高效预约到“桩”资源，还可以有效过滤掉“爽约”情况，及时释放被占用的“桩”资源，供有真实需求的用户及时预约使用。

if（时间等于预约时间&&预约桩使用中）

预约有效；

else

预约无效；

在车棚安装温度检测模块，实时采集车棚内车辆的温度数据及变化数据等。用户可以实时检测用桩过程中的温度信息。

if（温度达到预设阈值）

触发预警；

else

不做任何处理；

在车棚安装网络摄像头，收集并保存车棚内24 h影像信息，便于用户追溯影像信息。

与电梯摄像头对接，使用图像处理技术，抓取电动车进电梯的影像及电动车进入的楼层信息，现在越来越多的居民小区都配置有电梯，虽然物业一直要求电动车在集中充电点进行充电，但是部分住户仍不自觉，因此本次设计更好地利用图像处理技术，提取推车入梯的现象，方便物业监管人员及时获知该类危险操作，及时进行制止和劝阻，从而更好地实现全民自觉到集中充电点进行安全充电的目的。