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原文传递一种基于安全的智慧充电站管理系统及其安全预警和控制方法

专利名称：	一种基于安全的智慧充电站管理系统及其安全预警和控制方法
摘要：	本发明涉及的一种基于安全的智慧充电站管理系统及其安全预警和控制方法，它包括采集单元、边缘计算网关、数据处理平台和应用平台，所述采集单元连接边缘计算网关，通过边缘计算网关连接数据处理平台，所述数据处理平台连接应用平台；所述边缘计算网关用于将采集数据进行规约转换、数据转换，整理汇总后通过RJ45通讯接口实时上传数据处理平台；所述数据处理平台用于接收数据并进行解析、计算和分析，将结果存储到数据库中。本发明确保整个系统稳定可靠运行，以安全管理为支撑，提高安全管理效率和安全管理质量。
专利类型：	发明专利
申请人：	江苏安科瑞电器制造有限公司;安科瑞电气股份有限公司;江苏安科瑞微电网研究院有限公司
发明人：	张振;徐宇雷;何艳;孔亦坚;张彪;周晨煜;吴杰;柳恺华;王爱华;冯继桄;包晓鹏
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-16T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202311029876.4
公开号：	CN117022012A
代理机构：	江阴市扬子专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	周青
分类号：	B60L53/60;B60L53/66;B60L53/30;H02J7/00;A62C3/16;A62C37/36;G08B17/10;G01D21/02;B;H;A;G;B60;H02;A62;G08;G01;B60L;H02J;A62C;G08B;G01D;B60L53;H02J7;A62C3;A62C37;G08B17;G01D21;B60L53/60;B60L53/66;B60L53/30;H02J7/00;A62C3/16;A62C37/36;G08B17/10;G01D21/02
申请人地址：	214405 江苏省无锡市江阴市南闸街道东盟路5号;;
主权项：	1.一种基于安全的智慧充电站管理系统，其特征在于：它包括采集单元（1）、边缘计算网关（2）、数据处理平台（3）和应用平台（4），所述采集单元（1）连接边缘计算网关（2），通过边缘计算网关（2）连接数据处理平台（3），所述数据处理平台（3）连接应用平台（4）；所述采集单元（1）包括供配电安全单元（11）、用电安全单元（12）、消防安全单元13、环境安全单元（14）和人身安全单元（15），所述采集单元（1）用于采集电力系统运行数据、用电安全隐患数据、消防设施工作数据、环境数据和视频监控数据，并对异常情况进行治理、保护、控制和预警；所述供配电安全单元（11）由多功能电能表、中线安防保护器、无功补偿装置、电力有源滤波器、微机测控装置和无线测温装置组成；所述用电安全单元（12）由汽车充电桩、电瓶车充电桩、智慧空开和限流式保护器组成；所述消防安全单元（13）由电气火灾主机、故障电弧探测器、消防设备电源监控主机、防火门监控主机、应急照明和疏散指示主机和火灾自动报警主机组成；所述环境安全单元14由环境监测传感器和数据采集传输仪组成；所述人身安全单元（15）由网络摄像头组成；采集的数据通过RS485通讯接口传输至边缘计算网关（2）；所述边缘计算网关（2）用于将采集数据进行规约转换、数据转换，整理汇总后通过RJ45通讯接口实时上传数据处理平台（3）；所述数据处理平台（3）包括数据预处理模块31、数据计算模块（32）和数据存储模块（33），所述数据预处理模块（31）连接数据计算模块（32），所述数据计算模块（32）连接数据存储模块（33），所述数据存储模块（33）连接应用平台（4）；所述数据处理平台（3）用于接收数据并进行解析、计算和分析，将结果存储到数据库中；所述应用平台（4）包括供配电安全系统（41）、用电安全系统（42）、消防安全系统（43）、环境安全系统（44）、人身安全系统（45）、系统安全（46）和安全管理（47）；所述应用平台（4）用于对电力系统运行、用电安全隐患、充电过程、消防设施工作状态、环境、盗窃、火灾、非法闯入、电瓶车进电梯等人员行为进行实时监控，当异常发生时及时提醒相关人员，对异常处理进度和关键设备的日常运维进行跟踪，保障整个充电站安全运行；所述应用平台（4）在运行时，当自诊断出故障时能自动发出告警信号，并在短时间内进行主备切换，保障系统稳定可靠运行。 2.根据权利要求1所述的一种基于安全的智慧充电站管理系统，其特征在于：所述边缘计算网关（2）的输出端通过RJ45与所述数据预处理模块（31）的输入端相连接，所述数据预处理模块（31）用于接收边缘计算网关（2）传输过来的电力系统运行数据、用电安全隐患数据、消防设施工作数据、环境数据和视频监控数据，并按照私有的电力运维协议进行解析，解析完后对数据进行清洗，剔除功率能耗突变、缺相、相序错误等异常数据，对断点续传数据进行历史数据补录。 3.根据权利要求1所述的一种基于安全的智慧充电站管理系统，其特征在于：所述数据预处理模块（31）的输出端与所述数据计算模块（32）的输入端相连接，所述数据计算模块（32）用于对数据预处理模块（31）处理完后的数据进行逻辑判断和计算，根据蓄电池采集值判断蓄电池是否正常工作；根据风机工况采集值判断风机是否正常运行；根据火灾自动报警主机信号判断是否与消防应急照明和疏散指示联动；根据温度和气体浓度采集值判断是否与电力系统、排风系统、充电桩、应急照明联动；根据摄像头识别结果判断是否触发图片抓拍、录像、镜头推进显示、与电梯联动；根据服务器剩余存储容量是否触发容量报警；计算设备操作次数、事故和故障次数及持续时间、设备运行时间、安全运行天数。 4.根据权利要求1所述的一种基于安全的智慧充电站管理系统，其特征在于：所述数据计算模块（32）的输出端与所述数据存储模块（33）的输入端相连接，所述数据存储模块（33）用于将采集值、报警记录、数据计算结果存储到数据库中；数据库包括实时数据库和历史数据库，实时数据库存储采集的实时数据，其数值应根据运行工况的实时变化而不断更新，记录设备的当前状态；历史数据库保存采集的实时数据、状态数据、故障/报警记录、事件顺序记录、统计计算数据等。 5.根据权利要求1所述的一种基于安全的智慧充电站管理系统，其特征在于：所述供配电安全系统（41）用于监控配电回路和变压器，保障电力系统的安全性、可靠性和稳定性；监测中性线中过大的电流，避免引发安全事故；监测电网中的电能质量，避免配电设备无法正常工作导致发生电气安全事故；监测蓄电池运行情况，保证电池安全运行，确保系统不间断工作和关键设备连续供电。 6.根据权利要求1所述的一种基于安全的智慧充电站管理系统，其特征在于：所述用电安全系统（42）用于监控充电过程，保障充电安全；监控用电回路电气火灾隐患，对电气火灾进行预警；所述消防安全系统43用于监测消防设备电源、应急灯具、消防用水的工作状态，对工作组件进行实时报警并就地显示报警信息，避免火灾发生时消防设备无法正常工作的情况；监测防火门的开闭状态，确保防火门常闭、不上锁状态及消防生命通道畅通。 7.根据权利要求1所述的一种基于安全的智慧充电站管理系统，其特征在于：所述环境安全系统（44）用于监测室内外环境，环境异常时报警，确保充电站相关电气设备在正常工作环境下安全运行，无安全事故发生；监测风机运行状态，当风机故障时发出报警信号，确保风机正常运行，便于气体排放；所述人身安全系统（45）用于对充电站内的违规操作、非法闯入、人为破坏等危险因素进行实时监测，及时发现潜在危险因素；监控电瓶车进电梯行为，避免发生电瓶车起火给人员带来生命危险。 8.根据权利要求7所述的一种基于安全的智慧充电站管理系统，其特征在于：所述系统安全（46）用于监控服务器运行情况，并生成运行日志，便于系统维护人员进行问题排查及历史追溯；当剩余存储容量低于总容量的20%时发出告警信息，保证数据存储的完整性和系统运行的可靠性；系统运行时进行自诊断，当一台服务器出现故障时，另外一台设备能够迅速切换。 9.根据权利要求1所述的一种基于安全的智慧充电站管理系统，其特征在于：所述安全管理（47）用于实时监测采集数据，重点监测数据趋势、遥测最大/最小值、设备运行工况，便于技术人员掌握电力系统及关键设备的实时情况；以事件顺序记录充电机、蓄电池等关键设备的状态变化以利于事后分析；记录充电机电压/欠压、电池或充中机温度异常、断路器断开、参数越限、数据突变、人员非法闯入、环境异常等，异常发生时，通过APP消息、手机短信、邮件、自动语音外呼、钉钉消息、循环语音播报、图形闪烁、系统弹窗等多种方式提醒技术人员及时处理，报警能分时提醒、分级提醒，由事后处理优化为事前预防、过程快速响应；根据不同角色设定相应的系统操作权限，规定操作员对系统及各种业务活动的范围；同一时间只允许一种控制操作方式有效，保证控制唯一性；依据操作员权限，结合操作密码，进行系统控制时的二级权限校验，并记录操作人员姓名、操作对象、操作内容、操作时间、操作结果等，便于历史追溯；对设备操作次数、事故和故障次数及持续时间、设备运行时间、安全运行天数进行统计，并提供事故分析检索，为事故分析追溯提供数据支持；建立设备台账、备品备件管理功能，对设备的巡检、维修保养、缺陷处理进度进行跟踪，及时发现并处理设备异常，确保设备处于安全运行状态；提供操作规范、作业指导书、安全培训资料和在线考试，协助人员掌握安全知识和使用方法，避免误操作带来安全风险，提高应急处理能力。 10.一种权利要求1所述的一种基于安全的智慧充电站管理系统的安全预警和控制方法，其特征在于，包括以下内容：步骤SS1：充电站供配电、用电、消防、环境、人身安全单元作为最直接的安全控制单元，在采集到隐患、故障、报警之后第一时间实现安全预防，转入步骤SS2；其中，中线安防保护器检测到中性线上的谐波电流含量过高时，生成谐波电流指令，通过功率执行器件输出与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，补偿电流注入中性线，消除中性线中过大的电流；其中，无功补偿装置检测到配电系统中谐波含量过高和功率因数过低时，动态抑制谐波，就地补偿用电设备所需的无功功率，减少线路中的无功输送；其中，无线测温装置检测到电气连接点温度过高时，发出温度报警，本地触摸屏中存储报警记录；其中，微机保护测控装置检测到线路、母联、配电变压器、高压电动机、高压电容器等设备发生短路、过载、单相接地等异常时，装置进行保护和自动控制；其中，充电桩检测到充电回路中发生过载、过温、漏电或用户拔掉充电器时，充电回路主动断电；充电回路发生短路时，保险丝熔断；当充电机发生过电压、欠电压、温度过高、蓄电池温度过高等异常时，断路器主动断开；其中，限流式保护器检测到用电回路中发生短路时，在150微秒内切断回路，无危险火花产生；其中，电气火灾探测主机检测到用电回路漏电流过大、温度过高、有故障电弧、消防设备电源故障时，发出声光报警；其中，火灾自动报警主机检测到火灾发生时，发出声光报警；其中，环境监测传感器监测到变压器室、配电室、电容器室、控制室等室内温湿度、门禁、烟雾、水浸、振动、可燃气体、有毒气体、噪音，充电区域室外温度、气体浓度，温度异常时，本地数据采集传输仪中产生报警记录；其中，网络摄像头检测到盗窃、火灾、非法闯入、电瓶车进电梯时，现场警示灯发出声光报警；步骤SS2：将所得的异常检测识别结果传送给智慧充电站管理系统，由系统下发控制指令实现子系统间的联动，转入步骤SS3；其中，系统收到火灾自动报警主机的报警信号时，控制应急照明和疏散指示系统根据疏散预案，准确给出安全的疏散路径指示，智能打开消防应急标志灯的指示方向及消防应急照明灯，帮助建筑内的人群选择逃生疏散路线，指引安全逃生方向；其中，系统收到温度和气体浓度的异常值时，控制电力系统、排风系统、充电桩、应急照明联动；温度和气体浓度较高时，排风系统低转速运行；温度和浓度高时，充电终端断电，排风系统高转速运行；温度和浓度很高时，只保留照明、管理系统和排风系统供电，其余电源切断；温度和浓度达到危险级别时，切断全站供电，启用应急照明电源，发出声光报警通知非专业人士撤离；其中，系统收到网络摄像头识别到的电瓶车进电梯时，控制电梯门不允许关闭；步骤SS3：智慧充电站管理系统收到异常信号时，通过APP消息、手机短信、邮件、自动语音外呼、钉钉消息、循环语音播报、图形闪烁、系统弹窗等多种方式提醒技术人员及时处理，并将报警记录存储到数据库中。报警能分时提醒、分级提醒，报警内容中明确报警类型、报警时间和报警位置，转入步骤SS4；步骤SS4：技术人员处理完现场的异常之后，在智慧充电站管理系统中编辑处理时间、内容、结果，并上传图片、文档、视频等附件，负责人审核，异常处理完毕；步骤SS5：技术人员根据事件发生时按时间顺序逐个记录下来的事件进行事故分析，快速准确的再现事故发生的因果关系，并快速切除故障。