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一． 前言
近年來，全球石油資源的短缺以及人類賴以生存的自然環(huán)境日益惡化，使得減少溫室氣體排放量，遏制全球變暖趨勢已經(jīng)成為全球各國共同關(guān)注的焦點(diǎn)話題。汽車作為現(xiàn)代工業(yè)化社會的重要產(chǎn)物，為推動人類文明向前發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，給人類的生活帶來舒適和便攜。根據(jù)聯(lián)合國的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前汽車的耗油量已占全部石油消耗的75%，同時(shí)也帶來了巨大的環(huán)境污染。
電動汽車以電代油，能夠?qū)崿F(xiàn)“零排放”和“低噪音”，是解決能源和環(huán)境問題的重要手段。隨著電池技術(shù)的快速發(fā)展，電動汽車在性能和經(jīng)濟(jì)性方面已經(jīng)接近甚至優(yōu)于傳統(tǒng)燃油汽車，并在最近幾年間迅速在全球范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，清潔、環(huán)保與節(jié)能的電動汽車已經(jīng)成為世界汽車工業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)與必然趨勢。充電系統(tǒng)為電動汽車運(yùn)行提供能量供給，是電動汽車的重要基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)，也是電動汽車商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中的重要環(huán)節(jié)。電動汽車充電機(jī)作為電池充電的必要手段，其性能好壞和工藝復(fù)雜程度直接影響到電池的使用壽命和電動汽車的推廣，為了推動電動汽車在全球的普及，各國陸續(xù)開始大批興建“電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)”，電動汽車充電站（樁）的建設(shè)迅速在全球鋪開。
我國從“十一五”時(shí)期開始實(shí)施新能源汽車科技規(guī)劃，“863”項(xiàng)目共投入20億元研發(fā)經(jīng)費(fèi)，形成了以純電動、油電混合動力、燃料電池三條技術(shù)路線為“三縱”，以多能源動力總成控制系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)及其控制系統(tǒng)、動力蓄電池以及管理系統(tǒng)三種共性技術(shù)為“三橫”的電動汽車研發(fā)格局。電動汽車在我國已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展的新階段。
二. 廈門才茂DTU簡介
廈門才茂CM3160P/CM3160EP DTU采用高性能工業(yè)級嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺,超大內(nèi)存,內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。針對網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時(shí)自動斷線的功能。同時(shí)也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。公司產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。CM3160P/EP是CM3150P/EP的升級和替代產(chǎn)品，3160改進(jìn)了原來3150的無線模塊的鏈接方式，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，軟件、硬件和配置軟件和原來完全兼容。
一、 無線參數(shù)
1、支持EGSM900/GSM1800MHz雙頻，800/900/1800/1900MHz四頻可選
2、GPRS multi-slot class 10
3、編碼方案：CS1~CS4
4、符合SMG31bis技術(shù)規(guī)范
5、Compliant to GSM phase 2/2+
6、支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短信和傳真
三、 硬件系統(tǒng)
1、CPU：工業(yè)級高性能嵌入式處理器
2、接口：
UART:
CM3160P:
1個(gè)RS232串口。
串口速率： 110bps ~ 230400bps
數(shù)據(jù)位支持： 8位 或 7位
奇偶校驗(yàn)位：無 或 奇數(shù)校驗(yàn) 或 偶數(shù)校驗(yàn)
停止位： 1位 或 2位
流控： 無 或 RTS/CTS
CM3160EP:
1個(gè)RS485接口。（根據(jù)需要，可支持RS232/422/TTL）
串口速率： 110bps ~ 230400bps
數(shù)據(jù)位支持： 8位
奇偶校驗(yàn)位：無 或 奇數(shù)校驗(yàn) 或 偶數(shù)校驗(yàn)
停止位： 1位
流控： 無 或 RTS/CTS
控制口：
RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1)
指示燈：具有電源POWER、通信ACT及在線指示燈Online。
天線接口：標(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
UIM卡接口：3V/5V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口。
電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座。
語音接口：標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)麥克風(fēng)接口。
3、供電：
外接電源：DC 9V 500mA
寬電壓供電：DC 5-32V
通信電流：350mA
待機(jī)電流：35mA
4、尺寸
產(chǎn)品外形尺寸：92x62x22 mm（不包括天線及固定件）
產(chǎn)品包裝尺寸：298x226x60mm
5、重量 ：0.41KG
6、其他參數(shù):
工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC
儲存溫度 -40~+85ºC
相對濕度 95%(無凝結(jié))
四、 軟件功能
1. TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸；支持多種工作模式。心跳包技術(shù)。
2. 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重?fù)�，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。
3. 支持RSA，RC4加密算法
4. 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
5. 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN/VPDN）
6. 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動態(tài)域名和IP地址訪問
7. 支持DNS動態(tài)獲取，防止DNS服務(wù)器異常導(dǎo)致的設(shè)備當(dāng)機(jī)。
8. 支持雙數(shù)據(jù)中心備份
9. 支持多數(shù)據(jù)中心同時(shí)接受數(shù)據(jù)
10. 支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時(shí)斷開網(wǎng)絡(luò)連接。
11. 支持短消息備份及告警。
12. 多重軟硬件看門狗
13. 數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報(bào)告。
14. 標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面
15. 可以用做普通撥號MODEM
16. 支持telnet功能。
17. 支持遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制
18. 通過串口軟件升級
19. 同時(shí)支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系統(tǒng)
五、 產(chǎn)品特性
1. 三層系統(tǒng)保護(hù)： 在原來兩級（軟件保護(hù)+CPU內(nèi)置看門狗保護(hù)，外置硬件看門狗保護(hù)）系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一級系統(tǒng)監(jiān)測保護(hù)SWP（System Watch Protect），徹底解決了業(yè)內(nèi)”假在線”，”假死機(jī)”，”當(dāng)機(jī)”等疑難問題。
2. 高速處理CPU： 采用高速ARM9的工業(yè)級CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，規(guī)避因CPU處理速度慢而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)重傳和丟失等問題
3. DNS自動獲�。鹤詣荧@取DNS，不再需要人工配置輸入DNS，規(guī)避了因?yàn)檫x擇的DNS服務(wù)器異常，導(dǎo)致DTU設(shè)備當(dāng)機(jī)的嚴(yán)重現(xiàn)象！
4. 完善的協(xié)議棧： 新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧，網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異。
5. EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
6. 支持多中心：客戶數(shù)據(jù)可以同時(shí)往客戶指定的監(jiān)控中心發(fā)送，最大支持發(fā)送中心達(dá)256個(gè)
三．系統(tǒng)網(wǎng)組
1.網(wǎng)終拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
電動汽車充電設(shè)備主要包括充電站及其附屬設(shè)施，如充電機(jī)、充電站監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、充電樁、配電室、信息傳輸設(shè)備以及安全防護(hù)設(shè)施等。
電動汽車充電樁是一種專為電動汽車的車用電池充電的設(shè)備。根據(jù)電流種類的不同，充電樁可分為交流充電樁和直流充電樁兩種，分別采用相應(yīng)的充電方式完成對車載蓄電池充電的功能。一般情況下，充電機(jī)應(yīng)至少能為鐵鋰離子蓄電池、鉛酸蓄電池和鎳氫蓄電池三種類型動力蓄電池中的一種進(jìn)行充電。
交流充電樁是安裝在電動汽車外，與交流電網(wǎng)連接，為電動汽車車載充電機(jī)提供交流電源的供電裝置，同時(shí)具備計(jì)量計(jì)費(fèi)功能，直流充電樁是固定安裝在電動汽車外，與交流電網(wǎng)連接，為電動汽車動力電池提供小功率直流電源的供電裝置，直流充電樁具有充電機(jī)功能，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)視并控制被充電電池狀態(tài)，同時(shí)直流充電樁可以對充電電量進(jìn)行計(jì)量。
系統(tǒng)構(gòu)成
本系統(tǒng)主要由四部分組成：電動汽車充電樁、集中器、電池管理系統(tǒng)、充電管理服務(wù)平臺。
電動汽車充電樁的終端控制器，用戶可自助刷卡進(jìn)行用戶鑒權(quán)、余額查詢、計(jì)費(fèi)查詢等功能，也可提供語音輸出接口，實(shí)現(xiàn)語音交互。用戶可根據(jù)液晶顯示屏指示選擇4種充電模式：包括按時(shí)計(jì)費(fèi)充電、按電量充電、自動充滿、按里程充電等。
電動汽車充電機(jī)控制器與集中器利用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，集中器與服務(wù)器平臺通過才茂無線傳輸終端CM3160P利用無線GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，為了安全起見，電量計(jì)費(fèi)和金額數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)安全加密。
電池管理系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)控電池的工作狀態(tài)(電池的電壓、電流和溫度)、預(yù)測動力電池的電池容量(SOC)和相應(yīng)的剩余行駛里程，進(jìn)行電池管理以避免出現(xiàn)過放電、過充、過熱和單體電池之間電壓嚴(yán)重不平衡現(xiàn)象，最大限度地利用電池存儲能力和循環(huán)壽命。
充電服務(wù)管理平臺主要有三個(gè)功能：充電管理、充電運(yùn)營、綜合查詢。充電管理對系統(tǒng)涉及到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中式管理，如電動汽車信息、電池信息、用戶卡信息、充電樁信息；充電運(yùn)營主要對用戶充電進(jìn)行計(jì)費(fèi)管理；綜合查詢指對管理及運(yùn)營的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析查詢。
四．無線系統(tǒng)方案
A. 公網(wǎng)方案
中心用一個(gè)服務(wù)器組作為中心接收，中心采用 ADSL 等 INTELNET 公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定 IP 或者公網(wǎng)動態(tài) IP+DNS 解析服務(wù)。此種方案先向 INTERNET 運(yùn)營商申請 ADSL 等寬帶業(yè)務(wù)。
1) 中心公網(wǎng)固定IP：監(jiān)控點(diǎn)直接向中心固定 IP 發(fā)起連接。運(yùn)行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。（固定 IP 費(fèi)用比較貴）
2) 中心公網(wǎng)動態(tài) IP+DNS 解析服務(wù)：大部分 IP 都是動態(tài)的，而且費(fèi)用相對便宜。客戶先與 DNS 服務(wù)商聯(lián)系開通動態(tài)域名，動態(tài)域名解析軟件網(wǎng)址如下：（可以先申請免費(fèi)的二級域名進(jìn)行測試）
花生殼域名解析 http://www.oray.net/mian
88IP 域名解析 http://www.88ip.com/
注意：監(jiān)控點(diǎn)先采用域名尋址方式連接 DNS 服務(wù)器，再由 DNS 服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動態(tài) IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定 IP 的費(fèi)用，但穩(wěn)定性受制于 DNS 服務(wù)器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的 DNS 服務(wù)商。
B. 專網(wǎng)方案
1、 根據(jù)客戶內(nèi)部網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)安全的特殊要求，決定采用中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)的專用APN形式入網(wǎng)：
 通過一條2M專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進(jìn)行廣域連接，在移動認(rèn)證路由器與用戶認(rèn)證路由器之間建立加密隧道。
 為客戶分配專用的APN，普通用戶不能進(jìn)入該APN。只有GPRS專網(wǎng)卡才能進(jìn)入該APN網(wǎng)絡(luò)，防止其他非法用戶的進(jìn)入。
 用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務(wù)器，作為內(nèi)部用戶接入的遠(yuǎn)程認(rèn)證服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認(rèn)證功能）。只有通過認(rèn)證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部安全。
 用戶在內(nèi)部建立DHCP服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過認(rèn)證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。
 端到端加密：移動終端和服務(wù)器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個(gè)傳輸過程中可能的泄漏。
 雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過濾。
2．APN業(yè)務(wù)流程 GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)終端上網(wǎng)登錄服務(wù)器平臺的流程為：
1）用戶發(fā)出GPRS登錄請求，請求中包括由移動公司為GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)專門分配的專網(wǎng)APN；
2）根據(jù)請求中的APN，SGSN向DNS服務(wù)器發(fā)出查詢請求，找到與企業(yè)服務(wù)器平臺連接的GGSN，并將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN；
3）GGSN將用戶認(rèn)證信息（包括手機(jī)號碼、用戶賬號、密碼等）通過專線送至Radius進(jìn)行認(rèn)證；
4）Radius認(rèn)證服務(wù)器看到手機(jī)號等認(rèn)證信息，確認(rèn)是合法用戶發(fā)來的請求，向DHCP服務(wù)器請求分配用戶地址；
5）Radius認(rèn)證通過后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認(rèn)信息；
6）用戶得到了IP地址，就可以攜帶數(shù)據(jù)包，對GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務(wù)處理平臺進(jìn)行訪問。
第六部分 結(jié)束語 隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，世界各國對能源汽車的推廣支持，能源汽車在未來汽車市場將占據(jù)重要地位，如果說過去充電站等配套設(shè)施的不完備在一定程度上限制了電動汽車發(fā)展的話，那么這一問題正在逐步得到解決。國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)分別投入巨資建設(shè)電動車充電站和充電樁等與新能源汽車相關(guān)的配套充電設(shè)施，隨著兩大電網(wǎng)制定了在全國大規(guī)模建設(shè)電動汽車充電站和充電樁的計(jì)劃，電動車充電站建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入快車道。
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