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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注的焦點話題。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，給人類的生活帶來舒適和便攜。根據(jù)聯(lián)合國的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前汽車的耗油量已占全部石油消耗的75%，同時也帶來了巨大的環(huán)境污染。
電動汽車以電代油，能夠實現(xiàn)“零排放”和“低噪音”，是解決能源和環(huán)境問題的重要手段。隨著電池技術的快速發(fā)展，電動汽車在性能和經(jīng)濟性方面已經(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推廣應用，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)展的熱點與必然趨勢。充電系統(tǒng)為電動汽車運行提供能量供給，是電動汽車的重要基礎支撐系統(tǒng)，也是電動汽車商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化進程中的重要環(huán)節(jié)。電動汽車充電機作為電池充電的必要手段，其性能好壞和工藝復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”，電動汽車充電站（樁）的建設迅速在全球鋪開。
我國從“十一五”時期開始實施新能源汽車科技規(guī)劃，“863”項目共投入20億元研發(fā)經(jīng)費，形成了以純電動、油電混合動力、燃料電池三條技術路線為“三縱”，以多能源動力總成控制系統(tǒng)、驅動電機及其控制系統(tǒng)、動力蓄電池以及管理系統(tǒng)三種共性技術為“三橫”的電動汽車研發(fā)格局。電動汽車在我國已經(jīng)進入快速發(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，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺,超大內存,內嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠在線，多種協(xié)議轉換的虛擬專用網(wǎng)絡。針對網(wǎng)絡流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數(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技術規(guī)范
5、Compliant to GSM phase 2/2+
6、支持數(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
奇偶校驗位：無 或 奇數(shù)校驗 或 偶數(shù)校驗
停止位： 1位 或 2位
流控： 無 或 RTS/CTS
CM3160EP:
1個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
奇偶校驗位：無 或 奇數(shù)校驗 或 偶數(shù)校驗
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：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
UIM卡接口：3V/5V標準的推桿式用戶卡接口。
電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。
語音接口：標準的耳機麥克風接口。
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)
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。
2. 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。
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. 支持數(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服務器異常導致的設備當機。
8. 支持雙數(shù)據(jù)中心備份
9. 支持多數(shù)據(jù)中心同時接受數(shù)據(jù)
10. 支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時斷開網(wǎng)絡連接。
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)報告。
14. 標準的AT命令界面
15. 可以用做普通撥號MODEM
16. 支持telnet功能。
17. 支持遠程配置，遠程控制
18. 通過串口軟件升級
19. 同時支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系統(tǒng)
五、 產(chǎn)品特性
1. 三層系統(tǒng)保護： 在原來兩級（軟件保護+CPU內置看門狗保護，外置硬件看門狗保護）系統(tǒng)保護的基礎上，增加一級系統(tǒng)監(jiān)測保護SWP（System Watch Protect），徹底解決了業(yè)內”假在線”，”假死機”，”當機”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)轉換，規(guī)避因CPU處理速度慢而導致的數(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)避了因為選擇的DNS服務器異常，導致DTU設備當機的嚴重現(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)可以同時往客戶指定的監(jiān)控中心發(fā)送，最大支持發(fā)送中心達256個
三．系統(tǒng)網(wǎng)組
1.網(wǎng)終拓撲結構
電動汽車充電設備主要包括充電站及其附屬設施，如充電機、充電站監(jiān)護系統(tǒng)、充電樁、配電室、信息傳輸設備以及安全防護設施等。
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，充電機應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提供交流電源的供電裝置，同時具備計量計費功能，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功能，可以實現(xiàn)監(jiān)視并控制被充電電池狀態(tài)，同時直流充電樁可以對充電電量進行計量。
系統(tǒng)構成
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)、充電管理服務平臺。
電動汽車充電樁的終端控制器，用戶可自助刷卡進行用戶鑒權、余額查詢、計費查詢等功能，也可提供語音輸出接口，實現(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：包括按時計費充電、按電量充電、自動充滿、按里程充電等。
電動汽車充電機控制器與集中器利用CAN總線進行數(shù)據(jù)交互，集中器與服務器平臺通過才茂無線傳輸終端CM3160P利用無線GPRS網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交互，為了安全起見，電量計費和金額數(shù)據(jù)實現(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)、預測動力電池的電池容量(SOC)和相應的剩余行駛里程，進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。
充電服務管理平臺主要有三個功能：充電管理、充電運營、綜合查詢。充電管理對系統(tǒng)涉及到的基礎數(shù)據(jù)進行集中式管理，如電動汽車信息、電池信息、用戶卡信息、充電樁信息；充電運營主要對用戶充電進行計費管理；綜合查詢指對管理及運營的數(shù)據(jù)進行綜合分析查詢。
四．無線系統(tǒng)方案
A. 公網(wǎng)方案
中心用一個服務器組作為中心接收，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。此種方案先向 INTERNET 運營商申請 ADSL 等寬帶業(yè)務。
1) 中心公網(wǎng)固定IP：監(jiān)控點直接向中心固定 IP 發(fā)起連接。運行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。（固定 IP 費用比較貴）
2) 中心公網(wǎng)動態(tài) IP+DNS 解析服務：大部分 IP 都是動態(tài)的，而且費用相對便宜。客戶先與 DNS 服務商聯(lián)系開通動態(tài)域名，動態(tài)域名解析軟件網(wǎng)址如下：（可以先申請免費的二級域名進行測試）
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)控點先采用域名尋址方式連接 DNS 服務器，再由 DNS 服務器找到中心公網(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 的費用，但穩(wěn)定性受制于 DNS 服務器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的 DNS 服務商。
B. 專網(wǎng)方案
1、 根據(jù)客戶內部網(wǎng)對網(wǎng)絡安全的特殊要求，決定采用中國移動GPRS網(wǎng)絡的專用APN形式入網(wǎng)：
 通過一條2M專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接，在移動認證路由器與用戶認證路由器之間建立加密隧道。
 為客戶分配專用的APN，普通用戶不能進入該APN。只有GPRS專網(wǎng)卡才能進入該APN網(wǎng)絡，防止其他非法用戶的進入。
 用戶在內部建立RADIUS服務器，作為內部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內部安全。
 用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內部地址。
 端到端加密：移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。
 雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。
2．APN業(yè)務流程 GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)終端上網(wǎng)登錄服務器平臺的流程為：
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服務器發(fā)出查詢請求，找到與企業(yè)服務器平臺連接的GGSN，并將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN；
3）GGSN將用戶認證信息（包括手機號碼、用戶賬號、密碼等）通過專線送至Radius進行認證；
4）Radius認證服務器看到手機號等認證信息，確認是合法用戶發(fā)來的請求，向DHCP服務器請求分配用戶地址；
5）Radius認證通過后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認信息；
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)務處理平臺進行訪問。
第六部分 結束語 隨著人們環(huán)保意識的增強，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)分別投入巨資建設電動車充電站和充電樁等與新能源汽車相關的配套充電設施，隨著兩大電網(wǎng)制定了在全國大規(guī)模建設電動汽車充電站和充電樁的計劃，電動車充電站建設已經(jīng)進入快車道。
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