６２ 第３０卷第１期 ２０１４年１月 电力科学 与工程 Ｖｏ！．３０．Ｎｏ．１ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎ【ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊａｎ．，２０１４ 基于ＩＥＣ６１８５０的电动汽车充电站通信网关的设计 芦甜，杨耀权 （华北电力大学控制与计算机工程学院，河北保定０７１００３） 摘要：对电动汽车充电站充电模块的功能进行建模，尤其是针对ＩＥＣ６１８５０标准中不包含的参数及设备建 模，使其满足电动汽车充电站设备控制的通信需求。从软件和硬件方面对通信网关进行设计，利用ＴＭｗ ６１８５０ Ｆｅｓｔ Ｈａｒｎｅｓｓ测试工具进行测试，结果符合要求。 关键词：电动汽车充电站；ＩＥＣ６１８５０标准；通信网关 中图分类号：ＴＭ７６４ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—０７９２．２０１４．０１．０１２ ０ 引言 “电动汽车”作为一种绿色环保的新兴交通 工具，在未来汽车市场中必将占据重要地位。随 着电动汽车技术的发展，城市乃至省网级的充电 站网络将逐步建立，将成为国家电网的重要组成 部分 。“智能网关”作为充电站监控系统和站 内充电系统的枢纽，是站内监控系统建设不可缺 少的部分，通过网关可以实时将充电系统的数据 上传到ＰＣ监控，基站ＰＣ监控通过ＴＣＰ／ＩＰ上传 至总监控系统，建立城市一体的充电站监控 网络 ］。 图１逻辑节点层次关系图 规定，对于一个逻辑设备，至少应包含一个物理 逻辑节点（ＬＰＨＤ）、一个逻辑节点０（ＬＬＮＯ）和 一个或多个特定应用逻辑节点。其中ＬＰＨＤ表述 其所在的物理设备的公共信息，如铭牌信息、设 备健康状态等。ＬＬＮ０代表逻辑设备的公共数据。 １ 基于ＩＥＣ６１８５Ｏ的充电站信息模型的设计 １．１充电模块逻辑节点建模 它包括逻辑设备的运行模式和行为，也包括此逻 辑设备中的数据集内容。它与逻辑节点ＬＮ还有 一个重要区别：在ＬＬＮＯ中包括６个可选的控制 首先，电动汽车充电站的充电模块为 模块，而特定功能逻辑节点不能包括以上控制 ＩＥＣ６１８５０标准未包含的逻辑设备，所以先依据逻 模块。除去ＬＰＨＤ和ＬＬＮＯ这两类逻辑节点外，电动 辑设备名称扩展规则，以字母Ｅ起始，选取“电 动汽车充电模块”的英文“Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｈａｒ— 汽车充电模块节点如表１所示。其中，充电模块温度逻辑节点是ＩＥＣ６１８５０标 ｇｉｎｇ Ｍｏｄｕｌｅ”的３个单词首字母，组成新的逻辑 设备名称“ＥＥＣＭ”［５，６ｊ。 准所不包括的，需要扩展新建。电动汽车充电站 由图１逻辑节点层次关系图可见，ＩＥＣ６１８５０ 充电功能模块温度逻辑节点数据属性列表如表２。收稿日期：２０１３—０９—１８。 作者简介：芦甜（１９８８一），女，硕士研究生，研究方向为ＩＥＣ６１８５０标准在智能电子设备上的应用，Ｅ－ｍａｉｌ：３９４９２５９８６＠ ｑｑ－ｃｏｎｏ 第１期 芦甜，等基于ＩＥＣ６１８５０的电动汽车充电站通信网关的设计 ６３ 表１ 电动汽车充电模块节点列表 表２充电模块温度逻辑节点 逻辑节点属性名称 数值 ＬＮＮＡＭＥ ＥＭＭ。ｌ’ Ｄａｔａ 温度Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ 工作模式Ｍｏｄ 性能Ｂｅｈ 状态Ｈｅａｌｔｈ 铭牌ＮａｍｅＰｈ 参照公用逻辑节点类，对于温湿度传感器逻 辑节点，强制性继承的ＤＯ分别是Ｍｏｄ，Ｂｅｈ， Ｈｅａｌｔｈ和ＮａｍｅＰｌｔ，描述了ＬＮ的工作模式、性能、 状态和铭牌。另外，充电模块温度逻辑节点还包 括自定义的温度测量数据对象，自定义ＤＯ为 ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，数据属性为ｓｓｒｒＦ，把上述ＤＯ组合 起来形成一个新的ＬＮ，按照ＩＥＣ６１８５０—７—４中 自定义ＬＮ规则命名为ＥＥＭＴ。 １．２ 充电模块的逻辑设备的建模 逻辑设备主要由一系列逻辑节点以及一些额 外的服务（例如Ｇ００ＳＥ／ＧＳＳＥ，采样值，数据集） 组成，最终电动汽车充电模块的逻辑设备模型如 图２所示。 ２ 网关的软件系统设计及实现 基于ＩＥＣ６１８５０的电动汽车充电站网关可以将 非ＩＥＣ６１８５０设备向ＩＥＣ６１８５０协议的电动汽车充 ＬＤ ＬＮ ＤＯ ＤＡ 图２ 电动汽车充电模块的逻辑设备模型 电模块转换成遵循ＩＥＣ６１８５０的设备，进一步可以 与其他ＩＥＣ６１８５０设备进行互通信。若要实现不同 设备问的互操作，还需要数据通过基于ＭＭＳ的通 信网络来实现。 图３为网关的整体结构，网关需要完成的功 能有：接受与解析非ＩＥＣ６１８５０标准的数据模型； 建立与配置ＩＥＣ６１８５０标准的数据模型；完成ＡＣ— ＳＩ与ＭＭＳ的映射，实现基于客户端／服务器的模 式的通信；完成通信网络的底层通信功能。 规约解析 ＩＥＣ６１８５０建模 巨 图３网关的整体结构 根据电动汽车充电站通讯网关的结构和功能 描述，形成对上级站内服务主机及对下级各类监 控设备的统一通信标准，前者采用电网中成熟应 用的１０１／１０４规约，后者在ＴＣＰ／ＩＰ条件成熟的前 提下采用ＩＥＣ６１８５０标准推荐的较为先进的ＭＭＳ 制造报文规范。 实现ＩＥＣ６０８７０—５—１０４到ＩＥＣ６１８５０之间的 映射就是采用相应的逻辑节点表示ＩＥＣ６０８７０—５— １０４的遥测、遥信、遥测和遥调，采用相应的服 务与ＩＥＣ６０８７０—５～１０４中规定的服务相对应 。 在网关和非ＩＥＣ６１８５０电动汽车充电模块建立 关联后，始终向非ＩＥＣ６１８５０设备发送获取实时信 息命令。当非ＩＥＣ６１８５０设备收到命令后向网关发 送含有遥测、遥信和遥控信息的命令，非 ＩＥＣ６１８５０设备接受和解析后存于特定的内存中。 网关一方面，通过数据库确定非ＩＥＣ６１８５０信息与 ＩＥＣ６１８５０模型中的信息对应关系；一方面，实现 第１期 芦甜，等基于ＩＥＣ６１８５０的电动汽车充电站通信网关的设计 ６５ ［３］Ｊｉａｎｇ Ｊ，Ｇｕｏ Ｊ，Ｙａｏ Ｂ．Ａｄａｐｔｉｖｅ ｒｏｂｕｓｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｍｏｂｉｌｅ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ａｎｄ ｍｏｄｅｌ ｆ 葡 羹 ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｅｌｅｃ— 跨萋圜 冒鞠 匡圈／ Ｅ— ／ Ｉ西 垂蟊 ｆ 蕊 ｎ 豳霹 ｉ孵期瞄 ｔｒｏｎｉｃｓ，２０１２，２３（５）：７６１—７６７． 孵鞠豳 鞴隰 ＝ 豳 嘲 。［４］“Ｊ，Ｊｉｎ Ｈ Ｆ，Ｊｉｎｇ Ｂ．Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｅａｖｅｓｄｒｏｐｐｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆｏｕｒ—ｐａｒｔｉｃｌｅ ｃｌｕｓｔｅｒ ｓｔａｔｅ ｉｎ ｑｕａｎｔｕｍ ｄｉｒｅｃｔ 螂， ■ 删～Ｉ■ ●｝ ● 一 ¨●■ ０艚一 日 １ … ０麟 峨 …ｌＩ＿… ｌ ■ ～～～ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ『Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ． ２０１２，５７（３４）：４４３４—４４４１． “一． ＿～ｆＤＩ Ｌ …，）…１ ｜１ ０……ｊ… ………… ～……～…………… ● ＾● ●● ‘● ● Ｌ ｌ Ｉ ‘ Ｔ… ……■ …：ｌ¨ 臻 ； 装： 船掰 嚣 ： 瓣 ｌ… 搿 ∞∞ － ∞ ［５］曹琦琦．Ｖ２Ｇ建模及接入系统分析研究［Ｄ］．北京： 图７充电系统实时监控图 北京交通大学，２０１１． ［６］黄健，苑芸芸．浅析ＣＥＶ１３００监控系统在青海乐家湾 ５ 结论 本文设计了基于ＩＥＣ６１８５０标准的电动汽车充 电动车充电站的应用与实现［Ｊ］．科技信息，２０１１， （１２）：３９７． ［７］宋妍，秦立军，曲红磊，等．智能变电站中ＩＥＣ６０８７０— 电站通信网关，建立基于电动汽车充电站充电模 块的模型和面向对象信息映射功能的数据库，在 ｔｅｓｔ Ｈａｒｎｅｓｓ ６１８５０软件平台上验证了设计模型的 正确性。网关实现了非ＩＥＣ６１８５０设备与 的ＩＥＣ６１８５０信息，便于ＩＥＣ６１８５０设备使用。 ＩＥＣ６１８５０标准是一种理论性和实时性都很强的适 更深入的研究，同时对于ＭＭＳ ” 的ＩＥＣ６１８５０ ５—１０４到ＩＥＣ６１８５０的映射互通研究［Ｊ］．陕西电力， ２０１２，４０（８）：２９—３３． ［８］安志琴．基于ＳＣＬ建立ＩＥＤ配置文件的研究［Ｄ］．北 京：华北电力大学，２００６． ＩＥＣ６１８５０设备的通信，可将信息转换为面向对象 ［９］王风祥，方春恩，李伟．基于ＩＥＣ６１８５０的ＳＣＬ配置研 究与工具开发［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，３８ （１０）：１０６—１０９． 用于电力企业通信的新技术，目前还需要更全面 ［１０］陈艳艳，尹少平，焦锦绣．变电站配置语言ＳＣＬ的应 用与解析［Ｊ］．电力学报，２０１２（３）：２３３—２３６． 通讯方法还需要进一步完善和研究。 参考文献： ［１１］顾建炜，张铁峰，韩书娟．基于ＩＥＣ６１８５０国际标准的 配电自动化系统应用研究［Ｊ］．电力科学与工程， ２０１２（１）：３０～３６． ［１２］王德文，朱永利，邸剑，等．面向电力系统实时通信 ［１］姚建歆，王媚，罗伟明．电动汽车充电系统建设应用分 析研究［Ｊ］．华东电力，２００８，３６（８）：１０７—１１０． 的ＭＭＳ协议［Ｊ］．电力自动化设备，２００９，２９（７）： １０１—１０４． １２］唐敏，徐解宪，顾月蕾．电动汽车充电站建设与运营的 模式研究［Ｊ］．华东电力，２０１１，３９（２）：２０２—２０６． ［１３］孙锦中．基于ＩＥＣ６１８５０模型的ＭＭＳ—ＥＡＳＥ Ｌｉｔｅ实现 ［Ｊ］．微计算机信息，２０１０，（３１）：２２６—２２７． Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｇａｔｅｗａｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＩＥＣ６１８５０ Ｌｕ Ｔｉａｎ，Ｙａｎｇ Ｙａｏｑｕａｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ ０７ １００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ｅｌｅｃｔｉｃ ｖｅｈｉｒｃｌｅ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｉｎｇ，ａｎｄ ｅｘｔｅｎｄｓ ｐａ・ ｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｈａｔ ＩＥＣ６１８５０ ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｃｏｎｔａｉｎ．Ｓｏ ｉｔ ｃａｎ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｅ— ｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｓ ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｇａｔｅｗａｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ．ＴＭＷ ６１８５０ Ｔｅｓｔ Ｈａｒｎｅｓｓ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｔｅｓｔ ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｇａｔｅｗａｙ．ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｈ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ；ｔｈｅ ＩＥＣ６１８５０ ｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｇａｔｅｗａｙ
