曾娟+王雅雯+李魁雨

【摘 要】 研究電動(dòng)汽車充換電服務(wù)互動(dòng)技術(shù)應(yīng)用是電動(dòng)汽車商業(yè)化的推廣應(yīng)用的迫切需求，互動(dòng)化技術(shù)與通信技術(shù)相融合更是趨勢(shì)所向。本文以電動(dòng)汽車充換電服務(wù)為平臺(tái)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GIS技術(shù)、GPS技術(shù)以及通信安全技術(shù)等，研究基于融合通信的多種途徑渠道、智能服務(wù)、智能電卡等用戶互動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，為用戶需求提供充/換電解決方案。論文最后介紹互動(dòng)化應(yīng)用成果，并進(jìn)行總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】 電動(dòng)汽車 ?用戶互動(dòng) ?融合通信 ?服務(wù)渠道 ?車載終端

在當(dāng)前全球汽車工業(yè)面臨能源環(huán)境問題的巨大挑戰(zhàn)下，電動(dòng)汽車已經(jīng)成為世界各國(guó)應(yīng)對(duì)能源和環(huán)境危機(jī)的必然戰(zhàn)略選擇[1]。隨著電動(dòng)汽車商業(yè)化的推廣應(yīng)用，為電動(dòng)汽車用戶提供方便優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，已經(jīng)成為我國(guó)電動(dòng)汽車事業(yè)發(fā)展的有效推動(dòng)力。

本文通過分析電動(dòng)汽車用戶進(jìn)行充換電服務(wù)行為，融合通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GIS技術(shù)、GPS技術(shù)，結(jié)合車載終端、智能電卡等硬件設(shè)施，研究多項(xiàng)互動(dòng)化技術(shù)，并兼顧考慮其安全防范性能，為用戶提供方便快捷、安全可靠的充換電服務(wù)解決方案。

1 技術(shù)原理介紹

文中所涉及的技術(shù)原理介紹如下：

GIS即地理信息系統(tǒng)，它以測(cè)繪測(cè)量為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和使用的數(shù)據(jù)源，以計(jì)算機(jī)編程為平臺(tái)[2]，能有效地管理各種資源環(huán)境信息，并對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析對(duì)比。

GPS即空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，是利用衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)進(jìn)行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)?？衫肎PS 信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位，測(cè)得運(yùn)動(dòng)載體的狀態(tài)參數(shù)，并導(dǎo)引運(yùn)動(dòng)載體準(zhǔn)確地運(yùn)動(dòng)到預(yù)定的后續(xù)位置[3]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用RFID（射頻自動(dòng)識(shí)別技術(shù)）、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，在物品間進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。

融合通信，通過實(shí)現(xiàn)IT信息技術(shù)與傳統(tǒng)通信業(yè)務(wù)和應(yīng)用的整合，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)融合到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，充分發(fā)揮電信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)各自的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)眾多應(yīng)用服務(wù)融合一體的新通信模式[4]。

2 互動(dòng)化充/換電服務(wù)技術(shù)研究

2.1 多種服務(wù)渠道應(yīng)用研究

（1）手機(jī)應(yīng)用app。用戶安裝手機(jī)應(yīng)用app，以GPRS通信方式訪問充換電終端平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)信息的查詢和辦理。用戶電量不足或充電完成時(shí)也可以通過短信形式對(duì)用戶進(jìn)行提醒。

（2）車載終端應(yīng)用。開發(fā)車載終端應(yīng)用程序，用戶可通過車載終端訪問系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)信息查詢、辦理，電池運(yùn)行信息的監(jiān)控。

（3）PC機(jī)應(yīng)用。開發(fā)WEB應(yīng)用程序，用戶可通過訪問服務(wù)網(wǎng)站，進(jìn)行業(yè)務(wù)查詢與辦理。

2.2 智能服務(wù)提醒和引導(dǎo)及負(fù)載顯示應(yīng)用研究

（1）智能服務(wù)提醒和引導(dǎo)。車載終端采集器與BMS系統(tǒng)相結(jié)合，可以實(shí)時(shí)獲取車輛電池的剩余電量信息[5]，并將其以圖片（如圖1所示。）形式展示給用戶，在剩余電量過低時(shí)會(huì)發(fā)出警告提示用戶。用戶可根據(jù)車量行駛位置，查找附近充換電設(shè)施，動(dòng)態(tài)規(guī)劃運(yùn)行線路，尋找最優(yōu)路徑到達(dá)充換電設(shè)施所在地[6-7]。該功能需要應(yīng)用GIS對(duì)導(dǎo)航所需的各類空間信息與數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和管理，建立路網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系，并對(duì)其進(jìn)行符號(hào)化表達(dá)[8-9]。

（2）充換電負(fù)載展示。通過GIS技術(shù)為用戶快速查找充換電站位置，同時(shí)將充換電站的充換電服務(wù)負(fù)載能力展示到車載終端中，并結(jié)合站內(nèi)導(dǎo)引系統(tǒng)分析出該站當(dāng)前工作狀態(tài)（忙碌、空閑）[10]，為用戶選擇充換電站提供可靠依據(jù)。

2.3 基于統(tǒng)一智能電卡支付技術(shù)應(yīng)用研究

電動(dòng)汽車充換電業(yè)務(wù)選用雙界面智能卡，智能電卡集身份識(shí)別、電子錢包功能為一體，采用國(guó)家密碼局認(rèn)可的國(guó)產(chǎn)SM1算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密，具有射頻開關(guān)，保證交易數(shù)據(jù)的完整性、私密性，防止數(shù)據(jù)被非法攻擊和篡改。智能電卡與用戶家庭購(gòu)電卡兼容統(tǒng)一，并支持圈存功能，實(shí)現(xiàn)“一處充值，多處使用”。

3 互動(dòng)化通信技術(shù)安全防護(hù)

3.1 3G/GPRS網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)

手機(jī)終端以及車載終端app與充換電服務(wù)平臺(tái)通信主要采取3G/GPRS方式。對(duì)于3G/GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，在其傳輸安全方面需采取以下防護(hù)措施：

（1）無線專網(wǎng)接入充換電設(shè)備時(shí)應(yīng)建立APN/VPDN專用加密傳輸通道;

（2）在接入充換電平臺(tái)系統(tǒng)的邊界部署安全接入平臺(tái)，該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)終端身份認(rèn)證、安全準(zhǔn)入、數(shù)據(jù)交換、終端監(jiān)測(cè)等功能。

3.2 移動(dòng)終端安全防護(hù)

（1）傳輸數(shù)據(jù)加密。針對(duì)移動(dòng)終端和充電換平臺(tái)之間通信的重點(diǎn)內(nèi)容，輸出方將數(shù)據(jù)通過加密算法密鑰將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槊芪?，接收方通過解密算法和密鑰將收到的密文恢復(fù)為明文數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)字簽名認(rèn)證及授權(quán)。在終端app安裝程序里打包數(shù)字簽名，以確保官方正式的安裝文件不會(huì)被其他惡意文件鎖覆蓋。之后，終端app通過OAuth認(rèn)證使得訪問能被服務(wù)端所識(shí)別。

3.3 安全芯片技術(shù)

電動(dòng)汽車安全加密芯片在硬件方面，具有防攻擊的DES協(xié)處理器、國(guó)密算法SM1單元、硬件隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、電壓和頻率監(jiān)測(cè)等多種安全保護(hù)機(jī)制;在軟件方面，芯片內(nèi)操作系統(tǒng)支持包括透明文件、定長(zhǎng)記錄文件、電子錢包文件等多種文件類型，支持多級(jí)密鑰分散的密鑰管理體系，支持包括明文、密文、明文+MAC、密文+MAC四種認(rèn)證方式，支持為電動(dòng)汽車應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的多次預(yù)凍結(jié)功能，保證數(shù)據(jù)安全。

4 基于融合通信的互動(dòng)化應(yīng)用成果

電動(dòng)汽車充換電服務(wù)平臺(tái)采用智能電卡，用戶可通過營(yíng)業(yè)廳、網(wǎng)站、車載終端、手機(jī)應(yīng)用等多種渠道訪問充換電終端平臺(tái)。車載終端及GIS技術(shù)接入系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)獲取用戶賬戶信息、電池信息、地理位置信息以及充換電站負(fù)載信息，可明顯提升充/換電效率。

（1）多渠道互動(dòng)化應(yīng)用成果。用戶可以通過手機(jī)APP應(yīng)用、車載終端查看用戶信息、車輛信息、賬戶信息以及交易信息等。endprint

（2）智能服務(wù)提醒和引導(dǎo)及負(fù)載應(yīng)用成果?？焖俣ㄎ卉囕v位置信息，通過GIS獲取附近充換電站位置信息，并提供引導(dǎo)，同時(shí)展示充換電站負(fù)載信息。

（3）統(tǒng)一智能電卡應(yīng)用成果。集身份識(shí)別、電子錢包功能、用戶電卡為一體，方便用戶進(jìn)行刷卡交易，同時(shí)提供圈存功能，支持離線交易。

5 結(jié)語(yǔ)

本文依托電動(dòng)汽車充換電終端平臺(tái)，學(xué)習(xí)并使用GIS、GPS以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在手機(jī)應(yīng)用、車載終端、智能電卡等方面進(jìn)行的互動(dòng)化技術(shù)研究，并提出一系列解決方案。經(jīng)過蘇滬杭城際互聯(lián)示范工程應(yīng)用驗(yàn)證，本文提出的基于融合通信的互動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用解決了電動(dòng)汽車用戶便捷性、安全性、互動(dòng)性的服務(wù)需求，對(duì)電動(dòng)汽車充/換電服務(wù)的進(jìn)一步優(yōu)化具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張文亮，武斌，李武峰，來小康.我國(guó)純電動(dòng)汽車的發(fā)展方向及能源供給模式的探討[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（3）：1-5.

[2]武東戰(zhàn)，張光，何萬(wàn)凱，王罡.信息化電站建設(shè)中的GIS應(yīng)用[J].沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，2（2）：162-164.

[3]王惠南.GPS導(dǎo)航原理與應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

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[8]謝添卉，等.GIS在電動(dòng)汽車充換電設(shè)施建設(shè)運(yùn)行中的應(yīng)用[J].中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集，2012.

[9]黃蔚.車載導(dǎo)航系統(tǒng)中GIS應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)淺析[J].地理信息世界，2009，10（5）：64-68

[10]張其善，吳今培，楊東凱.智能車輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版，2002.endprint

（2）智能服務(wù)提醒和引導(dǎo)及負(fù)載應(yīng)用成果?？焖俣ㄎ卉囕v位置信息，通過GIS獲取附近充換電站位置信息，并提供引導(dǎo)，同時(shí)展示充換電站負(fù)載信息。

（3）統(tǒng)一智能電卡應(yīng)用成果。集身份識(shí)別、電子錢包功能、用戶電卡為一體，方便用戶進(jìn)行刷卡交易，同時(shí)提供圈存功能，支持離線交易。

5 結(jié)語(yǔ)

本文依托電動(dòng)汽車充換電終端平臺(tái)，學(xué)習(xí)并使用GIS、GPS以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在手機(jī)應(yīng)用、車載終端、智能電卡等方面進(jìn)行的互動(dòng)化技術(shù)研究，并提出一系列解決方案。經(jīng)過蘇滬杭城際互聯(lián)示范工程應(yīng)用驗(yàn)證，本文提出的基于融合通信的互動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用解決了電動(dòng)汽車用戶便捷性、安全性、互動(dòng)性的服務(wù)需求，對(duì)電動(dòng)汽車充/換電服務(wù)的進(jìn)一步優(yōu)化具有重要意義。

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[10]張其善，吳今培，楊東凱.智能車輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版，2002.endprint

（2）智能服務(wù)提醒和引導(dǎo)及負(fù)載應(yīng)用成果?？焖俣ㄎ卉囕v位置信息，通過GIS獲取附近充換電站位置信息，并提供引導(dǎo)，同時(shí)展示充換電站負(fù)載信息。

（3）統(tǒng)一智能電卡應(yīng)用成果。集身份識(shí)別、電子錢包功能、用戶電卡為一體，方便用戶進(jìn)行刷卡交易，同時(shí)提供圈存功能，支持離線交易。

5 結(jié)語(yǔ)

本文依托電動(dòng)汽車充換電終端平臺(tái)，學(xué)習(xí)并使用GIS、GPS以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在手機(jī)應(yīng)用、車載終端、智能電卡等方面進(jìn)行的互動(dòng)化技術(shù)研究，并提出一系列解決方案。經(jīng)過蘇滬杭城際互聯(lián)示范工程應(yīng)用驗(yàn)證，本文提出的基于融合通信的互動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用解決了電動(dòng)汽車用戶便捷性、安全性、互動(dòng)性的服務(wù)需求，對(duì)電動(dòng)汽車充/換電服務(wù)的進(jìn)一步優(yōu)化具有重要意義。

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[9]黃蔚.車載導(dǎo)航系統(tǒng)中GIS應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)淺析[J].地理信息世界，2009，10（5）：64-68

[10]張其善，吳今培，楊東凱.智能車輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版，2002.endprint