電動汽車電池配送管理信息系統(tǒng)的構建

朱勝楠

摘 要 目前，國家電網提出了“換電為主、插充為輔、集中充電、統(tǒng)一配送”的方針。換電模式將成為未來電動汽車的主流，電池的合理調配也將隨之成為一大問題。因此，設計出一個有效的、現(xiàn)代化的管理信息系統(tǒng)將有助于加強電池配送管理，提高工作效率。本系統(tǒng)是基于Web網絡的B/S結構和SQL Server2012的數(shù)據(jù)庫管理，根據(jù)需求將其分為電池供應商向換電站配送電池的子系統(tǒng)和換電站向緊急客戶配送電池的子系統(tǒng)，通過實時監(jiān)控配送過程和優(yōu)化配送路徑，以滿足不同客戶的需求。

關鍵詞 電動汽車電池；配送管理；系統(tǒng)構建

中圖分類號：U463.63 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0067-02

在當今社會能源危機和環(huán)境惡化的背景下，隨著電池技術的發(fā)展，電動汽車在性能和經濟性方面已經接近甚至優(yōu)于傳統(tǒng)燃油汽車，并開始在世界范圍內逐漸推廣應用，以電動汽車為代表的新一代節(jié)能與環(huán)保汽車是汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。受到我國電力系統(tǒng)承載力以及住房環(huán)境的限制，未來電動汽車將采用換電為主的模式。建立合理有效的電池配送系統(tǒng)將有助于對我國未來汽車的管理，也有利于促進我國電動汽車的快速發(fā)展。

本文是在了解現(xiàn)今電動汽車相關配送研究的基礎上，結合關于其他貨物配送的研究，針對換電站和電動汽車客戶的電池配送需求，提出自己對電池配送管理系統(tǒng)的理解。

1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

1.1 電池管理信息系統(tǒng)

為了滿足電動汽車的實際運行需求，電池管理系統(tǒng)在功能、可靠穩(wěn)定性和實用性等方面都做出了重要努力。檢測方面，電壓、溫度及電流高測量精度，基本滿足車輛運行和電池使用的要求。數(shù)據(jù)通訊方面，配備齊全的通信結口，可以將電池的信息發(fā)送給整車控制器，顯示界面以及充電機等。數(shù)據(jù)庫管理方面，多配備電池運行和充電數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，便于對電池性能進行評價，對車用電池的優(yōu)化設計提供數(shù)據(jù)支持。

根據(jù)現(xiàn)有電池的研究，可以實現(xiàn)電池數(shù)據(jù)的傳輸，有利于電池服務各方和使用者了解電池的動態(tài)，本文在該基礎上實現(xiàn)對電池配送系統(tǒng)的構建。

1.2 GPS和RFID定位

劉超等對城市車輛進行了基于GPS和RFID定位系統(tǒng)的設計，該系統(tǒng)主要由GPS模塊RFID模塊、GPRS模塊等部分組成。該系統(tǒng)通過接收GPS數(shù)據(jù)和RFID數(shù)據(jù)，依托ARM平臺進行分析處理，分析處理的結果通過GPRS模塊發(fā)送到監(jiān)控中心以實現(xiàn)對車輛的監(jiān)控與導航。該系統(tǒng)的實現(xiàn)彌補了現(xiàn)有GPS定位技術的不足，大大提高了城市中車輛導航的精確性。

利用電池RFID電子標簽使電池身份化，再根據(jù)具有定位系統(tǒng)的車載終端，可實時對電池和配送車輛進行定位追蹤，掌握電池的準確位置，使動態(tài)配送過程可行化。

1.3 SQL Server 2012

SQL Server 2012是一個全面的數(shù)據(jù)庫平臺，使用集成的商業(yè)智能（BI）工具提供了企業(yè)級的數(shù)據(jù)管理，具有開放、可伸縮性、安全性和可拓展性等優(yōu)點。它集數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)管理的功能于一體，語言風格統(tǒng)一，是一個具備完全Web支持的數(shù)據(jù)庫產品，能夠實現(xiàn)對業(yè)務數(shù)據(jù)的高效、可靠地管理。SQL Server 2012采用列式存儲的索引，大大提高了數(shù)據(jù)倉庫的查詢效率。

2 系統(tǒng)需求

電池的配送途徑主要包括電池廠商向換電站的配送和換電站向應急客戶的配送。該系統(tǒng)的目的是實現(xiàn)對電池的動態(tài)調度，根據(jù)不同客戶的需求，對各調配途徑上的電池進行合理規(guī)劃并實時監(jiān)控，實現(xiàn)電池配送。滿足多元化的配送管理需求，構建智能化的電池配送體系，提高電池的配送效率。

電動汽車主要采用的是換電為主的模式，電池在各個換電站進行動態(tài)游動。換電模式下，換電站的建設正如加油站建設一樣需要布局大量的配送服務網點來滿足換點業(yè)務的需求。各換電站都有各自的需求，通過實時監(jiān)控，電池廠商利用合理配送路線將電池配送到各換電站將有利于提高整條電池配送供應鏈的效率，實現(xiàn)電池的智能化調度。此外，當電動汽車在行駛中，遇到緊急情況導致車輛因電力不足造成無法行駛，此時由于距離充電服務區(qū)域存在一定距離，車輛由于無法繼續(xù)工作不能行駛到換電站區(qū)域完成電動汽車的充換電，對電動汽車進行緊急救援。

3 系統(tǒng)功能結構和數(shù)據(jù)流程圖分析

圖1 電池配送系統(tǒng)功能結構圖

3.1 客戶子系統(tǒng)

通過齊全的通信接口，電池的信息傳輸?shù)秸囅到y(tǒng)。當電池的剩余電量為客戶所設置的提醒電量時，電池更換提醒界面（主要包括電池的剩余電量和可行駛里程）將出現(xiàn)在汽車的顯示界面。隨后，客戶可根據(jù)換電站查詢等功能對附近換電站里程進行查詢，通過比較電池可行駛里程和換電站里程的關系，決定是否申請故障報修。通過對換電站等候時間的比較可進行向換電站故障報修的申請，從而縮短客戶等待時間，提高應急配送的效率。

圖2 客戶子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖

3.2 換電站子系統(tǒng)

換電站將會有一個電池的管理信息系統(tǒng)，詳細記錄各電池的各種信息（類型、型號、溫度、電壓、狀態(tài)——已更換、充電中或已充滿等）。通過在一定時期內對已更換電池類型的分析，對不同類型的電池進行需求分析，并將數(shù)據(jù)進行回歸分析，從而確定采購需求，向電池供應商下購買訂單。電池廠商在確定訂單但電池配送前，配送電池的類型和數(shù)量將通過互聯(lián)網傳輸?shù)綋Q電站，換電站工作人員利用POS機在配送電池到貨時對電池進行核實查收。

換電站根據(jù)換電電動汽車的流量和緊急救援的汽車數(shù)量，合理安排員工，實時更新緊急救援等待時間，并在接到緊急救援時，快速有效地到達救援汽車位置并更換電池。為客戶提供高效快速的服務。

圖3 換電站和電池廠商子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖

3.3 電池廠商子系統(tǒng)

3.3.1 數(shù)據(jù)流程分析endprint

電池廠商在接收到來自換電站的訂單后，根據(jù)庫存確定發(fā)貨量，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到換電站管理員，根據(jù)所需配送的換電站的網點分布，根據(jù)最短往返路徑配送電池。在配送過程，利用GPS和RFID結合定位的方法，對配送車輛和電池進行實時監(jiān)控，使整個配送流程可追溯化，可視化。

3.3.2 配送路線優(yōu)化

本文中所優(yōu)化的配送路線是電池廠商到各換電站以及各換電站之間的電池配送，為VRP問題（物流配送車輛的線路優(yōu)化問題），在滿足換電站需求的基礎上，使電池廠商的總運輸費用最小化。

高鵬等使用改進遺傳算法對物流配送線路進行了研究，本文在借鑒該文的基礎上提出了電池配送路線的模型：電池廠商由配送中心，向個換電站配送電池（或某換電站向其他個換電站配送電池），配送中心有輛車，因存在多輛車配送某一換電站、某一輛車配送多換電站，可形成個配送子回路，其中，配送中心和換電站為“節(jié)點”，將其編號：配送中心為“0”，換電站從“1”開始一次編號。表示節(jié)點到節(jié)點的距離；表示回路中的換電站數(shù)量；表示回路中第個換電站的電池需求量，表示第輛車的載重量，表示車輛允許的最大行駛路程。則可得數(shù)學模型：

由于VRP是NP難題，很難用優(yōu)化算法進行直接求解，而啟發(fā)式算法是在可行解中尋求最佳或次佳解，現(xiàn)今已有很多學者都采用改進遺傳算法對其進行求解或優(yōu)化，在此，我們將不再著重研究。

4 結束語

本文主要基于Web網絡的B/S結構和SQL Server2012的數(shù)據(jù)庫管理和結合GPS和RFID定位方法，優(yōu)化電池配送路徑和時間，減小電池配送的時間，使配送流程可視化，從而提高整條配送供應鏈效率。此外，本文仍存在欠缺，有些地方還需進一步完善。

參考文獻

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[2]充電太早 換電剛好 電網和車商的新能源汽車博弈http：//www.china-nengyuan.com/news/20417.html.

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[11]常春光，陳冬文，宋曉宇，等.面向大規(guī)模應急物流配送的線路優(yōu)化模型[A].第七屆中國管理科學與工程論壇論文集[C].2009：1-6.

[12]吳淑娟.配送車輛線路優(yōu)化算法研究[D].河海大學，2005.endprint

電池廠商在接收到來自換電站的訂單后，根據(jù)庫存確定發(fā)貨量，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到換電站管理員，根據(jù)所需配送的換電站的網點分布，根據(jù)最短往返路徑配送電池。在配送過程，利用GPS和RFID結合定位的方法，對配送車輛和電池進行實時監(jiān)控，使整個配送流程可追溯化，可視化。

3.3.2 配送路線優(yōu)化

本文中所優(yōu)化的配送路線是電池廠商到各換電站以及各換電站之間的電池配送，為VRP問題（物流配送車輛的線路優(yōu)化問題），在滿足換電站需求的基礎上，使電池廠商的總運輸費用最小化。

高鵬等使用改進遺傳算法對物流配送線路進行了研究，本文在借鑒該文的基礎上提出了電池配送路線的模型：電池廠商由配送中心，向個換電站配送電池（或某換電站向其他個換電站配送電池），配送中心有輛車，因存在多輛車配送某一換電站、某一輛車配送多換電站，可形成個配送子回路，其中，配送中心和換電站為“節(jié)點”，將其編號：配送中心為“0”，換電站從“1”開始一次編號。表示節(jié)點到節(jié)點的距離；表示回路中的換電站數(shù)量；表示回路中第個換電站的電池需求量，表示第輛車的載重量，表示車輛允許的最大行駛路程。則可得數(shù)學模型：

由于VRP是NP難題，很難用優(yōu)化算法進行直接求解，而啟發(fā)式算法是在可行解中尋求最佳或次佳解，現(xiàn)今已有很多學者都采用改進遺傳算法對其進行求解或優(yōu)化，在此，我們將不再著重研究。

4 結束語

本文主要基于Web網絡的B/S結構和SQL Server2012的數(shù)據(jù)庫管理和結合GPS和RFID定位方法，優(yōu)化電池配送路徑和時間，減小電池配送的時間，使配送流程可視化，從而提高整條配送供應鏈效率。此外，本文仍存在欠缺，有些地方還需進一步完善。

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電池廠商在接收到來自換電站的訂單后，根據(jù)庫存確定發(fā)貨量，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到換電站管理員，根據(jù)所需配送的換電站的網點分布，根據(jù)最短往返路徑配送電池。在配送過程，利用GPS和RFID結合定位的方法，對配送車輛和電池進行實時監(jiān)控，使整個配送流程可追溯化，可視化。

3.3.2 配送路線優(yōu)化

本文中所優(yōu)化的配送路線是電池廠商到各換電站以及各換電站之間的電池配送，為VRP問題（物流配送車輛的線路優(yōu)化問題），在滿足換電站需求的基礎上，使電池廠商的總運輸費用最小化。

高鵬等使用改進遺傳算法對物流配送線路進行了研究，本文在借鑒該文的基礎上提出了電池配送路線的模型：電池廠商由配送中心，向個換電站配送電池（或某換電站向其他個換電站配送電池），配送中心有輛車，因存在多輛車配送某一換電站、某一輛車配送多換電站，可形成個配送子回路，其中，配送中心和換電站為“節(jié)點”，將其編號：配送中心為“0”，換電站從“1”開始一次編號。表示節(jié)點到節(jié)點的距離；表示回路中的換電站數(shù)量；表示回路中第個換電站的電池需求量，表示第輛車的載重量，表示車輛允許的最大行駛路程。則可得數(shù)學模型：

由于VRP是NP難題，很難用優(yōu)化算法進行直接求解，而啟發(fā)式算法是在可行解中尋求最佳或次佳解，現(xiàn)今已有很多學者都采用改進遺傳算法對其進行求解或優(yōu)化，在此，我們將不再著重研究。

4 結束語

本文主要基于Web網絡的B/S結構和SQL Server2012的數(shù)據(jù)庫管理和結合GPS和RFID定位方法，優(yōu)化電池配送路徑和時間，減小電池配送的時間，使配送流程可視化，從而提高整條配送供應鏈效率。此外，本文仍存在欠缺，有些地方還需進一步完善。

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