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新能源产业升级步入关键期,星星充电以数智探路 | 创新场景

基于快速部署、技术创新等因素的考量,星星充电选择创立之初就将业务“长”在云上。自2014年成立以来,一方面通过推出和建设更多类型的充电桩,来满足日益增长的消费者充电需求,为用户打造充电全生命周期平台;另一方面,基于物联网和云计算技术,推出了“云、管、端”的充电桩管理模型,将充电过程智能化和高效化。伴随着人工智能技术的不断成熟,星星充电也在探索如何将人工智能与业务场景深度集成并实现创新。

本文摘自《云栖战略参考》,这本刊物由阿里云与钛媒体联合策划。目的是为了把各个行业先行者的技术探索、业务实践呈现出来,与思考同样问题的“数字先行者”共同探讨、碰撞,希望这些内容能让你有所启发。

随着新能源汽车保有量的逐年攀升,对应的充电基础设施需求也相应激增。这种需求的爆发式增长,为充电桩技术革新和产业升级带来了新的挑战。近年来,中国充电基础设施实现了飞跃式的增长,建成了世界上服务范围广、品种类型全、覆盖广泛的充电网络体系。尽管如此,充电桩的规模和发展速度仍然与新能源汽车市场的快速扩张存在差距。

根据中国充电联盟统计数据显示,截至2023年9月,全国充电基础设施累计数量仅为764.2万台,其中在2023年1月至9月份,充电基础设施增量为243.2万台,而同期新能源汽车的销量高达627.8万辆,桩车增量比约为1:2.6。这意味着,平均每售出2.6辆新能源汽车,仅对应1个新增充电点。

充电桩作为新能源汽车普及的一项关键基础设施,其规模的迅速扩张及向二三线城市乃至小城镇的市场下沉布局已成为行业紧迫任务。然而,在充电桩规模化发展的过程中,不同补能场景的更优适配方案和运维运营管理复杂等挑战日益凸显。若要确保新能源汽车行业的长期繁荣和可持续发展,解决这些核心问题不仅急切,而且必须采取切实有效的技术手段。

云上的充电业务高速发展 

充电桩功率不断增大,不同场景的补能方案也日趋完善,未来,更高效的运维、运营管理已成为充电桩能否覆盖且持续拥抱更多城市、更多地区市场的关键因素。

万帮数字能源(核心品牌为“星星充电”)作为亚洲数字能源领域独角兽,为全国乃至全球客户提供设备、平台、用户和数据运营、光储充放、绿电交易等综合服务,在充电基础设施领域处于领先地位。自2014年成立以来,一方面通过推出和建设更多类型的充电桩,来满足日益增长的消费者充电需求,为用户打造充电全生命周期平台;另一方面,基于物联网和云计算技术,推出了“云、管、端”的充电桩管理模型,将充电过程智能化和高效化。

通过上云,企业可以获得更高效的技术支持,同时也可以减少在IT设备、服务器、网络等方面的投入,降低企业的技术开发成本,无需再过多关心技术基础设施,而能更专注于自身的业务创新和发展。“基于快速部署、技术创新等因素的考量,星星充电选择创立

之初就将业务‘长’在云上。在飞天云计算操作系统之上,星星充电自研了国产的充电服务平台,并可以随时获得敏捷绿色的算力供给,云计算对于快速发展的企业而言,显然是一个很好的路径。”万帮数字能源高级副总裁王迪表示。

在成立之初,星星充电选择了中心化平台的部署方式,以节点覆盖国内各地的充电场站,为全国车主提供充电服务。集中化的方式在早期覆盖一线城市可以正常运转,但充电桩业务实则是一个极其分布式的业务,随着业务扩展到全球各地,桩和用户遍布在全球各地,距离中心节点较远的地区难免就会遇到应用打开慢、充电桩管控运维实时性差问题,导致用户体验下降。

为了解决平台离用户远、离桩远的问题,2021年,星星充电在阿里云全球数据中心的基础上,构建了新一代分布式的充电业务平台。该充电业务中心平台分布式地部署在阿里云的多个中心云节点上,在阿里云边缘云节点上建设充电桩IoT接入平台。这种分级的分布式架构,可以更就近覆盖本地市场,实现了终端用户就近访问,大大缩短了充电过程全链路的端到端时延,车主充电体验也得到大幅改善。

以数据之力解决充电桩的运维难题

星星充电在全国各地的充电基础设施、充电设备都属于智能设备,每一次用户使用充电桩的充电过程数据,如电流、电压、充电枪的温度等信息,都会被实时上传到充电平台。数据的价值没有得到充分挖掘和利用。

随着管理越来越精细化,数据采集的范围从原先的充电桩整体,细化到了充电枪、电源模块、屏幕等具体核心部件中,并且要进行实时采集。面对激增的数据采集频率和数据采集范围,原有的数据架构显然已经不能满足星星充电对于数字化的需求。

不仅于此,随着新能源汽车保有量的不断增加,充电桩的需求已经从原先的一二线城市,向着二三线甚至小城镇转移,在此过程中,如何更好地打通并盘活这些地方充电桩数据,实现设备的实时监控、运维管理前置等步骤,也成为了全行业所面临的痛点之一。

面对上述种种痛点,一开始就将技术重心和业务布局瞄准云端的星星充电,快速意识到充电场站投建运维不止要线上化,更要科学化和智能化。星星充电在2019年开始布局主动运维的算法研发,构建了从设备原材料到最终运营阶段的全生命周期资产管理,并形成覆盖“云–数–端–用”的智慧能源管理云平台。

“以前,星星充电的业务是基于物联网开展,现在以及未来,我们将更多围绕互联网进行业务布局和发展。”万帮数字化服务中心总经理储丹称。

星星充电基于阿里云的大数据平台,以MaxCompute、DataWorks、Flink、Hologres等大数据产品构建了离线数仓和实时数仓,解决了数据的及时收集、统一存储和管理的问题。自2019年至2020年,陆续建设的充电桩智能运维平台和充电业务数据中台,让云端实时的防护联动系统能够对充电参数做及时预警,通过数据和算法改进充电桩的运营效率。

在数据中台的基础上,星星充电打造了智能运维解决方案,工程师可以基于历史各种设备的异常情况做模型化的研发,使之能通过一些特征数据预测到设备可能已经产生的一些异常,或是可能存在的故障风险。最终,通过监控大屏,进行实时观察,借助异常告警、自动工单等数据产品,让运维人员能够早于最终用户去提前发现并及时检修异常设备,对运维体系实现质变。

“原先我们的数据采集频率在90秒左右,随着运营的需求不断增加,目前频率已经缩短到17秒左右了。”谈及对大数据平台升级后的效果时,储丹表示,“与此同时,我们根据核心部件的数据,进行数据分析,判断设备发生故障的可能性,进行主动维护,从而提升用户体验。”

以主动运维为例,星星充电从2016年开始尝试主动运维的运维模式,最初采用离线报表的形式,直到2019年12月份,星星充电将原本的离线运维方式逐步转变为实时计算。“刚开始,我们先在两个省进行试点,后来逐步开放,通过实时监测,防止电池过温,以及电池BMS异常等情况的发生。”储丹回忆称。

星星充电在运维方面的投入显著下降,原有的运维人员也可以更加专注于设备的监控和设备数据的采集及分析,实现了降本增效的目标。

在2021年,基于Dataphin的投入使用,更是基于企业级互联网架构,助力了系统的重构与升级,实现核心业务的实时在线和统一管理,从而沉淀公司级数据平台,

促进业务敏捷化发展,助力星星充电打造标准统一、资产化、服务化和闭环自优化的数据体系。

All-in-one解决充电业务的安全难题

充电桩属于国家关键基础设施,对于等保的要求极高,所以星星充电选择任何产品和服务时,安全合规是一切的前提。

早在2020年,星星充电便宣布与国家电网、南方电网等运营商打通形成全国一张网,并作为一个开放平台,将自身技术与“硬件+软件+服务”系列资源整体支持同行小微企业的发展。然而,正因为其业务覆盖全国甚至海外多Region、多形态(IDC、云上)、多账号(不同云平台)的业务模式,导致安全边界变得模糊,给安全运维带来了挑战。

据悉,星星充电APP已拥有超过千万的注册新能源车主。在面对ToB业务扩张与ToC消费者端用户量激增的双重压力下,强大的用户基数要求星星充电的平台拥有坚固的安全防御体系与前置化的检测、报警响应能力,杜绝受DDoS攻击或者爬虫BOT影响而导致业务瘫痪,从而影响用户体验。

同时,共享充电桩作为电动汽车的首要接口,更间接成为了交通信息的收集者、传递者与承载者,攻防之外的各场景各点位的整体安全水位提升迫在眉睫,等保合规问题不容小觑。此外,整个行业都缺乏本地安全人才,一旦陷入安全事件的重围,安全团队可能会捉襟见肘。

为了一举解决安全风险问题,星星充电采用了阿里云的All-in-one安全管理理念,建设了星星充电安全应急响应中心。

通过安全事件处置涉及网络侧、主机侧等多产品联动,星星充电可直接在阿里云安全中心内查看恶意攻击路径并进行拦截及查杀。通过互联网边界防护,提供BGP高防,解决真实IP隐藏,对公网资源进行集中管理和流量检测,拒绝充电桩业务延时。

针对H5小程序、APP充电应用层的安全,提供互联网方向边界安全隔离能力,能够支持主动外连检测与防御。针对物联网服务,实施安全流量检测和异常链接监控,及时发现和预警潜在的安全风险。通过云内网络分区防护,实现不同VPC之间隔离、跨账户的统一管理、

跨Region统一隔离防护、跨网络的安全统一管理、跨账户的统一安全管理,以及依托VPC内部防护实现了主机安全和容器的安全。

自安全中心建成以来,通过主机漏洞和中间件漏洞的主动感知,星星充电共计主动修复了700余个主机漏洞和中间件、数据库漏洞。通过商业反爬能力,在应用层也有效拦截了3亿余次恶意爬虫对公网接口的盗刷攻击,保护了用户的数据和接口安全。

阿里云化繁为简的云原生安全管理能力与多年的防御经验,也保障星星充电的每位车主都能乘兴而至,满电而归,让星星充电能释放更多运营成本,优化更多细节业务难题。

探索更多创新可能 

在“双碳”目标的引导下,星星充电结合自身业务独特优势,在微电网领域迈开探索之步。通过建设微电网,星星充电不仅能够提高充电设施的可再生能源利用率和充电的稳定性,而且能借助微电网在电力需求低谷时段执行需求侧响应,有效稳定整体电网负荷。

“目前,星星充电在国内几个省份都有和当地的省级电网公司的交易中心和虚拟电厂运营平台进行对接,”王迪指出,“我们希望通过实现规模化以后,让充电基础设施从单一的充电功能,走向未来的三网融合发展。”

伴随着人工智能技术的不断成熟,星星充电也在探索如何将人工智能与业务场景深度集成并实现创新。在与阿里云合作的基础上,星星充电正进一步挖掘人工智能在充电服务中的潜力。例如,通过安装在充电桩机位的广角摄像头,人工智能分析用户的充电行为,优化充电体验。

在设备监测方面,得益于阿里云提供的API接口服务、算力及多种图形处理算法,星星充电正在利用图像识别等人工智能技术在监测设备零部件、提高设备准确率等方面进行探索,“目前这个应用场景我们已经处于小规模试点阶段。”储丹指出,“除此之外,我们还利用算法,对能源的价格进行预测,帮助我们进行决策。”

未来,星星充电的创新发展也必然是建立在智能化的云底座之上,围绕如何更好的利用数据,以及提供算法服务的能力等方面展开深入的探索,进一步推动中国充电基础设施数智化发展。

本文摘自《云栖战略参考》总第15期

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