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摘 要 目前，国家电网提出了“换电为主、插充为辅、集中充电、统一配送”的方针。换电模式将成为未来电动汽车的主流，电池的合理调配也将随之成为一大问题。因此，设计出一个有效的、现代化的管理信息系统将有助于加强电池配送管理，提高工作效率。本系统是基于Web网络的B/S结构和SQL Server2012的数据库管理，根据需求将其分为电池供应商向换电站配送电池的子系统和换电站向紧急客户配送电池的子系统，通过实时监控配送过程和优化配送路径，以满足不同客户的需求。
关键词 电动汽车电池；配送管理；系统构建
中图分类号：U463.63 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）05-0067-02
在当今社会能源危机和环境恶化的背景下，随着电池技术的发展，电动汽车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油汽车，并开始在世界范围内逐渐推广应用，以电动汽车为代表的新一代节能与环保汽车是汽车工业发展的必然趋势。受到我国电力系统承载力以及住房环境的限制，未来电动汽车将采用换电为主的模式。建立合理有效的电池配送系统将有助于对我国未来汽车的管理，也有利于促进我国电动汽车的快速发展。
本文是在了解现今电动汽车相关配送研究的基础上，结合关于其他货物配送的研究，针对换电站和电动汽车客户的电池配送需求，提出自己对电池配送管理系统的理解。
1 系统开发环境
1.1 电池管理信息系统
为了满足电动汽车的实际运行需求，电池管理系统在功能、可靠稳定性和实用性等方面都做出了重要努力。检测方面，电压、温度及电流高测量精度，基本满足车辆运行和电池使用的要求。数据通讯方面，配备齐全的通信结口，可以将电池的信息发送给整车控制器，显示界面以及充电机等。数据库管理方面，多配备电池运行和充电数据的数据库管理系统，便于对电池性能进行评价，对车用电池的优化设计提供数据支持。
根据现有电池的研究，可以实现电池数据的传输，有利于电池服务各方和使用者了解电池的动态，本文在该基础上实现对电池配送系统的构建。
1.2 GPS和RFID定位
刘超等对城市车辆进行了基于GPS和RFID定位系统的设计，该系统主要由GPS模块RFID模块、GPRS模块等部分组成。该系统通过接收GPS数据和RFID数据，依托ARM平台进行分析处理，分析处理的结果通过GPRS模块发送到监控中心以实现对车辆的监控与导航。该系统的实现弥补了现有GPS定位技术的不足，大大提高了城市中车辆导航的精确性。
利用电池RFID电子标签使电池身份化，再根据具有定位系统的车载终端，可实时对电池和配送车辆进行定位追踪，掌握电池的准确位置，使动态配送过程可行化。
1.3 SQL Server 2012
SQL Server 2012是一个全面的数据库平台，使用集成的商业智能（BI）工具提供了企业级的数据管理，具有开放、可伸缩性、安全性和可拓展性等优点。它集数据定义、数据操纵、数据管理的功能于一体，语言风格统一，是一个具备完全Web支持的数据库产品，能够实现对业务数据的高效、可靠地管理。SQL Server 2012采用列式存储的索引，大大提高了数据仓库的查询效率。
2 系统需求
电池的配送途径主要包括电池厂商向换电站的配送和换电站向应急客户的配送。该系统的目的是实现对电池的动态调度，根据不同客户的需求，对各调配途径上的电池进行合理规划并实时监控，实现电池配送。满足多元化的配送管理需求，构建智能化的电池配送体系，提高电池的配送效率。
电动汽车主要采用的是换电为主的模式，电池在各个换电站进行动态游动。换电模式下，换电站的建设正如加油站建设一样需要布局大量的配送服务网点来满足换点业务的需求。各换电站都有各自的需求，通过实时监控，电池厂商利用合理配送路线将电池配送到各换电站将有利于提高整条电池配送供应链的效率，实现电池的智能化调度。此外，当电动汽车在行驶中，遇到紧急情况导致车辆因电力不足造成无法行驶，此时由于距离充电服务区域存在一定距离，车辆由于无法继续工作不能行驶到换电站区域完成电动汽车的充换电，对电动汽车进行紧急救援。
3 系统功能结构和数据流程图分析
图1 电池配送系统功能结构图
3.1 客户子系统
通过齐全的通信接口，电池的信息传输到整车系统。当电池的剩余电量为客户所设置的提醒电量时，电池更换提醒界面（主要包括电池的剩余电量和可行驶里程）将出现在汽车的显示界面。随后，客户可根据换电站查询等功能对附近换电站里程进行查询，通过比较电池可行驶里程和换电站里程的关系，决定是否申请故障报修。通过对换电站等候时间的比较可进行向换电站故障报修的申请，从而缩短客户等待时间，提高应急配送的效率。
图2 客户子系统数据流程图
3.2 换电站子系统
换电站将会有一个电池的管理信息系统，详细记录各电池的各种信息（类型、型号、温度、电压、状态——已更换、充电中或已充满等）。通过在一定时期内对已更换电池类型的分析，对不同类型的电池进行需求分析，并将数据进行回归分析，从而确定采购需求，向电池供应商下购买订单。电池厂商在确定订单但电池配送前，配送电池的类型和数量将通过互联网传输到换电站，换电站工作人员利用POS机在配送电池到货时对电池进行核实查收。
换电站根据换电电动汽车的流量和紧急救援的汽车数量，合理安排员工，实时更新紧急救援等待时间，并在接到紧急救援时，快速有效地到达救援汽车位置并更换电池。为客户提供高效快速的服务。
图3 换电站和电池厂商子系统数据流程图
3.3 电池厂商子系统
3.3.1 数据流程分析 电池厂商在接收到来自换电站的订单后，根据库存确定发货量，并将数据发送到换电站管理员，根据所需配送的换电站的网点分布，根据最短往返路径配送电池。在配送过程，利用GPS和RFID结合定位的方法，对配送车辆和电池进行实时监控，使整个配送流程可追溯化，可视化。
3.3.2 配送路线优化
本文中所优化的配送路线是电池厂商到各换电站以及各换电站之间的电池配送，为VRP问题（物流配送车辆的线路优化问题），在满足换电站需求的基础上，使电池厂商的总运输费用最小化。
高鹏等使用改进遗传算法对物流配送线路进行了研究，本文在借鉴该文的基础上提出了电池配送路线的模型：电池厂商由配送中心，向个换电站配送电池（或某换电站向其他个换电站配送电池），配送中心有辆车，因存在多辆车配送某一换电站、某一辆车配送多换电站，可形成个配送子回路，其中，配送中心和换电站为“节点”，将其编号：配送中心为“0”，换电站从“1”开始一次编号。表示节点到节点的距离；表示回路中的换电站数量；表示回路中第个换电站的电池需求量，表示第辆车的载重量，表示车辆允许的最大行驶路程。则可得数学模型：
由于VRP是NP难题，很难用优化算法进行直接求解，而启发式算法是在可行解中寻求最佳或次佳解，现今已有很多学者都采用改进遗传算法对其进行求解或优化，在此，我们将不再着重研究。
4 结束语
本文主要基于Web网络的B/S结构和SQL Server2012的数据库管理和结合GPS和RFID定位方法，优化电池配送路径和时间，减小电池配送的时间，使配送流程可视化，从而提高整条配送供应链效率。此外，本文仍存在欠缺，有些地方还需进一步完善。
参考文献
[1]郭勇.港口汽车疏运流程优化研究及实现[D].北京交通大学，2009.
[2]充电太早 换电刚好 电网和车商的新能源汽车博弈http：//www.china-nengyuan.com/news/20417.html.
[3]北京市电力公司.电池配送车：中国，201020035333.4
[P].2012-09-19.
[4]北京凯特专用汽车有限公司.电池配送专用车：中国，201220615529.0[P].2013-05-15.
[5]山东电力集团公司. 一种基于PFID的动力电池配送系统：中国，201020119864.1[P].2012-12-19.
[6]邓爱民.城市配送系统优化研究[D].武汉理工大学，2005.
[7]谢明.电子商务物流配送系统设计与应用[D].湖南大学，2011.
[8]李建民.物流配送系统规划和设计研究[D].武汉理工大学，2003.
[9]刘超，卢晓春，徐劲松，等.基于GPS和RFID的城市车辆定位系统的设计[J].时间频率学报，2012，35（3）：169-174.
[10]高鹏，徐瑞华.物流配送线路优化的改进遗传算法研究[J].交通运输系统工程与信息，2006，6（6）：120-124
[11]常春光，陈冬文，宋晓宇，等.面向大规模应急物流配送的线路优化模型[A].第七届中国管理科学与工程论坛论文集[C].2009：1-6.
[12]吴淑娟.配送车辆线路优化算法研究[D].河海大学，2005.
关键词 电动汽车电池；配送管理；系统构建
中图分类号：U463.63 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）05-0067-02
在当今社会能源危机和环境恶化的背景下，随着电池技术的发展，电动汽车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油汽车，并开始在世界范围内逐渐推广应用，以电动汽车为代表的新一代节能与环保汽车是汽车工业发展的必然趋势。受到我国电力系统承载力以及住房环境的限制，未来电动汽车将采用换电为主的模式。建立合理有效的电池配送系统将有助于对我国未来汽车的管理，也有利于促进我国电动汽车的快速发展。
本文是在了解现今电动汽车相关配送研究的基础上，结合关于其他货物配送的研究，针对换电站和电动汽车客户的电池配送需求，提出自己对电池配送管理系统的理解。
1 系统开发环境
1.1 电池管理信息系统
为了满足电动汽车的实际运行需求，电池管理系统在功能、可靠稳定性和实用性等方面都做出了重要努力。检测方面，电压、温度及电流高测量精度，基本满足车辆运行和电池使用的要求。数据通讯方面，配备齐全的通信结口，可以将电池的信息发送给整车控制器，显示界面以及充电机等。数据库管理方面，多配备电池运行和充电数据的数据库管理系统，便于对电池性能进行评价，对车用电池的优化设计提供数据支持。
根据现有电池的研究，可以实现电池数据的传输，有利于电池服务各方和使用者了解电池的动态，本文在该基础上实现对电池配送系统的构建。
1.2 GPS和RFID定位
刘超等对城市车辆进行了基于GPS和RFID定位系统的设计，该系统主要由GPS模块RFID模块、GPRS模块等部分组成。该系统通过接收GPS数据和RFID数据，依托ARM平台进行分析处理，分析处理的结果通过GPRS模块发送到监控中心以实现对车辆的监控与导航。该系统的实现弥补了现有GPS定位技术的不足，大大提高了城市中车辆导航的精确性。
利用电池RFID电子标签使电池身份化，再根据具有定位系统的车载终端，可实时对电池和配送车辆进行定位追踪，掌握电池的准确位置，使动态配送过程可行化。
1.3 SQL Server 2012
SQL Server 2012是一个全面的数据库平台，使用集成的商业智能（BI）工具提供了企业级的数据管理，具有开放、可伸缩性、安全性和可拓展性等优点。它集数据定义、数据操纵、数据管理的功能于一体，语言风格统一，是一个具备完全Web支持的数据库产品，能够实现对业务数据的高效、可靠地管理。SQL Server 2012采用列式存储的索引，大大提高了数据仓库的查询效率。
2 系统需求
电池的配送途径主要包括电池厂商向换电站的配送和换电站向应急客户的配送。该系统的目的是实现对电池的动态调度，根据不同客户的需求，对各调配途径上的电池进行合理规划并实时监控，实现电池配送。满足多元化的配送管理需求，构建智能化的电池配送体系，提高电池的配送效率。
电动汽车主要采用的是换电为主的模式，电池在各个换电站进行动态游动。换电模式下，换电站的建设正如加油站建设一样需要布局大量的配送服务网点来满足换点业务的需求。各换电站都有各自的需求，通过实时监控，电池厂商利用合理配送路线将电池配送到各换电站将有利于提高整条电池配送供应链的效率，实现电池的智能化调度。此外，当电动汽车在行驶中，遇到紧急情况导致车辆因电力不足造成无法行驶，此时由于距离充电服务区域存在一定距离，车辆由于无法继续工作不能行驶到换电站区域完成电动汽车的充换电，对电动汽车进行紧急救援。
3 系统功能结构和数据流程图分析
图1 电池配送系统功能结构图
3.1 客户子系统
通过齐全的通信接口，电池的信息传输到整车系统。当电池的剩余电量为客户所设置的提醒电量时，电池更换提醒界面（主要包括电池的剩余电量和可行驶里程）将出现在汽车的显示界面。随后，客户可根据换电站查询等功能对附近换电站里程进行查询，通过比较电池可行驶里程和换电站里程的关系，决定是否申请故障报修。通过对换电站等候时间的比较可进行向换电站故障报修的申请，从而缩短客户等待时间，提高应急配送的效率。
图2 客户子系统数据流程图
3.2 换电站子系统
换电站将会有一个电池的管理信息系统，详细记录各电池的各种信息（类型、型号、温度、电压、状态——已更换、充电中或已充满等）。通过在一定时期内对已更换电池类型的分析，对不同类型的电池进行需求分析，并将数据进行回归分析，从而确定采购需求，向电池供应商下购买订单。电池厂商在确定订单但电池配送前，配送电池的类型和数量将通过互联网传输到换电站，换电站工作人员利用POS机在配送电池到货时对电池进行核实查收。
换电站根据换电电动汽车的流量和紧急救援的汽车数量，合理安排员工，实时更新紧急救援等待时间，并在接到紧急救援时，快速有效地到达救援汽车位置并更换电池。为客户提供高效快速的服务。
图3 换电站和电池厂商子系统数据流程图
3.3 电池厂商子系统
3.3.1 数据流程分析 电池厂商在接收到来自换电站的订单后，根据库存确定发货量，并将数据发送到换电站管理员，根据所需配送的换电站的网点分布，根据最短往返路径配送电池。在配送过程，利用GPS和RFID结合定位的方法，对配送车辆和电池进行实时监控，使整个配送流程可追溯化，可视化。
3.3.2 配送路线优化
本文中所优化的配送路线是电池厂商到各换电站以及各换电站之间的电池配送，为VRP问题（物流配送车辆的线路优化问题），在满足换电站需求的基础上，使电池厂商的总运输费用最小化。
高鹏等使用改进遗传算法对物流配送线路进行了研究，本文在借鉴该文的基础上提出了电池配送路线的模型：电池厂商由配送中心，向个换电站配送电池（或某换电站向其他个换电站配送电池），配送中心有辆车，因存在多辆车配送某一换电站、某一辆车配送多换电站，可形成个配送子回路，其中，配送中心和换电站为“节点”，将其编号：配送中心为“0”，换电站从“1”开始一次编号。表示节点到节点的距离；表示回路中的换电站数量；表示回路中第个换电站的电池需求量，表示第辆车的载重量，表示车辆允许的最大行驶路程。则可得数学模型：
由于VRP是NP难题，很难用优化算法进行直接求解，而启发式算法是在可行解中寻求最佳或次佳解，现今已有很多学者都采用改进遗传算法对其进行求解或优化，在此，我们将不再着重研究。
4 结束语
本文主要基于Web网络的B/S结构和SQL Server2012的数据库管理和结合GPS和RFID定位方法，优化电池配送路径和时间，减小电池配送的时间，使配送流程可视化，从而提高整条配送供应链效率。此外，本文仍存在欠缺，有些地方还需进一步完善。
参考文献
[1]郭勇.港口汽车疏运流程优化研究及实现[D].北京交通大学，2009.
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