電動汽車充電站智慧管理系統(tǒng)的研究

何訪

【摘 要】本文提出一種在智慧城市、互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下新能源電動汽車充電站管理系統(tǒng)的設(shè)計方案，通過對充電站中充電樁裝設(shè)傳感器模塊和wifi模塊，自動將充電數(shù)據(jù)發(fā)送到云端服務(wù)器，從而實現(xiàn)對地理位置分散、缺乏統(tǒng)一調(diào)度的充電站進(jìn)行集中的監(jiān)測和管理，同時提供APP的精確查詢、充電預(yù)約、實時監(jiān)控等業(yè)務(wù)。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；充電站；管理系統(tǒng)

中圖分類號： U495；TP391.44；TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）26-0139-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.062

Research on Intelligent Management System of Electric Vehicle Charging Station

HE Fang

（College of Electrical Engineering，Guizhou University，Guiyang Guizhou 550025，China）

【Abstract】This paper proposes a design scheme of the new energy electric vehicle charging station management system in the smart city and the Internet environment. By installing the sensor module and the wifi module in the charging station， the charging data is automatically sent to the cloud server， thereby realizing Centralized monitoring and management of charging stations with geographically dispersed and lack of unified scheduling， and providing accurate inquiry， charging reservation， real-time monitoring and other services of APP.

【Key words】Internet of Things；Charging station；Management system

0 前言

在霧霾等環(huán)境壓力下，人們對“新能源汽車”的關(guān)注度顯著增高，中央及地方相繼出臺新能源汽車的扶持政策，加快推廣新能源汽車，但制約因素仍然存在，尤其是充電站（樁）規(guī)劃建設(shè)滿足不了新的充電應(yīng)用需求，已成為發(fā)展新能源汽車行業(yè)的阻礙[1]。另一方面，現(xiàn)有電動汽車充電站存在地理位置分散、數(shù)量有限及缺乏統(tǒng)一調(diào)度等問題，嚴(yán)重影響了電動汽車充電的便捷性，同時造成了大量充電站資源的閑置浪費因此，行業(yè)和市場迫切需要新的技術(shù)和新應(yīng)用來解決充電設(shè)施的建設(shè)以及應(yīng)用中的難題。本文提出的技術(shù)方案為這一應(yīng)用提出建議，起到一定的參考作用。

1 電動汽車充電樁智慧管理系統(tǒng)的設(shè)計原則

1.1 可靠性和可用性設(shè)計原則

隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們在日常生活過程中對產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和實用性越來越關(guān)注，因此在實際中，在進(jìn)行電動汽車充電樁智慧管理系統(tǒng)的設(shè)計時，首先要遵循的一項原則就是在設(shè)計過程中確保系統(tǒng)的可靠性和可用性。只有加強系統(tǒng)的可靠性設(shè)計，充電管理系統(tǒng)在運行中，才能保證正常的運轉(zhuǎn)和信息的安全；可用性設(shè)計則是系統(tǒng)將提供友好、直觀易用操作界面，以用戶體驗為中心，建設(shè)覆蓋范圍廣、簡單易用、服務(wù)質(zhì)量高的充電設(shè)施管理系統(tǒng)。另外可靠性設(shè)計原則還包括整個系統(tǒng)的安全性設(shè)計，能保障系統(tǒng)在實際運行過程中穩(wěn)定可靠，防止外部入侵引發(fā)的系統(tǒng)信息泄露和系統(tǒng)奔潰，這樣才能使系統(tǒng)安全可靠。

1.2 系統(tǒng)開放性設(shè)計原則

電動汽車充電站智慧管理系統(tǒng)建設(shè)遵循開放性原則，系統(tǒng)能夠支持各類硬件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，根據(jù)各類硬件設(shè)計所需的通訊接口，因此首先要注重對通訊協(xié)議的設(shè)計，各類系統(tǒng)之間采用標(biāo)的準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，所以還應(yīng)對各類充電設(shè)備制造商，運營商等系統(tǒng)的用戶產(chǎn)生的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)做出統(tǒng)一規(guī)范，使其符合國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)開放性設(shè)計應(yīng)當(dāng)考慮使用開放的國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，例如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議TCP/IP，路由協(xié)議OSPF、IS-IS，網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP以及RMON等。同時，系統(tǒng)的開放性設(shè)計也應(yīng)該對系統(tǒng)的兼容性設(shè)計作出要求，系統(tǒng)應(yīng)能夠適應(yīng)多種主流主機(jī)平臺、數(shù)據(jù)庫平臺、中間件平臺，具有較強的跨系統(tǒng)平臺的能力。

2 電動汽車充電站智慧管理系統(tǒng)設(shè)計

2.1 電動汽車充電站智慧管理系統(tǒng)總體方案

充電站智慧系統(tǒng)主要包括云端服務(wù)器、智慧充電樁和用戶三大部分如圖1所示，其中云端服務(wù)器包括充電樁調(diào)度系統(tǒng)、管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫。充電樁調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)用戶和充電樁需求的不同，可以利用多種充電樁的調(diào)度策略，為充電樁運營商提供其最感興趣的方案，并為用戶推薦最合適的充電樁，方便用戶充電。管理系統(tǒng)則主要實現(xiàn)充電樁和用戶的信息管理；數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和更新。智慧充電樁是安裝有物聯(lián)網(wǎng)感知模塊、控制模塊和wifi模塊的充電樁，提供數(shù)據(jù)采集、互聯(lián)網(wǎng)和充電控制功能。用戶主要是移動端APP用戶，可為其提供便捷的充電服務(wù)。

2.2 云端服務(wù)器

云服務(wù)的主要功能包括接收充電樁的運行數(shù)據(jù)和充電的交易數(shù)據(jù)，然后上傳到云服務(wù)器，從而通過系統(tǒng)管理、調(diào)度管理、信息采集管理、以及監(jiān)控管理來使用戶獲得數(shù)據(jù)服務(wù)。其中，系統(tǒng)管理用于操作系統(tǒng)信息管理、日志管理、權(quán)限管理、菜單管理、參數(shù)管理、角色管理和用戶管理等；調(diào)度管理主要實現(xiàn)智慧充電樁數(shù)據(jù)的收集和計算，并向APP用戶提供充電策略和數(shù)據(jù)服務(wù)，從而使用戶獲得個性化的充電功能；信息采集管理一般結(jié)合調(diào)度管理，用來采集充電數(shù)據(jù)，同時提供其他數(shù)據(jù)采集，如地理位置信息、信息檔案采集、交易明細(xì)采集，確保電費賬目精準(zhǔn)無誤，并提供客戶交易信息檢索、計費管理等功能；監(jiān)控管理主要檢測直流、交流充電樁的運行情況，確保充電設(shè)備運行參數(shù)和充電設(shè)備狀態(tài)信息正常。

2.3 智慧充電樁

智慧充電樁是安裝有物聯(lián)網(wǎng)傳感器模塊、控制模塊和wifi模塊的充電樁，一般包括直流和交流兩種智能充電。其中物聯(lián)網(wǎng)傳感器模塊主要實現(xiàn)充電樁運行時周邊環(huán)境的數(shù)據(jù)采集和傳輸，例如地理位置、溫度、濕度、電能質(zhì)量等數(shù)據(jù)，為充電樁運營和充電應(yīng)用提供參考?？刂颇K一般采用ARM系列主控芯片和嵌入式高效操作系統(tǒng)，主要實現(xiàn)對充電樁的控制以及管理，把收集到的充電樁的運行數(shù)據(jù)和充電交易數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器。wifi模塊主要實現(xiàn)充電樁與服務(wù)器的互聯(lián)功能，使數(shù)據(jù)能實時、高效地傳輸?shù)皆品?wù)器上。

2.3 APP客戶端

APP客戶端可采用采用經(jīng)典的分層設(shè)計框架，從而提高擴(kuò)展性。主要分為三層，既表示層（UI）、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）、數(shù)據(jù)訪問層（DAL）。表示層向用戶展現(xiàn)特定業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，采集用戶的輸入信息和操作；業(yè)務(wù)邏輯層從DAL中獲取數(shù)據(jù)，在UI顯示；從UI中獲取用戶指令和數(shù)據(jù)，執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯或通過DAL寫入數(shù)據(jù)源；數(shù)據(jù)訪問層直接操作數(shù)據(jù)庫，針對數(shù)據(jù)的增添刪除修改查找；具體為業(yè)務(wù)邏輯層或表示層提供數(shù)據(jù)服務(wù)。用戶通過APP可以實現(xiàn)以下功能：（1）精確查詢充電樁、支持接口和支付方式、充電樁類型、造配車型；（2）智能導(dǎo)航，支持多家導(dǎo)航軟件，實時反饋位置距離；（3）充電預(yù)約，可對目標(biāo)充電樁發(fā)起預(yù)約，隨叫隨到；（4）自主建樁，發(fā)現(xiàn)第三方充電樁可以上報APP接入；（5）實時監(jiān)控充電數(shù)據(jù)，隨時查看充電費用等等。

3 結(jié)束語

本文提出一種在智慧城市、互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下新能源電動汽車充電站管理系統(tǒng)的設(shè)計方案，通過對充電站中充電樁裝設(shè)傳感器模塊和wifi模塊，自動將充電數(shù)據(jù)發(fā)送到云端服務(wù)器，從而實現(xiàn)對地理位置分散、缺乏統(tǒng)一調(diào)度的充電站進(jìn)行集中的監(jiān)測和管理，同時提供APP的精確查詢、充電預(yù)約、實時監(jiān)控等業(yè)務(wù)。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，人們對充電設(shè)施的需求和應(yīng)用越來越豐富要求也水漲船高。因此，在大數(shù)據(jù)的發(fā)展環(huán)境下，電動汽車充電站智慧管理系統(tǒng)的研究，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和壯大上有著積極的和先導(dǎo)的意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊貝.電動汽車充電站及充電樁的發(fā)展前景與典型設(shè)計的探討[J].上海節(jié)能，2017（07）：411-414.

[2]陸燦楠，葉樺，仰燕蘭，闕宇翔.校園電動自行車充電管理系統(tǒng)的設(shè)計[J].信息技術(shù)與信息化，2016（11）：48-51.

[3]孟瑩，曹以龍，曾俊冬.電動汽車充電站智能管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].儀表技術(shù)，2016（05）：22-24.