電動汽車充電站智慧管理系統的研究

何訪

【摘 要】本文提出一種在智慧城市、互聯網的環境下新能源電動汽車充電站管理系統的設計方案，通過對充電站中充電樁裝設傳感器模塊和wifi模塊，自動將充電數據發送到云端服務器，從而實現對地理位置分散、缺乏統一調度的充電站進行集中的監測和管理，同時提供APP的精確查詢、充電預約、實時監控等業務。

【關鍵詞】物聯網；充電站；管理系統

中圖分類號： U495；TP391.44；TN929.5 文獻標識碼： 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

在霧霾等環境壓力下，人們對“新能源汽車”的關注度顯著增高，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）規劃建設滿足不了新的充電應用需求，已成為發展新能源汽車行業的阻礙[1]。另一方面，現有電動汽車充電站存在地理位置分散、數量有限及缺乏統一調度等問題，嚴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，行業和市場迫切需要新的技術和新應用來解決充電設施的建設以及應用中的難題。本文提出的技術方案為這一應用提出建議，起到一定的參考作用。

1 電動汽車充電樁智慧管理系統的設計原則

1.1 可靠性和可用性設計原則

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

1.2 系統開放性設計原則

電動汽車充電站智慧管理系統建設遵循開放性原則，系統能夠支持各類硬件和網絡系統，根據各類硬件設計所需的通訊接口，因此首先要注重對通訊協議的設計，各類系統之間采用標的準數據接口，所以還應對各類充電設備制造商，運營商等系統的用戶產生的基礎數據做出統一規范，使其符合國家和行業標準規范。系統網絡開放性設計應當考慮使用開放的國際標準協議，例如網絡協議TCP/IP，路由協議OSPF、IS-IS，網絡管理協議SNMP以及RMON等。同時，系統的開放性設計也應該對系統的兼容性設計作出要求，系統應能夠適應多種主流主機平臺、數據庫平臺、中間件平臺，具有較強的跨系統平臺的能力。

2 電動汽車充電站智慧管理系統設計

2.1 電動汽車充電站智慧管理系統總體方案

充電站智慧系統主要包括云端服務器、智慧充電樁和用戶三大部分如圖1所示，其中云端服務器包括充電樁調度系統、管理系統以及數據庫。充電樁調度系統根據用戶和充電樁需求的不同，可以利用多種充電樁的調度策略，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。管理系統則主要實現充電樁和用戶的信息管理；數據庫實現數據存儲和更新。智慧充電樁是安裝有物聯網感知模塊、控制模塊和wifi模塊的充電樁，提供數據采集、互聯網和充電控制功能。用戶主要是移動端APP用戶，可為其提供便捷的充電服務。

2.2 云端服務器

云服務的主要功能包括接收充電樁的運行數據和充電的交易數據，然后上傳到云服務器，從而通過系統管理、調度管理、信息采集管理、以及監控管理來使用戶獲得數據服務。其中，系統管理用于操作系統信息管理、日志管理、權限管理、菜單管理、參數管理、角色管理和用戶管理等；調度管理主要實現智慧充電樁數據的收集和計算，并向APP用戶提供充電策略和數據服務，從而使用戶獲得個性化的充電功能；信息采集管理一般結合調度管理，用來采集充電數據，同時提供其他數據采集，如地理位置信息、信息檔案采集、交易明細采集，確保電費賬目精準無誤，并提供客戶交易信息檢索、計費管理等功能；監控管理主要檢測直流、交流充電樁的運行情況，確保充電設備運行參數和充電設備狀態信息正常。

2.3 智慧充電樁

智慧充電樁是安裝有物聯網傳感器模塊、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。其中物聯網傳感器模塊主要實現充電樁運行時周邊環境的數據采集和傳輸，例如地理位置、溫度、濕度、電能質量等數據，為充電樁運營和充電應用提供參考。控制模塊一般采用ARM系列主控芯片和嵌入式高效操作系統，主要實現對充電樁的控制以及管理，把收集到的充電樁的運行數據和充電交易數據上傳到云服務器。wifi模塊主要實現充電樁與服務器的互聯功能，使數據能實時、高效地傳輸到云服務器上。

2.3 APP客戶端

APP客戶端可采用采用經典的分層設計框架，從而提高擴展性。主要分為三層，既表示層（UI）、業務邏輯層（BLL）、數據訪問層（DAL）。表示層向用戶展現特定業務數據，采集用戶的輸入信息和操作；業務邏輯層從DAL中獲取數據，在UI顯示；從UI中獲取用戶指令和數據，執行業務邏輯或通過DAL寫入數據源；數據訪問層直接操作數據庫，針對數據的增添刪除修改查找；具體為業務邏輯層或表示層提供數據服務。用戶通過APP可以實現以下功能：（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）智能導航，支持多家導航軟件，實時反饋位置距離；（3）充電預約，可對目標充電樁發起預約，隨叫隨到；（4）自主建樁，發現第三方充電樁可以上報APP接入；（5）實時監控充電數據，隨時查看充電費用等等。

3 結束語

本文提出一種在智慧城市、互聯網的環境下新能源電動汽車充電站管理系統的設計方案，通過對充電站中充電樁裝設傳感器模塊和wifi模塊，自動將充電數據發送到云端服務器，從而實現對地理位置分散、缺乏統一調度的充電站進行集中的監測和管理，同時提供APP的精確查詢、充電預約、實時監控等業務。隨著新能源汽車產業的迅速發展，人們對充電設施的需求和應用越來越豐富要求也水漲船高。因此，在大數據的發展環境下，電動汽車充電站智慧管理系統的研究，在新能源汽車產業的發展和壯大上有著積極的和先導的意義。

【參考文獻】

[1]楊貝.電動汽車充電站及充電樁的發展前景與典型設計的探討[J].上海節能，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的設計[J].信息技術與信息化，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的設計與實現[J].儀表技術，2016（05）：22-24.