电动汽车充电站智慧管理系统的研究

何访

【摘 要】本文提出一种在智慧城市、互联网的环境下新能源电动汽车充电站管理系统的设计方案，通过对充电站中充电桩装设传感器模块和wifi模块，自动将充电数据发送到云端服务器，从而实现对地理位置分散、缺乏统一调度的充电站进行集中的监测和管理，同时提供APP的精確查询、充电预约、实时监控等业务。

【关键词】物联网；充电站；管理系统

中图分类号： U495；TP391.44；TN929.5 文献标识码： A 文章编号： 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

在雾霾等环境压力下，人们对“新能源汽车”的关注度显著增高，中央及地方相继出台新能源汽车的扶持政策，加快推广新能源汽车，但制约因素仍然存在，尤其是充电站（桩）规划建设满足不了新的充电应用需求，已成为发展新能源汽车行业的阻碍[1]。另一方面，现有电动汽车充电站存在地理位置分散、数量有限及缺乏统一调度等问题，严重影响了电动汽车充电的便捷性，同时造成了大量充电站资源的闲置浪费因此，行业和市场迫切需要新的技术和新应用来解决充电设施的建设以及应用中的难题。本文提出的技术方案为这一应用提出建议，起到一定的参考作用。

1 电动汽车充电桩智慧管理系统的设计原则

1.1 可靠性和可用性设计原则

随着社会的发展和人们生活水平的提高，人们在日常生活过程中对产品的质量、可靠性和实用性越来越关注，因此在实际中，在进行电动汽车充电桩智慧管理系统的设计时，首先要遵循的一项原则就是在设计过程中确保系统的可靠性和可用性。只有加强系统的可靠性设计，充电管理系统在运行中，才能保证正常的运转和信息的安全；可用性设计则是系统将提供友好、直观易用操作界面，以用户体验为中心，建设覆盖范围广、简单易用、服务质量高的充电设施管理系统。另外可靠性设计原则还包括整个系统的安全性设计，能保障系统在实际运行过程中稳定可靠，防止外部入侵引发的系统信息泄露和系统奔溃，这样才能使系统安全可靠。

1.2 系统开放性设计原则

电动汽车充电站智慧管理系统建设遵循开放性原则，系统能够支持各类硬件和网络系统，根据各类硬件设计所需的通讯接口，因此首先要注重对通讯协议的设计，各类系统之间采用标的准数据接口，所以还应对各类充电设备制造商，运营商等系统的用户产生的基础数据做出统一规范，使其符合国家和行业标准规范。系统网络开放性设计应当考虑使用开放的国际标准协议，例如网络协议TCP/IP，路由协议OSPF、IS-IS，网络管理协议SNMP以及RMON等。同时，系统的开放性设计也应该对系统的兼容性设计作出要求，系统应能够适应多种主流主机平台、数据库平台、中间件平台，具有较强的跨系统平台的能力。

2 电动汽车充电站智慧管理系统设计

2.1 电动汽车充电站智慧管理系统总体方案

充电站智慧系统主要包括云端服务器、智慧充电桩和用户三大部分如图1所示，其中云端服务器包括充电桩调度系统、管理系统以及数据库。充电桩调度系统根据用户和充电桩需求的不同，可以利用多种充电桩的调度策略，为充电桩运营商提供其最感兴趣的方案，并为用户推荐最合适的充电桩，方便用户充电。管理系统则主要实现充电桩和用户的信息管理；数据库实现数据存储和更新。智慧充电桩是安装有物联网感知模块、控制模块和wifi模块的充电桩，提供数据采集、互联网和充电控制功能。用户主要是移动端APP用户，可为其提供便捷的充电服务。

2.2 云端服务器

云服务的主要功能包括接收充电桩的运行数据和充电的交易数据，然后上传到云服务器，从而通过系统管理、调度管理、信息采集管理、以及监控管理来使用户获得数据服务。其中，系统管理用于操作系统信息管理、日志管理、权限管理、菜单管理、参数管理、角色管理和用户管理等；调度管理主要实现智慧充电桩数据的收集和计算，并向APP用户提供充电策略和数据服务，从而使用户获得个性化的充电功能；信息采集管理一般结合调度管理，用来采集充电数据，同时提供其他数据采集，如地理位置信息、信息档案采集、交易明细采集，确保电费账目精准无误，并提供客户交易信息检索、计费管理等功能；监控管理主要检测直流、交流充电桩的运行情况，确保充电设备运行参数和充电设备状态信息正常。

2.3 智慧充电桩

智慧充电桩是安装有物联网传感器模块、控制模块和wifi模块的充电樁，一般包括直流和交流两种智能充电。其中物联网传感器模块主要实现充电桩运行时周边环境的数据采集和传输，例如地理位置、温度、湿度、电能质量等数据，为充电桩运营和充电应用提供参考。控制模块一般采用ARM系列主控芯片和嵌入式高效操作系统，主要实现对充电桩的控制以及管理，把收集到的充电桩的运行数据和充电交易数据上传到云服务器。wifi模块主要实现充电桩与服务器的互联功能，使数据能实时、高效地传输到云服务器上。

2.3 APP客户端

APP客户端可采用采用经典的分层设计框架，从而提高扩展性。主要分为三层，既表示层（UI）、业务逻辑层（BLL）、数据访问层（DAL）。表示层向用户展现特定业务数据，采集用户的输入信息和操作；业务逻辑层从DAL中获取数据，在UI显示；从UI中获取用户指令和数据，执行业务逻辑或通过DAL写入数据源；数据访问层直接操作数据库，针对数据的增添删除修改查找；具体为业务逻辑层或表示层提供数据服务。用户通过APP可以实现以下功能：（1）精确查询充电桩、支持接口和支付方式、充电桩类型、造配车型；（2）智能导航，支持多家导航软件，实时反馈位置距离；（3）充电预约，可对目标充电桩发起预约，随叫随到；（4）自主建桩，发现第三方充电桩可以上报APP接入；（5）实时监控充电数据，随时查看充电费用等等。

3 结束语

本文提出一种在智慧城市、互联网的环境下新能源电动汽车充电站管理系统的设计方案，通过对充电站中充电桩装设传感器模块和wifi模块，自动将充电数据发送到云端服务器，从而实现对地理位置分散、缺乏统一调度的充电站进行集中的监测和管理，同时提供APP的精确查询、充电预约、实时监控等业务。随着新能源汽车产业的迅速发展，人们对充电设施的需求和应用越来越丰富要求也水涨船高。因此，在大数据的发展环境下，电动汽车充电站智慧管理系统的研究，在新能源汽车产业的发展和壮大上有着积极的和先导的意义。

【参考文献】

[1]杨贝.电动汽车充电站及充电桩的发展前景与典型设计的探讨[J].上海节能，2017（07）：411-414.

[2]陆灿楠，叶桦，仰燕兰，阙宇翔.校园电动自行车充电管理系统的设计[J].信息技术与信息化，2016（11）：48-51.

[3]孟莹，曹以龙，曾俊冬.电动汽车充电站智能管理系统的设计与实现[J].仪表技术，2016（05）：22-24.