CN102324177A - 基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统 - Google Patents

基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统 Download PDF

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本发明公开一种基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统，包括：近端单元(100)、通过光纤链路(105)与所述近端单元(100)进行通信的远端单元(110)、用于通过无线方式与所述远端单元(110)进行通信的汇聚节点充电桩模块(120)及通过无线方式与所述汇聚节点充电桩模块(120)进行通信的终端充电桩模块(130)。本发明提供的系统运行可靠、设计灵活。

Description

基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统
【技术领域】
本发明涉及无线网络通信领域，尤其涉及一种无线交换系统，更具体地涉及一种基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统。
【背景技术】
众所周知，现实生活中随处可见用于对电动汽车进行充电的电动汽车充电桩。电动汽车充电桩具有数量多、分布点多、充电桩与主控系统之间的通信数据量小及运行可靠性要求高的特点。
主控系统通常需要对电动汽车充电桩的数据进行采集，以便有针对性地控制这些电动汽车充电桩。现有的电动汽车充电桩数据采集系统具有运行不稳定且结构设计灵活性差等缺点。
【发明内容】
本发明的目的在于提供通过光载无线技术、WiFi无线局域网技术、无线数据传输技术及数据传输备份技术实现的运行可靠、设计灵活的一种基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统。
为实现该目的，本发明采用如下技术方案：
本发明公开一种基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统，包括：近端单元(100)、通过光纤链路(105)与所述近端单元(100)进行通信的远端单元(110)、用于通过无线方式与所述远端单元(110)进行通信的汇聚节点充电桩模块(120)及通过无线方式与所述汇聚节点充电桩模块(120)进行通信的终端充电桩模块(130)。
与现有技术相比，本发明具备如下优点：
由于在电动汽车充电桩数据采集系统中，采用了光载无线技术、WiFi无线局域网技术、无线数据传输技术及数据传输备份技术，采集系统的各个主要部件之间，比如近端单元与远端单元之间以及远端单元内部的汇聚节点充电桩模块与终端充电桩模块之间均通过WiFi无线信号实现两者之间的数据传输，因此各个部件之间的空间位置关系相对灵活，从而大大提高了系统结构设计的灵活性；同时，通过WiFi无线信号进行数据传输大大提高了数据传输的稳定性，进而改善了整个数据采集系统的运行可靠性。
【附图说明】
图1为根据本发明一个实施例的基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统的系统原理框图；
图2为图1所示基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统的近端单元与远端单元之间的连接原理框图；
图3为图1所示基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统的终端充电桩模块的原理框图；
图4为图1所示基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统的汇聚节点充电桩模块的原理框图。
【具体实施方式】
概括而言，在根据本发明设计思路实现的电动汽车充电桩数据采集系统中，巧妙地应用了光载无线技术、WiFi无线局域网技术、无线数据传输技术及数据传输备份技术，采集系统的近端单元与远端单元之间以及远端单元内部的汇聚节点充电桩模块与终端充电桩模块之间通过WiFi无线信号实现数据传输，因此各个部件之间的空间位置关系相对灵活，大大提高了系统结构设计的灵活性；通过WiFi无线信号进行数据传输大大提高了数据传输的稳定性，进而改善了整个数据采集系统的运行可靠性。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：
参考图1，根据本发明的一个实施例，一种基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统包括近端单元100、通过光纤链路105与所述近端单元100进行通信的远端单元110、用于通过无线方式与所述远端单元110进行通信的汇聚节点充电桩模块120及通过无线方式与所述汇聚节点充电桩模块120进行通信的终端充电桩模块130。
同时参考图2，所述近端单元100包括WiFi光载无线模块101。所述WiFi光载无线模块101包括WiFi接入点201、与WiFi接入点201电性连接的收发分离单元202及与收发分离单元202电性连接的第一光电/电光转换单元203。
所述远端单元110通过上述光纤链路105与所述近端单元100之间传输数据。所述远端单元110包括远端节点111。所述远端节点111包括第二光电/电光转换单元204、与第二光电/电光转换单元204电性连接的低噪声放大器205、与低噪声放大器205电性连接的功率放大器206、与功率放大器206电性连接的双工器207及与双工器207电性连接的远端天线115。
所述汇聚节点充电桩模块120包括充电桩400、通过比如RS485连接线401与所述充电桩400电性连接的无线数据传输模块410及与无线数据传输模块410电性连接的两个WiFi设备服务器420。
其中，所述无线数据传输模块410包括与所述充电桩400电性连接的第一串行接口411、微处理器415、随机存储器413、非易失存储器414、无线收发模块416、第二串行接口412及无线天线417。所述第一串行接口411、随机存储器413、非易失存储器414、无线收发模块416、第二串行接口412及无线天线417均与所述微处理器415连接，并且受到微处理器415的控制。
其中，所述第二串行接口412有两个外部数据通信接口，并且采用RS485接口标准。第二串行接口412的两个外部数据通信接口分别连接所述两个WiFi设备服务器420。
所述WiFi设备服务器420用于实现将串口数据转换为WiFi无线网络数据。所述每个WiFi设备服务器420由第三串行接口421、微处理器422、随机存储器423、非易失存储器424、WiFi适配器425及WiFi天线426构成。第三串行接口421、随机存储器423、非易失存储器424、WiFi适配器425及WiFi天线426均与所述微处理器422电性连接，并且受到微处理器422的控制。
所述第三串行接口421采用RS485接口标准，与第二串行接口412的相应外部数据通信接口匹配连接。
所述无线数据传输模块410通过RS485连接线401采集汇聚节点充电桩模块120中的充电桩400的数据；并且通过无线收发模块416采集终端充电桩模块130的数据。并将采集的数据经过处理后，通过第二串行接口412同时发送给两个WiFi设备服务器420。
WiFi设备服务器420将无线数据传输模块410通过第二串行接口412发送来的数据转换为WiFi网络数据，通过远端节点111传送至数据中心(图未示)。
所述终端充电桩模块130包括充电桩300、通过RS485连接线301与充电桩300电性连接的无线数据传输模块310及与无线数据传输模块310电性连接的无线天线320。
所述无线数据传输模块310包括与所述充电桩300电性连接的第四串行接口311、微处理器315、随机存储器314、非易失存储器312及无线收发模块313。所述第四串行接口311、随机存储器314、非易失存储器312及无线收发模块313均与所述微处理器315连接，并且受到微处理器315的控制。
所述充电桩300的数据通过RS485接口传输给无线数据传输模块310，经微处理器315处理，由无线收发模块313发送给汇聚节点充电桩模块120。
在本发明的实施例中，所述微处理器315为ARM7处理器。并且，在本发明的实施例中，所述汇聚节点充电桩模块120及终端充电桩模块130中的充电桩均为采用带RS485数据接口的电动汽车充电桩。
在本发明的一个实施例中，一个汇聚节点充电桩模块120和多个终端充电桩模块130构成一个充电桩群。
汇聚节点充电桩模块120的无线数据传输模块410通过RS485接口读写其充电桩400的数据，并且通过无线方式收发终端充电桩模块130的数据；无线数据传输模块410汇聚的充电桩数据通过第二串行接口412同时发送给两个WiFi设备服务器420，由两个WiFi设备服务器420通过两个独立的WiFi无线局域网传输到数据中心。
上述WiFi光载无线模块101、光纤链路105、远端节点111以及汇聚节点充电桩模块120中的WiFi设备服务器420构成一个完整的WiFi光载无线网络系统。控制中心给充电桩的数据和指令通过WiFi无线网络先发送给汇聚节点充电桩模块120，然后由汇聚节点充电桩模块120通过无线数据传输网络传送给充电桩；充电桩上传的数据先通过无线数据传输网络传送给汇聚节点充电桩模块120，然后再通过WiFi网络发送给控制中心。
本发明的基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统由两级无线网络构成，分别为：远端节点111和汇聚节点充电桩模块120之间建立WiFi宽带无线局域网，传输控制中心和充电桩群间的数据；汇聚节点充电桩模块120和终端充电桩模块130之间建立低速的无线数据传输网络，传送充电桩群的内部数据。
优选地，在本发明的实施例中，所述无线数据传输模块410的微处理器415采用ARM9处理器。同时，在本发明的实施例中，所述WiFi设备服务器420采用工业级WiFi串口设备服务器。
此外，在本发明的实施例中，WiFi接入点201采用802.11b/g标准，工作于2.4GHz频段，因此，其理论网络速度可达54Mbps。
在本发明的实施例中，所述汇聚节点充电桩模块120的无线数据传输模块410的工作频率为433MHz，其数据传输速率为9600bps。
在本发明的一个具体实施例中，上述充电桩群由一个汇聚节点充电桩模块120和更多比如10个终端充电桩模块130构成，汇聚节点充电桩模块120和终端充电桩模块130之间的最远距离可达200米。优选地，在本发明的实施例中，远端节点111和汇聚节点充电桩模块120之间的距离为50～100米。
优选地，在本发明中，上述充电桩300及400、无线收发模块313及417、WiFi设备服务器420的串行接口均采用RS485标准，当然也可以采用其它串行接口标准，如：RS232或者RS422接口。
进一步的，本发明的基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统，也可以用于其它具有串行接口的设备和传感器的无线数据采集。
上面详细描述了本发明的一种基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统，该系统采用WiFi无线网络和无线数据传输网络实现两级数据传输，从而方便地实现电动汽车充电桩的无线数据采集和远程管理。
下面对本发明进行简单概括。
一个汇聚节点充电桩与多个普通充电桩构成一个群，汇聚节点充电桩模块中的无线数据传输模块与普通充电桩模块中的无线数据传输模块之间构成一个局部的无线数据传输网络，汇聚节点充电桩模块中的无线数据传输模块为该局部无线数据传输网络的中心。普通充电桩模块的数据通过无线方式传送到汇聚节点充电桩模块，由汇聚节点充电桩模块通过WiFi无线网络上传到数据中心；控制中心发送给充电桩的数据和控制指令先通过WiFi无线网络发送到汇聚节点充电桩模块，然后通过汇聚节点充电桩模块的无线数据传输模块，无线发送给普通充电桩模块。
本发明的基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统由两级无线网络构成：远端节点和汇聚节点充电桩模块之间建立WiFi宽带无线局域网，传输控制中心和充电桩群之间的数据；汇聚节点充电桩模块和普通充电桩模块之间建立低速的无线数据传输网络，传送充电桩群的内部数据。
在充电桩群内部，汇聚节点充电桩模块和普通充电桩模块之间可以传输数据，但是普通充电桩模块之间没有数据传输。
进一步的，为保证数据传输的可靠性，WiFi光载无线系统可以由两个WiFi接入点(AP)及其对应相连的收发分离单元、光电/电光转换模块和远端节点构成两个并行的WiFi光载无线局域网络，汇聚节点充电桩模块中的两个WiFi设备服务器分别独立地接入两个WiFi无线局域网，构成双数据传输系统，同时传输充电桩数据，实现数据的可靠传输。
无线数据传输网络可以采用ISM频段(如315MHz、433MHz、868MHz和915MHz频段)的无线收发模块构成无线数据传输网络，也可以采用标准的ZigBee无线网络实现数据无线传输和汇聚。
因此，实施例为本发明较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统，其特征在于包括：近端单元(100)、通过光纤链路(105)与所述近端单元(100)进行通信的远端单元(110)、用于通过无线方式与所述远端单元(110)进行通信的汇聚节点充电桩模块(120)及通过无线方式与所述汇聚节点充电桩模块(120)进行通信的终端充电桩模块(130)。
2.根据权利要求1所述的基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统，其特征在于：所述近端单元(100)包括WiFi光载无线模块(101)；所述WiFi光载无线模块(101)包括WiFi接入点(201)、与WiFi接入点(201)电性连接的收发分离单元(202)及与收发分离单元(202)电性连接的第一光电/电光转换单元(203)。
3.根据权利要求2所述的基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统，其特征在于：所述远端单元(110)通过上述光纤链路(105)与所述近端单元(100)之间传输数据；所述远端单元(110)包括远端节点(111)；所述远端节点(111)包括第二光电/电光转换单元(204)、与第二光电/电光转换单元(204)电性连接的低噪声放大器(205)、与低噪声放大器(205)电性连接的功率放大器(206)、与功率放大器(206)电性连接的双工器(207)及与双工器(207)电性连接的远端天线(115)。
4.根据权利要求3所述的基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统，其特征在于：所述汇聚节点充电桩模块(120)包括充电桩(400)、与所述充电桩(400)电性连接的无线数据传输模块(410)及与无线数据传输模块(410)电性连接的两个WiFi设备服务器(420)。
5.根据权利要求4所述的基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统，其特征在于：所述无线数据传输模块(410)包括与所述充电桩(400)电性连接的第一串行接口(411)、微处理器(415)、随机存储器(413)、非易失存储器(414)、无线收发模块(416)、第二串行接口(412)及无线天线(417)；所述第一串行接口(411)、随机存储器(413)、非易失存储器(414)、无线收发模块(416)、第二串行接口(412)及无线天线(417)均与所述微处理器(415)连接，并且受到微处理器(415)的控制；所述第二串行接口(412)有两个外部数据通信接口，其分别连接所述两个WiFi设备服务器(420)。
6.根据权利要求5所述的基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统，其特征在于：
所述每个WiFi设备服务器(420)由第三串行接口(421)、微处理器(422)、随机存储器(423)、非易失存储器(424)、WiFi适配器(425)及WiFi天线(426)构成；
所述第三串行接口(421)、随机存储器(423)、非易失存储器(424)、WiFi适配器(425)及WiFi天线(426)均与所述WiFi设备服务器(420)的微处理器(422)电性连接；所述第三串行接口(421)采用RS485接口标准，与所述第二串行接口(412)的相应外部数据通信接口匹配连接；
其中，所述无线数据传输模块(410)通过RS485连接线(401)采集汇聚节点充电桩模块(120)中的充电桩(400)的数据；并且通过无线收发模块(416)采集终端充电桩模块(130)的数据。并将采集的数据经过处理后，通过第二串行接口(412)同时发送给两个WiFi设备服务器(420)；
所述WiFi设备服务器(420)将无线数据传输模块(410)通过第二串行接口(412)发送来的数据转换为WiFi网络数据，通过远端节点(111)传送出去。
7.根据权利要求6所述的基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统，其特征在于：所述终端充电桩模块(130)包括充电桩(300)、与充电桩(300)电性连接的无线数据传输模块(310)及与无线数据传输模块(310)电性连接的无线天线(320)；所述无线数据传输模块(310)包括与所述充电桩(300)电性连接的第四串行接口(311)、微处理器(315)、随机存储器(314)、非易失存储器(312)及无线收发模块(313)；所述无线数据传输模块(310)的所述第四串行接口(311)、随机存储器(314)、非易失存储器(312)及无线收发模块(313)均与所述微处理器(315)连接，并且受到微处理器(315)的控制；所述终端充电桩模块(130)的充电桩(300)的数据通过RS485接口传输给无线数据传输模块(310)，经微处理器(315)处理，由无线收发模块(313)发送给汇聚节点充电桩模块(120)。
8.根据权利要求7所述的基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统，其特征在于：所述微处理器(315、415、422)为ARM7处理器；所述汇聚节点充电桩模块(120)及终端充电桩模块(130)中的充电桩均为采用带RS485数据接口的电动汽车充电桩。
9.根据权利要求1所述的基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统，其特征在于：所述汇聚节点充电桩模块(120)和终端充电桩模块(130)之间的最远距离为200米；所述远端节点(111)和汇聚节点充电桩模块(120)之间的距离为50～100米。
10.根据权利要求8所述的基于WiFi光载无线技术的电动汽车充电桩数据采集系统，其特征在于：所述充电桩(300、400)、无线收发模块(313、417)、WiFi设备服务器(420)的串行接口均采用RS485标准或RS232或RS422接口。
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