CN103049827A - 一种分布式充电桩运营管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式充电桩运营管理系统，包括以下子系统：数据服务系统，用于采集充电桩的数据，将采集到的充电桩数据保存至数据库，以及对充电桩进行参数设置；发卡管理系统，用于发放新卡并管理已发卡；网络地理信息系统WebGIS，用于将充电桩信息整合到电子地图中显示和管理。本发明技术方案可以基于GIS技术对充电桩进行管理。

Description

一种分布式充电桩运营管理系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种分布式充电桩运营管理系统。

背景技术

电动汽车以电代油，具有零排放和明显降低交通噪声等优点，是解决交通环境污染和节能减排问题、缓解石油危机的有效手段之一。近年来，随着动力电池技术的发展，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。电动汽车能源供给设施是电动汽车产业链中的重要环节。

目前的地理信息系统（Geographic Information System，GIS）应用早已超出传统的“地理”概念，把所有与空间地理位置有关的信息收集起来，建成多源空间信息数据库，综合分析利用，获取有价值的信息，通过地图和表格生动直观地表达出来，供用户有效地管理这些信息，更有效地做出决策。

随着 Internet 的快速发展，GIS 技术与计算机网络技术相结合产生了网络地理信息系统 (WebGIS)，使得空间信息及其服务能够在分布式计算机网络环境中部署, 极大地提升了 GIS 的应用服务水平。

因此，有必要提供一种结合GIS技术的电动汽车充电桩运营管理系统，以满足当前需要。

发明内容

本发明实施例提供一种分布式充电桩运营管理系统, 以提供基于GIS技术对充电桩进行管理的功能。

一种分布式充电桩运营管理系统，包括以下子系统：数据服务系统，用于采集充电桩的数据，将采集到的充电桩数据保存至数据库，以及对充电桩进行参数设置；发卡管理系统，用于发放新卡并管理已发卡；网络地理信息系统WebGIS，用于将充电桩信息整合到电子地图中显示和管理。

本发明实施例提供的充电桩运营管理系统，包括数据服务系统，发卡管理系统，和网络地理信息系统，可以基于GIS技术对充电桩进行管理；可以实现对市区内所有充电桩的信息监控、参数设置、发卡管理以及相关数据的查询和统计分析等功能；可以在可视化、直观环境下提高设备管理工作的效率；保证了充电桩的可靠性、可用性和扩展性，可以为电动汽车充电提供更好的服务。

附图说明

图1是本发明分布式充电桩运营管理系统的逻辑结构示意图；

图2是实际应用中分布式充电桩运营管理系统的结构图；

图3是数据服务系统采集充电桩数据的流程图；

图4是数据服务系统进行参数设置的流程图；

图5是发卡管理系统的发卡充值流程图；

图6是WebGIS的功能层结构图；

图7是分布式充电桩运营管理系统的三层结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种分布式充电桩运营管理系统，可以基于GIS技术对充电桩进行管理。以下结合附图进行详细说明。

请参考图1，本发明实施例提供一种分布式充电桩运营管理系统，该系统包括以下若干子系统：

数据服务系统110，用于采集充电桩的数据，将采集到的充电桩数据保存至数据库，以及对充电桩进行参数设置；

发卡管理系统120，用于发放新卡并管理已发卡；

网络地理信息系统WebGIS130，用于将充电桩信息整合到电子地图中显示和管理。

如图2所示，本发明的分布式充电桩运营管理系统，采用客户端/服务器（C/S）与浏览器/服务器（B/S）相结合的模式，由内网的管理中心与作为外网的互联网共同构成 ；其中，管理中心包含应用服务器、数据库服务程器、WEB服务器、GIS服务器和工作人员值班工作站，以及空间数据服务器、数据库服务器和通信服务器等；内网与外网通过网络隔离装置进行安全防护，外网通过访问Web服务器的接口与内网进行数据交互。发卡管理系统布置在外网，具体可分布在城市各网点。通过系统共享数据，管理人员可对城市各区域电动汽车充电运营有效管理。

所述数据服务系统，至少具有两大功能，一个是数据采集功能，一个个是参数设置功能。数据服务系统的开发,以能够很好地实现了跨平台方案为基础，采用跨平台组件对象模块XPCOM( Cross Platform Component Object Module)设计， XPCOM是一个框架，它允许对项目进行模块化设计，将整个开发划分为多个组件。组件然后在运行时期重新装配，创建出组件的克隆共同创建一个应用程序。QT是一种跨平台的图形库，它兼容了MOTIF和WINDOWS等多种风格，保证在不同平台运行界面风格保持一致。

一方面，数据服务系统，可以通过采用启动召唤策略和定时召唤策略以及主动上送充电记录处理策略，保证充电桩与数据库内数据的一致性与完整性。下面分别对这三种策略进行详细说明：

A、系统运行过程中会出现停运一段时间再运行，为了确保停止运行的这段时间数据不丢失，每次系统重新启动时可以采取启动召唤策略。如图3所示，系统启动后，数据服务系统读取所有充电桩的充电记录的流水号，将每个充电桩当前的流水号与保存在数据库中的该充电桩的最大流水号进行比较，如果当前流水号大于数据库中的最大流水号，则向该充电桩发送召唤历史数据命令，把召唤数据保存到数据库，并更新充电桩的最大流水号，直到所有桩流水号信息检查完毕，从而可以实现系统停运期间数据同步。

B、在系统运行过程中由于通信中断或延时，上送数据失败，会造成系统数据库的交易记录与充电桩内的交易记录不一致，此时可以采取定时召唤策略。数据服务系统定时读取每个充电桩的充电记录流水号，如果比该桩保存在数据库的交易记录最大流水号大，则向该充电桩发送召唤历史数据命令，检查完所有充电桩后通知服务把召唤数据记录存库，并更新每个充电桩的最大流水号。

C、系统通讯正常时，各充电桩会主动上送大量数据, 数据服务系统接收充电桩主动上送的充电记录，会产生相应事件存到临时事件表，并立即发送给各监视端。但并不能保证此前无记录缺失，因此实时上送的交易记录存储毫无意义。此记录由通讯服务在定时召唤流程中完成存储。对正常运行期间实时上送数据可以只处理不保存，实现系统停运和通信信号故障未上送数据期间的数据同步。

另一方面，所述数据服务系统，还用于对充电桩进行远程参数设置，所说的参数包括充电桩费率和保护定值等，其中充电桩费率包括当前费率单价设置、备用费率单价、备用费率单价切换时间，保护定值包括过压过流保护等定值以及延时时间、提示余额低金额、充电最小电流阀值参数等。参数设置功能由人机界面、控制服务模块和通讯服务模块协同处理完成；流程如图4所示。人机界面，用于接收管理人员输入的参数；控制服务模块，用于对用户输入的参数进行合法性检查，再把相关命令下发到通讯服务；通讯服务模块，用于将经过合法性检查的参数进行规约组帧后下发给充电桩，实现参数设置。充电桩执行命令并返回校验信息到控制服务模块，并反馈信息到人机界面。

所述发卡管理系统，用于发放新卡并管理已发卡。该发卡管理系统采用浏览器和服务器结构（B/S结构）设计，利用互联网特性，支持发卡充值直接面对用户，具体包括发卡终端和后台数据库，发卡终端上安装发卡充值程序。具体的，发卡管理系统可用于向用户发放新卡，管理已发卡，包括对已发卡提供充值、解锁、余额查询、充值次数查询等服务。其中发放新卡是对一张空白卡的初始化过程；解锁主要是针对充电桩出故障导致卡片灰锁的恢复处理。具体的发卡充值流程如图5所示。

所述WebGIS，具体可以用于显示充电桩的地理位置、实时信息、计费信息、分析计算结果和存储空间数据，提供空间数据发布、空间数据查询检索、空间模型访问、Web资源组织服务。目前，通用的GIS系统在市面上已有成熟的支撑平台，如ArcGIS、MapInfo等。其功能有很多相似之处，但也各有其优缺点。对平台的选择可根据系统的功能需求特点，及支撑平台的性能价格比等因素，结合实际情况进行选择，本系统采用ArcGIS平台进行设计。

充电桩管理系统与GIS平台之间通过数据库关联集成，采用这种方式时，GIS平台只用作输入输出界面，显示监控目标的地理位置、实时信息、计费信息、业务处理软件分析计算结果和存储空间数据等，WebGIS应用主要包括空间数据发布、空间数据查询检索、空间模型访问、Web资源组织等。

本发明的分布式充电桩运营管理系统，基于ArcGIS Server 的WebGIS主要由四个功能层实现，具体为数据库管理层、 GIS 服务器对象管理层、 Web 应用层、客户表示层，如图6所示。下面分别说明：

1、客户表示层

客户表示层采用基于浏览器/服务器(B/S)结构，支持通过Web浏览器可以查看系统数据。该层通过调用ArcGIS Javascript API，访问ArcGIS Server发布的数据的接口，实现GIS功能，如地图缩放、地图平移、地图标注、空间数据查询，和执行空间分析等。

2、Web应用层

用户通过Web浏览器发送请求，Web应用层负责接受和处理该请求，并根据请求从GIS服务器中获取相应的GIS对象的，完成对空间数据及GIS对象处理，通过Web地图服务（WMS，Web Map Service）规范发布返回最终结果。

3、GIS服务器对象管理层

GIS服务器的功能是负责管理和运行服务器对象。该层主要是服务器对象管理器（Server Object Manager，SOM)根据Web 客户端提出的服务请求进行内容管理和功能服务管理。Server Object Manager是一个用于管理地图或定位器等GIS资源的对象。

4、数据库/数据源管理层

该层主要负责提供相应的空间数据库和业务接口数据库中的数据，其内容主要包括充电桩地理属性数据和业务数据等，此外还包括基础的地理要素的空间属性数据，如河流、建筑物、居民地等信息。

本发明的分布式充电桩运营管理系统，整体上采用三层结构，如图7所示，包括：系统平台层、支撑服务层和应用层。系统平台层支持跨平台和混合平台操作，具体可以采用Windows，Unix或Linux。 支撑服务层主要实现数据采集与存储、业务处理以及信息发布等功能，由多个不同服务模块构成，包括数据采集服务模块，通讯服务模块，控制服务模块，GIS服务模块，Web服务模块和接口服务模块等，这些模块通过组合完成不同的业务处理；此外，还提供支撑系统运行的不同类型数据的数据库，包括历史数据库、配置参数库、空间数据库。应用层建立在支撑服务层之上，实现充电桩在线状态和充电状态监视，对充电桩的相关参数进行远程设置。WEB服务和GIS服务通过互联网在网页上以地理背景直观的方式显示充电桩的地理位置,查询故障告警信息、计量计费信息等。

以上，本发明实施例提供了一种充电桩运营管理系统，包括数据服务系统，发卡管理系统，和网络地理信息系统，可以实现对市区内所有充电桩的充电信息监控、参数设置、发卡充值、计费管理以及相关数据的查询和统计分析等功能；WebGIS可以有效辅助和增强充电设施管理，为充电桩管理的运行、维护部门的工作人员提供处理信息的协同作业平台，在可视化、直观环境下提高设备管理工作的效率；此外，还可以提供了对片区充电桩的充电量、充电次数、充电时域等数据进行综合分析的高级应用功能，在地图上动态地显示区域充电设备占有率以及使用率等信息；并可发挥GIS 技术进行充电桩、充电站的选址分析，当市场发生变化时，利用GIS 技术还可以制定出最佳的应对措施和资产配置方案，能及时高效地调整调度，科学控制和利用资源，保证了充电桩的可靠性、可用性和扩展性，为电动汽车充电提供更好的服务。。

以上对本发明实施例所提供的分布式充电桩运营管理系统进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制。本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种分布式充电桩运营管理系统，其特征在于，包括以下子系统：

数据服务系统，用于采集充电桩的数据，将采集到的充电桩数据保存至数据库，以及对充电桩进行参数设置；

发卡管理系统，用于发放新卡并管理已发卡；

网络地理信息系统WebGIS，用于将充电桩信息整合到电子地图中显示和管理。

2.根据权利要求1所述的分布式充电桩运营管理系统，其特征在于：

所述数据服务系统，通过采用启动召唤策略和定时召唤策略以及主动上送充电记录处理策略，保证充电桩与数据库内数据的一致性与完整性。

3.根据权利要求2所述的分布式充电桩运营管理系统，其特征在于：

所述数据服务系统，具体用于在启动后读取所有充电桩的充电记录的流水号，将每个充电桩当前的流水号与保存在数据库中的该充电桩的最大流水号进行比较，如果当前流水号大于数据库中的最大流水号，则向该充电桩发送召唤历史数据命令，把召唤数据保存到数据库，并更新充电桩的最大流水号；定时召唤实现通信不正常的上传数据；接收充电桩主动上送的充电记录。

4.根据权利要求1所述的分布式充电桩运营管理系统，其特征在于，所述数据服务系统包括：

人机界面，用于接收管理然预案输入的参数，所述参数至少包括充电桩费率和保护定值；

控制服务模块，用于对用户输入的参数进行合法性检查；

通讯服务模块，用于将经过合法性检查的参数下发给充电桩，实现参数设置。

5.根据权利要求1所述的分布式充电桩运营管理系统，其特征在于：

所述发卡管理系统包括发卡终端和后台数据库，具体用于向用户发放新卡，对已发卡提供充值、解锁、余额查询、充值次数查询服务。

6.根据权利要求1所述的分布式充电桩运营管理系统，其特征在于：

所述WebGIS，具体用于显示充电桩的地理位置、实时信息、计费信息、分析计算结果和存储空间数据，提供空间数据发布、空间数据查询检索、空间模型访问、Web资源组织服务。

7.根据权利要求1所述的分布式充电桩运营管理系统，其特征在于：

所述WebGIS，包括数据库管理层、 GIS 服务器对象管理层、 Web 应用层和客户表示层。

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