CN104916048A - 一种基于互联网思维,云平台,app付费的充电控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于互联网思维，云平台，APP付费的充电控制系统及方法，属于电动汽车充电桩领域。包括远程服务器、协调器和充电桩；所述协调器包括Zigbee模块、GPRS模块、微处理器、数据存储模块；所述微处理器模块分别与Zigbee模块、GPRS模块和数据存储模块相连接；所述Zigbee模块连接所述充电桩模块，所述GPRS模块通过网络连接远程服务器模块；所述Zigbee模块包括采集器和集中器。用户充电完成时，远程服务器下发抄表命令，Zigbee模块采集器采集到电能值信息、经集中器转发给GPRS模块，最后GPRS模块通过GSM网络上传到远程服务器，远程服务器计算用户充电费用。通过远程服务器计费，用户可线上支付，无需手持IC卡，节约了社会成本和资源，同时也给用户带来了方便。

Description

一种基于互联网思维,云平台,APP付费的充电控制系统及方法

技术领域

本发明属于电动汽车领域，具体涉及到电动汽车充电桩的计费系统。

背景技术

汽车在推动社会经济发展的同时,也导致能源危机、环境污染、全球气温上升危害加剧等。节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向,发展电动汽车将是解决这两个关键技术难点的最佳途径，随着低碳经济成为我国经济发展的主旋律,电动汽车作为新能源战略和智能电网的重要组成部分,以及国务院确定的战略性新兴产业之一,必将成为今后中国汽车工业和能源产业发展的重点。发展电动汽车,是在中国以煤为主的能源结构下,煤基能源交通应用的最佳方式,是我国汽车工业应对能源、环境和气候变化挑战，保持可持续发展的最佳途径；是我国应对金融危机、培育新兴产业和新的经济增长点的战略选择。

然而，电动汽车的发展需要充电桩作为强大的支撑，传统充电桩是由用户在本地刷IC卡开启充电，并在充电结束后在本地交费，缺点是如果IC卡内余额不足或卡丢失或损坏都会影响用户充电；随着智能手机的发展，网上银行、APP、线上支付等业务的出现给用户提供了非常便捷的付费途径，用户只需一部智能手机，通过远程付费的方式便可完成充电，方便、快捷。基于上述背景，本发明提出了一种电动汽车充电桩的远程计费控制系统和控制方法。

发明内容

为了解决传统使用IC卡本地付费可能会出现卡余额不足或卡丢失、损坏而影响充电的缺陷，本发明提出了一种基于互联网思维，云平台，APP付费的充电控制系统及方法，采用的技术方案如下：

一种基于互联网思维，云平台，APP付费的充电控制系统，包括远程服务器、协调器和充电桩；

所述协调器包括Zigbee模块、GPRS模块、微处理器、数据存储模块；所述微处理器模块分别与Zigbee模块、GPRS模块和数据存储模块相连接，所述GPRS模块通过网络连接远程服务器模块；

所述Zigbee模块包括采集器和集中器，所述采集器安装在所述充电桩内部，用于采集充电桩的电能表信息，所述集中器和所述采集器相连接，用于将采集器采集的电能表信息发送给所述微处理器模块；所述微处理器模块用于接收Zigbee模块发送的数据，并将数据存放于所述数据存储模块中，再通过调度GPRS模块将数据发送给所述远程服务器。

进一步地，所述GPRS模块采用SSIM900，所述Zigbee模块采用CC2530。

进一步地，所述采集器包括：二极管D1、D2，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9，电容C1，运算放大器A1、A2、A3；

所述D1的正极端与所述D2的负极端连接、并将连接点记作a，D1的负极端与D2的正极端连接、并将连接点记作b，R9的一端连接a、R9的另一端连接C1的一端；C1的另一端连接b，R1的一端连接C1的一端、R1的另一端连接运算放大器A1的负端；R2的两端分别连接A1的负端和输出端；R4的一端连接b、R4的另一端连接A2的负端；R5的两端分别连接A2的负端和输出端，所述A1和所述A2的正端均接地；R3与R6相串联后的两端分别连接A1的输出端和A2的输出端，所述R3和所述R6之间的连线接地；所述A1是输出端和所述A2的输出端分别连接所述A3的负端和正端，R7的两端分别连接A3的负端和输出端，A3的输出端连接R8的一端，R8的另一端接地。

进一步地，所述微处理器采用MSP430F5438。

进一步地，所述采集器通过RS-485与电能表连接。

进一步地，所述电能表信息包括电能表的表地址和用电数值。

进一步地，所述采集器的实现方法包括：

步骤1-1：初始化；

步骤1-2：发现并加入Zigbee网络；

步骤1-3：向电表发送广播表地址抄表命令；

步骤1-4：接收并存储电表箱内各电表的表地址；

步骤1-5：判断步骤1-4中所述的表地址与原电表地址信息是否一致，如果一致则执行步骤7，如果不一致则执行步骤1-6；

步骤1-6：将采集到的新的电表地址信息打包发送给集中器；

步骤1-7：判断是否收到集中器抄表命令，如果收到集中器抄表命令则执行步骤1-8，否则执行步骤1-7；

步骤1-8：执行抄表命令并将电表返回的数据发送给集中器。

基于上述一种基于互联网思维，云平台，APP付费的充电控制系统，本发明还提出了一种基于互联网思维，云平台，APP付费的充电控制计费方法，包括如下步骤：

a.建立Zigbee网络；

b.初始化GPRS模块，建立和远程服务器的网络连接；

c.微处理器判断是否收到远程服务器下发的命令，如果是则执行d，否则执行c；

d.根据命令，形成任务列表并向各采集器发生命令信息；

e.判断是否收到采集器发生的数据集，如果是则执行步骤f，否则执行d；

f.接收数据并打包存储，判别数据对应的抄表命令，并在任务列表中将该任务设置为完成；

g.判断所有任务是否完成，如果是则执行h，否则执行c；

h.将收到的数据打包，通过GPRS模块发送至远程服务器；

i.远程服务器收到数据包后，根据电量值计算出对应的电费，并显示给用户；

j.使用时，用户通过手机APP登录到远程服务器，可以查看费用并在线支付。

和现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)通过远程服务器计费，用户可通过手机APP登录到远程服务器，可以查看费用并线上支付，无需手持IC卡，节约了卡的成本和社会资源，同时也给用户带来了方便。

(2)采用无线通信的方式，节约了布线成本，使系统更容易实施，成本低、灵活。

(3)Zigbee和GPRS组网技术可以自组网，稳定性好、鲁棒性强，且系统功耗低、安全性好，即使在恶劣的气候条件下系统也可正常工作。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明采集器电路图；

图3为本发明集中器软件流程图；

图4为本发明采集器软件流程图；

图5为本发明GPRS模块软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。

如图1所示，本发明的系统层次结构自上而下依次为远程服务器、协调器和充电桩；远程服务器是本发明计费系统的最高层，通过具有固定IP地址的服务器接入Internet公网，运行抄表管理软件的计算机通过端口映射的方式连接到此服务器。集中器通过GPRS模块将用电信息发送到此固定IP地址，这样来自集中器的数据就可以到达远程服务器的PC机上。协调器负责远程服务器和本地充电桩之间的通信，协调器包括Zigbee模块、GPRS模块、微处理器及数据存储模块，其中Zigbee模块和GPRS模块均通过串口与微处理器连接，Zigbee模块采用CC2530，其内部包括采集器和集中器，采集器的主要功能是记录和上报电能表的表地址和工作状态；抄读本地充电桩内电能表的正向有功电能，响应来自集中器的各种抄表命令。本发明实施例中采集器的个数为10个，集中器的个数为2个。采集器与电能表通过RS-485接口电路相连接，安装在充电桩内部，当所有电表的数据采集完成时，将所有数据发送至所在抄表区域的集中器，从而减少数据传输的次数，减轻数据传输的拥堵现象。集中器起到承上启下的作用，一方面是负责将采集器采集的数据顺利传送给微处理器，另一方面是负责传达微处理器下达的命令。采用SST25VF016B存储芯片设计了外部数据存储模块，用于存储采集到的各个电表的表地址，同时暂存每次执行抄表命令时采集到的各个电能表的数据，存储时按照一定的格式进行存储。本发明微处理器采用MSP430F5438，微处理器进一步调度GPRS模块，通过GPRS模块将电表信息通过网络发送给远程服务器处理，远程服务器进而可计算出用户充电量对应的费用。

本发明主要是结合ZigBee技术和GPRS技术来完成，系统具备的功能主要是协调器自动建立网络、采集器采集电表信息、远程服务器命令控制以及远程服务器计费等。基于以上功能，系统的软件设计主要分为：集中器软件流程设计、采集器软件流程设计以及GPRS软件流程设计。

如图2所示，为本发明采集器电路图。包括：二极管D1、D2，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9，电容C1，运算放大器A1、A2、A3；所述二极管D1、D2均采用BA281，所述运算放大器A1、A2、A3均采用3288RT。

所述D1的正极端与所述D2的负极端连接、并将连接点记作a，D1的负极端与D2的正极端连接、并将连接点记作b，R9的一端连接a、R9的另一端连接C1的一端；C1的另一端连接b，R1的一端连接C1的一端、R1的另一端连接运算放大器A1的负端；R2的两端分别连接A1的负端和输出端；R4的一端连接b、R4的另一端连接A2的负端；R5的两端分别连接A2的负端和输出端，所述A1和所述A2的正端均接地；R3与R6相串联后的两端分别连接A1的输出端和A2的输出端，所述R3和所述R6之间的连线接地；所述A1是输出端和所述A2的输出端分别连接所述A3的负端和正端，R7的两端分别连接A3的负端和输出端，A3的输出端连接R8的一端，R8的另一端接地。

如图3所示，为本发明的集中器的工作流程图。上电后，首先进行软件和硬件初始化，主要包括ZigBee模块和GPRS模块的初始化。然后系统进入主循环，监测是否有来自远程服务器的命令。如果收到来自远程服务器的命令，集中器首先会对该命令进行解析并形成一个任务列表，设置列表中每个任务的状态为未完成，之后每完成一个任务，立即将其状态更改为已完成。当任务列表中所有任务都完成时，将所有数据打包发送至远程服务器。

如图4所示，为本发明的采集器的工作流程图。上电后，首先进行系统初始化，随后进行信道扫描，发现并加入ZigBee网络，若入网失败，会点亮红色LED入网故障灯，方便检修维护，同时会每隔10s重复执行一次入网操作。若入网成功，则主动获取各个电表的表地址并存储。存储之后会与之前的表地址信息进行比较，判断电表箱内的电能表是否增加或更换。一旦发现表地址信息发生变化，立即向上发送新的表地址信息，更新集中器中的网络结构信息和远程服务器的数据库。采集器进入主循环后，进行抄表行为。收到来自集中器的抄表命令后进行有针对性的抄表，并将数据发送给集中器。

如图5所示，为本发明GPRS模块工作流程图。首先判断是否有信息要发送，如检测到发送指令，则启动GPRS模块，启动完毕后进行GPRS注册及发送信息初始化，查看当前网络注册状态，等待Internet网络注册完成后，设置数据发送格式，发送模式设置；监测是否发送完毕，若发送完毕则结束。

所应理解，上述实施例仅仅用来说明本发明的技术方案，并不用于限定本发明的保护范围，在不违背本发明精神和实质内容的前提下，所作任何改进、变型及等同替换等都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于互联网思维，云平台，APP付费的充电控制系统，其特征在于，包括远程服务器、协调器和充电桩；

所述协调器包括Zigbee模块、GPRS模块、微处理器、数据存储模块；所述微处理器模块分别与Zigbee模块、GPRS模块和数据存储模块相连接，所述GPRS模块通过网络连接远程服务器模块；

所述Zigbee模块包括采集器和集中器，所述采集器安装在所述充电桩内部，用于采集充电桩的电能表信息，所述集中器和所述采集器相连接，用于将采集器采集的电能表信息发送给所述微处理器模块；所述微处理器模块用于接收Zigbee模块发送的数据，并将数据存放于所述数据存储模块中，再通过调度GPRS模块将数据发送给所述远程服务器。

2.根据权利要求1所述的一种基于互联网思维，云平台，APP付费的充电控制系统，其特征在于，所述GPRS模块采用SSIM900，所述Zigbee模块采用CC2530。

3.根据权利要求1所述的一种基于互联网思维，云平台，APP付费的充电控制系统，其特征在于所述采集器包括：二极管D1、D2，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9，电容C1，运算放大器A1、A2、A3；

所述D1的正极端与所述D2的负极端连接、并将连接点记作a，D1的负极端与D2的正极端连接、并将连接点记作b，R9的一端连接a、R9的另一端连接C1的一端；C1的另一端连接b，R1的一端连接C1的一端、R1的另一端连接运算放大器A1的负端；R2的两端分别连接A1的负端和输出端；R4的一端连接b、R4的另一端连接A2的负端；R5的两端分别连接A2的负端和输出端，所述A1和所述A2的正端均接地；R3与R6相串联后的两端分别连接A1的输出端和A2的输出端，所述R3和所述R6之间的连线接地；所述A1是输出端和所述A2的输出端分别连接所述A3的负端和正端，R7的两端分别连接A3的负端和输出端，A3的输出端连接R8的一端，R8的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种基于互联网思维，云平台，APP付费的充电控制系统，其特征在于，所述微处理器采用MSP430F5438。

5.根据权利要求1所述的一种基于互联网思维，云平台，APP付费的充电控制系统，其特征在于，所述采集器通过RS-485与电能表连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于互联网思维，云平台，APP付费的充电控制系统，其特征在于，所述电能表信息包括电能表的表地址和用电数值。

7.根据权利要求1所述的一种基于互联网思维，云平台，APP付费的充电控制系统，其特征在于，所述采集器的实现方法包括：

步骤1-1：初始化；

步骤1-2：发现并加入Zigbee网络；

步骤1-3：向电表发送广播表地址抄表命令；

步骤1-4：接收并存储电表箱内各电表的表地址；

步骤1-5：判断步骤1-4中所述的表地址与原电表地址信息是否一致，如果一致则执行步骤7，如果不一致则执行步骤1-6；

步骤1-6：将采集到的新的电表地址信息打包发送给集中器；

步骤1-7：判断是否收到集中器抄表命令，如果收到集中器抄表命令则执行步骤1-8，否则执行步骤1-7；

步骤1-8：执行抄表命令并将电表返回的数据发送给集中器。

8.一种基于互联网思维，云平台，APP付费的充电控制计费方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.建立Zigbee网络；

b.初始化GPRS模块，建立和远程服务器的网络连接；

c.微处理器判断是否收到远程服务器下发的命令，如果是则执行d，否则执行c；

d.根据命令，形成任务列表并向各采集器发生命令信息；

e.判断是否收到采集器发生的数据集，如果是则执行步骤f，否则执行d；

f.接收数据并打包存储，判别数据对应的抄表命令，并在任务列表中将该任务设置为完成；

g.判断所有任务是否完成，如果是则执行h，否则执行c；

h.将收到的数据打包，通过GPRS模块发送至远程服务器；

i.远程服务器收到数据包后，根据电量值计算出对应的电费，并显示给用户；

j.使用时，用户通过手机APP登录到远程服务器，可以查看费用并在线支付。