CN106850421A - 一种智能物联充电方法和智能网关 - Google Patents

一种智能物联充电方法和智能网关 Download PDF

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曾伟华
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Abstract

本发明提供一种智能物联充电方法和智能网关，包括：充电桩通过网络连接智能网关，所述智能网关包括数据采集器，用户手机发起请求到API服务器，所述API服务器将所述请求转发到中心云服务器，所述中心云服务器通过检查数据库内记录认可充电权限后，中心云服务器通过MQTT消息推送或者VPN通道下达充电指令给智能网关，智能网关将所述充电指令发送给充电桩内部的MCU以启动充电。可实现对多台的充电桩的通信、监控和管理，解决分散的充电桩难以管理的问题。

Description

一种智能物联充电方法和智能网关
技术领域
本发明涉及技术领域，特别涉及一种智能物联充电方法和智能网关。
背景技术
截至2016上半年，我国新能源汽车销量达到17万辆左右。但是随着销量的增长，充电桩数量存在很大缺口，影响了用户的充电需求，成为制约电动汽车推广的瓶颈。以充电接口与新能源汽车数量比例不低于1∶1这一标准来看，目前充电桩数量严重不足，存在着巨大的增量空间。而对于充电系统面临的主要问题包括：
1、充电桩分布散，需要多种网络接入方式联网；
2、网络实时性差，用户体验差；
3、网络结构复杂；
4、充电桩建设位置信号差，包括地下停车场，高速公路都需要大量充电桩，难联网；
5、单向网络，远程控制功能不完善不稳定；
6、安全性差，无线数据容易被拦截和攻击；
7、充电桩故障反馈和定位难；
8、联网成本高，流量消耗快。
而目前的充电桩主要联网方式有四种：
每个充电桩通过RJ45或者光纤分别接入因特网，连接充电站管理中心，再接入互联网管理中心和数据库。有线以太网主要优点是数据传输可靠、网络容量大布线复杂、缺点是扩展性差、施工成本高、灵活性差。
充电站内部通过工业串行总线(RS485/RS232/CAN)接入现场数据采集器，再由采集器通过RJ45或者光纤接入以太网或移动数据接入服务连接服务管理平台和数据库。优点是数据传输可靠，设计简单；缺点是布网复杂、扩展性差、施工成本高、灵活性差、通信容量低。
每台充电桩用移动运营商的蜂窝移动数据接入服务连接因特网。优点是简单便捷，无需施工。缺点是数据传输不可靠，采用移动运营商的移动数据业务需要将电动汽车充电桩这一电网内部设备接入移动运营商的移动数据网络，需要支付昂贵的月租和年费，随着充电桩数量的增加费用将越来越大；同时数据的安全性和网络的可靠性都受到移动运营商的限制，不利于设备的安全运行；其次，移动运营商的移动接入带宽属共享带宽，当局部区域有大量设备接入时，其接入的可靠性和每个用户的平均带宽会恶化，不利于充电桩群的密集接入、大数据量的数据传输。
发明内容
本发明提供一种智能物联充电方法和智能网关，可实现对多台的充电桩的通信、监控和管理，解决分散的充电桩难以管理的问题。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种智能物联充电方法，包括：
充电桩通过网络连接智能网关，所述智能网关包括数据采集器，用户手机发起请求到API服务器，所述API服务器将所述请求转发到中心云服务器，所述中心云服务器通过检查数据库内记录认可充电权限后，中心云服务器通过MQTT消息推送或者VPN通道下达充电指令给智能网关，智能网关将所述充电指令发送给充电桩内部的MCU以启动充电。
优选地，所述智能网关的数据采集器通过VPN实时诊断故障，检查日志输出，接收到充电桩有故障发生时实时向中心云服务器发出该故障的报告。
优选地，每间隔预定时间所述智能网关的数据采集器发送心跳包到中心云服务器，以显示充电桩的状态。
一种智能网关，其包括：当用户手机发起请求到API服务器、所述API服务器将所述请求转发到中心云服务器、所述中心云服务器通过检查数据库内记录认可充电权限后，用于接收中心云服务器通过MQTT消息推送或者VPN通道下达充电指令；
将所述充电指令发送给充电桩内部的MCU以启动充电。
优选地，所述智能网关包括数据采集器，所述数据采集器通过VPN实时诊断故障，检查日志输出，接收到充电桩有故障发生时实时向中心云服务器发出该故障的报告。
优选地，所述智能网关的数据采集器，用于每间隔预定时间发送心跳包到中心云服务器，以显示充电桩的状态。
通过实施以上技术方案，具有以下技术效果：本发明提供的智能网关支持WIFI(室内局域网)、Bluetooth(蓝牙)、LORA(专用于远距离通信技术)、以太网和3G/4G等多种通信接入方式，可实现对多台的充电桩的监控和管理，解决分散的充电桩难以管理的问题。引入虚拟专用网络，通过对网络跳点和路由的优化选择，避免了某些区域的网络高延时。同时虚拟专用网络(VPN)对上层屏蔽了充电桩联网的复杂性，对于中心云服务器来说如同透明传输，透明计算。通过VPN(虚拟专用网络)和MQTT(消息队列遥测传输)协议的互相配合，可以做到双向远程控制，同时还可以做到充电桩与充电桩之间互相沟通共享数据。通过智能网关的监控平台和日志记录系统，可以使用虚拟专用网络远程登录进行现场故障排查。对充电数据进行边缘计算和现场计算。经过分析和筛选后上传给后台服务器，能有效节省数据流量消耗。
附图说明
图1为本发明实施例提供的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的智能物联充电系统的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图详细描述本发明提供的实施例。
本发明实施例提供一种智能物联充电方法，如图1所示，该方法包括：
充电桩通过LORA，WIFI或者RJ45网络连接智能网关，通过LORA增加网络信号的覆盖范围，所述智能网关包括数据采集器，步骤A：用户手机发起请求到API(操作系统留给应用程序的一个调用接口)服务器，所述API服务器将所述请求转发到中心云服务器；步骤B：所述中心云服务器通过检查数据库内记录认可充电权限权限后，中心云服务器通过MQTT消息推送或者VPN通道下达充电指令给智能网关；步骤C：智能网关将所述充电指令发送给充电桩内部的MCU以启动充电。
在其他实施例中，在上述实施例基础上，进一步的，该方法包括：
所述智能网关的数据采集器接收到充电桩有故障发生时实时向中心云服务器发出报告。
在其他实施例中，在上述实施例基础上，进一步的，该方法包括：
每间隔预定时间所述智能网关的数据采集器发送心跳包到中心云服务器，以显示充电桩的状态。
本发明实施例还提供一种智能网关，如图2所示，该智能网关与API服务器、中心云服务器以及充电桩形成充电系统，该智能网关包括：当用户手机发起请求到手机API服务器、所述API服务器将所述请求转发到中心云服务器、所述中心云服务器通过检查数据库内记录认可充电权限后，用于接收中心云服务器通过MQTT消息推送或者VPN通道下达充电指令；该智能网关发送所述充电指令给充电桩内部MCU(微处理器)启动充电。
在其他实施例中，在上述各实施例基础上，进一步的，该智能网关还包括：
包括数据采集器，所述数据采集器接收到充电桩有故障发生时实时向中心云服务器发出报告。
在其他实施例中，在上述各实施例基础上，进一步的，该智能网关还包括：
所述智能网关的数据采集器，用于每间隔预定时间发送心跳包到中心云服务器，以显示充电桩的状态。
另外，该中心云服务器可以通过VPN的SSH(安全外壳协议)通道登录到智能网关内部，直接对充电桩发送的数据进行抓包分析。从充电桩开始，充电桩通过RJ45网线、WIFI、蓝牙连接到智能网关的数据采集器。如果采集器和电桩间是通过网线或者WIFI连接，则充电桩每秒将自身状况以TCP/IP(一种网络传输协议)的形式上传到数据采集器。若是通过蓝牙连接，则通过数据采集器上的蓝牙模块接收充电桩的蓝牙广播包来搜集充电桩的信息，数据采集器也可以通过这几种传输方式来下达开始充电、结束充电、更新固件和读取电桩数据等命令给充电桩。
数据采集器对数据进行现场比对分析和存储。在有客户使用和请求服务时采集器承担后台命令的中继转发任务。电桩有故障发生时实时向云服务器发出报告。此外，每三分钟定时发送心跳包到后台更新服务器显示状态。
数据采集器跟后台的中心云服务器通过LORA和蜂窝移动数据网络连接，有VPN、MQTT两种加密的双向信息传输通道。可以从后台实时监测所有电桩和网关的状态，并更新固件和发送命令。对用户使用电量计费，开展优惠活动等。
用户手机发起请求到手机API服务器转发至中心云服务器，通过检查数据库内记录认可充电权限后，云服务器通过MQTT消息推送或者VPN通道下达指令给智能网关路由器，智能网关通过RJ45网线、WIFI、蓝牙等送指令给充电桩内部MCU启动。
远程调试即通过VPN的SSH通道登录到智能网关内部，直接对电桩发送的数据进行抓包分析。因为如果让每台电桩直连后台则GPRS网络很不稳定并且消耗太多流量。通过一个集成的中继网关来保证数据传输并且减少流量。而流行的消息推送服务则做不到系统检查和调试，因为无法得到系统权限。通过引入虚拟专用网络进入网关内部分析实时数据可以尽快确定故障原因并维修。
以上对本发明实施例所提供的一种智能物联充电方法及智能网关进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种智能物联充电方法，其特征在于，包括：
充电桩通过网络连接智能网关，所述智能网关包括数据采集器，用户手机发起请求到API服务器，所述API服务器将所述请求转发到中心云服务器，所述中心云服务器通过检查数据库内记录认可充电权限权限后，中心云服务器通过MQTT消息推送或者VPN通道下达充电指令给智能网关，智能网关将所述充电指令发送给充电桩内部的MCU以启动充电。
2.如权利要求1所述智能物联充电方法，其特征在于，包括：
所述智能网关的数据采集器通过VPN实时诊断故障，检查日志输出，接收到充电桩有故障发生时实时向中心云服务器发出该故障的报告。
3.如权利要求1所述智能物联充电方法，其特征在于，包括：
每间隔预定时间所述智能网关的数据采集器发送心跳包到中心云服务器，以显示充电桩的状态。
4.一种智能网关，其特征在于，包括：当用户手机发起请求到API服务器、所述API服务器将所述请求转发到中心云服务器、所述中心云服务器通过检查数据库内记录认可充电权限后，
用于接收中心云服务器通过MQTT消息推送或者VPN通道下达充电指令，将所述充电指令发送给充电桩内部的MCU以启动充电。
5.如权利要求4所述智能网关，其特征在于，包括：
数据采集器，所述数据采集器通过VPN实时诊断故障，检查日志输出，接收到充电桩有故障发生时实时向中心云服务器发出该故障的报告。
6.如权利要求5所述网关，其特征在于，包括：所述数据采集器，用于每间隔预定时间发送心跳包到中心云服务器，以显示充电桩的状态。
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