CN107995606A - 一种充电桩通讯系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充电桩通讯系统，包括远程服务器、主充电桩和从充电桩；所述主充电桩包括远程通信模块和无线物联网模块；所述主充电桩通过远程通信模块连接所述远程服务器，通过无线物联网模块检索并连接所述从充电桩；所述从充电桩上传充电请求数据至所述主充电桩，所述主充电桩获取并将所述充电请求数据传输至所述远程服务器。本发明主通过充电柱使用远程通信的方式实现与服务器的交互，通过近距离的物联网实现收集从充电桩的数据，能够降低建设成本，提升效益和增加改进空间。

Description

一种充电桩通讯系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种充电桩通讯系统。
背景技术
电动车作为新能源驾驶工具应用前景广阔，而作为电动车辅助的充电桩也在同步发展中，充电桩包含的有关充电功能的结构是现在的技术，而充电桩与外部进行数据交换的部分则仍然在持续改进中，例如融合APP等技术以实现快速安排充电等功能需要进行数据的交互，现有的通信方式包括：1.充电桩均配备远程的无线网络单元(成本较高)；2.有线通信的方式进行数据交互(建设周期长，成本高)；3.离线(不利于增加服务能力，应用范围有限)。
发明内容
为了解决上述问题，本发明通过提供一种充电桩通讯系统。
本发明采用的技术方案为一种充电桩通讯系统，包括远程服务器、主充电桩和从充电桩；所述主充电桩包括远程通信模块和无线物联网模块；所述主充电桩通过远程通信模块连接所述远程服务器，通过无线物联网模块检索并连接所述从充电桩；所述从充电桩上传充电请求数据至所述主充电桩，所述主充电桩获取并将所述充电请求数据传输至所述远程服务器。
优选地，所述远程通信模块基于GPRS和/或4G技术连接所述远程服务器。
优选地，所述无线物联网模块在470～510MHz频段内检索并连接所述从充电桩。
优选地，所述无线物联网模块在预设的初始频段检索并连接所述从充电桩，完成连接之后所述无线物联网模块监听其他频段，如果存在空闲频段则在该空闲频段重新连接所述从充电桩。
优选地，所述主充电桩和从充电桩形成星型结构，所述主充电桩作为中央节点连接所述从充电桩。
优选地，所述无线物联网模块检索并连接所述从充电桩，根据从充电桩上线比调整通信比特率。
优选地，所述主充电桩根据从充电桩输出信号的强度调整通信比特率。
本发明的有益效果为主充电柱使用远程通信的方式实现与服务器的交互，通过近距离的物联网实现收集从充电桩的数据，能够降低建设成本，提升效益和增加改进空间。
附图说明
图1所示为基于本发明实施例的一种充电桩通讯系统的示意图；
图2所示为基于本发明实施例的频段变更流程的示意图；
图3所示为基于本发明实施例的波特率变化流程的示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行说明。
基于发明的实施例，如图1所示一种充电桩通讯系统，包括远程服务器、主充电桩和从充电桩；所述主充电桩包括远程通信模块和无线物联网模块；所述主充电桩通过远程通信模块连接所述远程服务器，通过无线物联网模块检索并连接所述从充电桩；所述从充电桩上传充电请求数据至所述主充电桩，所述主充电桩获取并将所述充电请求数据传输至所述远程服务器。
所述远程通信模块基于GPRS和/或4G技术/网络/光纤等通讯通道连接所述远程服务器。
所述无线物联网模块在470～510MHz频段内检索并连接所述从充电桩。
所述无线物联网模块在预设的初始频段检索并连接所述从充电桩，完成连接之后所述无线物联网模块监听其他频段，如果存在空闲频段则在该空闲频段重新连接所述从充电桩。
主充电桩和从充电桩形成星型结构，所述主充电桩作为中央节点连接所述从充电桩。
所述无线物联网模块检索并连接所述从充电桩，根据从充电桩上线比调整通信比特率。
所述主充电桩根据从充电桩输出信号的强度调整通信比特率。
远程服务器为云端的服务器，用于接收主充电桩的数据(例如要求充电的申请、缴费等活动)并下发一些命令或参数；主充电桩包括基本的充电结构、远程通信模块和无线物联网模块，其中远程通信模块采用例如4G/GPRS/网络/光纤等能够实现远程数据传输的通信技术，无线物联网模块为常规的短距离无线通信模块，采用例如蓝牙、射频等技术实现与从充电桩之间的数据传输，实现多个桩通过物联网组成一个以主桩为中心的心形局域网络(星形网络，这种结构便于集中控制，因为端用户之间的通信必须经过中心站，由于这一特点，也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信)，该网络中所有桩体共用同一个上行通讯通道，以此解决单一桩构建远程通讯通道建设周期长和费用较高的问题，且由于短距离的无线通信模块的采购成本相较远程通信模块低，同时也能满足基本的数据传输需求(相比离线状态下不能进行数据交流，信息化程度更高，有利于后续的改进)，采用这种远近通信方式的组合，能够降低整个充电系统的成本。
出于对物联网技术发展的鼓励，政府开放了一定的频段以支持国内企业，其中，中国LoRa应用联盟(CLAA)推荐的是470～510MHz，本方案在这里频段范围内应用容易得到后续的政策支持，同时由于在通信模块领域竞争的企业多，对应的产品也能实现物美价廉，有助于降低整个系统的成本。
作为上述实施例的进一步改进，由于在一定范围内，可能会存在通信环境比较好的频段，如果在该频段上进行数据传输的话能够提高系统的性能；则在启动阶段，所述主充电桩在预设的频段(即所述初始频段)内检索从充电桩，然后进行第一次连接(目的是确认从充电桩的数量等基本信息)，在完成第一次连接之后，无线物联网模块监听其他频段(即改变接收频段，根据该频段存在的信息量判断该频段的拥挤情况；因为不排除其他公司的通信系统也在使用这个频段，而辨识这些通信系统的信息也是需要消耗无线物联网模块本身的机能的，因此出于节省的目的，需要改变与从充电桩之间的通信频段，降低其他通信系统的信息的干扰)，当确定某一个频段比较空闲(即闲杂的干扰比较少，则标记其为空闲频段)，无线物联网模块下发信息至从充电桩并要求其改变通信的频段，然后在这个改变后的频段进行再次连接。
如图2所示的频段变更流程，1、启动，主桩模块通讯于公共频道0；2、主桩(即主充电桩)设置模块下属的重模块地址；3、主桩模块搜索并下属连接从桩(即从充电桩)；4、判断从桩是否全部连接到主桩，是则进行步骤6，不是则进行步骤5；5、判断从桩是否80％连接到主桩且持续时间达到5分钟，是则进行下一步，不是则返回步骤3；6、主桩模块监听下一个频段；7、判断该频段是否空闲，是则进行下一步，不是则返回步骤6；8、指定该空闲频带为该组主从桩通讯频带，主桩返回公共频段0，设置从桩频段到指定频段；9、主桩到选择的指定频段等待从桩连接通讯；10、判断是否有从桩没有连接上来，是则返回步骤8，不是进行下一步；11、完成组网，分频段，正常通讯。
如图3所示的波特率变化流程，在完成连接充电桩连接之后，现场的通信状况可能会随着环境的变化而变化，则可以通过改变通信比特率的方式提高通信状况(即提高通信质量/通信性能)，例如根据从充电桩上线比(上线率低的原因可能是在现时的比特率情况下，通信质量不好导致，因此通过变换比特率来尝试能否增加上线率)和从充电桩输出信号的强度(理由同上线率)进行调节。
例如原始设置的波特率为100K，在进行连接之后，判断连接率是否超过80％，是则变更波特率为50K并重新判断连接率是否超过80％，不是则继续判断从充电桩的信号强度低于一定阈值(例如10)的从充电桩的数量是否超过20％，是则是则更波特率为50K并重新判断连接率是否是否超过80％，不是则进行正常通讯。
作为波特率的说明：主充电桩和从充电桩使用100K空中通讯速率，能满足50米范围通讯可靠性要求，同时该速度能满足通讯交互速度要求(使20个从桩5秒和后台交互一次)，各个从模块通讯时隙计算公式见及说明如下：
当通讯距离50米内，空中通讯波特率100K，8位数据位，1位校验位，1位停止位，每秒可传输数据字节为：100*1000/(8+1+1)＝10000字节，依据协议，平均每次通讯帧长度约50字节，每次通讯所需时间：(50*1000/10000)＝5ms，所有从桩通讯一轮，实际通讯用时间每秒(收发两帧)：20+1)*2*5＝210ms，同时，考虑到冲突避让和异常重发机制影响，实际通讯一轮时间在500ms内，满足通讯需求。
当通讯距离100米内，空中通讯波特率50K，8位数据位，1位校验位，1位停止位，每秒可传输数据字节为：50*1000/(8+1+1)＝5000字节，依据协议，平均每次通讯帧长度约50字节，每次通讯所需时间：(50*1000/5000)＝10ms，所有从桩通讯一轮，实际通讯用时间每秒(收发两帧)：(20+1)*2*10＝420ms，同时，考虑到冲突避让和异常重发机制影响，实际通讯一轮时间在900ms内，满足通讯需求。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (7)

1.一种充电桩通讯系统，其特征在于，包括远程服务器、主充电桩和从充电桩；
所述主充电桩包括远程通信模块和无线物联网模块；
所述主充电桩通过远程通信模块连接所述远程服务器，通过无线物联网模块检索并连接所述从充电桩；
所述从充电桩上传充电请求数据至所述主充电桩，所述主充电桩获取并将所述充电请求数据传输至所述远程服务器。
2.根据权利要求1所述的一种充电桩通讯系统，其特征在于，所述远程通信模块基于GPRS和/或4G网络/光纤连接所述远程服务器。
3.根据权利要求1或2所述的一种充电桩通讯系统，其特征在于，所述无线物联网模块在470～510MHz频段内检索并连接所述从充电桩。
4.根据权利要求3所述的一种充电桩通讯系统，其特征在于，所述无线物联网模块在预设的初始频段检索并连接所述从充电桩，完成连接之后所述无线物联网模块监听其他频段，如果存在空闲频段则在该空闲频段重新连接所述从充电桩。
5.根据权利要求3所述的一种充电桩通讯系统，其特征在于，所述主充电桩和从充电桩形成星型结构，所述主充电桩作为中央节点连接所述从充电桩。
6.根据权利要求4所述的一种充电桩通讯系统，其特征在于，所述无线物联网模块检索并连接所述从充电桩，根据从充电桩上线比调整通信比特率。
7.根据权利要求4或6所述的一种充电桩通讯系统，其特征在于，所述主充电桩根据从充电桩输出信号的强度调整通信比特率。
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