CN109501628A - 充电信息采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种充电信息采集系统，利用设置于车辆上的车载数据发送器向正在为所述车辆充电的充电桩发送车辆充电数据，所述车辆充电数据包括：本次充电的充电数据以及所述车辆的车辆标签，桩端数据接收器接收所述车辆充电数据并传输至桩端数据发送器，桩端数据发送器整合所述车辆充电数据、桩端充电数据以及充电桩标签并发送至充电数据管理平台，不仅能够有效实现车端充电数据和桩端充电数据的采集和存储，还能利用车辆标签和充电桩标签实现数据源追溯，有效提高了充电数据的质量。

Description

充电信息采集系统

技术领域

本发明涉及充电领域，尤其涉及一种充电信息采集系统。

背景技术

电动汽车的充电过程是一个典型的物联网应用场景，通过电动汽车、充电桩以及服务器之间的充电信息交互实现充电匹配和充电控制。因为充电信息能够有效反映充电参数、充电过程，所以实现充电信息的采集与存储十分必要。

为实现完整、及时的充电信息采集，现有技术提供一种充电信息采集系统，通过充电桩控制板软件，采集充电现场各类信息并上传至服务器，实现充电信息的采集与存储。但是，充电桩控制板软件一般采用直接调用socketLIB(基于TCP/IP的网络编程通用接口API)的方式，对采集的数据进行直接转发，导致现场采集过程中的异常数据直接传递到服务器，使充电数据的质量低下且不具有可溯性。

发明内容

本发明提供一种充电信息采集系统，解决充电数据的质量低下且不具有可溯性的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种充电信息采集系统，包括：

车载数据发送器，设置于车辆上，用于向正在为车辆充电的充电桩发送车辆充电数据，车辆充电数据包括：本次充电的充电数据以及车辆的车辆标签；

桩端数据接收器，设置于充电桩上，用于接收车辆充电数据；

桩端数据发送器，设置于充电桩上，用于将车辆充电数据以及桩端充电数据以及充电桩标签发送至充电数据管理平台。

进一步地，充电信息采集系统还包括：

桩端数据过滤器，设置于充电桩上，并连接在桩端数据接收器与桩端数据发送器之间，用于过滤桩端数据接收器接收的车辆充电数据中的第一级数据噪声，并将经过噪声过滤的车载充电数据传输至桩端数据发送器。

进一步地，充电数据管理平台包括：

平台数据接收器，用于接收桩端数据发送器发送的数据包；

平台数据过滤器，用于过滤数据包中的第二级数据噪声；

平台数据处理器，用于处理经过噪声过滤的数据包。

进一步地，充电信息采集系统还包括：

车载数据采集器，设置于车辆上，用于采集并记录本次充电的充电数据。

进一步地，充电信息采集系统还包括：

桩端数据采集器，设置于充电桩上，用于采集并记录充电桩的桩端充电数据。

进一步地，车辆标签包括：车辆的唯一性标识、校验位，充电桩标签包括：充电桩的唯一性标识、校验位。

进一步地，车辆标签还包括：时间戳，充电桩标签还包括：时间戳。

进一步地，本次充电的充电数据包括：充电匹配信息、车端充电电流、车端充电电压、车端充电温度、车端充入电量、车端充电时长以及车端告警信息。

进一步地，桩端充电数据包括：联网状态、桩端充电电流、桩端充电电压、桩端充电温度、桩端输出电量、桩端充电时长以及桩端告警信息。

本发明提供的充电信息采集系统，利用设置于车辆上的车载数据发送器向正在为所述车辆充电的充电桩发送车辆充电数据，所述车辆充电数据包括：本次充电的充电数据以及所述车辆的车辆标签，桩端数据接收器接收所述车辆充电数据并传输至桩端数据发送器，桩端数据发送器整合所述车辆充电数据、桩端充电数据以及充电桩标签并发送至充电数据管理平台，不仅能够有效实现车端充电数据和桩端充电数据的采集和存储，还能利用车辆标签和充电桩标签实现数据源追溯，有效提高了充电数据的质量。

另外，本发明提供的充电信息采集系统，利用桩端数据过滤器和平台数据过滤器实现数据的两级过滤，有效滤除数据噪声，进一步提高了充电数据的质量。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例充电信息采集系统的架构图；

图2为本发明实施例充电信息采集系统的结构图；

图3为本发明实施例充电信息采集系统的系统图；

图4示出了异常数据波形图；

图5为粘包错误时的示意图；

图6为本发明实施例充电信息采集系统的信号传输结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有电动车充电信息采集系统中的充电数据质量低下且不具有可溯性。为解决现有技术中的问题，本发明实施例提供一种充电信息采集系统，其整体架构如图1所示。车辆100通过充电桩200进行充电，补充动力源，充电桩200在对该电动车100充电时，通过CAN总线收集该车辆100充电时的数据信息，并将收集的信息通过有线网络或无线网络传输至充电数据管理平台300，实现充电数据的采集汇总。其中，该无线网络可以采用蓝牙通信网络、局域通信网络、互联网以及手机通信网络等多种无线网络方式，充电桩200与充电数据管理平台300之间可以使用任何适合的网络协议进行通信，包括在本申请提交日尚未开发出的网络协议。所述网络协议例如可以包括TCP/IP协议、UDP/IP协议、HTTP协议、HTTPS协议等。当然，所述网络协议例如还可以包括在上述协议之上使用的RPC协议(Remote ProcedureCall Protocol，远程过程调用协议)、REST协议(Representational State Transfer，表述性状态转移协议)等。

图2为本发明实施例充电信息采集系统的结构图。如图2所示，该充电信息采集系统包括：车载数据发送器101、桩端数据接收器201以及桩端数据发送器202。

车载数据发送器201设置于车辆100上，用于向正在为车辆100充电的充电桩200发送车辆充电数据，车辆充电数据包括：本次充电的充电数据以及车辆的车辆标签。

其中，车辆标签包括：车辆的唯一性标识、校验位以及时间戳等。

本次充电的充电数据包括：充电匹配信息、车端充电电流、车端充电电压、车端充电温度、车端充入电量、车端充电时长以及车端告警信息等。充电匹配信息主要是指车辆侧充电需求的匹配验证过程中的数据信息，通过匹配验证以判断充电是否超过额定限定。

桩端数据接收器201设置于充电桩200上，用于接收车辆充电数据。

桩端数据发送器202设置于充电桩200上，用于将车辆充电数据以及桩端充电数据以及充电桩标签发送至充电数据管理平台300。

其中，充电桩标签包括：充电桩的唯一性标识、校验位以及时间戳等。

桩端充电数据包括：联网状态、桩端充电电流、桩端充电电压、桩端充电温度、桩端输出电量、桩端充电时长以及桩端告警信息等。

其中，充电桩200与充电数据管理平台300的通信连接模式允许多个充电桩200同时连接到充电数据管理平台300的一个端口，同时向该充电数据管理平台300输送数据。

通过采用该充电信息采集系统，充电数据传输过程经历了3个传输节点以及2个传输段，数据在从车辆到充电桩以及从充电桩到充电数据管理平台之间传输的过程中，均携带有用于标识车辆的车载标签，并且，在充电桩将数据传输至充电数据管理平台的过程中，数据在携带车载标签的基础上，还携带有用于标识充电桩的桩端标签，进而使得该充电信息采集系统收集的数据具有可溯性，能够追踪到数据来源于哪一个充电桩以及哪辆车，利于将数据与车辆的型号、电池的构型等信息进行关联，为进一步分析电动汽车应用数据提供条件。

另外，通过有效的充电过程数据的采集机制，为安全监控创造了条件，利于建立可信有效的安全监控模型，能够直接标定数据实际来源，一旦出现偏差和串扰，为数据清洗工作提供了便利。

图3为本发明实施例充电信息采集系统的系统图。如图3所示，该充电信息采集系统在包含图2所示的充电信息采集系统的基础上，还可以包括：桩端数据过滤器203。

该桩端数据过滤器203设置于充电桩200上，并连接在桩端数据接收器201与桩端数据发送器202之间，用于过滤桩端数据接收器201接收的车辆充电数据中的第一级数据噪声，并将经过噪声过滤的车载充电数据传输至桩端数据发送器202。

第一级噪声主要是指电流探测点、电压探测点和温度探测点上报的电流信息、电压信息以及温度信息的瞬间数据跳变，如图4所示。例如：数据中的充电电压为4000伏，明显不符合实际的情况。

其中，通过在桩端对数据进行有效过滤，避免从CAN总线读取到的数据噪声传递到充电数据管理平台300，降低了数据差错的概率，减小了充电数据管理平台300中数据处理的复杂度。

该桩端数据过滤器203主要通过基于嵌入式系统的运行软件模块实现，其算法侧重于在较短时间范围，对于异常数据的识别与过滤。

具体地，该桩端数据过滤器203可以采用限定值异常算法或临近值刻意变化算法实现。

其中，限定值异常算法主要是通过对预先对电流、电压、温度、电量以及时长等参数进行统计，然后根据统计结果设定限值，当某一数据超过其对应的限值时，对该数据进行过滤，以此来滤除异常数据，实现数据过滤。

具体地，对参数进行统计时，可以采用箱型图分析、平均值分析以及最大值分析、最小值分析以及统计学上的3σ法则(若数据服从正太分布，在3σ原则下，异常值被定义为一组测定值中与平均值的偏差超过3倍标准差的值，因为在正态分布的假设下，距离平均值3σ之外的值出现的概率小于0.003)。

另外，临近值刻意变化算法主要是指：针对含有N个数据记录的数据集，采用分裂法将该数据集构造为K个分组，每一个分组就代表一个聚类，K<N，K为预设值。

划分后的K个分组应满足下列条件：

1.每一个分组至少包含一个数据记录；

2.每一个数据记录属于且仅属于一个分组。

在一个可选的实施例中，对数据集进行分组时还可以采用模糊聚类算法，此时，对于上述第2条要求可以根据实际情况放宽。

进一步地，对数据集进行分组时，可以首先根据给定的初始分组方案进行分组，然后通过迭代的重定位技术，反复迭代改变分组方案，使得每一次迭代之后的分组方案与前一次相比：同一分组中的记录更相近，不同分组中的记录区别更大。

具体地，迭代的重定位技术主要是通过把某一数据记录从一个组移动到另一个组来进行划分，目标是将同一个组中的记录尽可能相互接近或相关，而不同的组中的记录尽可能远离或不同。在一个可选的实施例中，划分方法可以扩展到子空间聚类，而不是搜索整个数据空间，当存在很多属性并且数据稀疏时十分便捷。为了达到全局最优，基于划分的聚类可能需要穷举所有可能的划分，计算量极大。实际上，大多数应用都采用了流行的启发式方法，如k-均值和k-中心算法，渐近的提高聚类质量，逼近局部最优解，利于发现中小规模的数据库或小规模的数据库中的球状簇。当然，如需发现具有复杂形状的簇和对超大型数据集进行聚类，还可以进一步扩展基于划分的方法。

在一个可选的实施例中，该充电数据管理平台300包括：平台数据接收器301、平台数据过滤器303以及平台数据处理器302。

平台数据接收器301用于接收桩端数据发送器发送的数据包。

平台数据过滤器303用于过滤数据包中的第二级数据噪声。

其中，第二级数据噪声主要包括：多点充电桩200接入充电数据管理平台300时，充电数据管理平台300在处理接收数据的过程中带来的数据异常，比如传输误码引起的误差、数据粘包引入的误差以及丢包引入的误差等。

以数据粘包引入的误差为例，如图5所示，当N个充电桩设备1同时向充电数据管理平台300传输数据时，充电数据管理平台300对数据包进行处理时，可能会出现将多条数据粘在一起导致标签与数据不能一一对应的问题。

数据过滤器303主要通过基于云平台架构的运行软件模块实现，其算法侧重于在趋势性多维度的异常数据识别与过滤。

具体地，该桩端数据过滤器203可以采用限定值异常算法或临近值刻意变化算法实现。该限定值异常算法或临近值刻意变化算法参见上文描述，在此不再赘述。

平台数据处理器302用于处理经过噪声过滤的数据包。

在一个可选的实施例中，该充电信息采集系统还包括：车载数据采集器(图中未示出)，该车载数据采集器设置于车辆100上，用于采集并记录本次充电的充电数据。

在一个可选的实施例中，该充电信息采集系统还包括：桩端数据采集器(图中未示出)，设置于充电桩200上，用于采集并记录充电桩200的桩端充电数据。

图6为本发明实施例充电信息采集系统的信号传输结构图。如图6所示，该充电信息采集系统中，车载端的车载数据发送器101主要包括应用层、链路层以及物理层，应用层对数据进行处理之后，依此经过链路层以及物理层配合，将采集的数据通过CAN总线传输至充电桩。

桩端数据接收器201主要包括应用层、链路层以及物理层，依此通过物理层、链路层将接收的车载端的采集数据传输至应用层，应用层对数据进行一定处理之后，经过链路层以及物理层配合，将数据传输至桩端数据发送器。

桩端数据发送器202主要包括应用层、链路层、网络层、传输层以及物理层，依此通过物理层、链路层、网络层和传输层将数据传输至应用层，应用层对数据进行一定处理之后，经过传输层、网络层、链路层以及物理层之后，将数据包传输至充电数据管理平台300。

该充电数据管理平台300包括应用层、链路层、网络层、传输层以及物理层，其依次通过物理层、链路层、网络层、传输层将数据传输至应用层进行后续处理。

本发明实施例提供的充电信息采集系统能够有效保证数据的完整性、准确性、唯一性、有效性和及时性。

完整性是描述信息的完整程度，系统收集的数据明确标记了两个传输段的数据来源信息，整体数据信息完整。

准确性用于描述数据是否与其对应的客观实体的特征相一致，车载标签在数据从车载终端产生时即可产生，并且在传输过程中，经过充电桩的解析和重组，继续传递到平台，明确标定了数据源的准确性，从而标定了数据的准确性。

唯一性用来描述数据是否存在重复记录，没有实体多余出现一次。标签在数据从车载终端和充电桩产生时，标签具有唯一性，避免数据重复提交。

有效性用来描述数据是否满足用户定义的条件。标签在数据从车载终端和充电桩产生时，标签可以增加校验位，可用于验证数据的有效性。

及时性

用来描述从业务发生到对应数据正确存储并可正常查看的时间间隔程度，也叫数据的延时时长，数据在及时性上应能尽可能贴合业务实际发生时点。标签在数据从车载终端和充电桩产生时，标签可增加时间戳，明确数据的产生时间点，可确认数据的及时程度。

综上所述，该充电信息采集系统不仅能够有效实现车端充电数据和桩端充电数据的采集和存储，还能利用车辆标签和充电桩标签实现数据源追溯，有效提高了充电数据的质量。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种充电信息采集系统，其特征在于，包括：

车载数据发送器，设置于车辆上，用于向正在为所述车辆充电的充电桩发送车辆充电数据，所述车辆充电数据包括：本次充电的充电数据以及所述车辆的车辆标签；

桩端数据接收器，设置于所述充电桩上，用于接收所述车辆充电数据；

桩端数据发送器，设置于所述充电桩上，用于将所述车辆充电数据以及桩端充电数据以及充电桩标签发送至充电数据管理平台。

2.根据权利要求1所述充电信息采集系统，其特征在于，还包括：

桩端数据过滤器，设置于所述充电桩上，并连接在所述桩端数据接收器与所述桩端数据发送器之间，用于过滤所述桩端数据接收器接收的所述车辆充电数据中的第一级数据噪声，并将经过噪声过滤的车载充电数据传输至所述桩端数据发送器。

3.根据权利要求2所述充电信息采集系统，其特征在于，所述充电数据管理平台包括：

平台数据接收器，用于接收所述桩端数据发送器发送的数据包；

平台数据过滤器，用于过滤所述数据包中的第二级数据噪声；

平台数据处理器，用于处理经过噪声过滤的数据包。

4.根据权利要求3所述充电信息采集系统，其特征在于，还包括：

车载数据采集器，设置于所述车辆上，用于采集并记录所述本次充电的充电数据。

5.根据权利要求4所述充电信息采集系统，其特征在于，还包括：

桩端数据采集器，设置于所述充电桩上，用于采集并记录所述充电桩的桩端充电数据。

6.根据权利要求5所述充电信息采集系统，其特征在于，所述车辆标签包括：所述车辆的唯一性标识、校验位，所述充电桩标签包括：所述充电桩的唯一性标识、校验位。

7.根据权利要求6所述充电信息采集系统，其特征在于，所述车辆标签还包括：时间戳，所述充电桩标签还包括：时间戳。

8.根据权利要求7所述充电信息采集系统，其特征在于，所述本次充电的充电数据包括：充电匹配信息、车端充电电流、车端充电电压、车端充电温度、车端充入电量、车端充电时长以及车端告警信息。

9.根据权利要求8所述充电信息采集系统，其特征在于，所述桩端充电数据包括：联网状态、桩端充电电流、桩端充电电压、桩端充电温度、桩端输出电量、桩端充电时长以及桩端告警信息。