CN109672994A - 充电桩的数据管理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了充电桩的数据管理方法及系统，该系统包括无线传感器网络、系统网关以及数据管理系统；该方法包括：数据管理系统接收系统网关从无线传感器网络处获取的充电桩的工作数据；所述数据管理系统对接收的充电桩的工作数据进行分析，获得对应的分析结果，所述分析结果包括每个所述充电桩的使用频率、每个所述充电桩的生命周期以及检测出异常的工作数据；所述数据管理模块以图表形式显示接收的充电桩的工作数据，以及显示所述分析结果。

Description

充电桩的数据管理方法及系统
技术领域
本发明涉及充电桩数据监测技术领域，具体涉及充电桩的数据管理方法及系统。
背景技术
无线传感器网络电动汽车充电桩监控集中了传感器技术、嵌入式计算技术和无线通信技术，能够实时地感知、收集和监测充电桩充电的工作数据。经由无线传感网络采集的充电桩的工作数据信息量大，需要对该工作数据进行及时相应的数据管理，才能为相关管理人员提供实时准确的数据信息。无线传感器网络是由大量无线传感器节点以自组织模式构成的网络，它具有传感器节点密度高、网络拓扑变化频繁以及节点功率、计算能力和数据存储能力较好等特点，使得无线传感器网络能够用于充电桩监控领域中。然而，现有的无线传感器网络因传感器节点的能量有限，依然存在较多的缺陷。
发明内容
针对上述问题，本发明提供充电桩的数据管理方法及系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明第一方面提供了充电桩的数据管理系统，该系统包括无线传感器网络、系统网关以及数据管理系统，所述无线传感器网络包括多个传感器节点、多个簇头、单个汇聚节点，每个传感器节点选择最近的簇头加入簇，传感器节点将自身采集的充电桩的工作数据发送至对应的簇头；所述汇聚节点通过无线通信方式与传感器节点、簇头建立通信联系，所述汇聚节点将簇头接收的工作数据发送给所述系统网关，从系统网关接收控制指令；
所述数据管理系统包括数据分析模块和数据显示模块；所述数据分析模块与所述系统网关连接，用于对所述系统网关传送的充电桩的工作数据进行分析，获得每个所述充电桩的使用频率，并计算每个所述充电桩的生命周期，以及检测出异常的工作数据；所述数据显示模块用于以图表形式显示采集到的充电桩的工作数据和数据分析模块的分析结果。
在本发明第一方面实施例的一种能够实现的方式中，所述数据管理系统还包括数据存储模块，所述数据存储模块用于存储采集到的充电桩的工作数据和数据分析模块的分析结果。
在本发明第一方面实施例的一种能够实现的方式中，所述数据管理系统还包括多路径检索模块，所述多路径检索模块与所述数据存储模块连接，用于支持对存储数据的多条件的逻辑组合的检索。通过设置多路径检索模块，便于用户检索所需的信息。
在本发明第一方面实施例的一种能够实现的方式中，所述数据管理系统根据每个充电桩的耗电使用量，计算每个所述充电桩的生命周期，当监控到该充电桩的生命周期到达末期时，向预先确定的用户终端发送报警信息。
本实施例将所有充电桩的耗电使用量，通过数据的分析会得出充电桩的使用频率，计算得出充电桩的生命周期，并在监控到该充电桩的生命周期到达末期时，向预先确定的用户终端发送报警信息，便于安排具体的人员进行维护。
本发明第二方面提供了充电桩的数据管理方法，该方法包括：
数据管理系统接收系统网关从无线传感器网络处获取的充电桩的工作数据；
所述数据管理系统对接收的充电桩的工作数据进行分析，获得对应的分析结果，所述分析结果包括每个所述充电桩的使用频率、每个所述充电桩的生命周期以及检测出异常的工作数据；
所述数据管理模块以图表形式显示接收的充电桩的工作数据，以及显示所述分析结果；
其中，所述无线传感器网络包括多个传感器节点、多个簇头、单个汇聚节点，每个传感器节点选择最近的簇头加入簇，传感器节点将自身采集的充电桩的工作数据发送至对应的簇头；所述汇聚节点通过无线通信方式与传感器节点、簇头建立通信联系，所述汇聚节点将簇头接收的工作数据发送给所述系统网关。
在本发明第二方面实施例的一种能够实现的方式中，所述数据管理系统还存储接收的充电桩的工作数据和所述分析结果。
在本发明第二方面实施例的一种能够实现的方式中，所述数据管理系统还支持对存储数据的多条件的逻辑组合的检索。
在本发明第二方面实施例的一种能够实现的方式中，所述数据管理系统根据每个充电桩的耗电使用量，计算每个所述充电桩的生命周期，当监控到该充电桩的生命周期到达末期时，向预先确定的用户终端发送报警信息。
本发明的有益效果为：基于无线传感器网络实现了充电桩工作数据的实时采集以及发送至数据管理系统进行处理，且基于数据管理系统实现了充电桩的工作数据的异常分析和管理，能及时向用户提供准确的信息，具有及时性、准确性较高的特点。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一个示例性实施例的充电桩的数据管理系统的结构连接示意图；
图2是本发明另一个示例性实施例的充电桩的数据管理方法的流程示意图。
附图标记：
无线传感器网络10、系统网关20、数据管理系统30。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本发明第一方面提供了充电桩的数据管理系统30，该系统包括无线传感器网络10、系统网关20以及数据管理系统30，所述无线传感器网络10包括多个传感器节点、多个簇头、单个汇聚节点，每个传感器节点选择最近的簇头加入簇，传感器节点将自身采集的充电桩的工作数据发送至对应的簇头；所述汇聚节点通过无线通信方式与传感器节点、簇头建立通信联系，所述汇聚节点将簇头接收的工作数据发送给所述系统网关20，从系统网关20接收控制指令；
所述数据管理系统30包括数据分析模块和数据显示模块；所述数据分析模块与所述系统网关20连接，用于对所述系统网关20传送的充电桩的工作数据进行分析，获得每个所述充电桩的使用频率，并计算每个所述充电桩的生命周期，以及检测出异常的工作数据；所述数据显示模块用于以图表形式显示采集到的充电桩的工作数据和数据分析模块的分析结果。
在本发明第一方面实施例的一种能够实现的方式中，所述数据管理系统30还包括数据存储模块，所述数据存储模块用于存储采集到的充电桩的工作数据和数据分析模块的分析结果。
在本发明第一方面实施例的一种能够实现的方式中，所述数据管理系统30还包括多路径检索模块，所述多路径检索模块与所述数据存储模块连接，用于支持对存储数据的多条件的逻辑组合的检索。通过设置多路径检索模块，便于用户检索所需的信息。
在本发明第一方面实施例的一种能够实现的方式中，所述数据管理系统30根据每个充电桩的耗电使用量，计算每个所述充电桩的生命周期，当监控到该充电桩的生命周期到达末期时，向预先确定的用户终端发送报警信息。
本实施例将所有充电桩的耗电使用量，通过数据的分析会得出充电桩的使用频率，计算得出充电桩的生命周期，并在监控到该充电桩的生命周期到达末期时，向预先确定的用户终端发送报警信息，便于安排具体的人员进行维护。
本发明第二方面提供了充电桩的数据管理方法，该方法包括：
S01数据管理系统30接收系统网关20从无线传感器网络10处获取的充电桩的工作数据；
S02所述数据管理系统30对接收的充电桩的工作数据进行分析，获得对应的分析结果，所述分析结果包括每个所述充电桩的使用频率、每个所述充电桩的生命周期以及检测出异常的工作数据；
S03所述数据管理模块以图表形式显示接收的充电桩的工作数据，以及显示所述分析结果。
其中，所述无线传感器网络10包括多个传感器节点、多个簇头、单个汇聚节点，每个传感器节点选择最近的簇头加入簇，传感器节点将自身采集的充电桩的工作数据发送至对应的簇头；所述汇聚节点通过无线通信方式与传感器节点、簇头建立通信联系，所述汇聚节点将簇头接收的工作数据发送给所述系统网关20。
在本发明第二方面实施例的一种能够实现的方式中，所述数据管理系统30还存储接收的充电桩的工作数据和所述分析结果。
在本发明第二方面实施例的一种能够实现的方式中，所述数据管理系统30还支持对存储数据的多条件的逻辑组合的检索。
在本发明第二方面实施例的一种能够实现的方式中，所述数据管理系统30根据每个充电桩的耗电使用量，计算每个所述充电桩的生命周期，当监控到该充电桩的生命周期到达末期时，向预先确定的用户终端发送报警信息。
本发明上述实施例基于无线传感器网络10实现了充电桩工作数据的实时采集以及发送至数据管理系统30进行处理，且基于数据管理系统30实现了充电桩的工作数据的异常分析和管理，能及时向用户提供准确的信息，具有及时性、准确性较高的特点。
在上述实施例的一种能够实现的方式中，若簇头与汇聚节点为单跳距离时，簇头直接将所有工作数据发送至汇聚节点；若簇头与汇聚节点为多跳距离时，其在相对于其距离汇聚节点更近的簇头中，选择距离最近的簇头作为下一跳，将将所有工作数据发送至该下一跳。
在上述实施例的一种能够实现的方式中，传感器节点将自身采集的充电桩的工作数据发送至对应的簇头，包括：
(1)初始时，所述对应的簇头将簇内满足下列条件的传感器节点选为通信模式固定节点：
式中，YAa表示簇头A与对应簇内第a个传感器节点的距离，表示簇头A与对应簇内距离最近的传感器节点的距离，表示簇头A与对应簇内距离次近的传感器节点的距离，表示簇头A与对应簇内距离最远的传感器节点的距离，表示簇头A与对应簇内距离次远的传感器节点的距离，nA为簇头A对应簇内具有的传感器节点数量；
(2)数据通信过程中，非通信模式固定节点选择距离最近的通信模式固定节点作为下一跳，将采集的充电桩的工作数据发送至下一跳；
通信模式固定节点直接与所述对应的簇头直接通信，将自身采集以及接收的充电桩的工作数据直接发送至所述对应的簇头；
(3)每隔一个预设的周期ΔT0，所述对应的簇头收集簇内各传感器节点的能量信息，并计算簇内通信模式固定节点的平均剩余能量Q1，以及计算簇内非通信模式固定节点的平均剩余能量Q2，若Q2-Q1>δ，δ为设定的差值界限，则所述对应的簇头在非通信模式固定节点中选择多个传感器节点作为通信模式固定节点。
本实施例通过簇头将簇内的传感器节点区分为通信模式固定节点和非通信模式固定节点，提高了簇内传感器节点与簇头之间路由的灵活性。其中根据传感器节点的部署情况创造性地提出了相应的区分条件，确保有合适数量的传感器节点与其对应的簇头直接通信；
本实施例中，簇头还基于能量信息定期选择多个非通信模式固定节点转换为通信模式固定节点，有利于在通信模式固定节点的能量较低时，降低通信模式固定节点的负载，从而有利于提高充电桩工作数据传输的稳定性，通过将一定数量的非通信模式固定节点根据网络节点的能量的变化转化为通信模式固定节点，能够进一步平衡簇内各传感器节点的能量，进一步避免能量空洞现象的发生，提高无线传感器网络10运行的稳定性。
在一种能够实现的方式中，所述对应的簇头在非通信模式固定节点中选择多个传感器节点作为通信模式固定节点时，确定选择的传感器节点数量K：
式中，n为所述对应的簇头簇内的传感器节点数量，m为所述对应的簇头簇内的非通信模式固定节点的数量，表示对的结果取整，其中当的值大于时，K取
本实施例以簇内传感器节点的能量信息和数量信息作为数量确定所考虑的因素，进一步设定了簇头在非通信模式固定节点中选择传感器节点作为通信模式固定节点的数量确定公式，使得非通信模式固定节点转为通信模式固定节点的数量确定更为合理科学，有利于进一步平衡簇内各传感器节点的能量。
在一种能够实现的方式中，所述对应的簇头在非通信模式固定节点中选择多个传感器节点作为通信模式固定节点，包括：所述对应的簇头随机选择K个非通信模式固定节点作为通信模式固定节点。
在另一种能够实现的方式中，所述对应的簇头在非通信模式固定节点中选择多个传感器节点作为通信模式固定节点，包括：
(1)所述对应的簇头将当前剩余能量低于Q1的通信模式固定节点作为基准节点；
(2)所述对应的簇头计算各非通信模式固定节点的权值，并根据权值由大到小的顺序对各非通信模式固定节点进行排序，选择前K个非通信模式固定节点作为通信模式固定节点，所述权值的计算公式为：
Wb＝f(Qb-Qmin)×[d(b)-d(b)min]
式中，Wb表示第b个非通信模式固定节点的权值，Qb表示第b个非通信模式固定节点的当前剩余能量，Qmin为预设的最小能量值，f(Qb-Qmin)为判断取值函数，当Qb-Qmin≥0时，f(Qb-Qmin)＝1，当Qb-Qmin<0时，f(Qb-Qmin)＝0；d(b)min为所述第b个非通信模式固定节点与最近的基准节点的距离，d(b)为所述第b个非通信模式固定节点的通信距离。
本实施例提出了在非通信模式固定节点中选择多个传感器节点作为通信模式固定节点的具体机制，该机制中，簇头根据权值由大到小的顺序对各非通信模式固定节点进行排序，选择前K个非通信模式固定节点作为通信模式固定节点。本实施例相应地提出了权值的计算公式，根据该权值选择传感器节点，一方面能够保障所选择的传感器节点有足够的能量与簇头通信，保证数据传输的稳定性，另一方面能够尽量减少由于模式变换给整个网络带来的能量损耗。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统和终端的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路、数字信号处理器、数字信号处理系统、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于随机存取存储器、只读内存镜像、带电可擦可编程只读存储器或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储系统、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.充电桩的数据管理系统，其特征是，该系统包括无线传感器网络、系统网关以及数据管理系统，所述无线传感器网络包括多个传感器节点、多个簇头、单个汇聚节点，每个传感器节点选择最近的簇头加入簇，传感器节点将自身采集的充电桩的工作数据发送至对应的簇头；所述汇聚节点通过无线通信方式与传感器节点、簇头建立通信联系，所述汇聚节点将簇头接收的工作数据发送给所述系统网关，从系统网关接收控制指令；
所述数据管理系统包括数据分析模块和数据显示模块；所述数据分析模块与所述系统网关连接，用于对所述系统网关传送的充电桩的工作数据进行分析，获得每个所述充电桩的使用频率，并计算每个所述充电桩的生命周期，以及检测出异常的工作数据；所述数据显示模块用于以图表形式显示采集到的充电桩的工作数据和数据分析模块的分析结果。
2.根据权利要求1所述的充电桩的数据管理系统，其特征是，传感器节点将自身采集的充电桩的工作数据发送至对应的簇头，包括：
(1)初始时，所述对应的簇头将簇内满足下列条件的传感器节点选为通信模式固定节点：
式中，YAa表示簇头A与对应簇内第a个传感器节点的距离，表示簇头A与对应簇内距离最近的传感器节点的距离，表示簇头A与对应簇内距离次近的传感器节点的距离，表示簇头A与对应簇内距离最远的传感器节点的距离，表示簇头A与对应簇内距离次远的传感器节点的距离，nA为簇头A对应簇内具有的传感器节点数量；
(2)数据通信过程中，非通信模式固定节点选择距离最近的通信模式固定节点作为下一跳，将采集的充电桩的工作数据发送至下一跳；
通信模式固定节点直接与所述对应的簇头直接通信，将自身采集以及接收的充电桩的工作数据直接发送至所述对应的簇头；
(3)每隔一个预设的周期ΔT0，所述对应的簇头收集簇内各传感器节点的能量信息，并计算簇内通信模式固定节点的平均剩余能量Q1，以及计算簇内非通信模式固定节点的平均剩余能量Q2，若Q2-Q1>δ，δ为设定的差值界限，则所述对应的簇头在非通信模式固定节点中选择多个传感器节点作为通信模式固定节点。
3.根据权利要求2所述的充电桩的数据管理系统，其特征是，所述数据管理系统还包括数据存储模块，所述数据存储模块用于存储采集到的充电桩的工作数据和数据分析模块的分析结果。
4.根据权利要求3所述的充电桩的数据管理系统，其特征是，所述数据管理系统还包括多路径检索模块，所述多路径检索模块与所述数据存储模块连接，用于支持对存储数据的多条件的逻辑组合的检索。通过设置多路径检索模块，便于用户检索所需的信息。
5.根据权利要求2所述的充电桩的数据管理系统，所述数据管理系统根据每个充电桩的耗电使用量，计算每个所述充电桩的生命周期，当监控到该充电桩的生命周期到达末期时，向预先确定的用户终端发送报警信息。
6.充电桩的数据管理方法，其特征是，该方法包括：
数据管理系统接收系统网关从无线传感器网络处获取的充电桩的工作数据；
所述数据管理系统对接收的充电桩的工作数据进行分析，获得对应的分析结果，所述分析结果包括每个所述充电桩的使用频率、每个所述充电桩的生命周期以及检测出异常的工作数据；
所述数据管理模块以图表形式显示接收的充电桩的工作数据，以及显示所述分析结果；
其中，所述无线传感器网络包括多个传感器节点、多个簇头、单个汇聚节点，每个传感器节点选择最近的簇头加入簇，传感器节点将自身采集的充电桩的工作数据发送至对应的簇头；所述汇聚节点通过无线通信方式与传感器节点、簇头建立通信联系，所述汇聚节点将簇头接收的工作数据发送给所述系统网关。
7.根据权利要求6所述的充电桩的数据管理系统，其特征是，传感器节点将自身采集的充电桩的工作数据发送至对应的簇头，包括：
(1)初始时，所述对应的簇头将簇内满足下列条件的传感器节点选为通信模式固定节点：
式中，YAa表示簇头A与对应簇内第a个传感器节点的距离，表示簇头A与对应簇内距离最近的传感器节点的距离，表示簇头A与对应簇内距离次近的传感器节点的距离，表示簇头A与对应簇内距离最远的传感器节点的距离，表示簇头A与对应簇内距离次远的传感器节点的距离，nA为簇头A对应簇内具有的传感器节点数量；
(2)数据通信过程中，非通信模式固定节点选择距离最近的通信模式固定节点作为下一跳，将采集的充电桩的工作数据发送至下一跳；
通信模式固定节点直接与所述对应的簇头直接通信，将自身采集以及接收的充电桩的工作数据直接发送至所述对应的簇头；
(3)每隔一个预设的周期ΔT0，所述对应的簇头收集簇内各传感器节点的能量信息，并计算簇内通信模式固定节点的平均剩余能量Q1，以及计算簇内非通信模式固定节点的平均剩余能量Q2，若Q2-Q1>δ，δ为设定的差值界限，则所述对应的簇头在非通信模式固定节点中选择多个传感器节点作为通信模式固定节点。
8.根据权利要求7所述的充电桩的数据管理系统，其特征是，所述数据管理系统还存储接收的充电桩的工作数据和所述分析结果。
9.根据权利要求8所述的充电桩的数据管理系统，其特征是，所述数据管理系统还支持对存储数据的多条件的逻辑组合的检索。
10.根据权利要求7所述的充电桩的数据管理系统，其特征是，所述数据管理系统根据每个充电桩的耗电使用量，计算每个所述充电桩的生命周期，当监控到该充电桩的生命周期到达末期时，向预先确定的用户终端发送报警信息。
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