CN112804296A - 一种适应电动汽车的电力物联网系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适应电动汽车的电力物联网系统，其包括电动汽车充电业务终端、配电通信终端和电力业务系统；所述电动汽车充电业务终端通信连接至所述电动汽车充电业务终端；所述配电通信终端和所述电力业务系统之间依次通过接入网传输通道、主干网传输通道通信连接。接入网传输通道采用2G传输链路、4G传输链路、NB‑loT传输链路、5G传输链路、专线传输链路、电力4G传输通道、xPON传输通道和工业以太网传输链路。该电力物联网系统能够根据电动汽车充电业务终端产生的不同数据，根据需要采用多种不同类型的通信方式，确保了整个系统高效可靠地通信。

Description

一种适应电动汽车的电力物联网系统
技术领域
本发明涉及输电技术领域，具体是一种适应电动汽车的电力物联网系统。
背景技术
电动汽车已经被我国确立为保障能源安全和转型低碳经济的重要途径，正在大力推进产业化应用。随着电动汽车的规模化应用的形成，充电设施发展和电网运行迎来了新的挑战。未来电动汽车的大规模介入，将给电力系统规划和运行带来不可忽视的影响。在电动汽车的充电技术方面，大量的电动汽车的无序充电行为会给电力系统的安全与经济运行带来负面的影响。电动汽车的电池所具备的储能特性使它有别于常规负荷，其不仅能作为负荷从电力系统汲取电能，而且还可以通过向系统输送能量。因在在这种环境下，汽车与充电桩/设施作为一种物联网载体，如何保障其高效可靠通信，如何利用这些物体上采集的信息辅助智能电网稳定运行，以及如何进一步扩展电动汽车充换电业务来提高公众服务体验，都是当前泛在电力物联网亟需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适应电动汽车的电力物联网系统，能够确保整个系统高效可靠地通信。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种适应电动汽车的电力物联网系统，包括电动汽车充电业务终端、配电通信终端和电力业务系统；所述电动汽车充电业务终端通信连接至所述电动汽车充电业务终端；所述配电通信终端和所述电力业务系统之间依次通过接入网传输通道、主干网传输通道通信连接；
所述电动汽车充电业务终端包括管理终端、控制终端和监视终端；所述配电通信终端包括GPRS终端、4G终端、NB-loT终端、5G终端、电力无线宽带终端、xPON终端、工业以太网交换机终端；所述接入网传输通道包括移动公网传输通道和电力传输通道，所述移动公网传输通道包括2G传输链路、4G传输链路、NB-loT传输链路、5G传输链路、专线传输链路，所述电力传输通道包括电力4G传输通道、xPON传输通道和工业以太网传输链路；所述主干网传输通道包括SDH传输通道和OTN传输通道；所述移动公网传输通道和SDH传输通道之间设置有小流量网关，所述移动公网传输通道和OTN传输通道之间设置有大流量网关，大、小流量网关均设有安全网闸；所述电力业务系统与SDH传输通道、OTN传输通道之间均设有路由器；
所述管理终端连接至GPRS终端、4G终端、NB-loT终端、5G终端、电力无线宽带终端、xPON终端、工业以太网交换机终端，所述控制终端连接至4G终端、NB-loT终端、5G终端、电力无线宽带终端、xPON终端、工业以太网交换机终端，所述监视终端连接至GPRS终端、4G终端、NB-loT终端、5G终端、xPON终端、工业以太网交换机终端；所述GPRS终端连接至2G传输链路和专线传输链路，所述4G终端连接至4G传输链路和专线传输链路，所述NB-loT终端连接至NB-loT传输链路和专线传输链路，所述5G终端连接至5G传输链路和专线传输链路；所述电力无线宽带终端连接至电力4G传输通道，所述xPON终端连接至xPON传输通道，所述业以太网交换机终端连接至工业以太网传输链路；所述电力4G传输通道、xPON传输通道和工业以太网传输链路均连接至SDH传输通道，所述xPON传输通道和工业以太网传输链路还均连接至OTN传输通道；所述小流量网关连接至2G传输链路、4G传输链路、NB-loT传输链路、5G传输链路、专线传输链路，所述大流量网关连接至4G传输链路、5G传输链路、专线传输链路。
上述技术方案中：
进一步的，所述监视终端用于对充电站环境进行监控以及对电动汽车进行视频采集；所述控制终端用于监测电动汽车内的电池运行状况；所述管理终端用于监控充电桩的运行状况。
更进一步的，所述监视终端为摄像头，其用于对充电站和电动汽车进行实时拍摄，并将拍摄数据上传至电力业务系统，所述电力业务系统用于储存和调用该数据。
进一步的，所述控制终端包括电池数据采集单元、电池数据处理单元、电池数据存储单元和电池报警单元；所述电池数据采集单元用于采集电动汽车内的电池数据，所述电池数据包括电池实时电量、电池SOC、总线电压、电池电流、电池温度；所述电池数据处理单元用于接收所述电池数据并上传至电力业务系统，电池数据处理单元在电池电量满充，总线电压、电池电流或电池温度异常时，通过所述电池报警单元发出报警信号；所述电池数据存储单元用于存储所述电池数据。
进一步的，所述管理终端包括充电桩数据采集单元、充电桩数据处理单元、充电桩数据存储单元、显示单元和充电桩报警单元；所述充电桩数据采集单元用于采集充电桩的充电数据，所述充电数据包括充电桩的工作状态、温度、故障信号、功率、电压、电流、电量和电费；所述显示单元用于显示电桩数据采集单元采集到的温度、故障信号对应的故障原因、电压、电流、电量和电费；所述充电桩数据处理单元用于接收所述充电数据并上传至电力业务系统，电桩数据处理单元在接收到故障信号，温度、电压或电流异常，或者电费不足时，通过所述充电桩报警单元发出报警信号；所述充电桩数据存储单元用于存储所述充电数据。
进一步的，所述电力业务系统包括系统数据中心和系统应用层；所述系统数据中心包括业务数据库、配置库、规则库、日志库和数据分析库；所述业务数据库用于接收客户使用充电业务时产生的各类数据；所述配置库用于存储系统应用层各个功能的配置；所述规则库用于存储系统应用层各个功能的规则；所述日志库用于采集存储系统应用层各个功能的日志；所述数据分析库用于分析电动汽车充电业务终端上处的数据，进而用于进行充电过程的监控；所述系统应用层包括平台基础模块层、智慧充电管理后台系统和充电站管理系统；所述平台基础模块层包含有系统应用的各种基础模块；所述智慧充电管理后台系统为充电业务的后台；所述充电站管理系统为充电业务的前端。
更进一步的，所述平台基础模块层包括以下模块：部门管理、人员管理、角色管理、权限管理、枚举管理和日志管理；所述智慧充电管理后台系统包括以下功能：电池监控、充电站管理、充电柱监控、充电订单、账户查新、云卡管理、数据统计和系统管理；所述充电站管理系统的功能包括有电池监控、充电订单、收费配置、云卡管理、充电站管理、账户中心、充电柱监控和数据统计。
更进一步的，还包括有用户移动端，所述用户移动端设置有车主APP，所述车主APP包括以下功能：用户注册、系统首页、充电支付、云卡管理、充电预约、个人中心、扫描支付和地图定位导航。
本发明的有益效果是：
本发明通过将电动汽车充电设备划分为管理终端、控制终端和监视终端，三个终端对应处理不同的功能和产生不同形式和容量的数据，然后通过分析所需要上传的数据类型，通过针对性地采用2G传输、4G传输、NB-loT传输、5G传输和专线传输等不同方式及其组合，能够确保整个系统高效可靠地通信。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的控制终端的结构框图。
图3为本发明的管理终端的结构框图。
图4为本发明的电力业务系统的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1-4，适应电动汽车的电力物联网系统，包括电动汽车充电业务终端、配电通信终端和电力业务系统；所述电动汽车充电业务终端通信连接至所述电动汽车充电业务终端；所述配电通信终端和所述电力业务系统之间依次通过接入网传输通道、主干网传输通道通信连接。
所述电动汽车充电业务终端包括管理终端、控制终端和监视终端；所述配电通信终端包括GPRS终端、4G终端、NB-loT终端、5G终端、电力无线宽带终端、xPON终端、工业以太网交换机终端；所述接入网传输通道包括移动公网传输通道和电力传输通道，所述移动公网传输通道包括2G传输链路、4G传输链路、NB-loT传输链路、5G传输链路、专线传输链路，所述电力传输通道包括电力4G传输通道、xPON传输通道和工业以太网传输链路；所述主干网传输通道包括SDH传输通道和OTN传输通道；所述移动公网传输通道和SDH传输通道之间设置有小流量网关，所述移动公网传输通道和OTN传输通道之间设置有大流量网关，大、小流量网关均设有安全网闸；所述电力业务系统与SDH传输通道、OTN传输通道之间均设有路由器。
所述管理终端连接至GPRS终端、4G终端、NB-loT终端、5G终端、电力无线宽带终端、xPON终端、工业以太网交换机终端，所述控制终端连接至4G终端、NB-loT终端、5G终端、电力无线宽带终端、xPON终端、工业以太网交换机终端，所述监视终端连接至GPRS终端、4G终端、NB-loT终端、5G终端、xPON终端、工业以太网交换机终端；所述GPRS终端连接至2G传输链路和专线传输链路，所述4G终端连接至4G传输链路和专线传输链路，所述NB-loT终端连接至NB-loT传输链路和专线传输链路，所述5G终端连接至5G传输链路和专线传输链路；所述电力无线宽带终端连接至电力4G传输通道，所述xPON终端连接至xPON传输通道，所述业以太网交换机终端连接至工业以太网传输链路；所述电力4G传输通道、xPON传输通道和工业以太网传输链路均连接至SDH传输通道，所述xPON传输通道和工业以太网传输链路还均连接至OTN传输通道；所述小流量网关连接至2G传输链路、4G传输链路、NB-loT传输链路、5G传输链路、专线传输链路，所述大流量网关连接至4G传输链路、5G传输链路、专线传输链路。
所述监视终端用于对充电站环境进行监控以及对电动汽车进行视频采集；所述控制终端用于监测电动汽车内的电池运行状况；所述管理终端用于监控充电桩的运行状况。优选的，所述监视终端为摄像头，其用于对充电站和电动汽车进行实时拍摄，并将拍摄数据上传至电力业务系统，所述电力业务系统用于储存和调用该数据。
所述控制终端包括电池数据采集单元、电池数据处理单元、电池数据存储单元和电池报警单元；所述电池数据采集单元用于采集电动汽车内的电池数据，所述电池数据包括电池实时电量、电池SOC、总线电压、电池电流、电池温度；所述电池数据处理单元用于接收所述电池数据并上传至电力业务系统，电池数据处理单元在电池电量满充，总线电压、电池电流或电池温度异常时，通过所述电池报警单元发出报警信号；所述电池数据存储单元用于存储所述电池数据。
所述管理终端包括充电桩数据采集单元、充电桩数据处理单元、充电桩数据存储单元、显示单元和充电桩报警单元；所述充电桩数据采集单元用于采集充电桩的充电数据，所述充电数据包括充电桩的工作状态、温度、故障信号、功率、电压、电流、电量和电费；所述显示单元用于显示电桩数据采集单元采集到的温度、故障信号对应的故障原因、电压、电流、电量和电费；所述充电桩数据处理单元用于接收所述充电数据并上传至电力业务系统，电桩数据处理单元在接收到故障信号，温度、电压或电流异常，或者电费不足时，通过所述充电桩报警单元发出报警信号；所述充电桩数据存储单元用于存储所述充电数据。
所述电力业务系统包括系统数据中心和系统应用层；所述系统数据中心包括业务数据库、配置库、规则库、日志库和数据分析库；所述业务数据库用于接收客户使用充电业务时产生的各类数据；所述配置库用于存储系统应用层各个功能的配置；所述规则库用于存储系统应用层各个功能的规则；所述日志库用于采集存储系统应用层各个功能的日志；所述数据分析库用于分析电动汽车充电业务终端上处的数据，进而用于进行充电过程的监控；所述系统应用层包括平台基础模块层、智慧充电管理后台系统和充电站管理系统；所述平台基础模块层包含有系统应用的各种基础模块；所述智慧充电管理后台系统为充电业务的后台；所述充电站管理系统为充电业务的前端。
所述平台基础模块层包括以下模块：部门管理、人员管理、角色管理、权限管理、枚举管理和日志管理；所述智慧充电管理后台系统包括以下功能：电池监控、充电站管理、充电柱监控、充电订单、账户查新、云卡管理、数据统计和系统管理；所述充电站管理系统的功能包括有电池监控、充电订单、收费配置、云卡管理、充电站管理、账户中心、充电柱监控和数据统计。
整个系统还包括有用户移动端，所述用户移动端设置有车主APP，所述车主APP包括以下功能：用户注册、系统首页、充电支付、云卡管理、充电预约、个人中心、扫描支付和地图定位导航。
本实施例采用了公专网混合部署模式，公专网的接入网由移动公网的2G、4G、5G、NB-IoT、专线传输链路与电力专网的电力4G、xPON和工业以太网传输链路组成。主干网由电力专网的SDH以及OTN组成。为保证网络通信的安全性，在公网从接入网到主干网的区域进行安全隔离，采用大流量网关+网闸、小流量网关+网闸的方式实现高效且安全的公专网隔离。

Claims (8)

1.一种适应电动汽车的电力物联网系统，其特征在于，包括电动汽车充电业务终端、配电通信终端和电力业务系统；所述电动汽车充电业务终端通信连接至所述电动汽车充电业务终端；所述配电通信终端和所述电力业务系统之间依次通过接入网传输通道、主干网传输通道通信连接；
所述电动汽车充电业务终端包括管理终端、控制终端和监视终端；所述配电通信终端包括GPRS终端、4G终端、NB-loT终端、5G终端、电力无线宽带终端、xPON终端、工业以太网交换机终端；所述接入网传输通道包括移动公网传输通道和电力传输通道，所述移动公网传输通道包括2G传输链路、4G传输链路、NB-loT传输链路、5G传输链路、专线传输链路，所述电力传输通道包括电力4G传输通道、xPON传输通道和工业以太网传输链路；所述主干网传输通道包括SDH传输通道和OTN传输通道；所述移动公网传输通道和SDH传输通道之间设置有小流量网关，所述移动公网传输通道和OTN传输通道之间设置有大流量网关，大、小流量网关均设有安全网闸；所述电力业务系统与SDH传输通道、OTN传输通道之间均设有路由器；
所述管理终端连接至GPRS终端、4G终端、NB-loT终端、5G终端、电力无线宽带终端、xPON终端、工业以太网交换机终端，所述控制终端连接至4G终端、NB-loT终端、5G终端、电力无线宽带终端、xPON终端、工业以太网交换机终端，所述监视终端连接至GPRS终端、4G终端、NB-loT终端、5G终端、xPON终端、工业以太网交换机终端；所述GPRS终端连接至2G传输链路和专线传输链路，所述4G终端连接至4G传输链路和专线传输链路，所述NB-loT终端连接至NB-loT传输链路和专线传输链路，所述5G终端连接至5G传输链路和专线传输链路；所述电力无线宽带终端连接至电力4G传输通道，所述xPON终端连接至xPON传输通道，所述业以太网交换机终端连接至工业以太网传输链路；所述电力4G传输通道、xPON传输通道和工业以太网传输链路均连接至SDH传输通道，所述xPON传输通道和工业以太网传输链路还均连接至OTN传输通道；所述小流量网关连接至2G传输链路、4G传输链路、NB-loT传输链路、5G传输链路、专线传输链路，所述大流量网关连接至4G传输链路、5G传输链路、专线传输链路。
2.根据权利要求1所述的电力物联网系统，其特征在于：
所述监视终端用于对充电站环境进行监控以及对电动汽车进行视频采集；
所述控制终端用于监测电动汽车内的电池运行状况；
所述管理终端用于监控充电桩的运行状况。
3.根据权利要求2所述的电力物联网系统，其特征在于：
所述监视终端为摄像头，其用于对充电站和电动汽车进行实时拍摄，并将拍摄数据上传至电力业务系统，所述电力业务系统用于储存和调用该数据。
4.根据权利要求2所述的电力物联网系统，其特征在于：
所述控制终端包括电池数据采集单元、电池数据处理单元、电池数据存储单元和电池报警单元；所述电池数据采集单元用于采集电动汽车内的电池数据，所述电池数据包括电池实时电量、电池SOC、总线电压、电池电流、电池温度；所述电池数据处理单元用于接收所述电池数据并上传至电力业务系统，电池数据处理单元在电池电量满充，总线电压、电池电流或电池温度异常时，通过所述电池报警单元发出报警信号；所述电池数据存储单元用于存储所述电池数据。
5.根据权利要求2所述的电力物联网系统，其特征在于：
所述管理终端包括充电桩数据采集单元、充电桩数据处理单元、充电桩数据存储单元、显示单元和充电桩报警单元；所述充电桩数据采集单元用于采集充电桩的充电数据，所述充电数据包括充电桩的工作状态、温度、故障信号、功率、电压、电流、电量和电费；所述显示单元用于显示电桩数据采集单元采集到的温度、故障信号对应的故障原因、电压、电流、电量和电费；所述充电桩数据处理单元用于接收所述充电数据并上传至电力业务系统，电桩数据处理单元在接收到故障信号，温度、电压或电流异常，或者电费不足时，通过所述充电桩报警单元发出报警信号；所述充电桩数据存储单元用于存储所述充电数据。
6.根据权利要求1所述的电力物联网系统，其特征在于：
所述电力业务系统包括系统数据中心和系统应用层；
所述系统数据中心包括业务数据库、配置库、规则库、日志库和数据分析库；所述业务数据库用于接收客户使用充电业务时产生的各类数据；所述配置库用于存储系统应用层各个功能的配置；所述规则库用于存储系统应用层各个功能的规则；所述日志库用于采集存储系统应用层各个功能的日志；所述数据分析库用于分析电动汽车充电业务终端上处的数据，进而用于进行充电过程的监控；
所述系统应用层包括平台基础模块层、智慧充电管理后台系统和充电站管理系统；所述平台基础模块层包含有系统应用的各种基础模块；所述智慧充电管理后台系统为充电业务的后台；所述充电站管理系统为充电业务的前端。
7.根据权利要求1所述的电力物联网系统，其特征在于，
所述平台基础模块层包括以下模块：部门管理、人员管理、角色管理、权限管理、枚举管理和日志管理；
所述智慧充电管理后台系统包括以下功能：电池监控、充电站管理、充电柱监控、充电订单、账户查新、云卡管理、数据统计和系统管理；
所述充电站管理系统的功能包括有电池监控、充电订单、收费配置、云卡管理、充电站管理、账户中心、充电柱监控和数据统计。
8.根据权利要求6或7所述的电力物联网系统，其特征在于，还包括有用户移动端，所述用户移动端设置有车主APP，所述车主APP包括以下功能：用户注册、系统首页、充电支付、云卡管理、充电预约、个人中心、扫描支付和地图定位导航。
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