CN114347835A - 一种基于区块链的充电桩异常参数检测方法及系统 - Google Patents
一种基于区块链的充电桩异常参数检测方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114347835A CN114347835A CN202210036814.5A CN202210036814A CN114347835A CN 114347835 A CN114347835 A CN 114347835A CN 202210036814 A CN202210036814 A CN 202210036814A CN 114347835 A CN114347835 A CN 114347835A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- charging pile
- charging
- detection
- abnormal
- block chain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 182
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 title claims abstract description 90
- 238000007726 management method Methods 0.000 claims abstract description 93
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 37
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 30
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 22
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 15
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 13
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 10
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000013475 authorization Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 6
- 230000008531 maintenance mechanism Effects 0.000 claims description 5
- 238000013079 data visualisation Methods 0.000 claims description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000013523 data management Methods 0.000 claims description 3
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims 8
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013501 data transformation Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
- Y04S40/20—Information technology specific aspects, e.g. CAD, simulation, modelling, system security
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
一种基于区块链的充电桩异常参数检测方法及系统，方法包括：当充电桩向电动汽车提供充电服务时，由现场检测箱采集充电桩的供电运行参数，在同一时刻下获取电动汽车的充电运行参数；其中，充电桩依据功率等级包括：交流充电桩，第一直流充电桩，第二直流充电和超级充电桩；基于充电桩异常参数检测智能合约，对充电桩的供电运行参数进行检测；若检测到异常充电桩，则发出异常报警并存证；若未检测到异常充电桩，则生成检测报告并存证；检测管理设备节点之间基于实用拜占庭容错机制进行数据共享和追溯。基于区块链技术的同功率等级充电桩的横向误差分析以及不同功率等级充电桩在不同电流倍率下的纵向误差分析，提高充电桩异常检测的精度和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及储能设备技术领域，更具体地，涉及一种基于区块链的充电桩异常参数检测方法及系统。
背景技术
电动汽车动力电池有两种充电模式，一种是交流充电，另一种是直流充电。充电桩按照功率等级可以划分为交流充电(一般在7kW以下)、直流小功率充电(15-30kW)、直流大功率充电(60-120kW)和超级充电(350-900kW)。目前，车桩之间通过频繁的数据交互即报文通信来监控彼此并以实现正常充电。充电时将枪头插入车端充电口，进入车端与桩端相互配置的阶段，充电机向电池管理系统(BMS)发送充电机的最大输出能力报文，BMS根据充电机的最大输出能力判断是否能够进行充电。进入充电状态后，车端根据BMS需求向桩端发送设置电池充电需求的报文，桩端会根据该报文参数实时调整充电的电压、电流等需求以保证充电过程正常进行，同时二者会持续互发实时充电状态信息相互监控状态，如充电的电压、电流，当前电池电量等。最后车辆BMS会根据电池是否到达充满状态或着收到桩端发来的中止充电报文来判断是否应该结束充电，满足以上任一结束条件，车端控制系统会发送中止充电报文到桩端，充电结束。
电动汽车充电设施厂家型号众多、建设分散、运检效率较低，运营商在开展现场检测工作时缺乏有效管理方法和信息化手段，存在现场检测过程管控缺失的问题。充电桩、配电站、运维机构、检定机构和监管部门通常属于多边利益主体，难以用固定的中心化管理平台实现多边利益均衡。由于典型的充电桩检测系统涉及多边利益主体，只有当各主体间存在高度互信环境时，系统才能协调工作。因此，迫切需要依托“互联网+检测”思想和云平台等技术实现充电设施现场检测数据融合和过程管控，推动充电设施高效检测和运行。
区块链(Blockchain)是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。一般而言，根据区块链网络范围以及参与节点的特征，区块链可分为公有链、联盟链和私有链。联盟链是介于共有链和私有链之间的第三种链式结构，其通常应用于多个身份互相已知的组织之间，记账等核心功能由特定的内部节点完成，其余外部节点仅能提供、查询与自身相关的局部信息。联盟链的效率较公有链大幅提升，同时具有更好的安全隐私保护性能、不需要代币激励，在信息的确认同步、安全性等方面明显要优于公共链。相较于私有链，其灵活性又大幅提升，便于充电桩、现场检测箱的灵活加入与退出，因此适合于充电桩检测场景。
现有技术1(CN111323640B)“一种基于区块链的新能源汽车充电安全监测系统”，包括充电基站和监控中心，充电基站包括充电桩、充电检测模块、控制模块和预警模块，充电检测模块包括用于检测充电桩充电电流的电流互感器，现有技术1在信号的处理过程中有效避免检测信号放大失调、降低外界干扰，提高了新能源汽车充电安全监测系统控制的稳定性的准确度，应急管理更加及时有效，但充电安全监测的参与各方无法在统一规则下进行自发高效的协作。现有技术2(CN113511097A)“基于区块链的新能源充电桩后台监测管理系统”，包括多个充电桩端和后台管理端，多个充电桩端均包括充电桩、充电检测模块、本地控制模块、报警模块和服务器，每一个所述服务器为区块节点，通过每一个服务器为区块节点，多个服务器组成充电桩后台监测管理信息区块链网络，便于对多个充电桩进行同步监测管理，提高管理的效率，通过远程监测模块便于同步监测多个充电桩端的工作状况，但充电桩、充电检测模块以及本地控制模块无法成为监测管路系统的主动参与方，工作效率受到影响。
因此，需要研究一种基于区块链的充电桩异常参数检测系统及方法。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于区块链的充电桩异常参数检测方法及系统，利用四种功率模式以及区块链技术的充电信息，通过充电桩检测数据及车载BMS检测数据误差判别充电桩异常参数。
本发明采用如下的技术方案。
一种基于区块链的充电桩异常参数检测方法，包括：
步骤1，当充电桩向电动汽车提供充电服务时，由现场检测箱采集充电桩的供电运行参数，并且在同一时刻下获取电动汽车的充电运行参数；其中，充电桩依据功率等级包括：交流充电桩，第一直流充电桩，第二直流充电和超级充电桩；
步骤2，基于充电桩异常参数检测智能合约，对充电桩的供电运行参数进行检测；若检测到异常充电桩，则发出异常报警并存证；若未检测到异常充电桩，则生成检测报告并存证；
步骤3，检测管理设备节点之间基于实用拜占庭容错机制进行数据共享和追溯。
优选地，步骤1中，交流充电桩的充电功率不超过7kW，第一直流充电桩的充电功率为15-30kW，第二直流充电的充电功率为60-120kW，超级充电桩的充电功率为350-900kW。
优选地，步骤1中，充电桩的供电运行参数是由充电桩检测得到的电动汽车各项实际运行参数，包括：单体电池电压检测最大值和检测最小值，电池总电压检测值，电池总电流检测值，电池荷电状态检测值，电池电压变化率检测值，电池电量变化率检测值和电池荷电状态变化率检测值；
电动汽车的充电运行参数是由车载电池管理系统得到的电动汽车各项实际运行参数，包括：单体电池电压最大值和最小值，电池总电压，电池总电流，电池荷电状态，电池电压变化率，电池电量变化率和电池荷电状态变化率。
优选地，电动汽车的充电运行参数，通过充电服务监控平台或本地监控中心，从电动汽车充电信息区块链中提取充电桩检测结果电子存证而获得。
优选地，步骤2中，充电桩异常参数检测智能合约部署在区块链上；
当相同功率等级的充电桩向同一电动汽车提供充电服务时，各充电桩供电运行参数与电动汽车的充电运行参数之间的第一误差大于第一误差阈值时，充电桩异常参数检测智能合约自动执行异常报警并存证；其中，第一误差阈值为电动汽车充电信息区块链中第一误差的平均值；
当不同功率等级的充电桩向同一电动汽车提供充电服务时，各充电桩供电运行参数与电动汽车的充电运行参数之间的第二误差大于第二误差阈值时，充电桩异常参数检测智能合约自动执行异常报警并存证；其中，第二误差阈值为电动汽车充电信息区块链中第二误差的平均值；
当第一误差不大于第一误差阈值，且第二误差不大于第二误差阈值时，充电桩异常参数检测智能合约自动生成检测报告并存证。
优选地，步骤2中，充电桩异常参数检测智能合约还包括状态转换函数；当检测到存在异常充电桩时，通过状态转换函数进行异常充电桩工作状态的转变；其中，激活状态转换函数的条款运行机制必须获得异常充电桩对应的现场检测箱的授权。
优选地，步骤2中，充电桩异常参数检测智能合约以各充电桩设备节点之间的单向哈希链作为检测执行顺序。
一种基于区块链的充电桩异常参数检测系统，充电桩采用分布式布置，在充电桩旁就地安装现场检测箱，采用联盟链结构的检测系统中节点包括：充电桩设备节点和检测管理设备节点；
充电桩设备节点，基于安全协议验证程序，采集和传输充电桩检测数据，同时还接收检测系统中其它节点的数据信息，仅存储相邻节点地址信息和区块头信息；充电桩设备节点包括：充电桩节点和现场检测箱节点；
检测管理设备节点，基于通讯协议，进行充电桩检测数据的发送、接收、记账、维护、同步和共识；检测管理设备节点包括：运维机构节点，检定机构节点，配电公司节点和监管部门节点；
检测管理设备节点之间基于实用拜占庭容错机制进行数据共享和追溯；检测管理设备节点根据充电桩异常参数检测智能合约对充电桩检测数据进行异常参数的检测和存证；
充电桩检测系统包括：服务层、管理层和数据接口层；服务层和管理层之间进行双向数据交互，管理层和数据接口层之间进行双向数据交互。
服务层包括：功能侧模块，区块链侧模块和通信侧模块；功能侧模块，区块链侧模块和通信侧模块之间为并行关系，各模块均与管理层之间进行双向数据交互。
功能侧模块，采用分布式网络架构实现分布式数据存储；功能侧模块提高的功能包括：充电桩的在线检测、现场检定、故障上报、数据存证、数据共享。
区块链侧模块，采用链式数据结构，进行非对称数据加密；区块链侧模块提供的区块链服务包括：账户管理、分类加密、密钥管理、共识机制、访问控制和合约管理。
通信侧模块，提供通信服务和新节点接入服务；其中，通信服务包括：现场通信、远程通信、路由管理；新节点接入服务包括：充电桩和现场检测箱的接入管理。
通信侧模块的总线方式包括：现场检测箱节点与检测管理设备节点通信所采用的ModBus总线；充电桩设备节点和检测管理设备节点之间的通信网络；
其中，ModBus总线，用于传输电参量、工作误差、充电量显示误差、计费误差和时间误差；通信网络，用于传输充电桩实时故障信息、用电负荷、检定状态。
管理层，用于向服务层提供应用层面的充电桩异常数据检测服务、充电桩注册和现场检测箱注册管理、不同节点和不同业务类型的授权管理和认证管理、与智能电网区块链之间的跨链管理以及检测数据管理。
数据接口层，用于向管理层提供服务端口和数据应用程序接口；服务端口包括：桌面客户端、移动客户端、大数据可视化系统；数据应用程序接口包括：便于第三方开发的实时数据应用程序接口、历史数据应用程序接口。
桌面客户端是面向充电桩检测装置远程管理平台。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比：
(1)基于充电桩异常参数检测对充电桩的实时运行参数进行检测，同时基于同功率等级以及不同功率等级的充电桩检测系统进行充电桩分布式检测；由于充电桩检测数据与车载BMS检测数据由于动力电池参数检测点位置差异，必然存在一定数据误差；而基于区块链技术的同功率等级充电桩的横向误差分析以及不同功率等级充电桩在不同电流倍率下的纵向误差分析，有利于高精度高可靠判别充电桩异常检测信息；
(2)利用智能合约实现充电桩分布式检测。基于区块链技术的智能合约为充电桩检测系统提供了高度灵活、高度可靠、低运行成本的自治管理网络。在智能合约层对充电桩参数进行抽象，屏蔽充电桩型号不同所带来的检测数据差异，通过预置在智能合约中的参数，对充电桩各项运行参数进行对比检测。
(3)实现不依赖于第三方的去中心化管理。分属于不同利益主体的充电桩、配电站、运维机构、检定机构和监管部门在区块链系统中均为对等节点，平等地发送、接收和维护充电桩检测系统中所有的数据，避免了中心化管理系统的固有缺陷。
(4)实现端到端透明化和高可信性。区块链的特有数据结构和共识算法，保障了充电桩实时监测数据、检定数据的高度透明化传输、可追溯查询和不可篡改性，检定机构和监管部门能实时从区块链上获得真实可信的数据，避免“篡改检测数据”、“检测不准”等情况的发生；
(5)通过后台充电监控网络搭载区块链功能的异常信息数据加密算法，能够实现本地化站内以及区域内某品牌某批次充电桩异常类型数据的快速识别。
附图说明
图1是本发明一种基于区块链的充电桩异常参数检测方法的步骤框图；
图2是本发明一种基于区块链的充电桩异常参数检测系统的节点示意图；
图3是本发明一种基于区块链的充电桩异常参数检测系统的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1，一种基于区块链的充电桩异常参数检测方法，包括：
步骤1，当充电桩向电动汽车提供充电服务时，由现场检测箱采集充电桩的供电运行参数，并且在同一时刻下获取电动汽车的充电运行参数；其中，充电桩依据功率等级包括：交流充电桩，第一直流充电桩，第二直流充电和超级充电桩。
具体地，步骤1中，交流充电桩的充电功率不超过7kW，第一直流充电桩的充电功率为15-30kW，第二直流充电的充电功率为60-120kW，超级充电桩的充电功率为350-900kW。由于充电电流差异大，会导致不同类型充电桩之间参数差异大，因此在进行充电桩异常判断时，将充电桩分为上述4类。
值得注意的是，本发明优选实施例中对不同功率等级充电桩定义的充电功率是一种非限制性的较优选择。
优选地，步骤1中，充电桩的供电运行参数是由充电桩检测得到的电动汽车各项实际运行参数，包括：单体电池电压检测最大值和检测最小值，电池总电压检测值，电池总电流检测值，电池荷电状态检测值，电池电压变化率检测值，电池电量变化率检测值和电池荷电状态变化率检测值；
电动汽车的充电运行参数是由车载电池管理系统得到的电动汽车各项实际运行参数，包括：单体电池电压最大值和最小值，电池总电压，电池总电流，电池荷电状态，电池电压变化率，电池电量变化率和电池荷电状态变化率。
通常认为车载BMS检测到的数据精确，而充电桩由于类型、电气设备自身、充电环境等使得充电桩检测到的数据与BMS检测到的数据存在误差。从车和充电桩分别获取单体电池电压最大值与最小值，电池总电压，电池总电流，电池SOC，电池电压变化率，电池电量变化率，电池荷电状态变化率这8项数据，以车内BMS装置的数据为基准，将车与桩的数据分别做差，并以此作为后续充电桩好坏的评判依据。电池的充放电曲线中电压对时间(或容量)的变化含有电极过程的信息，但这种变化一般很小，不易体现，因此需要对曲线进行微分，可以放大变化，便于观察和处理。因此选取了除电压、电流、SOC外的电池电压变化率，电池电量变化率，电池荷电状态变化率这三个微分量。
具体地，电动汽车的充电运行参数，通过充电服务监控平台或本地监控中心，从电动汽车充电信息区块链中提取充电桩检测结果电子存证而获得。
步骤2，基于充电桩异常参数检测智能合约，对充电桩的供电运行参数进行检测；若检测到异常充电桩，则发出异常报警并存证；若未检测到异常充电桩，则生成检测报告并存证。
具体地，步骤2中，充电桩异常参数检测智能合约部署在区块链上；
当相同功率等级的充电桩向同一电动汽车提供充电服务时，各充电桩供电运行参数与电动汽车的充电运行参数之间的第一误差大于第一误差阈值时，充电桩异常参数检测智能合约自动执行异常报警并存证；其中，第一误差阈值为电动汽车充电信息区块链中第一误差的平均值；
当不同功率等级的充电桩向同一电动汽车提供充电服务时，各充电桩供电运行参数与电动汽车的充电运行参数之间的第二误差大于第二误差阈值时，充电桩异常参数检测智能合约自动执行异常报警并存证；其中，第二误差阈值为电动汽车充电信息区块链中第二误差的平均值；
当第一误差不大于第一误差阈值，且第二误差不大于第二误差阈值时，充电桩异常参数检测智能合约自动生成检测报告并存证。
具体地，步骤2中，充电桩异常参数检测智能合约还包括状态转换函数；当检测到存在异常充电桩时，通过状态转换函数进行异常充电桩工作状态的转变；其中，激活状态转换函数的条款运行机制必须获得异常充电桩对应的现场检测箱的授权。
具体地，步骤2中，充电桩异常参数检测智能合约以各充电桩设备节点之间的单向哈希链作为检测执行顺序。
本发明优选实施例中，编号No.X1充电桩潜在发生了充电枪口、充电枪线、主接触器、绝缘等故障，通过不同充电桩横向与纵向误差对比可以得出No.X1充电桩充电线路阻抗是否存在故障，通过不同充电桩侧进行电池电压变化率，电池电量变化率，电池荷电状态变化率的数据变换处理可以得出No.X1模块绝缘以及模块性能是否存在故障。基于区块链技术的同功率等级充电桩的横向误差分析以及不同功率等级充电桩在不同电流倍率下的纵向误差分析，有利于高精度高可靠判别充电桩异常检测信息。
步骤3，检测管理设备节点之间基于实用拜占庭容错机制进行数据共享和追溯。通过后台充电监控网络搭载区块链功能的异常信息数据加密算法，能够实现本地化站内以及区域内某品牌某批次充电桩异常类型数据的快速识别。大数据可视化系统、桌面客户端等客户端平台定时拉取区块链中的检测结果电子存证。
一种基于区块链的充电桩异常参数检测系统，充电桩采用分布式布置，在充电桩旁就地安装现场检测箱，如图2，采用联盟链结构的检测系统中节点包括：充电桩设备节点和检测管理设备节点；
充电桩设备节点，基于安全协议验证程序，采集和传输充电桩检测数据，同时还接收检测系统中其它节点的数据信息，仅存储相邻节点地址信息和区块头信息；充电桩设备节点包括：充电桩节点和现场检测箱节点；
检测管理设备节点，基于通讯协议，进行充电桩检测数据的发送、接收、记账、维护、同步和共识；检测管理设备节点包括：运维机构节点，检定机构节点，配电公司节点和监管部门节点；
检测管理设备节点之间基于实用拜占庭容错机制进行数据共享和追溯；检测管理设备节点根据充电桩异常参数检测智能合约对充电桩检测数据进行异常参数的检测和存证；
充电桩检测系统包括：服务层、管理层和数据接口层；服务层和管理层之间进行双向数据交互，管理层和数据接口层之间进行双向数据交互。
服务层包括：功能侧模块，区块链侧模块和通信侧模块；功能侧模块，区块链侧模块和通信侧模块之间为并行关系，各模块均与管理层之间进行双向数据交互。
功能侧模块，采用分布式网络架构实现分布式数据存储；功能侧模块提高的功能包括：充电桩的在线检测、现场检定、故障上报、数据存证、数据共享。功能侧模块中，8项检测数据为电动汽车的车载BMS和充电桩之间的运行数据的差值。
区块链侧模块，采用链式数据结构，进行非对称数据加密；区块链侧模块提供的区块链服务包括：账户管理、分类加密、密钥管理、共识机制、访问控制和合约管理。区块链侧模块将上传的运行数据的差值按时间顺序进行存储，保存在区块链的网络节点中，便于之后的访问和提取，同时利用哈希函数对数据进行加密，提高安全性。
通信侧模块，提供通信服务和新节点接入服务；其中，通信服务包括：现场通信、远程通信、路由管理；新节点接入服务包括：充电桩和现场检测箱的接入管理。
通信侧模块的总线方式包括：现场检测箱节点与检测管理设备节点通信所采用的ModBus总线；充电桩设备节点和检测管理设备节点之间的通信网络；
其中，ModBus总线，用于传输电参量、工作误差、充电量显示误差、计费误差和时间误差；通信网络，用于传输充电桩实时故障信息、用电负荷、检定状态。
管理层，用于向服务层提供应用层面的充电桩异常数据检测服务、充电桩注册和现场检测箱注册管理、不同节点和不同业务类型的授权管理和认证管理、与智能电网区块链之间的跨链管理以及检测数据管理。
数据接口层，用于向管理层提供服务端口和数据应用程序接口；服务端口包括：桌面客户端、移动客户端、大数据可视化系统；数据应用程序接口包括：便于第三方开发的实时数据应用程序接口、历史数据应用程序接口。
桌面客户端是面向充电桩检测装置远程管理平台。
如图3所示，箭头中各个数据是某辆电动车在I～IV类充电桩进行充电时上链的所有充电数据，8项车、桩检测参数的误差包括历史参数①～⑧项评价误差，①～⑧项现场参数误差。当前充电桩正在某个II类充电桩上进行充电，即现场检测参数为II类充电桩的数据，利用区块链的可追溯性，追溯该辆车在所有II类充电桩进行充电的历史参数①～⑧项评价误差的平均值，当①～⑧项现场参数误差中任意一项误差大于历史参数①～⑧项评价误差的平均值时，即存在异常参数，发出异常警告。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种基于区块链的充电桩异常参数检测方法，其特征在于，
所述方法包括：
步骤1，当充电桩向电动汽车提供充电服务时，由现场检测箱采集充电桩的供电运行参数，并且在同一时刻下获取电动汽车的充电运行参数；其中，充电桩依据功率等级包括：交流充电桩，第一直流充电桩，第二直流充电和超级充电桩；
步骤2，基于充电桩异常参数检测智能合约，对充电桩的供电运行参数进行检测；若检测到异常充电桩，则发出异常报警并存证；若未检测到异常充电桩，则生成检测报告并存证；
步骤3，检测管理设备节点之间基于实用拜占庭容错机制进行数据共享和追溯。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的充电桩异常参数检测方法，其特征在于，
步骤1中，交流充电桩的充电功率不超过7kW，第一直流充电桩的充电功率为15-30kW，第二直流充电的充电功率为60-120kW，超级充电桩的充电功率为350-900kW。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的充电桩异常参数检测方法，其特征在于，
步骤1中，充电桩的供电运行参数是由充电桩检测得到的电动汽车各项实际运行参数，包括：单体电池电压检测最大值和检测最小值，电池总电压检测值，电池总电流检测值，电池荷电状态检测值，电池电压变化率检测值，电池电量变化率检测值和电池荷电状态变化率检测值；
电动汽车的充电运行参数是由车载电池管理系统得到的电动汽车各项实际运行参数，包括：单体电池电压最大值和最小值，电池总电压，电池总电流，电池荷电状态，电池电压变化率，电池电量变化率和电池荷电状态变化率。
4.根据权利要求3所述的基于区块链的充电桩异常参数检测方法，其特征在于，
电动汽车的充电运行参数，通过充电服务监控平台或本地监控中心，从电动汽车充电信息区块链中提取充电桩检测结果电子存证而获得。
5.根据权利要求3所述的基于区块链的充电桩异常参数检测方法，其特征在于，
步骤2中，充电桩异常参数检测智能合约部署在区块链上；
当相同功率等级的充电桩向同一电动汽车提供充电服务时，各充电桩供电运行参数与电动汽车的充电运行参数之间的第一误差大于第一误差阈值时，充电桩异常参数检测智能合约自动执行异常报警并存证；其中，第一误差阈值为电动汽车充电信息区块链中第一误差的平均值；
当不同功率等级的充电桩向同一电动汽车提供充电服务时，各充电桩供电运行参数与电动汽车的充电运行参数之间的第二误差大于第二误差阈值时，充电桩异常参数检测智能合约自动执行异常报警并存证；其中，第二误差阈值为电动汽车充电信息区块链中第二误差的平均值；
当第一误差不大于第一误差阈值，且第二误差不大于第二误差阈值时，充电桩异常参数检测智能合约自动生成检测报告并存证。
6.根据权利要求5所述的基于区块链的充电桩异常参数检测方法，其特征在于，
步骤2中，充电桩异常参数检测智能合约还包括状态转换函数；当检测到存在异常充电桩时，通过状态转换函数进行异常充电桩工作状态的转变；其中，激活状态转换函数的条款运行机制必须获得异常充电桩对应的现场检测箱的授权。
7.根据权利要求5所述的基于区块链的充电桩异常参数检测方法，其特征在于，
步骤2中，充电桩异常参数检测智能合约以各充电桩设备节点之间的单向哈希链作为检测执行顺序。
8.基于权利要求1至7任一项所述的一种基于区块链的充电桩异常参数检测方法而实现的一种基于区块链的充电桩异常参数检测系统，充电桩采用分布式布置，在充电桩旁就地安装现场检测箱，其特征在于，
采用联盟链结构的检测系统中节点包括：充电桩设备节点和检测管理设备节点；
充电桩设备节点，基于安全协议验证程序，采集和传输充电桩检测数据，同时还接收检测系统中其它节点的数据信息，仅存储相邻节点地址信息和区块头信息；充电桩设备节点包括：充电桩节点和现场检测箱节点；
检测管理设备节点，基于通讯协议，进行充电桩检测数据的发送、接收、记账、维护、同步和共识；检测管理设备节点包括：运维机构节点，检定机构节点，配电公司节点和监管部门节点；
检测管理设备节点之间基于实用拜占庭容错机制进行数据共享和追溯；检测管理设备节点根据充电桩异常参数检测智能合约对充电桩检测数据进行异常参数的检测和存证；
充电桩检测系统包括：服务层、管理层和数据接口层；服务层和管理层之间进行双向数据交互，管理层和数据接口层之间进行双向数据交互。
9.根据权利要求8所述的基于区块链的充电桩异常参数检测系统，其特征在于，
服务层包括：功能侧模块，区块链侧模块和通信侧模块；功能侧模块，区块链侧模块和通信侧模块之间为并行关系，各模块均与管理层之间进行双向数据交互。
10.根据权利要求9所述的基于区块链的充电桩异常参数检测系统，其特征在于，
功能侧模块，采用分布式网络架构实现分布式数据存储；功能侧模块提高的功能包括：充电桩的在线检测、现场检定、故障上报、数据存证、数据共享。
11.根据权利要求9所述的基于区块链的充电桩异常参数检测系统，其特征在于，
区块链侧模块，采用链式数据结构，进行非对称数据加密；区块链侧模块提供的区块链服务包括：账户管理、分类加密、密钥管理、共识机制、访问控制和合约管理。
12.根据权利要求9所述的基于区块链的充电桩异常参数检测系统，其特征在于，
通信侧模块，提供通信服务和新节点接入服务；其中，通信服务包括：现场通信、远程通信、路由管理；新节点接入服务包括：充电桩和现场检测箱的接入管理。
13.根据权利要求12所述的基于区块链的充电桩异常参数检测系统，其特征在于，
通信侧模块的总线方式包括：现场检测箱节点与检测管理设备节点通信所采用的ModBus总线；充电桩设备节点和检测管理设备节点之间的通信网络；
其中，ModBus总线，用于传输电参量、工作误差、充电量显示误差、计费误差和时间误差；通信网络，用于传输充电桩实时故障信息、用电负荷、检定状态。
14.根据权利要求8所述的基于区块链的充电桩异常参数检测系统，其特征在于，
管理层，用于向服务层提供应用层面的充电桩异常数据检测服务、充电桩注册和现场检测箱注册管理、不同节点和不同业务类型的授权管理和认证管理、与智能电网区块链之间的跨链管理以及检测数据管理。
15.根据权利要求8所述的基于区块链的充电桩异常参数检测系统，其特征在于，
数据接口层，用于向管理层提供服务端口和数据应用程序接口；服务端口包括：桌面客户端、移动客户端、大数据可视化系统；数据应用程序接口包括：便于第三方开发的实时数据应用程序接口、历史数据应用程序接口。
16.根据权利要求15所述的基于区块链的充电桩异常参数检测系统，其特征在于，
桌面客户端是面向充电桩检测装置远程管理平台。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210036814.5A CN114347835B (zh) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | 一种基于区块链的充电桩异常参数检测方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210036814.5A CN114347835B (zh) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | 一种基于区块链的充电桩异常参数检测方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114347835A true CN114347835A (zh) | 2022-04-15 |
| CN114347835B CN114347835B (zh) | 2023-11-07 |
Family
ID=81110189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210036814.5A Active CN114347835B (zh) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | 一种基于区块链的充电桩异常参数检测方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114347835B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115273428A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-01 | 广东浦尔顿科技有限公司 | 一种汽车充电桩充电检测报警系统 |
| CN115460064A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-12-09 | 中国工商银行股份有限公司 | 基于区块链的分布式平台检测方法、装置及电子设备 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008113515A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Daikin Ind Ltd | 給電制御回路 |
| KR20150031988A (ko) * | 2013-09-17 | 2015-03-25 | 엘에스산전 주식회사 | 충전 스테이션 시스템 및 그 동작 방법 |
| CN109066652A (zh) * | 2018-08-07 | 2018-12-21 | 宁波智果科技咨询服务有限公司 | 一种多重监控的充电站系统 |
| CN109450006A (zh) * | 2018-07-28 | 2019-03-08 | 南京理工大学 | 一种电动汽车充电故障诊断及安全检测系统与方法 |
| EP3572272A1 (de) * | 2018-05-25 | 2019-11-27 | EnBW Energie Baden-Württemberg AG | Ladeanlage, ladeverfahren und ladesystem |
| CN110556902A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-10 | 阳光电源股份有限公司 | 一种充电方法及直流充电系统 |
| CN110783926A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-11 | 国网四川省电力公司泸州供电公司 | 一种用于新能源电动汽车充电桩的供电系统 |
| CN111323640A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-23 | 周聪 | 一种基于区块链的新能源汽车充电安全监测系统 |
| CN111942186A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-17 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种电动汽车充电过程安全风险预警方法和系统 |
| CN112406593A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-26 | 中国电力科学研究院有限公司 | 电动汽车直流充电桩信号线集成端口及电动汽车充电桩 |
| CN112491074A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-03-12 | 珠海银隆电器有限公司 | 智能充电方法、智能充电系统与智能充电装置 |
| CN113129518A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-16 | 北方工业大学 | 电动车辆充电系统及其资源管理方法 |
| CN113511097A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-10-19 | 上海和数软件有限公司 | 基于区块链的新能源充电桩后台监测管理系统 |
| CN113580986A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-02 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 充电桩设备的监测方法和装置 |
-
2022
- 2022-01-13 CN CN202210036814.5A patent/CN114347835B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008113515A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Daikin Ind Ltd | 給電制御回路 |
| KR20150031988A (ko) * | 2013-09-17 | 2015-03-25 | 엘에스산전 주식회사 | 충전 스테이션 시스템 및 그 동작 방법 |
| EP3572272A1 (de) * | 2018-05-25 | 2019-11-27 | EnBW Energie Baden-Württemberg AG | Ladeanlage, ladeverfahren und ladesystem |
| CN109450006A (zh) * | 2018-07-28 | 2019-03-08 | 南京理工大学 | 一种电动汽车充电故障诊断及安全检测系统与方法 |
| CN109066652A (zh) * | 2018-08-07 | 2018-12-21 | 宁波智果科技咨询服务有限公司 | 一种多重监控的充电站系统 |
| CN110556902A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-10 | 阳光电源股份有限公司 | 一种充电方法及直流充电系统 |
| CN110783926A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-11 | 国网四川省电力公司泸州供电公司 | 一种用于新能源电动汽车充电桩的供电系统 |
| CN111323640A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-23 | 周聪 | 一种基于区块链的新能源汽车充电安全监测系统 |
| CN111942186A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-17 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种电动汽车充电过程安全风险预警方法和系统 |
| CN112491074A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-03-12 | 珠海银隆电器有限公司 | 智能充电方法、智能充电系统与智能充电装置 |
| CN112406593A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-26 | 中国电力科学研究院有限公司 | 电动汽车直流充电桩信号线集成端口及电动汽车充电桩 |
| CN113129518A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-16 | 北方工业大学 | 电动车辆充电系统及其资源管理方法 |
| CN113580986A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-02 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 充电桩设备的监测方法和装置 |
| CN113511097A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-10-19 | 上海和数软件有限公司 | 基于区块链的新能源充电桩后台监测管理系统 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| XIAOHONG HUANG; CHENG XU; PENGFEI WANG; HONGZHE LIU: "LNSC: A Security Model for Electric Vehicle and Charging Pile Management Based on Blockchain Ecosystem", 《IEEE ACCESS》, no. 6, pages 13565 - 13574 * |
| YAJUN FAN， LIMIN DENG，AICHAO YANG: "Research on Early Warning and Protection Strategy of Electric Vehicle Charging Management System", 《IEEE SUSTAINABLE POWER AND ENERGY CONFERENCE》, pages 3582 - 3586 * |
| 于畅: "电动汽车充电桩健康状态综合评估方法研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》, no. 02, pages 034 - 940 * |
| 巩硕: "结合区块链的充电桩电池诊断系统及共享策略研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》, no. 04, pages 034 - 537 * |
| 杨玉博; 卢达; 白静芬; 赵莎: "基于区块链技术的充电桩运维系统研究", 《电力系统保护与控制》, pages 135 - 141 * |
| 梁钦赐: "基于区块链技术的充电桩运维系统研究", 《中国新技术新产品》, pages 22 - 24 * |
| 王绍荃; 项胜乙; 叶强: "充电桩运营维护中区块链技术的应用研究", 《新型工业化》, pages 116 - 117 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115273428A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-01 | 广东浦尔顿科技有限公司 | 一种汽车充电桩充电检测报警系统 |
| CN115460064A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-12-09 | 中国工商银行股份有限公司 | 基于区块链的分布式平台检测方法、装置及电子设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114347835B (zh) | 2023-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhuang et al. | Blockchain for cybersecurity in smart grid: A comprehensive survey | |
| CN106340968B (zh) | 一种面向配电网管控的一体化支撑系统及方法 | |
| KR102194904B1 (ko) | 전기차 충전기 운영 최적화 시스템 및 그 처리 방법 | |
| Khayyam et al. | Railway energy management system: Centralized–decentralized automation architecture | |
| Lu et al. | An empirical study of communication infrastructures towards the smart grid: Design, implementation, and evaluation | |
| CN110855004B (zh) | 基于多站融合的智慧站一体化监控系统 | |
| CN114347835B (zh) | 一种基于区块链的充电桩异常参数检测方法及系统 | |
| CN111371185A (zh) | 一种基于配变终端的线损监测系统和方法 | |
| BRPI0720002A2 (pt) | Sistema de agregação de energia para recursos elétricos distribuídos | |
| Haidar et al. | Multistage time‐variant electric vehicle load modelling for capturing accurate electric vehicle behaviour and electric vehicle impact on electricity distribution grids | |
| KR101659113B1 (ko) | 전력시스템을 위한 클라우드 서비스 제공 시스템 | |
| CN109033143A (zh) | 基于区块链的分布式、分域电网数据处理系统及其方法 | |
| Pal et al. | A comprehensive review on IoT‐based infrastructure for smart grid applications | |
| CN110569997A (zh) | 一种基于多维度数据体系的充电站运行维护方法 | |
| Rinaldi et al. | On the integration of E-Vehicle data for advanced management of private electrical charging systems | |
| Xiang et al. | Reliability‐oriented optimal planning of charging stations in electricity–transportation coupled networks | |
| CN114531942A (zh) | 一种电网智能量测方法 | |
| CN102904721A (zh) | 用于智能变电站信息安全控制的签名、认证方法及其装置 | |
| Bayram | Quantifying the effects of communication network performance in vehicle-to-grid frequency regulation services | |
| Dobrea et al. | Data Security in Smart Grid | |
| CN105914888A (zh) | 一种电力电网运行状态监控与通信系统及方法 | |
| Kulkarni et al. | Applications of internet of things for microgrid | |
| Vu et al. | Coordination of Networked Microgrids for Supporting Voltages of Bulk Power Systems | |
| KR20210144471A (ko) | 무결성 확보가 가능한 ess 운용정보 모니터링 시스템 | |
| Schneider et al. | Citadels Final Report (GMLC 2.2. 1: Citadels) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |