CN203552446U - 一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器，包括主控板、LED显示屏、上行通讯模块、下行通讯模块、存储模块、智能电表、键盘、开入开出处理模块、LED指示灯和设备维护口，所述LED显示屏、上行通讯模块、下行通讯模块、存储模块、智能电表、键盘、开入开出处理模块、LED指示灯和设备维护口分别与主控板相连；数据集中器使用微功率无线模块与小区充电桩进行通讯，节省了每台充电桩的通讯费，降低了整个电动汽车运营网络中用于通讯的开支，减少了直接接入电动汽车运营管理系统后台的通讯链接，提高了系统后台的运行速度。

Description

一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器

技术领域

本实用新型涉及电动汽车管理领域，尤其涉及一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器。 

背景技术

在新能源政策支持下，预计2015年我国新能源汽车需求量将达97.7万辆，年均增长率216%。国家电网公司计划在2015年前将建设1700个充电站，截至2015年中国将建成2000个充电站，40万个充电桩。电动汽车充电桩分为充电站内桩与站外离散桩两种，尤其是站外离散充电桩，地理布局分散，数量众多。随着电动汽车步入居民家庭，居民小区中的充电桩也会越来越多，目前电动汽车运营管理部门对于此类离散充电桩的管理主要通过GPRS通道实现，虽然GPRS通道比较稳定，但这种方式会带来高额的通讯费用，同时大量的GPRS连接接入电动汽车运营管理系统后台，会对后台的运行分析速度产生影响，耗费过多的系统资源。 

中国专利201210013267.5公开了一种充电桩的无线采集系统及其通讯方法，通过在802.11n/WIFI技术实现了对充电桩的无线数据采集，这种技术需要WIFI路由器配合完成数据通信。目前采用WIFI技术进行充电桩管理存在两个弊端：一是无法中继路由，只能在路由器信号覆盖范围内实现数据通信，距离只有几十到一百米左右；二是由于路由器本身的设备性能及带宽的限制，一般只能接入十几个WIFI终端，无法满足实际应用时的需求。同时该实用新型为充电桩无线采集系统配备计算机进行充电桩管理，这将大大增加小区内对充电桩的管理成本。 

中国专利201210085959.0公开了一种电动汽车离散充电桩数据采集系统，通过Zigbee主模块与离散充电桩上安装的子模块建立Zigbee网络，实现数据通信。但Zigbee技术传输距离只有10～100米，同时在周围出现无线干扰时，Zigbee的通讯会受到极大影响。 

中国专利201110071414.X公开了一种利用电力线载波通信的电动汽车自动充电装置及方法，通过电力线载波通信技术，实现对电动汽车自动充电装置的数据传输。该实用新型虽然可以解决信号覆盖范围有限的问题，但对于公共小区中，由于各种电器电子设备的使用，使得电力线路中存在各种谐波、扰动，导致电力载波信号误码增多，对通讯质量影响很大。 

以上现有技术虽取得了一定成果，但存在传输距离短、系统可接入充电桩数量少、信号覆盖范围以外无法正常通讯、无法应对无线信号干扰、无法避免线路干扰等弊端，无法满足电动汽车大规模推广时充电桩管理的需求。 

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器，本实用新型通过无线、载波两种免费通讯手段与电动汽车充电桩进行数据交互，并将所有充电桩的数据通过公用无线网络与电动汽车运营管理后台进行通讯，减少了大量充电桩的高额通讯费，同时有效避免了由于周边干扰源或其它同频段无线信号对通讯质量的影响。 

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下： 

一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器，包括主控板，所述主控板用于连接LED显示屏、上行通讯模块、下行通讯模块、存储模块、智能电表、键盘、开入开出处理模块、LED指示灯和设备维护口，实现对以上各模块的控制和管理； 

所述下行通讯模块中的微处理模块响应主控板指令，向微功率无线模块和载波通讯模块下发通讯指令和数据，并同时接收微功率无线模块和载波通讯模块的数据，将数据转送至主控板，微处理模块以微功率无线模块通讯为主，载波通讯模块的数据作为备用数据。 

下行通讯模块用于完成数据集中器与电动汽车充电桩之间的数据交互。 

所述存储模块响应主控板指令，存储数据，存储数据集中器的设备配置信息、充电桩参数信息、历史数据、当前数据。 

所述设备维护口支持RS232、RS485通讯接口，用于连接数据集中器，对数据集中器进行配置、升级、维护工作。 

所述智能电表用于完成对充电电量的计量功能。 

所述键盘用于接收用户下发的指令。 

所述开入开出处理模块与所有充电桩的供电电源总开关连接，用于采集电源开关状态并控制电源开关进行分合。 

所述LED指示灯通过不同的灯光组合方式表示数据集中器当前的不同状态。 

所述LED显示屏响应键盘的动作，显示数据集中器的各项数据和参数。 

所述上行通讯模块用于完成数据集中器与电动汽车运营管理后台的数据交互，支持的通讯方式为GPRS、EDGE、CDMA、3G、4G、WIFI、电力无线专网或其它远距离无线通讯方式。 

所述下行通讯模块用于完成数据集中器与电动汽车充电桩之间的数据交互，所述下行通讯模块包括微处理模块、微功率无线模块、载波通讯模块和滤波模块； 

所述微处理模块连接微功率无线模块、载波通讯模块和主控板，微处理模块响应主控板指令，向微功率无线模块和载波通讯模块下发通讯指令和数据，并同时接收微功率无线模块 和载波通讯模块的数据，进行比对和校验，将校验后数据转送至主控板，微处理模块以微功率无线模块通讯为主，载波通讯模块的数据作为备用数据和校验。 

所述微功率无线模块与微处理模块连接，接受微处理模块的指令，向目标充电桩发送微功率无线数据，接收来自其它微功率无线模块的数据，并将接收到的数据返回至微处理模块。 

所述载波通讯模块与微处理模块和滤波模块连接，接受微处理模块的指令并将接收到的数据返回至微处理模块。 

所述滤波模块包括发送有源滤波器、发送无源滤波器和接收无源滤波器，数据发送时有源滤波器完成对通信信号的有源滤波和功放放大，再经发送无源滤波器耦合到电力线进行信号传输，数据接收时，通信信号经过接收无源滤波器后送入微处理器进行处理。 

正常情况下，微处理模块以微功率无线模块通讯为主，载波通讯模块的数据作为备用数据和校验，当周围出现干扰或其它因素影响，导致通过微功率无线模块无法正常进行数据传输时，通讯模块则转由载波通讯模块为主进行数据交互，直至微功率无线模块恢复正常通讯。 

所述微功率无线模块采用国家无线电委员会要求的470mHz～490mHz无线工作频率，采用前向纠错信道编码技术，空中传输速率可达100Kbps，开阔地无中继可靠传输距离可达1500米。 

所述微功率无线模块支持无线自组网，可在无人工干预的情况下完成公共小区内所有充电桩的通讯网络组织。微功率无线模块两两之间可进行数据交互，支持数据传递，以此实现数据多级中继，可通过一级级传递的方式，将数据传送至最终目的地。 

所述微功率无线模块可实现无线频段自动跳频功能，当公共小区周围出现其它小区充电桩的微功率无线信号时，微功率无线模块可通过自动跳频功能，更换通讯频率，避开与其它小区无线信号的冲突。 

所述微功率无线模块可实现在功率许可范围内自动调整，当与周围其他微功率无线模块之间的无线信号较弱时，自动增强发射功率，加强信号，提供通信可靠性；当与周围其他微功率无线模块之间的无线信号较强时，在保证通讯成功率的前提下自动减小发射功率，降低电能损耗。 

本实用新型的有益效果： 

1，数据集中器使用微功率无线模块与小区充电桩进行通讯，节省了每台充电桩的通讯费，降低了整个电动汽车运营网络中用于通讯的开支，减少了直接接入电动汽车运营管理系统后台的通讯链接，提高了系统后台的运行速度。 

2，微功率无线信号覆盖范围广，具有自动跳频功能，并可以根据通讯信号的质量调整发 射功率，适应性强，信号稳定性高。载波通道增加了滤波模块，减少了电力线路中的干扰，增强了载波信号的抗干扰能力，降低了信号的误码率。 

3，微功率无线模块与载波双通道同时工作，互为校验，保证了数据集中器的通讯可靠性，提高了通讯准确性。 

4，数据集中器与充电桩应用微功率无线与载波双通道，模块化应用，不需要通讯线路的铺设，安装调试方便，减少线程调试工作量，有利于电动汽车在居民小区、公共停车场等场所的推广和应用。 

附图说明

图1本实用新型的整体结构图； 

图2本实用新型的数据集中器下行通讯模块结构图； 

图3本实用新型的滤波模块结构图； 

其中：101，主控板；102，上行通讯模块；103，下行通讯模块；104，存储模块；105，智能电表；106，键盘；107，开入开出处理模块；108，LED指示灯；109，设备维护接口；110，LED显示屏；201，微处理模块；202，微功率无线模块；203，载波通讯模块；204，滤波模块，301，发送有源滤波器；302，发送无源滤波器；303，接收无源滤波器。 

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型进行详细说明： 

如图1所示，一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器，包括主控板101、上行通讯模块102、下行通讯模块103、存储模块104、智能电表105、键盘106、开入开出处理模块107、LED指示灯108、设备维护口109和LED显示屏110。 

所述上行通讯模块102完成数据集中器与电动汽车运营管理后台的数据交互，支持以下任一种通讯方式，包括GPRS、EDGE、CDMA、3G、4G、WIFI、电力无线专网或其它远距离无线通讯方式。 

如图2所示，所述下行通讯模块103完成数据集中器与电动汽车充电桩之间的数据交互，下行通讯模块103包括微处理模块201、微功率无线模块202、载波通讯模块203和滤波模块204。微处理模块201连接微功率无线模块202、载波通讯模块203和主控板101。微处理模块201响应主控板101指令，向微功率无线模块202和载波通讯模块203下发通讯指令和数据，并同时接收微功率无线模块202和载波通讯模块203的数据，将数据转送至主控板101。正常情况下，微处理模块201以微功率无线模块202通讯为主，载波通讯模块203的数据作为备用数据。当周围出现干扰或其它因素影响，导致通过微功率无线模块202无法正常进行 数据传输时，下行通讯模块203则转由载波通讯模块203为主进行数据交互，直至微功率无线模块202恢复正常通讯。 

所述微功率无线模块202采用国家无线电委员会要求的470mHz～490mHz无线工作频率，采用前向纠错信道编码技术，空中传输速率可达100Kbps，开阔地无中继可靠传输距离可达1500米。 

所述微功率无线模块202支持无线自组网，可在无人工干预的情况下完成公共小区内所有充电桩的通讯网络组织。微功率无线模块202两两之间可进行数据交互，支持数据传递，以此实现数据多级中继，可通过一级级传递的方式，将数据传送至最终目的地。 

所述微功率无线模块202可实现无线频段自动跳频功能，当公共小区周围出现其它小区充电桩的微功率无线信号时，微功率无线模块202可通过自动跳频功能，更换通讯频率，避开与其它小区无线信号的冲突。 

所述微功率无线模块202可实现在功率许可范围内自动调整，当与周围其他微功率无线模块202之间的无线信号较弱时，自动增强发射功率，加强信号，提供通信可靠性；当与周围其他微功率无线模块202之间的无线信号较强时，在保证通讯成功率的前提下自动减小发射功率，降低电能损耗。 

所述载波通讯模块203与微处理模块201、滤波模块连接204，接受微处理模块201的指令并将接收到的数据返回至微处理模块201； 

如图3所示，所述滤波模块204由发送有源滤波器301、发送无源滤波器302、接收无源滤波器303组成，数据发送时有源滤波器301完成对通信信号的有源滤波和功放放大，再经发送无源滤波器302耦合到电力线进行信号传输；数据接收时，通信信号经过接收无源滤波器303后送入微处理器进行处理。 

所述存储模块104与主控板101连接，响应主控板101指令，存储数据集中器的设备配置信息、充电桩参数信息、历史数据、当前数据。 

所述设备维护口109与主控板101连接，支持RS232、RS485通讯接口，用于工作人员通过计算机连接数据集中器，对数据集中器进行配置、升级、维护工作。 

所述智能电表105完成对充电电量的计量功能；所述键盘106接收用户下发的指令；所述开入开出处理模块107与电源开关连接，采集电源开关状态并控制电源开关进行分合；所述LED指示灯108与主控板101连接，通过不同的灯光组合方式表示数据集中器当前的不同状态；所述LED显示屏110与主控板101连接，响应键盘106的动作，显示数据集中器的各项数据和参数。 

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。 

Claims (9)

1.一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器，其特征是，包括主控板，所述主控板用于连接LED显示屏、上行通讯模块、下行通讯模块、存储模块、智能电表、键盘、开入开出处理模块、LED指示灯和设备维护口； 

所述下行通讯模块中的微处理模块响应主控板指令，向微功率无线模块和载波通讯模块下发通讯指令和数据，并同时接收微功率无线模块和载波通讯模块的数据，将数据转送至主控板，微处理模块以微功率无线模块通讯为主，载波通讯模块的数据作为备用。 

2.如权利要求1所述的一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器，其特征是，所述存储模块响应主控板指令，存储数据； 

所述设备维护口支持RS232、RS485通讯接口，用于连接数据集中器。 

3.如权利要求1所述的一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器，其特征是，所述开入开出处理模块与所有充电桩的供电电源总开关连接，用于采集电源开关状态并控制电源开关进行分合。 

4.如权利要求1所述的一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器，其特征是，所述上行通讯模块支持的通讯方式为GPRS、EDGE、CDMA、3G、4G、WIFI、电力无线专网。 

5.如权利要求1所述的一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器，其特征是，所述下行通讯模块用于完成数据集中器与电动汽车充电桩之间的数据交互，所述下行通讯模块包括微处理模块、微功率无线模块、载波通讯模块和滤波模块。 

6.如权利要求1所述的一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器，其特征是，所述微处理模块连接微功率无线模块、载波通讯模块和主控板。 

7.如权利要求6所述的一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器，其特征是，所述微功率无线模块与微处理模块连接，接受微处理模块的指令，向目标充电桩发送微功率无线数据，接收来自其它微功率无线模块的数据，并将接收到的数据返回至微处理模块。 

8.如权利要求6所述的一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器，其特征是，所述载波通讯模块与微处理模块和滤波模块连接，接受微处理模块的指令并将接收到的数据返回至微处理模块。 

9.如权利要求5所述的一种公共小区充电桩双网互补的数据集中器，其特征是，所述滤波模块包括发送有源滤波器、发送无源滤波器和接收无源滤波器，数据发送时有源滤波器完成对通信信号的有源滤波和功放放大，再经发送无源滤波器耦合到电力线进行信号传输，数据接收时，通信信号经过接收无源滤波器后送入微处理器进行处理。 

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