CN205029396U - 一种电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统，属于智能网联化车用充电设备领域。包括接入GPRS网络（3）中的监控中心计算机（1）以及若干充电桩，其特征在于：充电桩包括集中式充电桩（6）和分散式充电桩（7），设置有若干接入GPRS网络（3）中的集中式控制器（4），每一个集中式控制器（4）与多个集中式充电桩（6）连接实现组网，分散式充电桩（7）直接接入GPRS网络（3）中。通过本实用新型，通过联网使监控中心不仅可以获知充电桩的具体位置，还可以获取充电桩实时状态，从而实现了充电桩网络化监控和管理。

Description

一种电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统
技术领域
一种电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统，属于智能网联化车用充电设备领域。
背景技术
随着电动车辆的普及，公用充电设施的建设已经成为阻碍电动车发展的瓶颈之一。其问题在于，不管是交流充电桩还是直流充电桩，建设以后是独立的；尽管使用了IC卡进行用户管理，但无法集中监控；管理部门无法知道其实际使用情况。
由于是依赖于地理信息系统对充电桩所在的位置进行经纬坐标标定，所以即使通过联网方式，用户也只是通过网络获得充电桩的设置位置，但无法知道充电桩是否正在被使用等实际工况。由于这种定位方式与车之间无法智能信息交换，仍然对电动车辆充电带来不便。
随着电动车辆智能化、车联网化，车-人-路一体化系统势在必行；解决车与路边设备的通信问题，在电动车辆上，车与充电桩的友好联系已成为电动车辆的车-路系统之首选。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过联网使监控中心不仅可以获知充电桩的具体位置，还可以获取充电桩实时状态，从而实现了充电桩网络化监控和管理的电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统，包括接入GPRS网络中的监控中心计算机以及若干充电桩，其特征在于：充电桩包括集中式充电桩和分散式充电桩，设置有若干接入GPRS网络中的集中控制器，每一个集中控制器与多个集中式充电桩连接实现组网，分散式充电桩直接接入GPRS网络中。
优选的，所述的集中控制器通过Zigbee网络与多个集中式充电桩连接实现组网。
优选的，所述的集中控制器的控制电路至少包括第一微处理器，以及
Zigbee协调器，与第一微处理器输入输出端口双向相连，用于与集中式充电桩组成Zigbee网络；
第一GPRS模块，与第一微处理器输入输出端口双向相连，用于接入GPRS网络；
同时与第一微处理器输入输出端口双向相连的第一时钟模块、第一存储模块、第一通讯接口；
以及与第一微处理器输入端口相连的第一GPS模块，用于获取集中控制器的GPS位置。
优选的，所述的集中式充电桩的控制电路至少包括第二微处理器、与第二微处理器输入输出端口双向相连，用于与所述的Zigbee协调器连接组成Zigbee网络的Zigbee模块，同时与第二微处理器输入输出端口双向相连的第二时钟模块、第二存储模块、第二通讯接口；
以及第二GPS模块，与第二微处理器输入端口相连，用于获取集中式充电桩的GPS位置；
数据采集模块，与第二微处理器输入端口相连，用于采集集中式充电桩的运行数据。
优选的，在GPRS网络中还连接有安装在电动汽车内的车载终端。
优选的，在所述的车载终端的控制电路至少包括第三微处理器、与第三微处理器输入输出端口双向相连的：
第三GPRS模块，用于接入GPRS网络；
和第三时钟模块、第三存储模块、第三通讯接口、总线模块；
与第三微处理器的输入端口相连的第三GPS模块，用于获取车载终端的GPS位置。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：
1、在本实用新型的电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统中，通过联网监控中心不仅可以获知充电桩的具体位置，还可以获取充电桩实时状态，从而实现了充电桩网络化监控和管理。
2、在本电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统中，对于设置较为集中的集中式充电桩，通过Zigbee网络实现多个集中式充电桩与集中控制器之间的组网然后接入GPRS网络的方式实现充电桩运行数据的传输，价格较为低廉，数据传输可靠，且便于充电桩的集中管理。
3、对于设置在偏远位置的分散式充电桩，由于无法设置同时连接多个充电桩的集中控制器，因此采用直接接入GPRS网络的形式实现充电桩运行数据的传输，省去了设置集中控制器的费用，在一定程度上降低了成本。
4、通过在电动汽车内安装车载终端，当电动汽车需要充电时，可通过车载终端接入GPRS网络中，并获取各充电桩的运行状态数据，方便电动汽车就近选择未被占用的充电桩进行充电。
附图说明
图1为电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统结构示意图。
图2为集中管理器控制电路原理方框图。
图3为集中式充电桩控制器控制电路原理方框图。
图4为车载终端控制电路原理方框图。
其中：1、监控中心计算机2、车载终端3、GPRS网络4、集中控制器5、Zigbee网络6、集中式充电桩7、分散式充电桩。
具体实施方式
图1~4是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~4对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统，包括若干充电桩和集中控制器4，每个集中控制器4通过无线网络连接多个充电桩，所有集中控制器4通过通讯网络与监控中心内的监控中心计算机1相连，监控中心计算机1可以通过通讯网络以及连接在通讯网络中的集中控制器4对每一个充电桩的状态进行实时监控或管理。
在常规状态下，充电桩一般在某个充电站内较为集中地设置有多个，如图1所示的集中式充电桩6，在这种设置方式中，通过在充电站内设置集中控制器4可以将该充电站内的所有集中式充电桩6进行连接并实现组网。在本电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统中，集中控制器4以及由该集中控制器4连接的充电桩通过Zigbee网络5实现连接及组网。集中控制器4可通过Zigbee网络5将其辐射范围内的所有集中式充电桩6进行连接，若充电站面积较大，可设置多个集中控制器4实现该充电站内所有集中式充电桩6进行连接并实现分别组网。当集中式充电桩6的分布较为集中时，通过Zigbee网络5实现多个集中式充电桩6与集中控制器4之间的组网，价格较为低廉，数据传输可靠，且便于充电桩的集中管理。
每一个连接了若干集中式充电桩6的集中控制器4通过GPRS网络3实现组网，由于GPRS网络3的数据传输按照TCP/IP协议，所以监控中心计算机1可通过internet网络接入GPRS网络3中，并通过连接在GPRS网络3中的集中控制器4对集中控制器4连接的多个集中式充电桩6的实时状态进行监控或管理。由于GPRS网络3数据传输按照TCP/IP协议进行，所以远程监控中心就可以与Internet互联，这样监控工作人员可以在任何一台连上Internet网络的设备上进远程行监控，解决了传统监控中心只能设在特定监控室内的缺陷，逐渐扩大监控中心的作用范围。同时在监控中心计算机1中嵌套地图，就可以把每个集中式充电桩6的地理位置以图形化的场景形式在监控中心计算机1中进行显示，可以在地图上直接查看充电桩的运行情况，显示更加直观，操作更加方便。
在实际情况中，在某些较为偏僻的位置，充电桩的数量较少且分布较为分散，如图1所示的分散式充电桩7，在该种状态下，无法通过一个集中控制器4与多个充电桩相连并进行组网，所以零星分布的分散式充电桩7可以以直接接入GPRS网络3的形式与监控中心计算机1相连，实现了监控中心计算机1对偏远位置分散式充电桩7的监控。分散式充电桩7以直接连接GPRS网络3的形式与监控中心计算机1相连，省去了设置集中控制器4的费用，在一定程度上降低了成本。
通过在电动汽车内设置车载终端2，并通过车载终端2连接GPRS网络3，电动汽车就可以利用其内的车载终端2通过连接在GPRS网络3内的集中控制器4了解每个充电桩的实时状态，方便电动汽车就近选择未被占用的充电桩进行充电。
如图2所示，集中控制器4的控制电路包括：第一微处理器、Zigbee模块、第一按键模块、第一GPS模块、第一调试接口、第一存储模块、第一时钟模块、第一GPRS模块、第一通讯接口以及为控制电路进行供电的供电电源。其中Zigbee模块、第一调试接口、第一通讯接口、第一GPRS模块、第一时钟模块以及第一存储模块与第一微处理器的输入输出端口双向连接，第一GPS模块以及第一按键模块与第一微处理器的输入端口相连。
Zigbee模块用于进行Zigbee组网，通过Zigbee的传输方式连接多个集中式充电桩6，第一按键模块用于相第一微处理器输入控制指令以及控制信号。第一GPS模块用于获取集中控制器4本身所在的位置信息，并送至第一微处理器内。第一调试接口用于对第一微处理器进行程序调试。第一存储模块用于存储数据，第一微处理器可以随时相第一存储模块内存储数据或从第一存储模块内读取数据。第一时钟模块用于向第一微处理器提供时钟信号。第一GPRS模块用于实现集中控制器4接入GPRS网络3并实现数据的传输。第一通讯接口用于实现集中控制器4本身与外部设备的通讯。
如图3所示，集中式充电桩6的控制电路包括第二微处理器、Zigbee模块、第二按键模块、第二GPS模块、第二调试接口、第二存储模块、第二时钟模块、第二通讯接口、数据采集模块以及为控制电路进行供电的供电电源。其中Zigbee模块、第二调试接口、第二通讯接口、第二时钟模块以及第二存储模块与第二微处理器的输入输出端口双向连接，第二GPS模块以及第二按键模块与第二微处理器的输入端口相连。
第二GPS模块用于获取集中式充电桩6本身所在的位置信息，并送至第二微处理器内。第二调试接口用于对第二微处理器进行程序调试。第二存储模块用于存储数据，第二微处理器可以随时相第二存储模块内存储数据或从第二存储模块内读取数据。第二时钟模块用于向第二微处理器提供时钟信号。第二按键模块用于相第二微处理器输入控制指令以及控制信号。第二通讯接口用于实现集中式充电桩6本身与外部设备的通讯。Zigbee模块用于与集中控制器4控制电路中的Zigbee协调器连接、实现组网并完成数据的传输。数据采集模块用于采集集中式充电桩6的运行状态数据，并将数据送至第二微处理器。
分散式充电桩7的控制电路与集中式充电桩6的控制电路基本相同，其区别在于将其中的Zigbee模块替换为GPRS模块，用于直接与GPRS网络3相连。
如图4所示，车载终端2的控制电路包括第三微处理器、总线模块、蓝牙模块、第三按键模块、第三GPS模块、第三调试接口、第三存储模块、第三时钟模块、第三GPRS模块、第三通讯接口以及为控制电路进行供电的供电电源。其中蓝牙模块、总线模块、第三调试接口、第三通讯接口、第三GPRS模块、第三时钟模块以及第三存储模块与第三微处理器的输入输出端口双向连接，第三GPS模块以及第三按键模块与第三微处理器的输入端口相连。
第三GPS模块用于获取车载终端2本身所在的位置信息，并送至第三微处理器内。第三调试接口用于对第三微处理器进行程序调试。第三存储模块用于存储数据，第三微处理器可以随时相第三存储模块内存储数据或从第三存储模块内读取数据。第三时钟模块用于向第三微处理器提供时钟信号。第三GPRS模块用于实现车载终端2接入GPRS网络3并实现数据的传输。第三按键模块用于相第三微处理器输入控制指令以及控制信号。第三通讯接口用于实现车载终端2本身与外部设备的通讯。
通过总线模块（如CAN-BUS总线）可以将电动汽车或插电式混合动力汽车的电池电量信息和和全车电气部件的信息融合计算出的车辆续驶里程信息加载到车载终端2中；通过蓝牙模块可以实现车载终端2与带有蓝牙功能的收集进行数据通讯，并通过GPRS网络3实现与互联网的信息交换，进而实现与充电桩之间的信息交互。
具体工作过程及工作原理如下：
首先，集中控制器4控制电路中的Zigbee协调器与其辐射范围内的多个集中式充电桩6控制电路中的Zigbee模块进行连接实现组网，形成若干个Zigbee网络，然后集中控制器4中的第一GPRS模块连接到GPRS网络3中，与同时通过Internet接入GPRS网络3中的监控中心主机1相连并形成组网。分散式充电桩7通过其内的GPRS模块直接接入GPRS网络3中。
组网完成之后，集中式充电桩6中的数据采集模块将充电桩的运行数据采集之后，将运行数据送至第二微处理器，第二微处理器可以将运行通过第二存储模块数据进行存储或通过Zigbee模块进行上传。当充电桩的运行数据通过Zigbee模块上传至集中控制器4中时，集中控制器4可以将运行通过第一存储模块数据进行存储或通过第一GPRS模块进行上传。当通过第一GPRS模块上传至GPRS网络3中时，同时连接在GPRS网络3中的监控中心计算机1通过GPRS网络3将所有集中式充电桩6的运行状态数据进行获取和监控。为设置集中控制器4的各分散式充电桩7通过其内的GPRS模块直接接入GPRS网络3中，由监控中心计算机1直接获取。
当电动汽车需要充电时，可通过安装在其内的车载终端2接入GPRS网络3中，并获取各充电桩的运行状态数据，以方便其就近进行充电。
上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统，包括接入GPRS网络（3）中的监控中心计算机（1）以及若干充电桩，其特征在于：充电桩包括集中式充电桩（6）和分散式充电桩（7），设置有若干接入GPRS网络（3）中的集中式控制器（4），每一个集中式控制器（4）与多个集中式充电桩（6）连接实现组网，分散式充电桩（7）直接接入GPRS网络（3）中。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统，其特征在于：所述的集中式控制器（4）通过Zigbee网络（5）与多个集中式充电桩（6）连接实现组网。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统，其特征在于：所述的集中式控制器（4）的控制电路至少包括第一微处理器，以及
Zigbee协调器，与第一微处理器输入输出端口双向相连，用于与集中式充电桩（6）组成Zigbee网络（5）；
第一GPRS模块，与第一微处理器输入输出端口双向相连，用于接入GPRS网络（3）；
同时与第一微处理器输入输出端口双向相连的第一时钟模块、第一存储模块、第一通讯接口；
以及与第一微处理器输入端口相连的第一GPS模块，用于获取集中式控制器（4）的GPS位置。
4.根据权利要求3所述的电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统，其特征在于：所述的集中式充电桩（6）的控制电路至少包括第二微处理器、与第二微处理器输入输出端口双向相连，用于与所述的Zigbee协调器连接组成Zigbee网络（5）的Zigbee模块，同时与第二微处理器输入输出端口双向相连的第二时钟模块、第二存储模块、第二通讯接口；
以及第二GPS模块，与第二微处理器输入端口相连，用于获取集中式充电桩（6）的GPS位置；
数据采集模块，与第二微处理器输入端口相连，用于采集集中式充电桩（6）的运行数据。
5.根据权利要求4所述的电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统，其特征在于：在GPRS网络（3）中还连接有安装在电动汽车内的车载终端（2）。
6.根据权利要求5所述的电动汽车充电桩的网络化集成监控管理系统，其特征在于：在所述的车载终端（2）的控制电路至少包括第三微处理器、与第三微处理器输入输出端口双向相连的：
第三GPRS模块，用于接入GPRS网络（3）；
和第三时钟模块、第三存储模块、第三通讯接口、总线模块；
与第三微处理器的输入端口相连的第三GPS模块，用于获取车载终端（2）的GPS位置。
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