CN108693395A - 一种基于wsn的分散式交流充电桩监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于WSN的分散式交流充电桩监测系统，它涉及一种充电桩监测系统技术领域。所述若干个监测节点与网关连接，网关与信号塔连接，信号塔与路由器连接，路由器与上位机连接，上位机与WEB服务器连接；所述监测节点包含采样单元、处理器模块、组网通信模块，采样单元与处理器模块连接，处理器模块与组网通信模块连接；所述网关包含通信模块、核心控制器、GPRS模块，通信模块与核心控制器连接，核心控制器与GPRS模块连接。采用上述技术方案后，本发明有益效果为：实现了在上位机端显示充电桩充电状态和用户信息，达到远程监测管理的目的；在很大程度上降低了系统硬件成本；解决了数据无线传输问题，减少工作人员的工作量，提高了监测管理的效率。
Description
技术领域
本发明涉及充电桩监测系统技术领域，具体涉及一种基于WSN的分散式交流充电桩监测系统。
背景技术
电动汽车作为新能源时代下的产物，不仅能有效改善环境污染，解决能源短缺的问题，而且符合我国可持续发展战略的方针。工信部披露的《中国制造2025》明确指出纯电动和插电式混合动力汽车、燃料电池汽车、节能汽车、智能互联汽车是国内未来重点发展的方向。由于电动汽车的充电过程无法在很短时间内完成，大量分散式充电设施的建立是不可或缺的。
传统的充电桩系统监测是基于有线的数据采集技术，增加了布线成本。而且不同充电桩采用不同协议的通信标准，缺少一个兼容性高综合性强的监管系统，增大了充电桩系统日常监测管理的难度，在一定程度上阻碍了电动汽车的发展。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种基于WSN的分散式交流充电桩监测系统，实现了在上位机端显示充电桩充电状态和用户信息，达到远程监测管理的目的；降低了系统的布线成本及充电桩的使用成本，减少充电桩之间的干扰，解决了数据无线传输问题，可以帮助用户实时掌握充电信息，发现设备隐患，减少工作人员的工作量，提高了监测管理的效率，提高了充电桩运营的实时性与便捷性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：它包含监测节点1、网关2、信号塔3、路由器4、上位机5、WEB服务器6，所述若干个监测节点1与网关2连接，网关2与信号塔3连接，信号塔3与路由器4连接，路由器4与上位机5连接，上位机5与WEB服务器6连接；
所述监测节点1包含采样单元11、处理器模块12、组网通信模块13，采样单元11与处理器模块12连接，处理器模块12与组网通信模块13连接；
所述网关2包含通信模块21、核心控制器22、GPRS模块23，通信模块21与核心控制器22连接，核心控制器22与GPRS模块23连接；
所述上位机5包含电能计量模块51、人机交互模块52、电气接口53、电气保护54、电源模块55，电源模块55与网关2连接。
所述采样单元11包含电能采样电路111、电压采样电路112、电流采样电路113、温度采样电路114。
所述处理器模块12包含串口接口电路121、处理器122、射频模块123，串口接口电路121与处理器122连接，处理器122与射频模块123连接。
所述组网通信模块13为ZigBee通信模块。
所述电能计量模块51有固定时间、固定电量、固定金额和自动充满四种模式，电能计量模块51采用单相电子式EM-300型智能电表。
所述人机交互模块52包含触摸屏521、打印机522、指示灯523，触摸屏521采用LCD触摸屏。
所述电气保护54为交流输入过/欠压保护，泄放电路，过温保护，漏电保护，短路保护，防雷保护，电池反接保护的电路保护。
本发明的工作原理：根据充电桩的功能需求分析，监测管理系统，以嵌入式控制模块为控制处理单元，实现数据运算与程序控制；外设人机交互模块，完成充电电量的计量以及消费结算；通过网关将ZigBee节点采集数据传送到上位机，实现远程实时监测管理。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：无线传感网络的搭建与应用，实现了在上位机端显示充电桩充电状态和用户信息，达到远程监测管理的目的；降低了系统的布线成本及充电桩的使用成本，减少充电桩之间的干扰，在很大程度上降低了系统硬件成本；可靠的通信方式以及良好的人机交互界面，解决了数据无线传输问题，可以帮助用户实时掌握充电信息，发现设备隐患，减少工作人员的工作量，提高了监测管理的效率，提高了充电桩运营的实时性与便捷性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明监测节点1的结构示意图；
图3是本发明网关2的结构示意图；
图4是本发明上位机5的结构示意图；
图5是本发明人机交互模块52的结构示意图。
附图标记说明：监测节点1、网关2、信号塔3、路由器4、上位机5、WEB服务器6、采样单元11、处理器模块12、组网通信模块13、电能采样电路111、电压采样电路112、电流采样电路113、温度采样电路114、串口接口电路121、处理器122、射频模块123、通信模块21、核心控制器22、GPRS模块23、电能计量模块51、人机交互模块52、电气接口53、电气保护54、电源模块55、触摸屏521、打印机522、指示灯523。
具体实施方式
参看图1-图5所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含监测节点1、网关2、信号塔3、路由器4、上位机5、WEB服务器6，所述若干个监测节点1与网关2连接，网关2与信号塔3连接，信号塔3与路由器4连接，路由器4与上位机5连接，上位机5与WEB服务器6连接；
所述监测节点1包含采样单元11、处理器模块12、组网通信模块13，采样单元11与处理器模块12连接，处理器模块12与组网通信模块13连接；监测节点是充电桩系统最重要的部分，本文设计的监测节点主要由采样单元、处理器模块和组网通信模块组成，负责充电桩数据的采集、处理和发送。
所述网关2包含通信模块21、核心控制器22、GPRS模块23，通信模块21与核心控制器22连接，核心控制器22与GPRS模块23连接；通信模块21负责网络的组建与数据的传输，核心控制器22负责对接收到的数据进行处理，GPRS模块23采用移动通信网络将数据发送给远程监测中心，核心控制器22采用ST公司的STM32F10XZET6芯片。
所述上位机5包含电能计量模块51、人机交互模块52、电气接口53、电气保护54、电源模块55，电源模块55与网关2连接。
所述采样单元11包含电能采样电路111、电压采样电路112、电流采样电路113、温
度采样电路114。电能采样部分需用计量芯片CS5464，利用霍尔传感器和采样电路采样电
压、电压信号。信号经滤波和调理电路后，以差模电压形式把信号传送到CS5464内，然后传
输到控制中心；电压采样选用LCTV31CE型电压互感器，将一次侧接在220V电压上，并串联一
个110的电阻，确保电压互感器输出比为2mA/2mA；电流采样选用LCTA2DCC型电流互感
器，通过电流互感差分方式完成采样，温度是充电过程中不可忽视的因素；在充电桩充电过
程中，其充电电流较大，可能会产生大量的热能，所以需要实时监测充电桩的桩体温度；本
文选择Dallas公司的DS18B20温度传感器，输出无数字信号，无需进行数字化转换。
所述处理器模块12包含串口接口电路121、处理器122、射频模块123，串口接口电路121与处理器122连接，处理器122与射频模块123连接。
所述组网通信模块13为ZigBee通信模块。组网通信模块采用低功耗的ZigBee通信模块。
所述电能计量模块51有固定时间、固定电量、固定金额和自动充满四种模式，电能计量模块51采用单相电子式EM-300型智能电表。
所述人机交互模块52包含触摸屏521、打印机522、指示灯523，触摸屏521采用LCD触摸屏。触摸屏521功能有界面显示、身份识别、充电操作、参数设置、充电状态显示以及提示报警等功能。
所述电气保护54为交流输入过/欠压保护，泄放电路，过温保护，漏电保护，短路保护，防雷保护，电池反接保护的电路保护。保证充电桩系统运营的安全性和可靠性，确保用户和充电车辆的安全。
本发明的工作原理：根据充电桩的功能需求分析，监测管理系统，以嵌入式控制模块为控制处理单元，实现数据运算与程序控制；外设人机交互模块，完成充电电量的计量以及消费结算；通过网关将ZigBee节点采集数据传送到上位机，实现远程实时监测管理。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：无线传感网络的搭建与应用，实现了在上位机端显示充电桩充电状态和用户信息，达到远程监测管理的目的；降低了系统的布线成本及充电桩的使用成本，减少充电桩之间的干扰，在很大程度上降低了系统硬件成本；可靠的通信方式以及良好的人机交互界面，解决了数据无线传输问题，可以帮助用户实时掌握充电信息，发现设备隐患，减少工作人员的工作量，提高了监测管理的效率，提高了充电桩运营的实时性与便捷性。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种基于WSN的分散式交流充电桩监测系统，其特征在于：它包含监测节点(1)、网关(2)、信号塔(3)、路由器(4)、上位机(5)、WEB服务器(6)，所述若干个监测节点(1)与网关(2)连接，网关(2)与信号塔(3)连接，信号塔(3)与路由器(4)连接，路由器(4)与上位机(5)连接，上位机(5)与WEB服务器(6)连接；
所述监测节点(1)包含采样单元(11)、处理器模块(12)、组网通信模块(13)，采样单元(11)与处理器模块(12)连接，处理器模块(12)与组网通信模块(13)连接；
所述网关(2)包含通信模块(21)、核心控制器(22)、GPRS模块(23)，通信模块(21)与核心控制器(22)连接，核心控制器(22)与GPRS模块(23)连接；
所述上位机(5)包含电能计量模块(51)、人机交互模块(52)、电气接口(53)、电气保护(54)、电源模块(55)，电源模块(55)与网关(2)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于WSN的分散式交流充电桩监测系统，其特征在于：所述采样单元(11)包含电能采样电路(111)、电压采样电路(112)、电流采样电路(113)、温度采样电路(114)。
3.根据权利要求1所述的一种基于WSN的分散式交流充电桩监测系统，其特征在于：所述处理器模块(12)包含串口接口电路(121)、处理器(122)、射频模块(123)，串口接口电路(121)与处理器(122)连接，处理器(122)与射频模块(123)连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于WSN的分散式交流充电桩监测系统，其特征在于：所述组网通信模块(13)为ZigBee通信模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于WSN的分散式交流充电桩监测系统，其特征在于：所述电能计量模块(51)有固定时间、固定电量、固定金额和自动充满四种模式，电能计量模块(51)采用单相电子式EM-300型智能电表。
6.根据权利要求1所述的一种基于WSN的分散式交流充电桩监测系统，其特征在于：所述人机交互模块(52)包含触摸屏(521)、打印机(522)、指示灯(523)，触摸屏(521)采用LCD触摸屏。
7.根据权利要求1所述的一种基于WSN的分散式交流充电桩监测系统，其特征在于：所述电气保护(54)为交流输入过/欠压保护，泄放电路，过温保护，漏电保护，短路保护，防雷保护，电池反接保护的电路保护。
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