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基于云计算的智能充电桩管理系统的研究 　　摘 要：目前充电桩设备的建设迫在眉睫，使用“互联网+”的思维来设计整个智能充电桩管理系统，可以大大降低系统的运行和维护成本，同时提供更好的充电服务。文中采用物联网、云计算和大数据等技术设计了一个智能充电桩管理系统的服务器云平台，实现了用户管理、设备管理、交易管理、大数据分析等功能，为充电桩大规模的建设提供了有效途径。 　　关键词：充电桩；云计算；物联网；服务器平台 　　中图分类号：TM910.6；TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）12-00-03 　　0 引 言 　　近年来，电动汽车由于其环保的特点，成为越来越多人的选择，然而充电设施的短缺却严重制约了电动汽车的发展。国务院办公厅于2015年10月9日发布《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》，要求到2020年，基本建成满足超过500万辆电动汽车充电需求的充电基础设施体系[1]。同时，随着物联网和大数据等技术的发展，采用“互联网+”的思维来设计智能充电桩管理系统，将会大大缩小充电设施的维护成本，管理更加方便和高效，同时用户的充电体验也更加友好。本课题的主要研究目标是希望通过对基于互联网的充电桩需求分析，利用物联网、云计算等相关技术设计出一个较完善的充电桩系统管理平台，使其具有一定的商业价值。 　　1 需求分析 　　1.1 充电桩设备相关数据的获取 　　充电桩设备基于Android系统开发，在整个运行过程中，借助传感器将充电桩的充电电压、电流以及温度、湿度等信息（包括故障发生情况）通过4G网络实时反馈到云平台。 　　1.2 云端数据的实时监测 　　云端服务器接收到充电桩发送来的数据后进行加工和处理，发现数据指标异常后及时关停充电桩。 　　1.3 用户相关处理 　　用户相关处理包括用户注册、登录、注销、用户充值、充电扣费等。在用户注册阶段，要求用户输入较为详细的信息，方便大数据的挖掘处理。 　　1.4 大数据挖掘 　　根据充电桩发送的用户充电数据、故障信息等数据进行数据挖掘工作，分析出不同区域用电的峰值和峰谷时间及不同区域的故障率情况。用户的充电习惯包括针对每个用户分析出其充电周期，提供更优秀的充电服务，例如在恰当的时间（用户需要充电且用户周围有空闲充电桩）发送充电提醒。 　　2 总体架构设计 　　智能充电桩管理系统主要由智能充电桩装置、云服务器、用户手机客户端和浏览器组成。 　　充电桩充电过程设计如图1所示。智能充电桩一方面通过CAN总线与电动汽车电池管理系统（Battery Management System，BMS）交互管理整个电动汽车的充电过程[2]。另一方面通过互联网连接云端服务器，实时向云端服务器进行自身运行状态的数据（例如充电电压、电流、温度、湿度等）上报。同时也接受云服务器对其的远程维护和管理，例如预约、停止服务等。并对用户充电电量进行精准计量，向云端发送交易数据并扣费。此外，在智能充电桩上进行精准广告的投放可以带来增值收入。 　　云服务器主要响应用户手机客户端和充电桩发来的各种请求信息。并对用户信息、充电桩设备信息、用户交易信息等数据进行收集、存储、加工和挖掘等，时时监控充电桩的相关数据，并对其进行自动维护。 　　移动手机客户端主要用来进行用户的注册、登录管理，对周边充电桩进行查询、预约。在充电前扫描充电桩产生的二维码进行解锁，接收充电完成的信息推送等。 　　3 云服务器端设计 　　本设计将选用云服务商提供的云服务来搭建一个功能完善、并发量大、稳定性好的服务器平台，通过符合Restful标准[3]的Web Service对外提供服务。结合云计算技术，将系统通用的功能如设备管理、数据收集、存储、分析处理与展现，抽象成一个通用的服务平台。本设计将用到阿里云的云服务平台，阿里云服务平台提供了系统运行环境（IaaS服务[4]）以及相关的数据存储与分析服务（PaaS服务[4]）。本设计主要采用SpringMVC[5]和SpringData等框架技术来构建系统。 　　3.1 分层架构设计 　　本设计使用分层架构模式，简化复杂的业务逻辑，使得代码编写更简单、系统运行更加安全与稳定。采用分层架构模式可以使得系统各层次以及功能模块之间具有更低的耦合性，提高了系统的可移植性与可扩展性，降低了系统开发的工作量，方便模块化的开发，同时提高了开发效率。本文设计的充电桩管理系统包括客户层、控制层、业务层、数据持久化层和数据层。 　　3.1.1 客户层 　　客户层即展示给用户的系统界面，在本设计中主要是用户移动客户端及充电桩设备上的App和后台管理人员的浏览器。 　　3.1.2 控制层 　　控制层负责具体业务模块流程的控制，使用SpringMVC将系