本發明涉及電力通信領域，具體而言，涉及一種充電樁的采集與監控系統和充電樁。

背景技術：

國務院印發的《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012—2020年)》中提出2012—2020年新能源汽車發展的主要工作包括加快推廣應用和試點示范，積極推進充電設施建設，要科學規劃，加強技術開發，探索有效的商業運營模式，積極推進充電設施建設，適應新能源汽車產業化發展的需要。加快制定充電設施設計、建設、運行管理規范及相關技術標準，研究開發充電設施接網、監控、計量、計費設備和技術，開展車網融合技術研究和應用，探索新能源汽車作為移動式儲能單元與電網實現能量和信息雙向互動的機制。探索商業運營模式，積極吸引社會資金參與，根據當地電力供應和土地資源狀況，因地制宜建設慢速充電樁、公共快速充換電等設施。鼓勵成立獨立運營的充換電企業，建立分時段充電定價機制，逐步實現充電設施建設和管理市場化、社會化。但是當前電動汽車運營管理平臺中涉及到充電樁本體、采集裝置、用戶充值系統都采用單一的以充電所使用的電能為依據向用戶收取充電電費，從而導致收費不準確。

針對現有技術中不能對一定范圍內的充電樁進行集中監控的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

本發明實施例提供了一種充電樁的采集與監控系統和充電樁，以至少解決現有技術中不能對一定范圍內的充電樁進行集中監控的技術問題。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種充電樁的采集與監控系統，包括：數據采集系統，用于采集與所述數據采集系統通信的充電樁的運行參數；數據管理系統，與所述數據采集系統相連，用于存儲與所述數據采集系統通信的充電樁的運行參數，并在與所述數據采集系統通信的充電樁的運行參數異常的情況下發出告警信息。

根據本發明實施例的另一方面，還提供了一種充電樁，包括上述充電樁的采集與監控系統。

在本發明實施例中，采用數據采集系統采集充電樁的運行參數，通過數據管理系統存儲充電樁的運行參數，并在充電樁的運行參數異常的情況下發出告警信息，從而實現了對充電樁的采集與監控，進而解決了現有技術中不能對一定范圍內的充電樁進行集中監控技術問題。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據本發明實施例的充電樁的采集與監控系統的示意圖；

圖2是根據本發明實施例的一種可選的運營系統通訊接口及協議的示意圖；

圖3是本發明實施例的一種可選的充電樁的采集與監控系統的總體架構；

圖4是根據本發明實施例的一種系統結構與功能模塊之間的關系示意圖；

圖5是根據本發明實施例的一種可選的采集與監控系統的示意圖；

圖6是根據本發明實施例的一種可選的三層結構示意圖；

圖7是根據本發明實施例的一種可選的軟件組織的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。

需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發明的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

實施例1

根據本發明實施例，提供了一種充電樁的采集與監控系統的實施例，圖1是根據本發明實施例的充電樁的采集與監控系統的示意圖，如圖1所示，該系統包括：

數據采集系統10，用于采集與所述數據采集系統通信的充電樁的運行參數。

數據管理系統20，與所述數據采集系統相連，用于存儲與所述數據采集系統通信的充電樁的運行參數，并在與所述數據采集系統通信的充電樁的運行參數異常的情況下發出告警信息。

由上可知，本申請上述方案采用數據采集系統采集充電樁的運行參數，通過數據管理系統存儲充電樁的運行參數，并在充電樁的運行參數異常的情況下發出告警信息，從而實現了對充電樁的采集與監控，進而解決了現有技術中不能對一定范圍內的充電樁進行集中監控技術問題。并且上述系統提供網頁方式瀏覽實時和歷史運行情況的可擴展能力。向上與運營系統相連進行數據上報，同時接收下發的各種控制、調節等命令，下發到集中器。當前采集系統要滿足分時電價和分時服務費的支持，需要改造采集系統架構，支持實時交互的數據交互方式；需要更新前置服務器和數據服務器，提升硬件性能，滿足在容納全部充電樁設備的環境下，實時下發命令處理時間小于3秒的要求。

可選的，根據本申請上述實施例，所述數據采集系統包括：

前置服務器集群，所述前置服務器集群用于向與所述數據采集系統通信的充電樁下發預設的資源處理模型，其中，所述預設的資源處理模型用于表征不同時間段內充電樁消耗的電量與資源的對應關系。

可選的，根據本申請上述實施例，數據采集系統包括：

系統管理模塊，用于定義采集器的分類種類，并設置數據采集系統的參數，其中，數據采集系統的參數包括：數據存儲路徑，通信口的工作模式及工作參數，在網絡中的工作方式、工作參數、主站的IP地址，以及用戶管理口令。

可選的，根據本申請上述實施例，數據采集系統還包括：

采集器管理模塊，用于設置充電樁的采集器的信息參數，工作參數以及通信參數。

可選的，根據本申請上述實施例，數據采集系統還包括：

信息管理模塊，用于建立并維護充電站、充電樁的信息，輸入管理電表信息參數、輸入管理相關電表的工作參數，通信任務管理功能。

可選的，根據本申請上述實施例，數據采集系統還包括：

通信監控模塊，用于通過人機界面操作，調回指定采集器的抄表數據和對指定采集器參數進行設置，并通過通信監控平臺動態實時監控系統所有通信信道的通信狀態和預設通道的收發數據狀態。

可選的，根據本申請上述實施例，數據采集系統還包括：

信息查詢模塊，用于查詢數據庫中存儲的充電樁的電量數據信息、運行日志和通信日志。

可選的，根據本申請上述實施例，數據采集系統還包括：

數據通信模塊，用于根據新國網Q/GDW 376.1協議通過電話網、GSM無線電、GPRS、局域網進行充電樁與數據采集系統的通信。

可選的，根據本申請上述實施例，數據采集系統還包括：

數據存儲控制模塊，用于對獲取的數據進行打包，上傳至預設的處理模塊。

可選的，根據本申請上述實施例，數據管理系統包括：

安全控制模塊下，用于對預設的操作設置口令，在接收到的口令與預設口令相同的情況允許進行預設的操作。

可選的，根據本申請上述實施例，數據采集系統還包括：

錯誤處理模塊，用于在數據管理系統發出告警信息的情況下進行糾錯處理，其中，糾錯處理包括：對于通信中出現的錯誤通過重復發送的方法糾錯，對于重復發送無效的通信錯誤，采用發送復位幀恢復正常的通信。

可選的，根據本申請上述實施例，上述數據管理系統包括：

監視模塊，用于通過顯示器對主要充電樁的運行參數進行顯示，并應能顯示充電樁的通信狀態和通信報文。

報警模塊，用于在充電樁的運行參數異常的情況下發出告警信息。

可選的，根據本申請上述實施例，數據管理系統包括：

自診斷模塊，用于當充電樁運行時，定時進行自診斷，當診斷出故障時應能自動閉鎖或退出故障單元及設備，并發出告警信號；

備份與恢復模塊，用于提供應用軟件和數據庫的備份與恢復工具，當設備冗余配置時，或在線設備發生硬、軟件故障時自動切換至備用設備。

在一種可選的實施例中，為了實現上述方案，可以對充電樁的監控系統進行如下改造：

(1)通訊主站需要實現的基本功能如下：

實現通過GPRS與集中器通信，并支持集中器的實時在線。

支持376.1規約。

應能監視集中器設備的運行狀況和通訊狀態、通信報文，并實時顯示。

支持主站支持集中器版和無線模塊本信息的查詢

支持結算設備版本信息的查詢

實現設置和查詢集中器參數。

實現設置和查詢抄表檔案參數。

實時接收運營管理系統中的黑名單設置和白名單設置信息。

保存黑名單列表，并將列表發送到集中器中。如黑名單列表有更新，確保能及時更新集中器中的黑名單列表。

支持充電樁進行黑名單查詢

每天校對集中器時鐘。

接收集中器上報的電能表示值，并入庫保存。

查詢上報的電能示值、電流、電壓等

將電能表上報的電能示值轉發給計費系統。

實時接收樁上報的用戶卡充電的結算信息，并實時轉發至和計費系統。

支持結算設備通過終端向主站查詢充電卡的結算信息

讀取未上傳的歷史結算記錄

當電價有變動時，保存計費系統發來的新電價，并發送到集中器中。

遠程升級集中器程序。

保存集中器的通訊報文

接收充電樁的事件信息并入庫。

集中器的上下線記錄

多點同時上傳數據穩定性

(2)新增擴展數據采集和處理功能

擴展采集和處理功能，實現對充電樁、充電樁集中器和站級系統實時模擬量、開關量的支持。

增加系統轉發運營系統命令的功能，命令包括：下發充電費率表，服務費率表，黑名單。

擴展應用服務器功能，可從采集前置獲取以下信號：

控制策略、運行方式切換；控制器參數下發。

充電樁工作狀態，充電過程明細，充電結算明細。

充換電站內設備運行相關信息，包括電量統計、電流、電壓等。

(3)新增監視和報警功能，

監控系統的監視功能滿足下列要求：

通過顯示器對主要電氣設備運行參數和設備狀態進行監視，應能監視各設備的通信狀態和通信報文，并實時顯示。

電池管理系統上送監控系統的遙測量和告警量須有專門的界面顯示和告警窗口。

能量轉換系統上送監控系統的遙測量和告警量須有專門的界面顯示和告警窗口。

監控系統的報警功能滿足下列要求：

采集的模擬量發生越限、數字量變位及計算機系統自診斷故障時能進行報警處理。

事故報警信息應能分層、分級、分類處理，能現場靈活配置報警的處理方式。

在監控畫面上應能對指定設備和測點進行方便的報警抑制和恢復。

事故報警可通過手動和自動方式進行確認。

重要模擬量越限或發生斷路器跳閘、電池模塊單元嚴重過溫、過流、能量轉換系統裝置故障等事故時，應自動推出相關事故報警畫面和提示信息，并自動啟動事件記錄打印機。

報警方式應直觀、醒目，可伴有聲、光、色等效果。

(4)新增控制與調節功能

控制范圍：運營系統更新的各項費率表進行下發；運營系統更新的黑名單等信息列表進行下發。

控制方式：由運營系統觸發，采集與監控系統負責執行各自的下發流程，并進行回讀校驗。

控制原則：

控制應分層分級，按優先級由高到低，控制操作與調節應具有：操作權限檢查、同一時刻操作的唯一性檢查、位置檢查等安全措施。

(5)新增采集與監控前置系統人機界面與操作支持

人機界面應滿足下列要求：

能按要求對各種參數進行設置，具備按一定權限對設備參數、模擬量限值及開關量狀態進行修改的功能，并予以記錄。

畫面的調用方式應滿足靈活可、響應速度快的原則；畫面的調用應有自動和召喚兩種方式，自動方式用于事故、故障及過程監視等情況，召喚方式為運行人員隨機調用。

應給不同職責的運行管理人員不同的安全等級操作權限。

操作功能應滿足下列要求：

操作方式除滿足基本控制、調節功能外，還應包括操作記錄打印、報警及監視處理等輔助功能。

應能按要求對站內設備及其他就地監控設備的各種功能進行投退以及對信號進行遠方確認和復歸。

維護功能：可實現對屏幕畫面、制表打印和數據庫的修改、擴充等維護功能；可對信息量進行分層、分級、分類設置。

(6)新增其他功能的擴展

采集與監控系統應該具備下列統計與計算功能：

應能對各個站點的電流、電壓、頻率、功率等進行統計分析。

應能對各個站點的運行時間(總時間、充電時間)進行統計。

對其他納入監控系統范圍的監控設備的正常操作、事故跳閘次數、設備的投退、通道異常、設備的運行時間及各種操作進行分類自動記錄和統計。

采集與監控系統宜具備下列系統自診斷及自恢復功能：

系統在線運行時，應能對本系統的軟硬件定時進行自診斷，當診斷出故障時應能自動閉鎖或退出故障單元及設備，并發出告警信號。

應提供應用軟件和數據庫的備份與恢復工具。當設備冗余配置時，在線設備發生硬、軟件故障應能自動切換至備用設備。

各類有冗余配置的設備應能自動切換至備用設備。

(7)運營系統通信接口及協議調整及改造

圖2是根據本發明實施例的一種可選的運營系統通訊接口及協議的示意圖，如圖2所示，采集與監控系統承擔全局大系統的數據流轉，是整個大系統的數據中樞，按照系統上行下行數據可以分為：

采集與監控系統與充換電站站級系統之間應以太網連接，增加對采用基于TCP/IP協議的《運營系統與站級系統間的通信規約》(IEC104框架)的支持。

采集與監控系統與充電樁集中器的通信規約遵循Q/GDW376.1規范，通過GPRS專網信道進行通信，擴展Q/GDW376.1規約，支持分時服務費下發。

采集與監控系統與上級運營管理系統通過數據庫接口中間件進行通信；改造后采集與監控系統繼續保持以下服務：具備上行信道，保持與原統推運營系統的轉發功能不變；上級運營管理系統之間通過數據接口同步資產信息；支持原有集中器的上行通信規約。

對于其他可拓展的設備，可以通過以太網(http協議或IEC104規約)和采集與監控系統通信。

入庫及計算系統能滿足以下功能要求：能將主站系統通訊回來的電能示值、電壓、電流以及設備運行狀態進行入庫。對設備運行狀態進行分析匯總，以備份分析監控子系統使用。對表的示值進行計算、匯總，計算出各表、各充電樁、各充電站、各管理單位的日、月、年的用電量，電量計算需支持換表處理。

可選的，根據本申請上述實施例，系統還包括：

統計模塊，用于每個充電樁的電流、電壓、頻率、功率等進行統計、對每個充電樁的運行時間進行統計，并對充電樁的正常操作、事故跳閘次數、設備的投退、通道異常、設備的運行時間進行分類和統計。

圖3是本發明實施例的一種可選的充電樁的采集與監控系統的總體架構，在一種可選的實施例中，該充電樁的采集與監控系統通過多個采集終端采用RS485分別與多個充電樁相連(充電樁1、充電樁2……充電樁n)，采集終端通過通訊信道(PSTN有線網、以太網、無線GSM撥號網或GPRS分組交換網)以及雙機熱備通訊前置服務器將數據傳輸至網絡交換機，將數據由網絡交換機傳輸至后端服務器(數據庫服務器、運算服務器、Web服務器、監控工作站以及Web工作站)，與網絡交換機相連的還包括防火墻，防火墻通過路由器接入網絡，通過網絡與遠程共組站的控制終端相連。

圖4是根據本發明實施例的一種系統結構與功能模塊之間的關系示意圖。在通信軟件系統中采用多線程和功能模塊化的系統結構。應用程序是由主線程和若干個子線程組成。系統功能的實現采用模塊化設計結構，不同功能模塊組成不同的信息類。

系統主線程是系統的核心部分，它實現了系統的主控功能及人機交互功能，其所包含的功能模塊有：系統啟動初始化功能、系統參數設置、采集管理功能、采集器及相關電表參數的設置管理功能、通信參數控制管理功能、數據查詢功能、通信監控功能。子線程主要實現的是無需人工干預，自動啟動完成的定時功能、實時響應功能。

系統中設置的子線程主要有：通信任務管理子線程、針對每個通信端口的接收子線程和發送子線程、通信過程監控子線程、數據文件存儲子線程。線程與線程之間的數據信息傳遞是靠線程之間消息傳遞完成。

圖5是根據本發明實施例的一種可選的采集與監控系統的示意圖，在該示例中，采集與監控系統采用C/S+B/S的系統架構，由數據采集系統、數據庫管理系統組成，其中，數據采集系統中包括前置服務器集群，用于向充電樁下發預設的資源處理模型(收費表)、黑白名單等信息，并獲取充電樁的計量、電度以及資源處理結果(結算信息實)；時策略中間件用于多個前置服務器進行交互。數據采集系統實現對全部對象的接入和數據采集。數據庫管理系統采用商用數據庫，進行參數、歷史數據的存儲。改造后的采集與監控系統的物理架構分為三層：應用層、網絡層、采集對象層，圖6是根據本發明實施例的一種可選的三層結構示意圖，應用層包括前置運算服務器、數據服務器、存儲服務器以及監控工作站，主要用于提供網絡任意端上應用程序之間的接口，實現對設備狀態數據、計算信息、下行命令的處理。網絡層包括以太網、光纖以及前置服務器，用于數據透明傳輸，可實現設備運行信息、設備運行控制命令的傳輸，包括VPN信道處理，光纖內網網關等。采集對象層(圖中未示出)負責識別、采集整個系統所有設備(充換電站和充電樁)的運行等數據，實現對設備進行監視和控制的基礎數據支持。采集與監控系統的軟件組織結構調整為三部分：基礎平臺，支撐平臺和上層應用，設計中減少了三層之間的功能耦合，提高系統執行效率。

圖7是根據本發明實施例的一種可選的軟件組織的結構示意圖，下面結合圖7對一種可選的軟件組織架構進行描述。

(1)基礎平臺主要由硬件設備(服務器、PC、網絡設備)、操作系統(Linux/Windows/Unix)、關系數據庫(Oracle/SQLServer/MySQL)構成。

基礎平臺為支撐平臺、應用軟件提供運行的基礎條件。

(2)支撐平臺構建在基礎平臺之上，主要包括：網絡通信中間件(消息總線、服務總線)、圖形系統、實時數據庫、歷史數據庫、前置系統、工作流、事件告警、系統管理、WEB發布等基礎服務構成。

支撐平臺的的各項基礎服務可以被應用軟件調用，為應用軟件提供基本的采集、展示、存儲、發布等功能。

(3)上層應用主要包括以下幾方面的內容：

數據對外交互接口：主要包括充換電設備狀態信息更新、工作參數信息更新、報警和保護事件更新、下行命令狀態更新、結算信息更新等。

系統管理接口：主要提供對采集監控系統進行配置的接口，適應對采集對象進行增、刪、查、改的需求。具有完善的用戶管理和權限管理功能，對用戶進行授權和認證的功能，定義用戶對設備的操作權限、訪問數據的權限和使用程序的權限。具有分布式網絡管理功能，在線監視網絡上節點的狀態和進程，進行網絡節點配置。具有系統自診斷和自啟動管理功能。

人機接口：提供報文實時監視、分析功能；提供數據的圖形化展示功能等。提供一套全圖形報表編輯、打印、管理系統，用于生成歷史數據和實時數據報表。

(4)數據采集子系統完成終端的數據采集及信息通信的功能，并將接收到的數據通過網絡通信方式寫入到系統的實時數據庫中。

(5)數據類型：系統可采集接收處理各種數據類型

(6)數據處理：從終端采集的數據及相關自動化系統轉發獲得的實時數據，應立刻被處理并存儲到實時數據庫中。對所有這些數據處理和存儲時，不管數據來自終端還是來自其它信息源系統，其來源對用戶和應用功能應是透明的。

經過數據處理的數據成為系統中各項應用功能的基礎及源泉。除了對數據處理以外，還應對所有數據打上質量標簽，以標明其可信度。

(7)工作流：工作流管理系統指運行在一個或多個工作流引擎上用于定義、實現和管理工作流運行的一套軟件系統，它與工作流執行者(人、應用)交互，推進工作流實例的執行，并監控工作流的運行狀態。

(8)事件告警：提供豐富的告警動作和告警行為。告警動作包括語音報警、音響報警、推畫面報警、打印報警、中文短消息報警、需人工確認報警、上告警窗、登錄告警庫等，新增告警行為用戶可以自定義。

實施例2

根據本發明實施例，提供了一種充電樁，包括實施例1中任意一種充電樁的采集與監控系統。

本申請上述方案中的充電樁包括的充電樁的采集與監控系統采用數據采集系統采集充電樁的運行參數，通過數據管理系統存儲充電樁的運行參數，并在充電樁的運行參數異常的情況下發出告警信息，從而實現了對充電樁的采集與監控，進而解決了現有技術中不能對一定范圍內的充電樁進行集中監控技術問題。并且上述系統提供網頁方式瀏覽實時和歷史運行情況的可擴展能力。向上與運營系統相連進行數據上報，同時接收下發的各種控制、調節等命令，下發到集中器。當前采集系統要滿足分時電價和分時服務費的支持，需要改造采集系統架構，支持實時交互的數據交互方式；需要更新前置服務器和數據服務器，提升硬件性能，滿足在容納全部充電樁設備的環境下，實時下發命令處理時間小于3秒的要求。

上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。

在本發明的上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關描述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的技術內容，可通過其它的方式實現。其中，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。

另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能單元的形式實現。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可為個人計算機、服務器或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、移動硬盤、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。