基于LoRa技术的居民区内汽车充电桩的在线监控系统的制作方法

本实用新型涉及汽车充电监控技术，具体为基于lora技术的居民区内汽车充电桩的在线监控系统。

背景技术：

充电桩对新能源车的重要性不需要多做描述，任何新能源车都离不开充电桩。充电桩等同于燃油汽车的加油站，只不过充电桩不需要像加油站一样集中在一起，而充电桩需要分散安装。尤其是针对居民小区，每家每户的车位比较分散，随着新能源汽车普及率越来越高，充电桩的监控将会变得越来越重要。

当前，由于电池技术的限制，新能源汽车充电时间比较长，一般在6-8个小时。而且，随着未来新能源汽车数量的迅猛发展，对小区配电站容量也是一个考验。另外，还要考虑到用电高峰期的错峰需求，对小区内充电桩设施的远程监控与管理提出了更高的要求。

电动汽车充电桩属于配电网侧，因此除了对其进行自身充电状态的监控与管理之外，还要与配电网自动化一起综合考虑。然而，通信是配电网自动化的一个重点和难点，区域不同、条件不同，可应用的通信方式也不同，具体到电动汽车充电桩，其通信方式主要有有线方式和无线方式。

众所周知，小区车位既有地上停车场，也有地下停车场。目前，地下停车场的通信方式主要包括光纤接入和公网(gsm、3g、4g)等通信方式。不管采用哪种通信方式，地下停车场的通信信号都很弱，甚至有很多通信盲区，对实时监控信号的传输造成影响，一旦出现通信中断，发生危险后，后果将不堪设想。此外，光纤接入成本高，主要体现在设备采购成本及维护成本、土建施工成本、占地成本等；另外，公网通信在地下车库盲区比较多，有时即使进行了网络优化设计，依然无法避免通信盲区的出现，这就为地下车库充电桩的普及推广增加了技术困难。

近年来，随着物联网技术的迅猛发展，无线通信技术也在大跨步进步。其中，lora技术的出现和成熟应用，为无线通信方式提供了一种较好的解决方案。

技术实现要素：

为解决现有技术所存在的技术问题，本实用新型提供基于lora技术的居民区内汽车充电桩的在线监控系统，为地上、地下停车区域提供无线通信网络的全面覆盖，为未来新能源汽车在线监控与管理系统提供有力的技术保障。

本实用新型采用以下技术方案来实现：基于lora技术的居民区内汽车充电桩的在线监控系统，包括充电桩系统框架结构和监控平台侧系统框架结构，充电桩系统框架结构通过lora通信模块与监控平台侧系统框架结构进行数据传输，完成与远程监控系统云平台的数据交互。

在优选的实施例中，所述充电桩系统框架结构包括微处理器，以及分别与微处理器连接的dsp模块、光纤温度传感器模块、充电桩功率传感器模块、就地端声光报警模块、充电桩控制开关及充电桩端的lora通信模块；充电桩端的lora通信模块与监控平台侧系统框架结构连接；

微处理器负责充电桩系统框架结构的数据处理与报警处理；光纤温度传感器模块实时监测充电桩就地侧的环境温度；充电桩功率传感器模块采集充电桩用电量、实时电压幅值与频率数据；dsp模块分析微处理器发送过来的实时电压幅值与频率数据，分析电压质量；就地端声光报警模块根据微处理器的指令进行声光报警；当温度超过报警阈值或电压质量不满足充电要求时，关掉充电桩控制开关。

在优选的实施例中，所述监控平台侧系统框架结构包括远程监控系统云平台，以及分别与远程监控系统云平台连接的短信通知模块、平台端声光报警模块和平台端的lora通信模块；平台端的lora通信模块与充电桩系统框架结构连接；

远程监控系统云平台接收并处理充电桩系统框架结构所发送过来的数据，发生紧急情况时报警处理；平台端声光报警模块根据远程监控系统云平台的指令进行声光报警；短信通知模块根据远程监控系统云平台的指令通知运行维护人员。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本实用新型提出的基于lora技术的居民区内汽车充电桩的在线监控系统，不仅提供了地上、地下区域的无线通信网络全覆盖，更提出了一种适合于未来居民小区新能源汽车充电桩及小区配电房的综合管理方案。为未来新能源汽车充电桩的远程监控与管理提供了有效的技术手段与设计方案。

附图说明

图1是本实用新型基于lora技术的居民区内汽车充电桩的在线监控系统框图；

图2是本实用新型在线监控系统的配置示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实用新型包括充电桩(就地侧)系统框架结构和监控平台侧系统框架结构，其中充电桩系统框架结构包括微处理器1，以及分别与微处理器1连接的dsp模块4、光纤温度传感器模块2、充电桩功率传感器模块3、就地端声光报警模块5、充电桩控制开关6及充电桩端的lora通信模块7；监控平台侧系统框架结构包括远程监控系统云平台9，以及分别与远程监控系统云平台9连接的短信通知模块11、平台端声光报警模块10和平台端的lora通信模块8。

微处理器1负责“充电桩(就地侧)系统”的数据处理与报警处理；光纤温度传感器模块2负责实时监测充电桩就地侧的环境温度；充电桩功率传感器模块3负责采集充电桩用电量、实时电压幅值与频率数据；dsp模块4负责分析微处理器发送过来的实时电压幅值与频率数据，分析电压质量；就地端声光报警模块5负责根据微处理器1的指令进行声光报警；当温度超过报警阈值或电压质量不满足充电要求时，关掉充电桩控制开关6；充电桩端的lora通信模块7负责与平台端的lora通信模块8进行数据交互；远程监控系统云平台9负责接收并处理所有充电桩就地侧所发送过来的数据，发生紧急情况时，负责报警处理；平台端声光报警模块10根据远程监控系统云平台的指令进行声光报警；短信通知模块11根据远程监控系统云平台的指令通知运行维护人员。

微处理器1作为中央处理单元，负责接收光纤温度传感器模块2、充电桩功率传感器模块3采集的数据，并将采集的数据发送到dsp模块4进行数据分析处理，然后根据分析处理的结果决定是否进行声光报警，如果需要报警，则发送命令到声光报警模块5。微处理器还通过充电桩端的lora通信模块7与平台端的lora通信模块8进行数据传输，完成与远程监控系统云平台9的数据交互。远程监控系统云平台通过对就地侧传输过来的数据进行分析，决定是否通过平台端声光报警模块10进行声光报警，以及是否通过短信通知模块11告知相关运行维护管理人员。

考虑到未来新能源汽车的数量越来越多，居民小区分为公用充电桩与私家车位充电桩。私家车位充电桩只为车位所有人提供充电服务；公用充电桩为临时来访车辆或尚无私家车位的新能源车主提供充电服务，如图2，类别不同系统功能也有所区别。另外，为了配合调峰削谷的电价策略以及为了保障居民小区的供电可靠性，远程监控云平台与居民配电房进行双向通信，即远程监控云平台通过lora无线通信技术与公用充电桩、私家车位充电桩以及居民配电房进行双向通信。汽车充电桩所在位置有地上和地下之分，尤其是地下车位由于传统的公用网络存在通信盲区，光纤通信的工程施工、设备成本又比较高，由于lora技术具有穿透能力强的鲜明特点，通过lora无线通信技术可以实现无线网络的全面覆盖。

本实用新型系统的功能实现与说明如下：

(1)电能质量监测功能：包括电压与频率。电压和频率在满足充电条件后，才可以充电，该功能通过充电桩功率传感器实现；

(2)环境温度监控：通过光纤温度传感器模块来监测环境温度，当温度超过设定阈值时，发出告警信号；

(3)计时功能：充电开始后，计时开始。并通过带充电电池容量与充电电流估算所需充电时间，提供给车主参考；

(4)计量功能：充电开始后，计算充电电量，为收取充电费用提供数据；

(5)短信提示功能：一是提示充电车主充电完成，尤其是针对使用公用充电桩进行充电的车主，提醒其尽快提车，让出公用充电桩位置；二是当系统监测到电压质量不符合要求、环境温度超过报警阈值时，发送短信给车主和运行维护人员，尽快处理突发事件，避免事故扩大化；

(6)与居民配电房的协作：在夏季高峰期，部分居民小区用电量过大，居民配电容量不够用时，需要降低或暂停公用充电桩及私家车位充电桩的充电电流，以保证居民用电的可靠性。若经常出现该类问题，可以建议供电局考虑提高该小区的配电变压器容量。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。