专利名称：分布式充电桩监控系统及监控方法
技术领域：
本发明属电动汽车充电技术领域，涉及分布式充电桩监控系统及监控方法。
背景技术：
随着石油资源的紧张和电池技术的发展，以电动汽车为代表的新一代节能与环保 汽车成为汽车工业发展的必然趋势。随着电动汽车的发展，对公共充电装置的需求越来越 大。集中式充电站需架设专用线路及配备电力设备，占地面积大、造价高，无法随道 路、停车场、小区等公共设施灵活配置，不能够满足电动汽车随时充电的需求。可根据市场 需求灵活、分散布置，为电动汽车提供电源的充电桩，本发明中称之为分布式充电桩。随着 今后电动汽车的普及，必然在居民小区、停车场、大型商场以及一些车辆密集区等场所分散 布置大量的分布式充电桩，这些分布式充电桩的监控、管理、维护检修等问题将不断凸显出 来。目前，市场上尚无针对大量分布式充电桩的监控管理系统，而针对集中式充电站的充电 站监控管理系统无法适应分散布置的分布式充电桩的监控管理。此外，如果将每个分散布 置的充电桩的信息直接传到监控管理信息系统，采用有线方式布线复杂、系统建设难度大， 采用无线方式则占用较多通信资源、通信成本高。因此，亟待提供分布式充电桩监控系统及 监控方法解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供分布式充电桩监控系统及监控方法，用于远程监控若干分散 布置的电动汽车充电桩，解决分散布置的分布式充电桩的监控管理问题。本发明是通过下述技术方案实现的。本发明提供了分布式充电桩监控系统，用于远程监控若干分散布置的电动汽车充 电桩，系统包括监控中心，用于集中管控充电桩及其运行状态信息，统一管控、下发充电桩的分时 或实时电价信息，以及收集管理充电桩电能计量计费信息，所述的监控中心包括监控主机 和监控前置机，所述的监控主机集成有监控中心所有的监视、控制和管理功能，所述的监控 前置机用于进行数据的统一采集；一个或多个分区监控终端，与监控中心及一定区域内的若干分散布置的充电桩的 充电桩本地监控系统连接，用于对一定区域内的若干分散布置的充电桩的数据进行集中采 集、存储并根据预定方式转发到监控中心，以及向充电桩转发监控中心下达的监控指令，所 述的分区监控终端包括控制处理器单元及与控制处理器单元电连接的存储器单元、上行通 信接口单元、下行通信接口单元；多个充电桩本地监控系统，用于监控、管理与保护充电桩充电过程，对充电电能进 行计量计费，采集并向分区监控终端上传充电桩及其运行状态信息、计量计费信息，以及接 收、执行监控中心下达的监控指令，所述的充电桩本地监控系统集成于充电桩内。
优选地，所述的监控中心到所述的分区监控终端的通信方式为以太网通信或无线 公网通信。优选地，所述的分区监控终端到所述的充电桩本地监控系统的通信方式为电力载
波通信。可选地，所述的监控中心还包括GPS对时装置。较佳地，所述的监控中心中，监控主机和监控前置机采用双冗余配置。可选地，所述的分区监控终端还包括与控制处理器单元电连接的GPS定位单元， 所述的GPS定位单元与天线连接。可选地，所述的分区监控终端还包括与控制处理器单元电连接的管理维护接口单兀。较佳地，所述的充电桩本地监控系统包括主控制器CPU和与主控制器CPU电连接 的充电回路主控制开关、充电插座、人机交互装置、通信装置、电能计量设备、读卡器。本发明还提供了一种分布式充电桩监控方法，包括A、监控中心对充电桩下达监控指令，或对分区监控终端下达召测分区监控终端内 所存储充电桩信息的召测指令；所述的监控指令包括实时电价指令、远程复位信号、对时信号等。B、根据监控中心下达的监控指令，分区监控终端将监控中心对充电桩下达的监控 指令转发给对应的充电桩本地监控系统，转到步骤C;或根据监控中心下达的召测指令，分 区监控终端上传所召测的数据信息，转到步骤F ；C、根据分区监控终端转发的监控中心所下达的监控指令，充电桩本地监控系统执 行指令内容；D、充电桩本地监控系统根据预定条件向分区监控终端上传数据信息；E、分区监控终端接收各个充电桩本地监控系统上传的数据信息，并按预定方式存 储或存储并转发给监控中心；F、监控中心接收分区监控终端上传的数据信息，进行分析处理。本发明所述的监控指令包括实时电价指令、远程复位信号和对时信号。本发明的有益效果是，可有效、方便地监控分散布置的电动汽车充电桩，提高充电 桩的运行可靠性，降低充电桩运行和维护成本，减轻了监控中心数据存储负担，且所述的充 电桩监控系统运行成本较低。根据本发明，通过监控中心对充电桩及其运行状态信息的集中管控、对分时或实 时电价信息的统一管理下达、对充电电能计量计费信息的收集管理，例如可以及时掌握充 电桩异常情况从而及时进行检修，可以统一下达实时电价指令从而无需单独对每个充电桩 进行设置，从而使分散布置的分布式充电桩得到有效监控，便于维护和管理；通过分区监控 终端对一定区域内的若干充电桩的相关数据信息集中传输和存储管理，节约了通信资源和 通信成本，使监控系统运行成本降低，且减轻了监控中心数据存储负担。
图1是本发明分布式充电桩监控系统的总体结构示意图；图2是本发明实施例的监控中心结构示意图3是本发明实施例的分区监控终端结构示意图；图4是本发明实施例的充电桩本地监控系统结构示意图；图5是本发明一种分布式充电桩监控方法的基本流程图。以下结合附图和具体实施例对本发明的内容进一步详细的说明。
具体实施例方式如图1所示，本发明提供了分布式充电桩监控系统，用于远程监控若干分散布置 的电动汽车充电桩，系统包括监控中心、一个或多个分区监控终端，以及多个充电桩本地监 控系统。下面对本发明的监控系统进行详细描述。监控中心用于集中管控充电桩及其运行状态信息，统一管控、下发充电桩的分时 或实时电价信息，以及收集管理充电桩电能计量计费信息。分区监控终端与监控中心及一定区域内的若干分散布置的充电桩的充电桩本地 监控系统连接，用于对一定区域内的若干分散布置的充电桩的数据进行集中采集、存储并 根据预定方式转发到监控中心，以及向充电桩转发监控中心下达的监控指令。充电桩本地监控系统用于监控、管理与保护充电桩充电过程，对充电电能进行计 量计费，采集并向分区监控终端上传充电桩及其运行状态信息、计量计费信息，以及接收、 执行监控中心下达的监控指令，所述的充电桩本地监控系统集成于充电桩内。监控中心与分区监控终端的通信采用以太网通信。当光纤以太网建设条件不满足 时采用无线公共网络GPRS/CDMA等无线通信技术，保证传输的安全、稳定、可靠。分区监控终端与分散布置的充电桩本地监控系统的通信采用电力载波通信。为了 保证较高的通讯速率，采用OFDM正交频分复用技术的电力载波通信。当电力载波通信实施 困难时，根据现场条件采用无线通信网络，如Zigbee、RFID等无线通信网络技术。分区监控 终端与分布式充电桩距离较远时，可能影响正常通信，此时在链路上加入相应通信中继器， 保证通信网络稳定、可靠。如图2所示，监控中心包括监控主机和监控前置机。监控主机和监控前置机采用 双冗余配置。监控主机集成有监控中心所有的监视、控制和管理功能。监控前置机用于进 行数据的统一采集。监控中心还包括GPS对时装置，用于实现对监控中心、分区监控终端及充电桩本 地监控系统的授时功能。监控中心内部通信采用基于TCP/IP协议的100M高速双以太网作为通信网络。通信设备网络交换机采用工业以太网交换机，支持网络风暴抑制和网络流量控制 功能，采用分布式交换处理结构，所有接口模块均具有本地自主交换的能力。如图3所示，分区监控终端包括控制处理器单元及与控制处理器单元电连接的存 储器单元、上行通信接口单元、下行通信接口单元、GPS定位单元及其天线，以及管理维护接 口单元。控制处理器单元即CPU单元，采用ARM7或ARM9控制处理器芯片。存储器用于存储来自充电桩本地监控系统的数据信息。上行通信接口单元为网络接口模块或/和GPRS/CDMA无线通讯模块，实现与监控 中心的通信功能。
下行通信接口单元为电力载波发射与接收模块，实现与充电桩本地监控系统的电 力载波通信。GPS定位单元是为了便于分区监控终端的及时维护、检修而设置，控制处理单元通 过GPS定位单元及天线建立连接，保证在监控中心统召测时或根据预定的条件进行定位并 返回定位信息。通过GPS定位单元，也可轻易地获知某个与分区监控终端连接的充电桩所 在的大致地理范围。管理维护接口单元为RS232接口模块或USB接口模块，用于与便携式计算机建立 连接。系统维护人员可通过管理维护接口单元对分区监控终端或与之连接的充电桩进行查 询、维护。具体实施时，根据在一定地理区域内分布式充电桩布置的规模和数量配置分区监 控终端，负责分布式充电桩与监控中心之间的数据传输与存储。如图4所示，充电桩本地监控系统包括主控制器CPU和与主控制器CPU电连接的 充电回路主控制开关、充电插座、人机交互装置、通信装置、电能计量设备、读卡器。充电桩 本地监控系统集成于充电桩内。主控制CPU采用ARM7或ARM9控制处理器芯片。充电回路主控制开关和充电插座是电动汽车充电回路的主要组成部分。一般地， 电动汽车充电回路由主控制开关(2)、保护电路、充电插座(3)连接组成，由供电网络供电， 通过电缆组件连接到电动汽车充电接口，为电动汽车电池组充电提供电源。充电回路主控 制开关由主控制CPU控制其开合。充电插座了包括与电动汽车的数据接口和电源接口。充电插座与主控制CPU的连 接是指其数据接口与主控制CPU的连接。主控制CPU通过充电插座的数据接口，可获取充 电插座与电动汽车的连接确认信号，从而获知充电插座与电动汽车的连接情况。电能计量设备与主控制器CPU通过RS485接口连接，提供电动汽车充电电能量等 信息。电能计量设备通过与电动汽车充电回路电连接，实现电动汽车充电电能量的计量，并 可测量电压、电流信息。读卡器用于对充电储值卡进行数据读写。较佳地，读卡器为卡片吞入式读卡器。主 控制器CPU通过电能计量设备读取电动汽车充电电量信息、通过读卡器读写充电储值卡信 息，从而实现电动汽车充电的计量计费。如图5所示，本发明还提供了一种分布式充电桩监控方法，包括A、监控中心对充电桩下达监控指令，或对分区监控终端下达召测分区监控终端内 所存储充电桩信息的召测指令；所述的监控指令包括实时电价指令、远程复位信号、对时信号等。B、根据监控中心下达的监控指令，分区监控终端将监控中心对充电桩下达的监控 指令转发给对应的充电桩本地监控系统，转到步骤C;或根据监控中心下达的召测指令，分 区监控终端上传所召测的数据信息，转到步骤F ；C、根据分区监控终端转发的监控中心所下达的监控指令，充电桩本地监控系统执 行指令内容；D、充电桩本地监控系统根据预定条件向分区监控终端上传数据信息；所述的预定条件包括监控中心的监控指令、充电异常情况、充电电量情况等。
E、分区监控终端接收各个充电桩本地监控系统上传的数据信息，并按预定方式存 储或存储并转发给监控中心；所述的预定方式包括针对数据信息的分类进行的处理机制，例如对充电异常信 息进行存储并转发给监控中心，对单次充电电能计量计费信息进行存储等。F、监控中心接收分区监控终端上传的数据信息，进行分析处理。根据本发明，通过监控中心对充电桩及其运行状态信息的集中管控、对分时或实 时电价信息的统一管理下达、对充电电能计量计费信息的收集管理，从而使分散布置的分 布式充电桩得到有效监控，便于维护和管理；通过分区监控终端对一定区域内的若干充电 桩的相关数据信息集中传输和存储管理，节约了通信资源和通信成本，且减轻了监控中心 数据存储负担。
权利要求
1.分布式充电桩监控系统，用于远程监控若干分散布置的电动汽车充电桩，其特征在 于，该系统包括监控中心，用于集中管控充电桩及其运行状态信息，统一管控、下发充电桩的分时或实 时电价信息，以及收集管理充电桩电能计量计费信息，所述的监控中心包括监控主机和监 控前置机，所述的监控主机集成有监控中心所有的监视、控制和管理功能，所述的监控前置 机用于进行数据的统一采集；一个或多个分区监控终端，与监控中心及一定区域内的若干分散布置的充电桩的充电 桩本地监控系统连接，用于对一定区域内的若干分散布置的充电桩的数据进行集中采集、 存储并根据预定方式转发到监控中心，以及向充电桩转发监控中心下达的监控指令，所述 的分区监控终端包括控制处理器单元及与控制处理器单元电连接的存储器单元、上行通信 接口单元、下行通信接口单元；一个以上充电桩本地监控系统，用于监控、管理与保护充电桩充电过程，对充电电能进 行计量计费，采集并向分区监控终端上传充电桩及其运行状态信息、计量计费信息，以及接 收、执行监控中心下达的监控指令，所述的充电桩本地监控系统集成于充电桩内。
2.根据权利要求1所述的分布式充电桩监控系统，其特征在于，所述的监控中心到所 述的分区监控终端的通信方式为以太网通信或无线公网通信。
3.根据权利要求1所述的分布式充电桩监控系统，其特征在于，所述的分区监控终端 到所述的充电桩本地监控系统的通信方式为电力载波通信。
4.根据权利要求1所述的分布式充电桩监控系统，其特征在于，所述的监控中心还包 括GPS对时装置。
5.根据权利要求1所述的分布式充电桩监控系统，其特征在于，所述的监控中心中，监 控主机和监控前置机采用双冗余配置。
6.根据权利要求1所述的分布式充电桩监控系统，其特征在于，所述的分区监控终端 还包括与控制处理器单元电连接的GPS定位单元，所述的GPS定位单元与天线连接。
7.根据权利要求1所述的分布式充电桩监控系统，其特征在于，所述的分区监控终端 还包括与控制处理器单元电连接的管理维护接口单元。
8.根据权利要求1所述的分布式充电桩监控系统，其特征在于，所述的充电桩本地监 控系统包括主控制器CPU和与主控制器CPU电连接的充电回路主控制开关、充电插座、人机 交互装置、通信装置、电能计量设备、读卡器。
9.一种根据权利要求1所述的分布式充电桩监控系统的监控方法，其特征在于，包括A、监控中心对充电桩下达监控指令，或对分区监控终端下达召测分区监控终端内所存 储充电桩信息的召测指令；B、根据监控中心下达的监控指令，分区监控终端将监控中心对充电桩下达的监控指令 转发给对应的充电桩本地监控系统，转到步骤C;或根据监控中心下达的召测指令，分区监 控终端上传所召测的数据信息，转到步骤F ；C、根据分区监控终端转发的监控中心所下达的监控指令，充电桩本地监控系统执行指 令内容；D、充电桩本地监控系统根据预定条件向分区监控终端上传数据信息；E、分区监控终端接收各个充电桩本地监控系统上传的数据信息，并按预定方式存储或存储并转发给监控中心；F、监控中心接收分区监控终端上传的数据信息，进行分析处理。
10.根据权利要求9所述的一种分布式充电桩监控方法，其特征在于，所述的监控指令 包括实时电价指令、远程复位信号和对时信号。
全文摘要
分布式充电桩监控系统及监控方法，监控系统包括用于集中管控充电桩及其运行状态信息，统一管控、下发充电桩的分时或实时电价信息，以及收集管理充电桩电能计量计费信的监控中心；用于对一定区域内的若干分散布置的充电桩的数据进行集中采集、存储并根据预定方式转发到监控中心，以及向充电桩转发监控中心下达的监控指令的分区监控终端；用于监控、管理与保护充电桩充电过程，对充电电能进行计量计费，采集并向分区监控终端上传充电桩及其运行状态信息、计量计费信息，以及接收、执行监控中心下达的监控指令的充电桩本地监控系统。本发明能够有效、方便地监控分散布置的电动汽车充电桩，提高充电桩运行可靠性，降低充电桩运行和维护成本，减轻监控中心数据存储负担。
文档编号G05B19/418GK101995864SQ20101050821
公开日2011年3月30日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者崔玉峰, 张林山, 杜朝波, 杨家全, 杨晴 申请人:云南电力试验研究院(集团)有限公司