一种具备边缘侧数据共享及协同任务的充电桩系统技术方案

一种具备边缘侧数据共享及协同任务的充电桩系统，包括在一个自组网络中的多个充电桩，每个充电桩均配备有感知模块、控制单元和Zigbee通讯模组，感知模块通过Zigbee通讯模组与控制单元连接，多个充电桩的控制单元之间通过Zigbee通讯模组相互通讯；每个充电桩的控制单元通过WIFI通讯模块经路由器及网关连接至云端服务器；多个充电桩的控制单元通过WIFI通讯模块连接至服务节点控制器，汇集和处理的数据存在服务节点控制器的数据库中，仅少量的数据上传云端以便快速反应并处理问题，服务节点控制器存储的数据用于多个充电桩的协同高效完成任务，可提高用户的使用体验，降低云端的数据压力。

【技术实现步骤摘要】
一种具备边缘侧数据共享及协同任务的充电桩系统
本技术涉及充电桩设备，具体地说是一种具备边缘侧数据共享及协同任务的充电桩系统。
技术介绍
现有充电桩通常是简单物联网架构的方式工作，即充电桩作为物联网系统的边缘设备，充电桩现有的功能为实现交流转直流，实现车与充电桩之间的通信；作为物联网系统的终端设备，发送充电请求和充电过程中产生的所有数据到云端，云端进行数据处理和指令的下达。例如，公告号为109624775A的中国专利，公开了“一种基于NBIoT物联网的充电桩系统”，其通过物联网连接平台通过NBIoT无线通信模块与主控制器进行MQTT长连接实现实时双向通信；充电桩用户平台用于接收用户的充电请求，并通过物联网连接平台下发至主控制器；充电桩管理平台用于接收管理员对主控制器的运行参数配置命令，由物联网连接平台转发至主控制器.但是当充电桩大面积普及，充电桩广泛使用且大量用户请求被发送到云端时，在高并发的情况下，云端因数据压力和任务压力不能及时作出反应，导致系统出现时延过高降低系统效率,不能满足时效性需求，这大大降低了用户的使用体验。另一方面，现有充电桩之间不能满足数据共享和协同计算的需求，例如，当前充电桩数据只依赖于当前充电桩上传或者下载，与其他充电桩无数据共享能力，如果当前充电桩异常则其数据无法通过其他充电桩传输，亦或是，充电桩进行有充电任务或上传、下载数据时，需要等待数据传输任务完成再进行充电任务。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有充电桩无法共享数据和协调任务的缺陷，提供一种具备边缘侧数据共享及协同任务的充电桩系统。本技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种具备边缘侧数据共享及协同任务的充电桩系统，包括在一个自组网络中的多个充电桩，每个充电桩均配备有用于检测充电桩实时状态信息的感知模块、用于控制充电桩的控制单元和Zigbee通讯模组，每个充电桩的感知模块通过Zigbee通讯模组与其控制单元短距离无线通讯连接，多个充电桩的控制单元之间通过Zigbee通讯模组相互通讯；每个充电桩的控制单元通过WIFI通讯模块经路由器及网关连接至云端服务器；还设有用于存储各充电桩控制单元汇集和处理的数据的服务节点控制器，多个充电桩的控制单元通过WIFI通讯模块连接至服务节点控制器。所述的控制单元包括树莓派核心板、WIFI通讯模块和电源模块，Zigbee通讯模组通过TTL转USB模块与树莓派核心板的USB连接。所述的感知模块包括温湿度传感器、电流传感器和电压传感器，各个传感器通过串口与Zigbee通讯模组相连接。所述温湿度传感器采用SHTW2传感器，电流传感器采用ACS724传感器，电压传感器采用ZMPT101B电压互感器。所述的服务节点控制器包括树莓派核心板、WIFI通讯模块和电源模块。所述Zigbee通讯模组组成所有节点都是对等实体且任意两点之间都可以通信的Mesh网络。所述树莓派核心板为具有对环境数据记录处理和数据收发解析功能的树莓派3B+。所述电源模块为LM2596电源模块。本技术的有益效果是：充电桩的控制单元对感知模块采集的数据信息进行汇总和处理，将数据存在服务节点控制器的数据库中，其中异常数据上传云端，仅少量的数据上传云端以便云端做出快速反应并处理问题。服务节点控制器的数据库中存储的各充电桩的状态信息用于多个充电桩的协同任务，当前充电桩有数据传输任务或者充电任务时，将新下发的充电任务或者数据传输任务等迁移至自组织网内的其他没有任务的充电桩，以便于任务的高效率协同完成，可提高用户的使用体验，降低云端的数据压力。附图说明图1为本技术结构示意图；图2为本技术运维架构图；图3为本技术数据交互对象方框结构示意图；图中标记：1、感知模块，2、温湿度传感器，3、电流传感器，4、电压传感器，5、控制单元，6、树莓派核心板，7、电源模块，8、WIFI通讯模块，9、Zigbee通讯模组，10、路由器，11、云端服务器，12、用户终端，13、服务节点控制器。具体实施方式以下结合附图具体说明本技术的实施方式。本技术的充电桩系统包括在一个自组网络中的多个充电桩，每个充电桩均配备有用于检测充电桩实时状态信息的感知模块1、用于控制充电桩的控制单元5和Zigbee通讯模组9。所述的感知模块1包括温湿度传感器2、电流传感器3和电压传感器4，可实现对充电桩内外状态信息的实时感知和检测，所检测的状态信息包括有内部的温湿度信息、电压等。各个传感器通过串口与Zigbee通讯模组9相连接。每个充电桩的感知模块1通过Zigbee通讯模组9与控制单元5短距离无线通讯连接。控制单元5包括树莓派核心板6、WIFI通讯模块8和电源模块7，Zigbee通讯模组9通过TTL转USB模块与树莓派核心板6的USB连接。每个充电桩的控制单元5通过WIFI通讯模块8经路由器10及网关连接至云端服务器11。树莓派核心板6通过TCPIP方式，从云端服务器11中获取所需要信息，同时可将充电桩当前状态信息通过互联网传输到云端服务器11。Zigbee通讯模组可采用cc2530芯片，操作系统采用OSAL操作系统，可采用干电池供电，以便安装和更换。多个充电桩的控制单元5之间通过Zigbee通讯模组9相互通讯，Zigbee通讯模组9组成所有节点都是对等实体且任意两点之间都可以通信的Mesh网络。感知模块1的各个传感器主动感知充电桩状态，通过Zigbee短距离无线通讯技术将采集到的充电桩状态信息传输至与之相连的树莓派核心板6。树莓派核心板6用于实现汇聚充电桩感知模块1的信息数据，并对感知数据关联性判别、分析充电桩当前状态，当检测发现存在严重安全隐患时，可第一时间反馈，做好应对措施。具体分析方法参考现有充电桩云端控制器的分析算法等现有技术即可，非本技术要点，不再详细说明。在本技术的充电桩系统中还设有用于存储各充电桩控制单元汇集和处理的数据的服务节点控制器13，多个充电桩的控制单元5通过WIFI通讯模块8连接至服务节点控制器13。所述的服务节点控制器13同样可采用树莓派核心板，同时包括WIFI通讯模块和电源模块。服务节点控制器的数据库中存储的各充电桩的状态信息用于多个充电桩的协同任务，当前充电桩有数据传输任务或者充电任务时，将新下发的充电任务或者数据传输任务等迁移至自组织网内的其他没有任务的充电桩，以便于任务的协同完成。因此，各充电桩之间的大多数数据交互和任务迁移等协同工作，通过各充电桩的控制单元5和服务节点控制器13即可完成，仅少量数据需要上传云端处理，可减轻云端压力，以便云端快速反应并处理问题。所述树莓派核心板选用具有对环境数据记录和处理、数据收发解析功能的树莓派3B+，该核心板基于ARM内核，拥有64位1.4Ghz的CPU以及40个GPIO接口，对数据的处理速度快，功能性强，能够实现对数据处理以反馈等功能。树莓派3B+的系统采用基于Debian的raspbian系统，在其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备边缘侧数据共享及协同任务的充电桩系统，其特征在于：包括在一个自组网络中的多个充电桩，每个充电桩均配备有用于检测充电桩实时状态信息的感知模块（1）、用于控制充电桩的控制单元（5）和Zigbee通讯模组（9），每个充电桩的感知模块（1）通过Zigbee通讯模组（9）与其控制单元（5）短距离无线通讯连接，多个充电桩的控制单元（5）之间通过Zigbee通讯模组（9）相互通讯；每个充电桩的控制单元（5）通过WIFI通讯模块（8）经路由器（10）及网关连接至云端服务器（11）；还设有用于存储各充电桩控制单元汇集和处理的数据的服务节点控制器（13），多个充电桩的控制单元（5）通过WIFI通讯模块（8）连接至服务节点控制器（13）。/n

【技术特征摘要】
1.一种具备边缘侧数据共享及协同任务的充电桩系统，其特征在于：包括在一个自组网络中的多个充电桩，每个充电桩均配备有用于检测充电桩实时状态信息的感知模块（1）、用于控制充电桩的控制单元（5）和Zigbee通讯模组（9），每个充电桩的感知模块（1）通过Zigbee通讯模组（9）与其控制单元（5）短距离无线通讯连接，多个充电桩的控制单元（5）之间通过Zigbee通讯模组（9）相互通讯；每个充电桩的控制单元（5）通过WIFI通讯模块（8）经路由器（10）及网关连接至云端服务器（11）；还设有用于存储各充电桩控制单元汇集和处理的数据的服务节点控制器（13），多个充电桩的控制单元（5）通过WIFI通讯模块（8）连接至服务节点控制器（13）。


2.如权利要求1所述的一种具备边缘侧数据共享及协同任务的充电桩系统，其特征在于：所述的控制单元（5）包括树莓派核心板（6）、WIFI通讯模块（8）和电源模块（7），Zigbee通讯模组（9）通过TTL转USB模块与树莓派核心板（6）的USB连接。


3.如权利要求2所述的一种具备边缘侧数据共享及协同任务的充电桩系统，其特征在于：所述的感知模块（1）包括温湿度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，刘勇，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：新型
国别省市：河南;41