物联网的智能充电桩的运行管理平台分析

王东林

340104196808042032 深圳市北电仪表有限公司 广东省深圳市 518000

摘要：随着我国大力推广新能源汽车，充电桩已经成为不可或缺的基础设施，但因其内部结构和基本功能依旧存在一定的缺陷，导致电动汽车充电站无法有效落实，使得新能源汽车的推广也受到限制。随着我国物联网技术的持续发展，物体之间已经建立了较为完善的通信网络。基于此，文章研究了物联网下的智能充电桩运行管理平台。在简单分析现有电动汽车充电方法的前提下，探讨了智能充电桩运行管理平台的基本需求，分别从智能充电桩本体结构以及系统后台设计方面分析了运行管理平台的基本组成，结合智能充电桩运营管理平台在开发方面存在的具体问题，提出相应的解决对策。

关键词：物联网；智能充电桩；运行管理

随着我国“双碳”目标的提出，新能源汽车成为我国交通事业绿色化转型发展不可或缺的组成部分，能够满足我国交通运输行业在生态环保方面的发展需求，拥有广阔的市场发展空间，其生产和使用规模也在不断增加。但与之相对应的充电基础设施发展不够完善，导致新能源汽车的充电困难问题始终存在，已有的普通充电桩和后台平台管理系统在结构和功能方面始终存在一定的缺陷，使得电动汽车的充电站建设工作无法顺利实施，也影响到我国新能源汽车的持续推广。故此，结合现有的物联网技术探讨了智能充电桩的运行管理平台建设以及保障措施，为智能充电桩运行管理工作的调整和优化提供参考。

1、常见新能源汽车充电方法

新能源汽车作为当下我国交通运输行业发展的重要基础设施，在现代科学技术的加持下，充电方法也变得越发多样，大致可以分为如下几种：一是交流以及直流充电。新能源汽车通常都会选择220伏以及380伏的交流电源进行充电，一般都会利用车载的充电装置，优先完成滤波和整流处理，借此对电动汽车的电源进行保护[1]。这种充电方法需要投入较多的时间，在混合电力汽车和小型电动汽车中有着较为广泛的应用范围。直流充电则是针对蓄电池使用直流电源进行充电，并不需要经过车载充电装置的调节和处理，使得整车重量有所下降，这种充电方法在充电功率和效率方面有着明显的优势，在大型电动汽车充电中应用较为普遍。二是电池组更换。通常在新能源汽车上会配备两组电池，分别用于提供行驶电力以及直流充电，在电池电量不足的状况下可以拆卸更替，充电时间得到压缩，但充电时间缩短却需要建设更多的电池更换，意味着需要投入较多的前期成本，使得我国电动汽车充电的智能化发展受到限制。三是非接触式充电，这种充电方法应用频率极低，主要是因为需要新能源汽车内部镶嵌特殊电气元件，资金、技术投入明显增加，并未得到大范围的推广和使用。

由此不难发现，无论新能源汽车选择使用哪种充电方法都会受到多种因素的共同影响，需要建立充电桩，智能充电桩的建设有着十分重要的意义。

2、基于物联网的智能充电桩运行平台系统需求分析

在物联网环境下，智能充电桩的运行管理平台需要具备如下功能：一是获取充电桩设备信息数据。现有的充电桩设备是以安卓系统为基础开发形成的，在充电桩运行的过程中，需要利用现代化传感器接入5G网络，确保将充电桩运行过程中的电压、电流、温度、湿度这类信息及时上传到云平台。二是云端数据实时监测，云端服务器在接收到传感器发送的充电桩运行数据之后，需要及时进行加工处理，并与正常运行的数据指标进行对比，一旦发现存在数据异常现象，需要及时关闭充电桩。三是用户信息处理。这里提到的用户信息处理是以用户注册、登录、注销、充值等信息为主。在注册环节，用户对个人详细信息在系统中输入，确保系统后台能够利用大数据技术深刻挖掘用户的充电习惯以及具体的充电频率[2]。四是大数据挖掘。系统后台需要利用大数据技术，针对现代化传感器传送的用户充电数据、故障信息等全方位进行挖掘，就不同区域用电的峰值、峰谷以及故障发生状况进行分析。具体的充电习惯是包括了不同用户的充电数量、频率，以此为基础向客户提供更加高质量的充电服务，比如在用户需要充电时，周边存在空闲充电桩，可以及时向客户发送充电位置信息。

3、物联网环境下的智能充电桩运行管理平台设计

3.1智能充电桩设计

智能充电桩的结构大致可以分为升降式充电桩主体、监控模块以及后端维护信息集成平台等部分。在设计过程中，智能充电桩需要引入大数据和物联网技术，为了进一步提高数据分析监控的精准性，后台不仅要针对充电桩的数据信息进行分析，并且要与大数据平台上搜集的全部充电桩数据进行对比。物联网技术则可以将智能充电桩信息化发展的核心特征全面提取，确保管理平台能够与用户APP全面融合。目前在物联网环境下的智能充电桩本体结构设计是以升降式充电桩为主，其具体结构组成是以升降装置、充电桩和密封装置为主，充电桩在无人使用的状况下，通常会埋设在地下，密封装置的密封板与地面基本保持一致[3]。在用户拥有充电需求时，可以利用手机APP或者是微信小程序唤醒地下的充电桩，密封装置打开密封板，随后升降机会将充电桩上升到地面，让用户完成充电操作，而在完成充电之后会再次沉入地面。

智能充电桩升降装置主要结构是以涡轮丝杠升降机为主，并且要将固定支座在充电桩的内部安装。在两台蜗杆丝杠升降机中间的电动机负责动力输出，需要引入联轴器与升降器内部蜗杆进行连接，以此推动涡轮蜗杆、丝杠的旋转，保障充电桩和上升机能够按照实际需求上升和下降。这种连接方法有着稳定性方面的优势，并且可以自我锁定，导向杆通常用于智能充电桩的导向和定位，充电桩和升降机的机构连接选择使用升降螺母，能够做到与升降机电机共同上升和下降，可以为后续的智能充电桩检修以及杂物清理提供便利。

3.2物联网环境下智能充电桩运行管理平台

3.2.1系统的总体组成

随着我国物联网技术的持续发展，智能充电桩的运行管理平台需要集成web服务器、小程序用户端和数据库三个组成部分，综合利用B/S和C/S架构，数据库则能够在有效储存系统数据的同时，保障数据的安全性。在系统的业务逻辑层能够实现各种功能，而表现层则是包括了web服务器端和小程序端。在系统开发的过程中，web服务器的以B/S架构为主，主要是由系统管理员使用，在Web server内也会完成数据加工的相关任务，最后将相关信息反馈到界面[4]。客户端则是选择使用C/S架构进行设计，在服务器端客户访问、储存的相关数据，可以使用数据库连接的方法。

web服务器端的模块包括了后台系统管理、监控、充电模块，充电模块大致可以细分为充电桩管理、微信用户和订单管理等，充电桩管理能够分类储存接入的各个充电桩的信息，具体包括编号、型号、制造商，同时也能够采集充电桩的充电设备工作状态、报警信息，并对充电桩的启动和终止进行控制。系统后台也能够对微信用户信息进行保存，储存每次的交易信息记录，同时也能够为用户和管理人员提供精细化的订单管理和搜索功能。

用户端则是为充电用户提供必要的充电桩地图，具备定位获取的功能。在用户尚未登录时，只能对充电桩分布地图进行浏览，需要优先完成注册和登录，查看具体位置，并提供导航服务。在客户信息绑定之后便可自动生成订单，在订单界面可以由客户选择远程结束充电。在小程序里，用户可以自行查看个人信息以及交易信息。

3.2.2智能充电桩电桩模块

在web服务器端中，充电模块是其核心功能所在，大致可以分为充电桩管理、订单管理和微信用户三个组成部分。在充电桩的管理页面。管理人员能够针对充电桩的信息进行添加、删除、修改等多项操作，并且能够针对多个智能充电桩的数据导入、导出，并且能够使用充电桩的设备型号、工作状态、制造商等多种指标搜索对应充电桩的其他信息。管理人员可以在智能充电桩的管理中，通过单击添加按钮，将与智能充电桩相关的名称、型号、制造厂商等信息录入其中，同时也可以利用腾讯地图获取相应的经纬度，并将其录入到智能充电桩的信息中，针对智能充电桩在地图上进行标点[5]。如果智能充电桩已经废弃，管理人员可以选择删除相应信息，并完成数据库中的信息注销。在智能充电桩信息录入时，充电桩的默认使用状态是启动，管理人员可以根据真实状况决定是否终止充电桩的运转。

在用户绑定使用充电桩的情况下，充电桩信息状态会自动上传到后台的管理工作中，其工作状态也会变为工作中安。在完成充电之后，工作状态会转变为空闲。在用户向系统后台提交各种智能充电桩故障信息之后，其工作状态也会自动转化为故障，管理人员可以在故障信息修复之后，将其工作状态改变为空闲。

在微信用户的管理模块中，主要是针对那些利用微信小程序进行注册的用户信息进行记录，管理人员只是针对微信小程序的用户信息进行查询。在必要的情况下，需要对用户信息进行更改或者是删除。管理人员在订单管理模块中，可以对各个充电桩的使用频率进行查看。

3.3.3客户端设计

在智能充电桩的运营管理平台设计过程中，后台管理系统和客户端通常都会使用JSON传输数据完成数据交互工作。JSON作为目前较为常见的数据传输格式，语法十分简单清晰，因为在JSON编写过程中不会存在数量较多的多余字符，带宽资源使用数量较少。用户在利用微信小程序添加的数据，可以直接利用JSON将其上传到web服务后台，微信小程序可以使用uni.request请求对于后台服务端口的URL进行访问。

在客户端设计中，设计人员可以使用getlocation（）方法帮助车主获取个人的定位，并使用腾讯地图的API，调用充电桩新增时的经纬度信息，并在地图上对其位置进行标注。在用户充电时，需要优先绑定处于可用状态的智能充电桩，调用接口依次判断目前充电桩的运行状态，帮助车主自行选择智能充电桩进行充电。如果充电桩已经绑定，在支付成功之后，会形成订单，会将本次充电的开始时间、结束时间、充电桩型号、费用等信息详细进行记录。在订单页面，车主也可以远程点击结束按钮，完成本次交易。如果出现故障，则可以点击故障按钮，提交相应的故障信息。

4、物联网环境下智能充电桩运营管理平台研发存在的问题

虽然智能充电桩运营管理平台在物联网技术的加持下也在不断完善，但总体看来，始终存在如下几方面的问题：

一是研发人员尚未形成质量管理意识。针对质量问题形成的态度、积极性观点和看法可以统称为质量意识，并且会在企业的最高层决策岗位中展现，并且也会在研发人员群体中表现，在物联网环境下的智能充电桩运营管理系统平台变得越发复杂，系统研发个人工作质量都会对智能充电桩运营管理的工作产生影响。但部分研发人员对于质量管理并未形成正确的认识，出现了各种违规操作的现象，对于智能充电桩的健康稳步发展都会产生明显的影响。

二是缺乏研发实力和技术力量。在智能充电桩运营管理平台研发设计的过程中，研发实力和技术力量同样会产生明显的影响。部分单位受制于个人的发展规模、资金、技术等限制，产品研发水平较低。对于智能充电桩以及运营管理平台而言，必须形成一定的技术创新能力，才能够提高企业自身的市场核心竞争力。但部分企业因为管理层思想意识发展不足以及在资金、技术方面无法得到全方位支持，使得运营管理平台的开发缺乏创新能力。

三是缺乏完善的质量控制体系。在智能充电桩及其运行管理平台开发的过程中，质量控制工作也是达成最初开发设计意图的有效途径。但总体看来，部分企业在利用物联网技术开发智能充电桩以及运营管理平台的过程中，尚未形成良好的质量管理体系，部门职责划分不够明确，并且责任追究制度建立不够完善，导致在出现充电桩、运营平台故障时无法及时追究相关人员的责任，运营和维修工作效率明显下降，同样也会影响到智能充电桩运营管理自动化发展。

5、物联网环境下智能充电桩运行管理平台的开发保障措施

5.1建立完善的质量管理体系

智能充电桩的运营管理平台开发研究要求相关单位以及研发人员选择最佳的流程、功能，并结合已有技术支撑体系的差距，形成缩小技术差距的具体规划，以此保障个人技术能力能够不断提高。智能充电桩的运营管理平台开发和质量管理体系之间有着密切的联系，如此一来，企业必须在公平、公正原则的指引下，针对工作人员工作绩效客观进行评估，就目前智能充电桩以及运营管理平台存在的问题全方位进行分析，提出针对性的解决对策，保障工作时效性能够进一步提高。同时，企业要建立包括功能性标杆管理和内部规范管理等在内的过程化管理工作流程，积极改进传统研发工作环节，促进智能充电桩运营管理平台的现代化发展[6]。此外，企业也可以建立高质量的科研环境，从社会吸引专业素质水平较高的科研人员，并利用培训、学习等多种方法，确保相关人员能够根据经济社会的发展更新个人的专业技术，提高智能充电桩运营管理平台的研发能力。

5.2质量管理创新

在传统社会背景下形成的质量管理理论发展较为完善，但全面质量管理也存在一定的问题，需要结合经济社会发展的实际需求进行调整，不能盲目使用统计控制理论，同时也不能过分追求不存在任何错误的质量管理。在智能充电桩运营管理平台开发设计的过程中，针对质量优化的技术和方法合理选用，全方位分析这些技术有可能会带来的效果以及影响。质量管理创新是智能充电桩运营管理平台开发设计的主要动力，需要企业针对质量管理工作不断进行调整和创新。

5.3项目质量的持续改进

在智能充电桩运营管理平台持续开发、改进的过程中，需要相关单位以及研发人员尽可能消除存在的系统性问题，保障质量管理控制能力能够进一步提高。研发人员可以通过模拟实验的方法发现目前智能充电桩以及运营管理平台存在的问题，形成有关质量改进目标，随后要针对问题的背后原因全方位进行分析，以此为基础形成相应的改进计划以及措施。在此之后，要针对改进措施实施后的效果进行评估，如果发现未能达到预期要求，需要二次分析问题、发掘原因，最终需要研发人员以及单位管理人员针对项目开发过程进行总结，形成相应的标准化措施，建立完善的质量管理循环。

总结

总而言之，智能充电桩设计以及运营管理平台的开发对满足新能源汽车的充电效率持续、推广新能源汽车有着十分重要的作用。在物联网下的智能充电桩运营管理平台设计要求相关单位在综合分析系统需求功能的前提下，从智能充电桩本体结构以及系统后台入手，选择建立升降式的充电桩结构，并建立较为完善的运营管理平台，确保运营管理工作能够逐渐向着智能化方向发展，在满足车主充电需求的同时，实现充电桩运营管理工作的自动化、智能化发展目标。

参考文献

[1]路兴勇.电动汽车智能充电桩的设计与应用研究[J].内燃机与配件,2023(21):51-53.

[2]易远超,桂康哲,卜小兵.一种电动汽车公共智能充电桩的管理系统[J].汽车电器,2023(08):1-2.

[3]于志江.电动汽车智能充电桩设计及关键技术研究[J].互联网周刊,2022(21):24-26.

[4]徐航.基于云计算平台的智能充电营销业务信息管理系统[J].电子元器件与信息技术,2022,6(10):146-149.

[5]杨家全,冯勇.分布式智能充电桩控制信息的机密性保护方案[J].云南电力技术,2022,50(05):21-26.

[6]忻奕敏,叶琼瑜,任悦等.智能充电桩信息安全风险评估流程研究[J].自动化仪表,2022,43(07):91-95.