電動汽車充電站免調試複合式通訊裝置及方法
2023-07-26 17:17:21
專利名稱：電動汽車充電站免調試複合式通訊裝置及方法
技術領域：
本發明屬於電動汽車通訊領域，尤其涉及電動汽車充電站免調試複合式通訊裝置及方法。
背景技術：
目前在電動汽車充電站中，存在各個廠家的不同型號的充電機、充電樁設備。不同廠家的設備、甚至同一廠家的不同設備由於開發的背景、運行經驗以及技術水平的限制，採用的通訊接口和通訊協議各不相同，難以實現無縫集成和相互操作，需要額外的硬體和軟 件來實現互聯，導致現場接線複雜，各系統接口規約不一致，影響了系統可靠性、開放性和可擴展性。中國專利200910036774. 9公開了一種即時通信客戶端及其通信的方法、一種插件，用於包括至少兩個即時通訊裝置的通訊客戶端，與多個不同的即時通訊裝置上的好友進行通信時使用。該專利針對計算機軟體方面的在線的即時通訊，不適用於電動汽車充電站工業級測控通訊。中國專利201020166056. I公開了一種通信協議轉換器，用於軌道交通車輛駕駛室人機與列車自動防護車載系統的通信，該專利針對軌道交通，無法適用於電動汽車充電設備，更無法滿足電動汽車充電站內通信的要求。中國專利201010611267. 6公開了一種電網監控系統的免維護方法及其系統，用於當客戶端與站端處理單元的固定視頻數據通信埠被佔用後，通過伺服器靈活分配空閒的傳輸埠，解決了因埠被佔導致通訊失敗的問題。該專利主要針對網絡通訊中的埠調整，不適用於電動汽車充電站中的設備的免調試接入及協議轉換。中國專利201110298433. 6公開了一種電力系統的協議轉換控制系統和協議轉換方法，該方法主要用於視頻影音的轉換，不適用於電動汽車充電站內的通信。中國專利201120246774. 4公開了一種基於AT96總線架構的電動汽車充換電站智能規約轉換器。該專利仍使用了傳統通訊方式，未考慮在充電站中複雜的電磁環境對通訊的影響和幹擾，並且未能進行統一的信息建模。以上現有技術雖取得了一定成果，但仍存在以下問題
1)只實現了不同協議到一種協議的轉換，不能靈活用於不同的通訊場合；
2)只是針對通訊協議的轉換，無法實現設備信息的自動建模和描述，同時在設備接入網絡時仍需在服務端進行設置才能實現無縫集成；
3)通訊方式仍選擇傳統通訊方式，未能考慮到在充電站中複雜的電磁環境對通訊的影響和幹擾；
4)只考慮了通訊方面的轉換，未能針對設備信息模型進行統一規劃和處理。
發明內容
本發明的目的是為了解決上述問題，提供了一種電動汽車充電站免調試複合式通訊裝置及方法，解決電動汽車充電站內不同廠家充電設備互聯時設備配置、規約轉換、通訊接口轉換的問題，通過該通訊裝置的處理，使不同廠家充電設備符合國家統一標準，簡化設備互聯及系統接入過程，便於充電站改造、維護、擴建、升級，提高充電站自動化和管理水平，同時使用光纖乙太網替換充電設備現有通訊接口，避免了充電站內的電磁擾動，提高了通訊穩定性和成功率。為實現上述目的，本發明的技術方案如下
一種電動汽車充電站免調試通訊裝置，包括中央處理單元、數據轉換單元、開入處理模塊、開出處理模塊、量測量處理模塊、數據總線接口、光纖乙太網模塊；所述中央處理單元與數據轉換單元、開入處理模塊、開出處理模塊、量測量處理模塊、數據總線接口、光纖乙太網模塊通過系統總線連接，採集開入處理模塊、量測量處理模塊、數據總線接口的數據；
所述開入處理模塊與充電設備開關相連，採集充電設備開關狀態；·
所述開出處理模塊與充電設備開關相連，控制充電設備開關分合操作；
所述量測量處理模塊與充電設備互感器相連，採集充電設備互感器數據；
所述數據總線接口與充電設備傳感器及其它測量設備相連，採集充電設備互感器數據。所述數據轉換單元包括數據處理模塊、報文解析配置模塊、協議棧存儲模塊、設備模型描述包，完成設備自描述、報文格式轉換、協議存儲的功能；
所述數據處理模塊與中央處理單元連接；
所述數據處理模塊與報文解析配置模塊和協議棧存儲模塊連接，將採集的狀態量、量測量轉換為標準格式報文、增加自描述信息後發送到電動汽車充電站監控系統，同時將電動汽車充電站監控系統傳送的標準報文轉換為對充電設備開關的分合操作控制；
所述報文解析配置模塊與中央處理單元連接，配置內部邏輯關係描述文件，用於實現充電設備、開關、互感器、傳感器及其它測量設備的特徵描述、信息關聯及綜合調用關係；所述協議棧存儲模塊與中央處理單元連接，用於存儲充電設備支持的通訊協議包；
所述設備模型描述包與數據處理模塊連接，用於存儲充電設備的統一信息模型描述文件。所述光纖乙太網模塊通過充電站內部光纖乙太網與電動汽車充電站監控系統連接並進行數據交互；所述充電站監控系統連接充電站光纖乙太網絡，所述充電站光纖乙太網絡連接充電機的複合式通訊裝置和充電樁的複合式通訊裝置。所述中央處理單元包括32位微處理器、內存及Flash，採用嵌入式作業系統，實現系統任務調度、資源管理、數據讀寫、接口處理，實現對硬體資源的操作和控制。所述數據總線接口支持但不限於CAN、Modbus、485、232總線接口。電動汽車充電站免調試複合式通訊方法，包含以下步驟
步驟一根據設備統一模型信息更新數據轉換單元中的設備模型描述包，並根據充電設備自由通訊接口和通訊協議對數據轉換單元進行配置，將充電設備所用通訊協議增加至數據轉換單元協議棧存儲模塊中，同時配置數據轉換單元報文解析配置模塊中可編程配置文件支持包，用於實現充電設備、開關、互感器、傳感器及其它測量設備的特徵描述、信息關聯及綜合調用關係。步驟二 中央處理單元通過開入處理模塊、量測量處理模塊和數據總線接口採集充電設備中狀態量和量測量數據；
步驟三中央處理單元將採集的狀態量與量測量數據送入數據轉換單元，數據轉換單元將中央處理單元採集的狀態量、量測量轉換為標準格式報文、設備信息模型轉換、增加自描述信息後通過光纖乙太網模塊發送到充電站網絡中的電動汽車充電站監控系統。步驟四從電動汽車充電站監控系統接收到標準報文後，通過數據轉換單元轉換為對充電設備開關的分合操作控制，並通過開出處理模塊對充電設備開關進行控制操作。本發明的有益效果 I)本裝置及方法完成對充電站內各充電設備的數據採集和轉換，轉換為統一標準的報文格式，並接收標準報文轉換為對充電設備開關的分合控制操作。轉換後的符合標準規約的數據格式可供整個充電站監控系統使用，免去了各設備在通訊時需單獨配置規約的麻煩，解決了各廠家設備互聯互通時規約轉換的問題。2)本裝置及方法將充電站內各充電設備與充電站網絡以數字接口進行連接，通過本裝置將充電設備中各種測量、傳感、開入數據進行數位化轉換，並增加設備自描述信息，實現設備就地數位化，簡化了充電設備接入過程，提高了充電站監控系統的自動化水平。3)本裝置及方法使用光纖乙太網通訊替換傳統充電設備中的CAN、232、485及其它通訊接口，簡化了設備通訊網絡，加快充電站設計建設過程，同時裝置採用模塊化設計，獨立性高，提高了系統可靠性、可擴展性和靈活性。4)本裝置及方法通過數位化光電轉換和協議轉換使不同廠家的充電設備符合統一的標準要求，所有的設備信息採用統一的信息模型、按照統一的通訊規則接入系統，使不同廠家的設備間實現無縫連接，在不影響通訊可靠性和實時性的前提下完成了信息共享，為後期充電站進行改造、升級、擴建提供了便利。
圖I本發明的電動汽車充電站複合式通訊裝置結構 圖2本發明的電動汽車充電站複合式免調試通訊方法流程 圖3本發明的數據轉換單元結構 圖4本發明的電動汽車充電站複合式免調試通訊方法網絡示意圖。其中1，複合式通訊裝置；2，充電設備開關；3，充電設備互感器；4，充電設備傳感器及其它測量設備；5，充電站光纖乙太網絡；6，充電站監控系統；7，充電機；8，充電樁；
11，中央處理單元；12，數據轉換單元；13，開入處理模塊；14，開出處理模塊；15，量測量處理模塊；16，數據總線接口，17，光纖乙太網模塊；121，數據處理模塊；122，報文解析配置模塊；123，協議棧存儲模塊；124，設備模型描述包。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。如圖I所示，電動汽車充電站複合式通訊裝置，包括中央處理單元11、數據轉換單元12、開入處理模塊13、開出處理模塊14、量測量處理模塊15、數據總線接口 16、光纖乙太網模塊17。所述中央處理單元11包括32位微處理器、內存及Flash，採用嵌入式作業系統，實現系統任務調度、資源管理、數據讀寫、接口處理，實現對硬體資源的操作和控制。所述中央處理單元11與數據轉換單元12、開入處理模塊13、開出處理模塊14、量測量處理模塊15、數據總線接口 16、光纖乙太網模塊17通過系統總線連接，採集開入處理模塊13、量測量處理模塊15、數據總線接口 16的數據。所述開入處理模塊13與充電設備開關2相連，採集充電設備開關2狀態。所述開出處理模塊14與充電設備開關2相連,控制充電設備開關2分合操作。所述量測量處理模塊15與充電設備互感器3相連，採集充電設備互感器3數據。所述數據總線接口 16與充電設備傳感器及其它測量設備4相連，採集充電設備傳感器及其它測量設備4數據。所述數據總線接口 16支持但不限於CAN、ModbuS、485、232總線接口。所述數據轉換單元12包括數據處理模塊121、報文解析配置模塊122、協議棧存儲模塊123、設備模型描述包124，完成設備自描述、報文格式轉換、協議存儲的功能。所述數 據處理模塊121與報文解析配置模塊122和協議棧存儲模塊123連接，將採集的狀態量、量測量轉換為標準格式報文、增加自描述信息後發送到電動汽車充電站監控系統6，同時將電動汽車充電站監控系統6傳送的標準報文轉換為對充電設備開關2的分合操作控制。所述報文解析配置模塊122與中央處理單元11連接，可配置內部邏輯關係描述文件，用於實現充電設備、開關、互感器、傳感器及其它測量設備的特徵描述、信息關聯及綜合調用關係。所述協議棧存儲模塊123與中央處理單元11連接，用於存儲充電設備支持的通訊協議包。所述設備模型描述包124與數據處理模塊121連接，用於存儲充電設備的統一信息模型描述文件。所述光纖乙太網模塊17通過充電站內部光纖乙太網絡5與電動汽車充電站監控系統6連接並進行數據交互。如圖2所示，根據設備統一模型信息更新數據轉換單元12中的設備模型描述包124，並根據充電設備自由通訊接口和通訊協議對數據轉換單元12進行配置，將充電設備所用通訊協議增加至數據轉換單元12的協議棧存儲模塊123中，同時配置數據轉換單元12的報文解析配置模塊122中可編程配置文件支持包，用於實現充電設備、開關、互感器、傳感器及其它測量設備的特徵描述、信息關聯及綜合調用關係。中央處理單元11通過開入處理模塊13、量測量處理模塊15和數據總線接口 16採集充電設備中狀態量和量測量數據；中央處理單元11將採集的狀態量與量測量數據送入數據轉換單元12，數據轉換單元12將中央處理單元11採集的狀態量、量測量轉換為標準格式報文、設備信息模型轉換、增加自描述信息後通過光纖乙太網模塊17發送到充電站光纖乙太網絡5中的電動汽車充電站監控系統6。從電動汽車充電站監控系統6接收到標準報文後，通過數據轉換單元12轉換為對充電設備開關2的分合操作控制，並通過開出處理模塊14對充電設備開關2進行控制操作。如圖3所示，數據轉換單元12包括數據處理模塊121、報文解析配置模塊122、協議棧存儲模塊123、設備模型描述包124。工作時，數據處理模塊121與報文解析配置模塊122和協議棧存儲模塊123進行信息交互，將採集的狀態量、量測量轉換為包含自描述信息的標準格式報文後發送到電動汽車充電站監控系統6,同時將電動汽車充電站監控系統6傳送的標準報文轉換為對充電設備開關2的分合操作控制。報文解析配置模塊122和協議棧存儲模塊123均通過中央處理單元11進行配置和控制。如圖4所示，充電機7和充電樁8通過複合式通訊裝置I接入充電站光纖乙太網絡5，與電動汽車充電站監控系統6進行數據交互。上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式
進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本 領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。
權利要求
1.一種電動汽車充電站複合式通訊裝置，其特徵是，包括中央處理單元、數據轉換單元、開入處理模塊、開出處理模塊、量測量處理模塊、數據總線接口、光纖乙太網模塊；所述中央處理單元與數據轉換單元、開入處理模塊、開出處理模塊、量測量處理模塊、數據總線接口、光纖乙太網模塊通過系統總線連接，採集開入處理模塊、量測量處理模塊、數據總線接口的數據； 所述開入處理模塊與充電設備開關相連，採集充電設備開關狀態； 所述開出處理模塊與充電設備開關相連，控制充電設備開關分合操作； 所述量測量處理模塊與充電設備互感器相連，採集充電設備互感器數據； 所述數據總線接口與充電設備傳感器及其它測量設備相連，採集充電設備互感器數據。
2.如權利要求I所述的一種電動汽車充電站複合式通訊裝置，其特徵是，所述數據轉換單元包括數據處理模塊、報文解析配置模塊、協議棧存儲模塊、設備模型描述包，完成設備自描述、報文格式轉換、協議存儲的功能； 所述數據處理模塊與中央處理單元連接； 所述數據處理模塊與報文解析配置模塊和協議棧存儲模塊連接，將採集的狀態量、量測量轉換為標準格式報文、增加自描述信息後發送到電動汽車充電站監控系統，同時將電動汽車充電站監控系統傳送的標準報文轉換為對充電設備開關的分合操作控制； 所述報文解析配置模塊與中央處理單元連接，配置內部邏輯關係描述文件，用於實現充電設備、開關、互感器、傳感器及其它測量設備的特徵描述、信息關聯及綜合調用關係；所述協議棧存儲模塊與中央處理單元連接，用於存儲充電設備支持的通訊協議包； 所述設備模型描述包與數據處理模塊連接，用於存儲充電設備的統一信息模型描述文件。
3.如權利要求I所述的一種電動汽車充電站複合式通訊裝置，其特徵是，所述光纖乙太網模塊通過充電站內部光纖乙太網與電動汽車充電站監控系統連接並進行數據交互；所述充電站監控系統連接充電站光纖乙太網絡，所述充電站光纖乙太網絡連接充電機的複合式通訊裝置和充電樁的複合式通訊裝置。
4.如權利要求I所述的一種電動汽車充電站複合式通訊裝置，其特徵是，所述中央處理單元包括32位微處理器、內存及Flash，採用嵌入式作業系統，實現系統任務調度、資源管理、數據讀寫、接口處理，實現對硬體資源的操作和控制。
5.如權利要求I所述的一種電動汽車充電站複合式通訊裝置，其特徵是，所述數據總線接口支持但不限於CAN、Modbus、485、232總線接口。
6.一種用於電動汽車充電站複合式通訊裝置的通訊方法，其特徵是，具體工作步驟如下 步驟一根據設備統一模型信息更新數據轉換單元中的設備模型描述包，並根據充電設備自由通訊接口和通訊協議對數據轉換單元進行配置，將充電設備所用通訊協議增加至數據轉換單元協議棧存儲模塊中，同時配置數據轉換單元報文解析配置模塊中可編程配置文件支持包，用於實現充電設備、開關、互感器、傳感器及其它測量設備的特徵描述、信息關聯及綜合調用關係； 步驟二 中央處理單元通過開入處理模塊、量測量處理模塊和數據總線接口採集充電設備中狀態量和量測量數據； 步驟三中央處理單元將採集的狀態量與量測量數據送入數據轉換單元，數據轉換單元將中央處理單元採集的狀態量、量測量轉換為標準格式報文、設備信息模型轉換、增加自描述信息後通過光纖乙太網模塊發送到充電站網絡中的電動汽車充電站監控系統； 步驟四從電動汽車充電站監控系統接收到標準報文後，通過數據轉換單元轉換為對充電設備開關的分合操作控制，並通過開出處理模塊對充電設備開關進行控制操作。
全文摘要
本發明公開了一種電動汽車充電站複合式通訊裝置，包括中央處理單元、數據轉換單元、開入處理模塊、開出處理模塊、量測量處理模塊、數據總線接口、光纖乙太網模塊；所述中央處理單元與數據轉換單元、開入處理模塊、開出處理模塊、量測量處理模塊、數據總線接口、光纖乙太網模塊通過系統總線連接，採集開入處理模塊、量測量處理模塊、數據總線接口的數據；本發明的有益效果解決電動汽車充電站內不同廠家充電設備互聯時設備配置、規約轉換、通訊接口轉換的問題，通過該複合式通訊裝置的處理，使不同廠家充電設備符合國家統一標準，簡化設備互聯及系統接入過程，便於充電站改造、維護、擴建、升級，提高充電站自動化和管理水平。
文檔編號H04L29/06GK102752299SQ20121022342
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者劉海波, 張宗慧, 李建祥, 袁弘, 韓元凱 申請人:國家電網公司, 山東電力集團公司電力科學研究院