基于NB-IoT的充电桩数据监测系统的研究

摘要

随着环境污染与能源危机的不断加剧，越来越多的国家开始大力推行新能源产业，电动汽车作为新能源产业的代表性产品，赢得了市场和用户的广泛关注。电动汽车充电桩的建设与监管对电动汽车的普及起着决定性的作用。而当今的充电桩有着信息采集不足导致这监管不当以及通信技术陈旧导致这过大的能量消耗等问题，解决好这些问题将推动新能源汽车的普及与发展。
　　本文首先通过对国内外研究现状的分析，并对常用的充电桩通信技术进行对比，确定了窄带宽、低速率网络作为本文充电桩通信网络类型。并结合充电桩工作环境等因素对Zigbee、窄带物联网(NB-IoT)、LoRa三种低速率网络的性能及使用环境对比分析，得出窄带物联网作为充电桩无线通信网络的通信技术更为合适的论点。并以窄带物联网技术为核心设计了系统的拓扑结构、传输过程及传输协议。在拓扑结构中将系统分为划分数据采集层、通信网络层、管理平台层，并对这三层进行了硬件设计和软件设计。在硬件设计方面，设计了数据采集端硬件电路和窄带物联网通信模块硬件接口电路。在软件方面，首先对数据采集算法进行设计，其次利用JavaEE对了管理平台的进行设计，完成数据的增删改查等功能，最后通过调用SDK与云处理器建立连接进行数据交换，完成数据持久化操作与采集数据的查看，从而实现利用窄带物联网完成管理平台与数据采集之间的通信。系统功能测试的结果表明，该系统结构可以实现对充电桩及相关数据的采集与远程监管。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究目的及意义

1．2 国内外研究现状及分析

1．2．1 电动汽车及充电桩发展现状

1．2．2 充电桩信息通信研究现状

1．3 本论文主要工作与章节安排

第2章 基于NB-IoT的通信网络的组建

2．1 窄带宽物联网通信技术

2．2 窄带物联网与其它低速率网络的性能比较

2．3 充电桩通信网络结构设计

2．3．1 充电桩通信网络的拓扑结构

2．3．2 充电桩通信网络的传输过程

2．4 传输协议帧的设计

2．5 本章小结

第3章 充电桩监测系统硬件设计

3．1 充电桩监测系统硬件结构设计

3．2 充电桩数据采集端硬件设计

3．2．1 充电桩数据处理模块硬件设计

3．2．2 温湿度采集硬件设计

3．2．3 智能卡信息采集模块硬件设计

3．2．4 电能采集模块硬件设计

3．3 通信模块接口电路设计

3．4 本章小结

第4章 充电桩监测系统软件设计

4．1 充电桩数据采集端软件设计

4．1．1 充电桩数据处理模块软件功能配置

4．1．2 温度采集模块软件设计

4．1．3 智能卡信息采集模块软件设计

4．1．4 电量采集模块软件设计

4．2 基于JavaEE的管理平台设计

4．3 管理平台与云服务器数据交换

4．4 本章小结

第5章 系统功能测试

5．1 数据采集功能测试

5．2 通信网络功能测试

5．3 管理平台功能测试

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的科研成果

致谢