充電樁狀態實時監控系統與C/S框架設計

王東軍+林曉煥+鄭心心

摘要：針對目前現有的充電樁系統，運用了Java語言生成模擬數據，用mysql數據庫，以apache作為服務器，在.net開發平臺上運用winform界面制作工具，通過C#語言編程完成界面制作，最終開發出來一套對充電樁的各項指標進行監控，并對故障信息作出及時反應的智能數據采集系統，具有很好的使用價值。

關鍵詞：充電樁；Java；mysql數據庫；apache；winform界面

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）33-0241-03

電動汽車以二次能源電能代替傳統的一次不可再生能源，且在行駛過程中可以實現二氧化碳低排放甚至零排放、無噪聲污染。電動汽車相比于傳統汽車在能量轉化效率[1]和安全性方面都要優秀很多。但是電動汽車不同于其他商品，它不能只根據供求關系去經營和生產，要想能夠讓電動汽車迅猛發展，讓老百姓普遍接受，必須先建設足夠的充電站和充電樁，要達到跟加油站一樣方便，這樣才能使老百姓普遍認可電動汽車的便捷和環保。電動汽車充電設備是給電動汽車充電的配套設備，主要包括：充電站，充電樁，電池調度，計費監控及電池設備維護等系統[2]。它是推動電動汽車發展的基礎設施，必須要先于電動汽車產業的發展。如果配套設施不完善，尤其是電動汽車交流充電樁，它作為電動汽車充電設備的主流代表，如果得不到充分發展，電動汽車技術也難以推廣[3]。電動汽車的推廣，主導力量是國家電網，我國發展電動汽車具有一定的體制優勢，可以實行統一標準、統一規劃、統一建設。通過國家的管理加強對電動汽車技術的研究[4]。目前建設的充電站充電樁普遍實行無人值班或少人值班，其發展方向是智能化、模塊化和分布式，這就要求高自動化、智能化的監控系統。因此，對充電樁狀態實時監控與智能數據采集系統的研究，將對我國電動汽車的發展和普及具有十分重要的意義和工程應用價值。

1 數據庫相關概念介紹

1.1 mysql數據庫

myaql數據庫是一種開放源代碼的關系型數據庫管理系統[5]，它使用最常用的數據庫管理語言——結構化查詢語言進行數據庫管理。因為mysql是開源的，所以任何人都可以在general public license的許可下下載并根據需要對其進行個性化管理。

mysql數據庫的優點是它使用完全多線程，支持多處理器，有1、2、3、4、8字節長度的自由符號或無符號整數、double、char、varchar、float、blob、text、date、datetime、time、timestamp、year、和enum類型，通過高度優化的類庫實現sql函數庫并且十分快速，而且可以工作在不同的平臺上，支持C、C++、PHP、JAVA等[4]。mysql數據庫全面支持sql的order by和group by子句，支持聚合函數，如count（）、count（distinct）、sum（）、max（）、min（）vg（）等，支持ansisql的odbc和left outerjoin。

1.2 .net平臺

.NET是 Microsoft XML Web services 平臺[6]。XML Web services 允許應用程序通過 Internet 進行通訊和共享數據，而不管所采用的是哪種操作系統、設備或編程語言。Microsoft .NET 平臺[7]提供創建 XML Web services 并將這些服務集成在一起之所需。對個人用戶的好處是無縫的、吸引人的體驗。

1.3 apache服務器

Apache源于NCSAhttpd服務器，經過多次修改，成為世界上最流行的Web服務器軟件之一。Apache取自“a patchy server”的讀音，意思是充滿補丁的服務器，因為它是自由軟件，所以不斷有人來為它開發新的功能、新的特性、修改原來的缺陷[8]。Apache的特點是簡單、速度快、性能穩定，并可做代理服務器來使用。

2 監控系統設計

2.1 數據模擬

為了模擬實際的充電樁的數據，我們需要生成字段數據。每一個參數的故障率都控制在1%，因此，1%的數據在非安全區域內，在這個區域內，系統會報警，但是并不是所有的參數異常都會發生異常，比如，電壓波動，電流波動、頻率波動等的都不需要報警，因為這些參數和電壓、電流、頻率有關[9]。因為電壓、電流、頻率已經報警了，這些參數就不需要重復報警。為了使得模擬數據有正態分布，我們的數據分為10次生成，即每個范圍內生成的數據大小是不一樣的，比如電壓的范圍為198到235，將這個范圍分成10個小范圍，即每個2-3個刻度為一個范圍，即[198，200]，[201，203]，…，[233，234]這樣10個區間，每個區間生成的數據量是不一樣的，因為正態分布的話，在標準值220的最靠近位置是數據最多，距離越遠，數據越少，因此，我們在程序中，220的最靠近的范圍生成20%的數據量，以此兩邊，生成的數據量為15%，10%，4%，1%。所以10個區間的數據量大小為總數據量的1%，4%，10%，15%，20%，20%，15%，10%，4%，1%。

按照之上的方法，可以生成10000條模擬數據，并且模擬數據呈現出正態分布的特征。即正常值范圍的值很多，但是異常數據越少，因為實際應用中，出現數據波動或者異常的情況是很少的，只有在特殊情況下，才出現異常數據，是一種小概率時間。電流，頻率和其他參數也同樣使用該種方法生成數據。

如上面的圖1所示，在生成隨機數的時候，整數部分和小數部分是分別生成的，因為，我們在模擬數據的時候，都是默認保留小數點后面三位小數，因此，當我們生成一個隨機數的時候，先生成整數部分，然后再生成小數部分，然后整數部分和小數部分相加。比如，我們生成一個電壓的隨機數220.311V，首先，我們從數據范圍[198，235]之間隨機生成一個整數220，然后我們在[0，1000]之間隨機生成一個數據，得到311，之后我們把311除以1000，得到0.311，最終，我們生成得到隨機的電壓220.311。電壓偏差率[10]、電流偏差率、頻率偏差率也是通過電壓、電流、頻率通過計算所得。

2.2 界面設計與實現

net在桌面應用程序開發中非常方便，其中winform[11]界面工具箱中提供了多款界面小工具[12]，比如按鈕，輸入框，分組框，數據庫連接工具等。利用這些小工具，可以開發出非常漂亮的界面。

下面是充電樁監控系統的一個原型界面圖：

從以上界面可以看出，該監控系統有如下功能：

a：顯示充電樁各項參數；b：顯示充電過程中電池的電量；c：控制充電過程；

d： 通過切換，顯示兩個充電樁的數據。

2.3 C/S框架設計

本系統使用C/S架構完成搭建：

C：客戶端client（桌面程序，以.net作為平臺，用winform做界面）

S：服務器端server（mysql數據庫，以apache做服務器）

具體的框架圖如圖3所示：

如上圖所示，本系統使用mysql數據庫為服務器端程序，winform作為客戶端程序，客戶端通過向mysql請求數據，mysql返回數據到界面上顯示[13]。

客戶端訪問mysql數據庫[14]有兩個方式：

a：localhost方式本地訪問

當mysql在本地時，可以通過localhost訪問mysql數據庫，或者127.0.0.1這個ip訪問本地的mysql數據庫[15]。這種方法只有當mysql服務器放在本電腦或者本地局域網中才有效。

b：通過IP遠程訪問

有時候，mysql數據庫不在本地，而在遠程服務器上，此時，我們需要知道遠程服務器的ip地址，才能進行訪問遠程的mysql數據庫[16]。

3 程序設計與實現

3.1 程序設計的部分步驟

3.2 部分界面調用mysql

a、private void timer1_Tick_1（object sender， EventArgs e）

功能：一號樁電池進度條控制

返回：空

參數說明：

sender： 獲取控件的引用

e： 傳遞控件的參數

b、 private void timerpro2_Tick（object sender， EventArgs e）

功能：二號樁電池進度條控制

返回：空

參數說明：

sender： 獲取控件的引用

e： 傳遞控件的參數

c、private void button1_Click（object sender， EventArgs e）

功能：一號樁開始充電消息函數

返回：空

參數說明：sender： 獲取控件的引用，

e： 傳遞控件的參數

4 結語

運用Java語言編程，產生隨機數，模擬充電樁實時數據，并使數據符合正態分布。然后需要建立mysql數據庫來存儲數據，該數據庫使用localhost數據訪問接口。在之后的實驗上，基于這些數據做出了數據的分析和監測。開發出了一套美觀簡單的監控界面。

參考文獻：

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