基于RuBee/GPRS/GPS技術的電動汽車充電站智能管理系統

謝 巖，張國歌，高玉梅，張英山，薛 軍

(雞西電業局信息通信分公司，黑龍江 雞西 158100)

隨著電動汽車的不斷發展和普及，其配套設施也受到了越來越多的關注，尤其是充電站的建設已經提到發展日程。美國、日本、以色列、法國和英國等國家都已開始建設各自的電動汽車充電設施，主要以充電樁為主［1－2］。然而，隨著電動汽車充電站數量的不斷增加，駕駛員如何能夠快速到達所預約的充電站和對大量進站的車輛進行有效管理已成為日漸關注的問題。為此，本文設計了基于RuBee/GPRS/GPS技術的電動汽車充電站智能管理系統。該系統能夠對電動汽車及充電站進行實時準確定位，并對充電站及進站車輛進行有效地管理，為充電站的推廣和普及創造條件。

1 系統整體設計

系統硬件部分主要由ARM9處理器、GPRS模塊、GPS接收模塊、RuBee讀寫模塊等組成，其系統框圖如圖1所示。

GPRS模塊負責向電動汽車傳輸充電站位置坐標、剩余車位和充電樁等信息，以及向充電站傳輸駕駛員基本信息(姓名、身份證號)、電池型號等信息，實現信息的交換;GPS接收模塊負責定位充電站和電動汽車位置坐標，電動汽車可根據充電站位置信息經路徑規劃快速到達該充電站;RuBee讀寫模塊負責存儲駕駛員基本信息、車型號、電池型號等，充電站工作人員可根據該模塊所存儲的信息對車輛進行有效管理。

2 系統硬件設計

2.1 處理器選型

圖1 系統結構框圖Fig．1 System structure diagram

本系統能接收到來自各個電動汽車GPRS模塊所發送的大量數據信息，所以要求所選用的處理器必須具有高速的數據處理能力。因此，系統選用了主流嵌入式處理器ARM9，型號為STM32F103VCT6。該芯片是一款具有較高性價比和全性能 MMU的低功耗 ARM芯片，支持Windows CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式操作系統［3］，支持數據Cache和指令 Cache，具有更高的指令和數據處理能力。

2.2 RuBee模塊設計

RuBee(IEEE Std 1902.1—2009)是一種應用于物品識別的新型電子標識技術［4］。與RFID相比，RuBee傳輸距離更遠，能夠克服惡劣的環境，保密性更強，具有低功耗、有效通信范圍0.5～30 m、工作數據速率300～9600 bit/s等特點。RuBee模塊工作原理如圖2所示。

RuBee標簽內存儲駕駛員基本信息、車型號、電池型號等信息，在進入電磁場后，接收閱讀器發出射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發出存儲在芯片中的基本信息，閱讀器獲取數據并解碼后送至處理器進行數據處理［5］。

2.3 GPS模塊設計

系統選用的是臺灣鼎天 REB－3300GPS模塊［6－7］，該模塊性價比較高并適用于車載監控、車載導航等。GPS模塊具體接線電路如圖3所示。ARM9處理器與 REB－3300模塊通過 TXD1和RXD1傳輸實時定位信息。

2.4 GPRS模塊設計

系統選用的GPRS模塊為PTM100模塊，該模塊體積小、便于集成、性價比高，具有三頻帶通信(GSM900/1800/1900MHZ)，電源電壓為 3.3～5.5 V，外接SIM卡［8］。GPRS無線傳輸電路如圖4所示。EMERGOFF輸入腳為PTM100提供一個小于3.2 s的周期信號，IGT輸入腳為PTM100的啟動信號。

2.5 存儲電路設計

存儲模塊主要存儲電動汽車充電信息(車牌號、車型、電池型號等)以及位置信息，設計電路如圖5所示。

圖3 GPS模塊設計圖Fig.3 Design diagram of GPS module

圖4 GPRS模塊設計圖Fig．4 Design diagram of GRPS module

圖5 存儲電路設計圖Fig.5 Storage circuit design diagram

此存儲電路為3.3 V穩壓電源供電，當有存儲信息傳輸時可通過LED指示燈的亮暗觀察，電路右側是FLASH卡槽，用于插FLASH卡。

3 系統軟件設計

電動汽車充電站智能管理系統流程如圖6所示。

若系統準備就緒，開始建立網絡連接，連接成功后，GPRS網絡開始進行信息交換;傳輸完畢后，充電站預留出該電動汽車充電或換電池的位置，電動汽車在接收到充電站的位置信息后，經路線規劃快速到達所預約的充電站，從而實現對電動汽車充電站的有效管理。

4 結語

針對現實中電動汽車、充電站充電樁、電池數量的增加等問題，提出了一種基于RuBee/GPRS/GPS技術的電動汽車充電站智能管理系統終端設計方案。系統實現了對進站車輛、充電設施、工作人員的有效管理，以及對電動汽車、充電站的實時定位，為用戶提供了一種低成本、高性能的智能管理方式。

圖6 電動汽車充電站智能管理系統流程Fig.6 Intelligent management flow system for electric vehicle charging station

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