一种基于Web的电动汽车充电站监控系统及数据获取方法与流程

本发明涉及电动汽车充电领域，具体来说一种基于web的电动汽车充电站监控系统。

背景技术：

充电站作为新能源汽车发展基础设施建设，国家推出一系列支持政策。在政策支持下，我国充电基础设施建设全面铺开，充电市场日趋活跃。这就对充电站管控提出更高要求。scada系统作为数据采集和监视控制系统，被广泛运用于各类管控系统包括充电站监控管理。伴随充电站规模日益扩大，对scada综合性能提出了更严格要求。而目前scada系统基本上采用c/s架构，表现出众多局限性，包括安装困难及后期维护成本高等。基于b/s的scada系统逐渐成为一种趋势。目前基于web的充电站监控系统已有诸多研究，文献[艾明浩,齐林海.基于有序充电的电动汽车充电站在线监控系统[j].陕西电力,2014,42(06):6-11.]所设计有序充电web监控系统研究出一种较好的充电控制策略，但系统跨平台性与浏览器兼容性上还存在不足。文献[吴灿培,胡顺豪,王海航,等.基于ajax和svg的web远程实时监控系统[j].计算机工程与设计,2011,32(09):3004-3007+3013.]及文献[代琳娜.基于ajax的web应用系统的分析与设计[j].电脑知识与技术，2015，11(05)：70-71+73]实现的监控系统解决了系统跨平台问题，但实时数据从数据库提取削弱了系统实时性。

技术实现要素：

本发明目的是旨在提供了一种基于web的电动汽车充电站监控系统，在b/s基础上，通过tcp长连接向实时库获取实时数据，b/s端完成逻辑处理并用svg实现画面展示。浏览器向web服务器发送ajax数据请求，web服务解析请求类型后通过tcp长连接获取实时数据或读取数据库获取历史数据并返回。充电实时与历史数据响应速度远远高于性能要求，实现动态数据实时刷新，各页面画面正常亦展示出很高的可靠性。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于web的电动汽车充电站监控系统，包括web外网子系统，所述外网子系统包括实时库、web数据库、web服务器、客户端，历史数据由web服务器从web数据库中读取返回给客户端，实时数据由web服务器通过tcp长连接向实时库获取并返回给客户端。

web服务通过tcp长连接与实时库交互将实时数据返回客户端保证实时性。tcp短连接完成一次读写自动关闭，而tcp长连接一经建立将一直保持。频繁刷新数据情况下，长连接长期保持比短连接每次消耗连接时间更适用。

作为本发明一种基于web的电动汽车充电站监控系统的一种优选，所述web服务器包括web层、service层、udp本地转发，web层为web服务器与客户端的通信接口，接收解析客户端请求，判断请求类型，如果请求实时数据，则通过udp本地转发与tcp长连接通信从实时库中获取实时数据，并将结果返回给客户端。

作为本发明一种基于web的电动汽车充电站监控系统的一种优选，所述web服务器还包括dao层，如果service层判断请求类型为读取历史数据，则dao层数据访问接口向web数据看获取历史数据，并将结果返回给客户端。

作为本发明一种基于web的电动汽车充电站监控系统的一种优选，所述客户端使用svg实现图形界面，通过向web服务器发送ajax数据请求实现数据局部刷新，利用客户端本地存储，将不需要更新但需使用多次的数据在本地缓存，返回的数据采用json格式。

svg表示可伸缩矢量图形，其优点提现在：图形缩放不影响打印质量、文件小、动态性、文字与图形独立、交互性强、且完全支持移动端运用等。

ajax是asynchronousjavascriptandxml的缩写，客户端通过ajax向后端发送异步请求取回数据对页面进行局部刷新。

作为本发明一种基于web的电动汽车充电站监控系统的一种优选，所述客户端使用特定url向web服务器发起请求，当请求中包含需加密字段或数据量较大时发起post请求；请求数据量较小时发起get请求。

作为本发明一种基于web的电动汽车充电站监控系统的一种优选，为保证兼容性，客户端使用jquery封装的ajax实现代码统一。

作为本发明一种基于web的电动汽车充电站监控系统的一种优选，还包括内网子系统，所述内网子系统包括scada服务器，所述scada服务器将实时数据与历史数据通过正向隔离装置分别传输给实时库和web数据库。

本发明还提供了一种基于web的电动汽车充电站监控系统数据获取方法，包括如下步骤：

(1)接收web转发请求，

在本地端口监测由web服务器service层发来的udp数据请求包并验证，验证后的请求进入发送队列；

(2)向实时库发送数据请求，

每隔500ms向实时库发送心跳包，当发送队列中有请求时，取出队首请求并发送，发送成功移除队首请求，抛出异常时，将标识发送异常标识量；

(3)接收实时库返回数据，

接收到心跳包时覆盖接收心跳时间点，接收到返回数据时初步验证并将数据放入接收队列，超过1.7s未接收到心跳包或接收异常时，标识接收异常标识量；

(4)向web服务器返回数据，

检测到接收队列中有数据时提取队首数据并验证，判断无误后将数据返回给web服务器；

(5)断线重连，

当发送数据异常量与接收数据异常量都被标记时，断开连接并尝试重新建立连接。

有益效果：

此系统利用ajax、tcp、svg等技术，设计并实现基于web的电动汽车充电站实时监控系统，部署后管理人员可远程对充电站实时状态监控，减轻了管理人员负担。利用各项数据通信技术，加快服务器对用户请求响应速度，有效提升用户体验。经测试，客户端可稳定运行于多种主流浏览器上，充电站web监控系统整体表现出良好的实时性、可靠性、跨平台性、浏览器兼容性及人机交互性，为scada信息共享提供了良好解决方案。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本发明的系统结构图；

图2为本发明的系统逻辑架构图；

图3web浏览器显示的表盘示例图；

图4实时数据与历史数据传输性能测试图；

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，一种基于web的电动汽车充电站监控系统包括内网子系统和外网子系统，其中内网子系统包括scada服务器和scada数据库，scada服务器将数据存储在scada数据库中；外网子系统包括实时库、web数据库、web服务器、客户端，scada服务器将实时数据与历史数据通过正向隔离装置分别传输给实时库和web数据库。历史数据由web服务器从web数据库中读取返回给客户端，实时数据由web服务器通过tcp长连接向实时库获取并返回给客户端。在本实施例中，客户端为图1中的web浏览器，web浏览器使用svg实现图形界面，通过ajax实现数据局部刷新。

如图2所示，画面显示及数据刷新在客户端实现，对svg进行解析，获取指定属性作为ajax请求参数从web服务获取数据，利用客户端本地存储，将不需更新但需使用多次的数据在本地缓存，返回数据采用json格式。web服务层包括web、dao、service层及udp本地转发。web层为web服务与客户端通信接口，接收解析客户端请求，判断请求类型通过udp与tcp长连接通信获取实时数据或通过dao层数据访问接口获取历史数据，最后将结果返回客户端。tcp长连接负责实时数据获取。

svg表示可伸缩矢量图形，其优点体现在：图形缩放不影响打印质量、文件小、动态性、文字与图形独立、交互性强、且完全支持移动端运用等。如图3以充电电压表盘为例，其中使用<image>引入表盘背景，<polyline>描绘指针，<text>显示电压实时值及表盘刻度文本。

ajax是asynchronousjavascriptandxml的缩写。浏览器通过ajax向后端发送异步请求取回数据对页面进行局部刷新。

使用ajax在客户端与web服务间实现数据交互，web服务端针对不同请求有不同处理接口，客户端使用特定url向后端发起请求，当请求中包含需加密字段或数据量较大时发起post请求。请求数据量较小时发起get请求，请求与返回数据均为json格式。为保证浏览器兼容性，使用jquery封装的ajax实现代码统一。

web服务通过tcp长连接与实时库交互将实时数据返回客户端保证实时性。tcp短连接完成一次读写自动关闭，而tcp长连接一经建立将一直保持。频繁刷新数据情况下，长连接长期保持比短连接每次消耗连接时间更适用。

为了进一步说明，本发明介绍了通过tcp长连接从实时库获取实时数据的方法，其组成如下：

(1)接收web转发请求

在本地端口监测由web服务器service层发来的udp数据请求包并验证，验证后的请求进入发送队列。

(2)向实时库发送数据请求

每隔500ms向实时库发送心跳包，当发送队列中有请求时，取出队首请求并发送，发送成功移除队首请求。抛出异常时，将标识发送异常标识量。

(3)接收实时库返回数据

接收到心跳包时覆盖接收心跳时间点，接收到返回数据时初步验证并将数据放入接收队列。超过1.7s未接收到心跳包或接收异常时，标识接收异常标识量。

(4)向web服务器返回数据

检测到接收队列中有数据时提取队首数据并验证，判断无误后将数据返回给web服务器。

(5)断线重连

当发送数据异常量与接收数据异常量都被标记时，断开连接并尝试重新建立连接。

为了进一步说明，本发明获取数据的响应时间的优势，作了如下测试：

数据量由测试工具对充电桩实时监测页面测试一次请求传输数据至少为3mb。数据性能由性能分析工具对响应时间测试，如图4是充电桩实时监测页面请求实时数据及日报表页面请求历史数据的响应时间。

用户对性能要求响应时间在1s以内，充电实时与历史数据响应速度远远高于性能要求，实现动态数据实时刷新，各页面画面正常亦展示出很高的可靠性。

以上对本发明提供的一种基于web的电动汽车充电站监控系统及数据获取方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。