本发明涉及电动汽车充电设施，具体为一种充电桩故障预警系统。
背景技术：
1、随着电动汽车的普及和充电基础设施的快速发展，充电桩作为电动汽车能量补给的关键设备，其稳定运行和安全性对于整个充电网络至关重要。然而，现有技术在充电桩故障预警方面仍存在显著不足，尤其是数据预测模型的准确性和可靠性有待提高。目前的数据预测模型可能无法准确预测充电桩的运行状态和潜在故障，这可能导致系统无法及时发出预警信号，从而无法有效预防故障的发生。这种局限性不仅增加了维护成本，还可能影响用户的充电体验，甚至威胁到充电安全。因此，开发更加精确和可靠的数据预测模型，以实现对充电桩故障的早期识别和预警，已成为行业内亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种充电桩故障预警系统，具备故障早期识别和预警能力的优点，解决了现有技术中充电桩故障预警方面仍存在不足的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种充电桩故障预警系统，包括动态监测模块、数据采集模块、数据计算模块、模拟预警模块和管理控制模块；
4、所述动态监测模块通过使用多功能摄像设备进行数据获取，包括充电桩状态、充电汽车记录以及充电环境数据；
5、所述数据采集模块包括充电桩数据单元、充电汽车数据单元和充电环境数据单元，所述充电桩数据单元通过传感器设备、云平台和数据接口采集充电桩数据，所述充电汽车数据单元通过车载传感器和电池管理系统采集充电汽车数据，所述充电环境数据单元通过气象数据接口、电网数据接入和视频监控设备获取充电环境数据，所述充电桩数据单元、充电汽车数据单元和充电环境数据单元将采集数据进行统计后，通过网络与数据计算模块连接；
6、所述数据计算模块将采集的数据用于计算公式中，用于预测充电桩的故障，所述数据计算模块包括充电桩故障单元、充电汽车故障单元和充电环境故障单元，所述充电桩故障单元根据充电桩数据计算充电桩工作误差sh，所述充电汽车故障单元根据充电桩数据和充电汽车数据计算充电汽车故障指数vh，所述充电环境故障单元根据充电环境数据计算充电环境影响故障指数rh，所述充电桩故障单元、充电汽车故障单元和充电环境故障单元通过网络与模拟预警模块连接；
7、所述模拟预警模块包括故障模拟单元和故障报警单元，所述故障模拟单元根据充电桩工作误差sh、充电汽车故障指数vh和充电环境影响故障指数rh模拟虚拟故障情景，所述故障模拟单元根据故障模拟单元的模拟信息判断真实充电桩故障，所述模拟预警模块和管理控制模块通过网络连接；
8、所述管理控制模块根据模拟预警模块的预警信息下达指令。
9、优选的，所述充电桩数据包括充电桩的使用年限、提取计量加密数据的累计充电电流、提取计量加密数据的累计充电电压和提取计量明文数据的使用时充电桩的维护频率，并进行数据记录和数据编号，所述充电桩的使用年限、提取计量加密数据的累计充电电流、提取计量加密数据的累计充电电压和提取计量明文数据的累计充电电量分别编号为 a1、 w1、 t1、 x。
10、优选的，所述充电汽车数据包括充电汽车累计的充电时长、充电汽车使用充电桩的频率、充电汽车正在充电时充电桩的故障频率和充电汽车正在充电时充电桩的维护频率，并进行数据记录和数据编号，所述充电汽车累计的充电时长、充电汽车使用充电桩的频率、充电汽车正在充电时充电桩的故障频率和充电汽车正在充电时充电桩的维护频率分别编号为 l i、 c i、 y i、 x i。
11、优选的，所述充电环境数据包括充电桩附近当日温度、湿度和降雨量数据，并进行数据记录和数据编号，所述充电桩附近当日温度、湿度和降雨量数据分别编号为 t2、 w2、 j。
12、优选的，所述充电桩故障单元根据充电桩数据计算充电桩工作误差sh，其计算公式为：
13、；
14、公式中， w1、 t1、 x分别表示提取计量加密数据的累计充电电流、提取计量加密数据的累计充电电压和提取计量明文数据的累计充电电量。
15、优选的，所述充电汽车故障单元根据充电桩数据和充电汽车数据计算充电汽车故障指数vh，其计算公式为：
16、；
17、公式中， c i、 y i、 x i分别表示充电汽车使用充电桩的频率、充电汽车正在充电时充电桩的故障频率和充电汽车正在充电时充电桩的维护频率， a1表示充电桩的使用年限， l i表示充电汽车累计的充电时长。
18、优选的，所述充电环境故障单元根据充电环境数据计算充电环境影响故障指数rh，其计算公式为：
19、；
20、公式中， t2、 w2、 j分别表示充电桩附近当日温度、湿度和降雨量数据， b1、 b2、 b3分别表示充电汽车正在充电时充电桩受到附近当日温度、湿度和降雨量影响的对应加权系数。
21、优选的，所述故障模拟单元根据故障模拟单元的模拟信息判断真实充电桩故障，其过程为：所述故障模拟单元通过网络将模拟信息输送至故障报警单元，所述故障报警单元接收到信息时，根据故障情景预测充电桩自身、充电汽车和充电桩周边环境的故障影响，并根据故障情景设定充电桩工作误差sh、充电汽车故障指数vh和充电环境影响故障指数rh对应的预设值。
22、优选的，当故障报警单元监测到充电桩工作误差sh和充电汽车故障指数vh均大于所对应的预设值时，所述故障报警单元自动断开充电桩电源，启动保护模式，立即通知维修人员进行维修，当充电桩工作误差sh和充电汽车故障指数vh均小于所对应的预设值时，在完成一组充电后，再暂停工作。
23、优选的，当故障报警单元监测到充电环境影响故障指数rh大于预设值时，所述故障报警单元自动启动充电桩的雨棚模式或者遮阳模式，当充电环境影响故障指数rh小于预设值时，在原有基础上增加雨棚自检模式次数。
24、与现有技术相比，本发明提供了一种充电桩故障预警系统，具备以下有益效果：
25、1、本发明通过计算充电桩工作误差sh，当充电桩工作误差sh超过规定的预设值时，则预测为充电桩故障，通过系统对充电桩工作误差sh值的24小时持续实时监测和分析，有助于合理安排充电桩与充电桩的互换充电资源，为电网对各个电桩负荷调配和充电站建设规划提供了数据支持，从而提高充电效率，降低运营成本，并且在故障发生之前，系统就能够发出预警信号，使得维护人员可以及时采取措施进行维修或更换，从而避免故障的发生或扩大，这种预防性维护不仅能减少维修成本，还能提高设备的整体质量。
26、2、本发明通过计算充电汽车故障指数vh，并将充电汽车故障指数vh的实时监测值与故障模拟单元模拟的情景预设值进行比较，当充电汽车故障指数vh超过预设值时，故障报警单元可以及时判断出充电桩的安全隐患，从而确保充电过程的安全性，防止因充电时漏电或者充电桩故障导致的安全事故，其中，准确的故障预警和及时的维修响应，能够减少用户在充电过程中遇到的延误，最终提升用户的充电体验。