基于微服务的电动汽车车联网系统平台及实现充电方法与流程

本发明涉及车联网领域，尤其涉及一种基于微服务的电动汽车车联网系统平台及实现充电方法。

背景技术：

我国车联网行业发展和技术研究均起步较晚。随着2009年美国通用的onstar系统和日本丰田的g-book系统同时引入，我国车联网发展元年才正式开启，当前正处于初创期向拓展期过渡的阶段。目前国内充电设施运营平台主要有“e充网”、“电桩网”等充电运营服务平台。这些平台通过自建或合作的模式在国内新能源推广城市、地区内建设方便快捷的充电服务运营网络，打通整个电动汽车产业链，通过“充电app”+“城市智能充电网络”+“运营系统”的模式，实现电动汽车产业最佳用户使用体验。以第三方的核心优势整合设备厂商、整车厂商、政府、经销商、用户，进而形成强大的服务和分享网络。

目前，国内出现了一批基于巨石架构的系统平台，初步建成面向电动汽车用户提供充电服务、生活服务、便捷支付等在内的车联网互动服务；面向充电运营商提供资产管理、运行管理、集中监控、运维抢修、交易结算等充电运营服务的车联网服务平台。电动汽车用户可以通过下载移动app或者在线网站，寻找附近可用的充电站，app会准确提供空闲充电桩信息。

系统通过webservice、http、ftp等服务实现了资产查询、监控短信告警、多渠道支付、电子发票生成、政府信息管理以及运营商管理等车联网平台功能。该系统平台基于巨石架构设计，其优点是设计开发时间短、实施成本低。经过近年来充电桩数量明显增加和用户需求不断变化体，其劣势也逐渐显现，主要体现在三个方面。第一是系统笨重、复杂、维护困难；第二是功能固化，难以迭代升级；第三是结构僵硬，难于扩展。总之，该基于该架构的系统不能满足用户体验要求和系统动态线性扩容要求，升级困难，系统用户响应慢的问题尤为明显。

技术实现要素：

针对背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种基于微服务的电动汽车车联网系统平台及实现充电方法。本发明利用“大云物移智”技术，建设资源弹性供给、灵活调度和动态计量的满足充电业务的私有云平台，形成与云计算基础设施相适应的车联网平台应用云架构；按照“大平台+微服务”思路，通过云上构建车联网平台服务能力云化，构建面向应用服务开发的多个公共能力中心，构建充电服务、出行服务、增值服务、数据服务多个应用群及和能力开放平台。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于微服务的电动汽车车联网系统平台，所述电动汽车车联网系统平台包括展示层、服务层、支撑层、存储层和协议层；

其中，所述展示层为充电用户提供了网站、移动app、微信公众号的使用窗口；

所述服务层是以展示层的展示内容为着眼点，通过支撑层提供的权限管理、流程编排、云服务总线csb、消息队列mq、分布式任务调度schedulex、echarts组件工具开发的系统应用功能，将应用功能按照微服务的方式提供服务，支撑海量用户浏览和访问；

所述支撑层是系统不同应用功能开发的统一平台，提供统一权限管理、统一公共图形组建、统一安全管理、统一地理服务、统一服务总线、统一消息总线、分布式任务调度管理；

所述存储层用于所述系统平台基础数据的存储和访问，将系统平台的结构化、非结构化、热点数据按照系统平台功能要求分布式存储在物理介质上，提供统一的存储和访问接口；

所述存储层的数据通过协议层协议实现不同应用之间的数据交互；

所述协议层包括各种银联机构和支付机构的缴费付款通道、系统平台与充电桩之间的信息交互和应用功能与服务容器之间的连接。

进一步地，所述服务层包括用户服务微服务中心、资产管理微服务中心、账务支付微服务中心、运行监管微服务中心、运营管理微服务中心、订单及评价微服务中心和互联互通微服务中心。

进一步地，所述用户服务微服务中心提供充电用户、充电桩运营商、车联网系统管理员信息注册和查询功能；

所述资产管理微服务中心提供充电运营商的充电桩的注册、查询功能；

所述账务支付微服务中心提供用户的充值、缴费功能，提供以及通过银联、微信、支付宝多种渠道进行支付、查询功能；

所述运行监管微服务中心提供充电桩的状态查询、充电桩的选择策略、充电桩故障告警功能；

所述运营管理微服务中心提供电子券、红包、积分运营手段；

所述订单及评价微服务中心提供订单的生成、查询和统计功能，提供了充电用户、充电桩运营商信用评价能力；

所述互联互通微服务中心提供充电用户与充电桩运营商在同一车联网平台和不同车联网平台的注册充电、缴费功能。

进一步地，所述每个微服务都是独立的，都有各自的业务逻辑和适配器，都有各自独立的数据库。

进一步地，所述结构化数据采用分布式关系数据库；

所述非结构化数据采用分布式非结构化数据库；

所述热点数据采用分布式内存数据库。

进一步地，所述热点数据定义为即采即用的数据，包括充电金额、充电状态数据和充电电量数据；

所述结构化数据定义为过程数据，包括充电电压曲线、充电电流曲线数据；

所述非结构化数据定义为图片视频数据，包括用户图片、车辆图片和充电视频。

进一步地，所述协议层包括http协议、微信支付协议、支付宝协议、soap协议、socket协议和银行支付协议。

一种利用如上所述的基于微服务的电动汽车车联网系统平台实现充电的方法，所述方法为通过扫描二维码充电，其步骤如下：

充电用户使用第二系统平台b提供的app扫描第一系统平台a注册的充电桩的二维码，由第二系统平台b对充电用户进行用户鉴权，鉴权成功后向第一系统平台a发起设备认证请求，校验设备使用状态为可用后再次向第一系统平台a发起启动充电请求，由第一系统平台a将指令下发至充电桩；启动充电成功后，第一系统平台a在短周期内向第二系统平台b发送交互信息较少的充电状态信息，用户充电完成后在app中进行停止充电操作，第二系统平台b将指令发送至第一系统平台a，由第一系统平台a将停止充电指令下发至充电桩；完成停止充电操作后，第一系统平台a需将本次的充电订单返回至第二系统平台b平台进行初步对账操作；在第二系统平台b与设备运营商约定的周期内，设备运营商将本周期内的充电订单发送给第二系统平台b进行订单对账，并将对账结果返回至第二系统平台b。

另一种利用如上所述的基于微服务的电动汽车车联网系统平台实现充电的方法，所述方法为通过刷卡充电，其步骤如下：

充电用户使用第二系统平台b注册的充电卡在第三方厂商充电桩上进行充电时，在充电用户刷卡后由第一系统平台a将充电卡信息发送至第二系统平台b进行用户鉴权以及充电鉴权，在获取充电额度与充电授权后进行设备认证；完成设备认证后由第一系统平台a创建充电订单并发送至第二系统平台b，同时启动充电桩进行充电；在完成充电操作后，用户在充电桩上进行停止充电操作，停止后由第一系统平台a向第二系统平台b发送停止充电结果并发送本次充电订单；在第二系统平台b与第一系统平台a约定的周期内，第一系统平台a将本周期内的充电订单发送给第二系统平台b进行订单对账，并将对账结果返回至第二系统平台b。

本发明相对于现有技术的有益效果在于：

本发明利用“大云物移智”(大数据、云计算、物联网、移动通信、人工智能)技术，建设资源弹性供给、灵活调度和动态计量的满足充电业务的私有云平台，形成与云计算基础设施相适应的车联网平台应用云架构；按照“大平台+微服务”思路，通过云上构建车联网平台服务能力云化，构建面向应用服务开发的多个公共能力中心，构建充电服务、出行服务、增值服务、数据服务多个应用群和能力开放平台。该应平台具有更灵活、更个性化、更快速响应、更具可扩展性等特点，同时也更方便第三方服务商的接入。

附图说明

图1是本发明的车联网系统平台总体架构图。

图2是本发明的车联网系统平台能力中心建设框架图。

图3是本发明的车联网系统平台微服务体系架构图。

图4是本发明的扫码充电互联互通流程图。

图5是本发明的刷电卡充电互联互通流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的具体实施方案作详细的阐述。这些具体实施方式仅供叙述而并非用来限定本发明的范围或实施原则，本发明的保护范围仍以权利要求为准，包括在此基础上所作出的显而易见的变化或变动等。

如图1所示，本发明的车联网系统平台总体采用j2ee技术路线，微服务架构设计理念，按照从协议层、存储层、支撑层、服务层和展示层进行总体体系架构设计，每层具体内容如下：

协议层：基于j2ee技术线路，结合应用服务容器等中间件，构建支持http协议、微信支付协议、支付宝协议、soap协议、socket协议和银行支付协议的通信服务体系。

协议层包含各种银联机构和支付机构的缴费付款通道，包含系统平台与充电桩之间的信息交互，包含应用功能与服务容器之间的连接等。

存储层：实现结构化数据分布式部署；独立部署分布式存储产品，进行非结构化数据存储，同时为分析计算类业务建立基础条件；部署分布式内存数据库集群实现数据缓存，提高系统效率，适应业务应用需求；基于结构化数据库、非结构化数据库、热点数据实现数据访问组件，降低技术应用难度，提高应用效率。

存储层是指电动汽车系统平台基础数据的存储和访问物理介质和服务，将系统平台的结构化、非结构化、热点数据按照系统平台功能要求分布式存储在物理介质上，提供统一的存储和访问接口，对系统平台应用服务透明，具备动态拓展系统服务能力。

存储层的数据通过下层的协议层协议实现不同应用之间的数据交互，上层支撑层的功能基于存储层提供的数据和服务为服务层实现对数据的管理和服务。

支撑层：基于统一权限平台、流程管理平台、云服务总线、云消息总线、容器托管平台、短信服务平台、微信服务平台、地理信息系统、echarts组件、移动应用开发平台等进行系统常规业务功能实现，提高系统技术规范性。

支撑层是系统不同应用功能开发的统一平台，又称为技术组件层。

支撑层是系统平台架构的一个逻辑层次，支撑层的功能要通过统一平台，提供统一权限管理、统一公共图形组建、统一安全管理、统一地理服务、统一服务总线、统一消息总线工具来完成。

服务层：在技术组件层(支撑层)提供的技术条件下，采用微某服务思路对系统业务功能点进行及时实现，组合功能点成模块微服务集合，最终形成业务模块微服务中心。

服务层是以展示层的展示内容为着眼点，通过支撑层提供的权限管理、流程编排、云服务总线csb、消息队列mq、分布式任务调度schedulex、echarts组件工具开发的系统应用功能，将应用功能按照微服务的方式提供服务，支撑海量用户浏览和访问。

展示层：以网站、移动app、微信公众号形式作为系统展示应用入口。

从系统总体架构可以看出系统平台的核心是服务层。本发明以微服务的思想抽象系统平台的服务能力，梳理系统平台应用功能，构建松耦合、具备独立运行能力的服务中心。通过在私有云上构建能力中心，实现系统平台支撑大数据处理能力和大用户访问能力。

车联网系统平台是以充电用户、充电桩、充电桩运营商平台以及系统提供商平台为基础的统一充电、运营平台，其业务范围涵盖从用户办卡充值到用户充电缴费、从充电桩状态监视到指导用户最优充电策略、从多渠道支付到车联网平台与商之间的清分结算、从订单生成到用户评价以及从单独系统充电运营到不同车联网平台之间的互联互通。因此，系统平台包含用户服务中心、资产管理中心、财务支付中心、运行监控中心、运营管理中心、订单及评价中心和互联互通中心，通过微服务方式将七个中心业务有机结合，形成车联网系统平台能力中心总体框架，如图2所示。

用户服务中心提供充电用户、充电桩运营商、车联网系统管理员等信息注册和查询功能；资产管理中心提供充电运营商的充电桩的注册、查询功能；财务支付中心提供用户的充值、缴费功能，以及通过银联、微信、支付宝等多种渠道进行支付、查询等功能；运行监控中心提供充电桩的状态查询、选择策略、充电桩故障告警等功能；运营管理中心提供电子券、红包、积分等运营手段；订单及评价中心提供订单的生成、查询和统计功能，提供充电用户、充电桩运营商信用评价能力；互联互通中心提供充电用户与充电桩运营商在同一车联网平台和不同车联网平台的注册充电、缴费等功能。

每一个微服务一般完成某个特定的功能，例如可以将系统平台中的订单管理、客户管理、支付功能等设计成独立的微服务。每一个微服务都有各自的业务逻辑和适配器。如果该服务是提供外部大量访问功能，还会随之发布相应的api供其它微服务和应用客户端使用。该微服务可与其它微服务完成一个webui，运行时，每一个微服务可以是一个vm(公有云或者私有云的虚拟节点)或者是docker容器，如图3所示。

针对服务应用功能和数据库之间的关系，微服务架构模式设计核心思想是“去中心化”，不能像传统多个服务共享一个数据库。微服务架构设计需要将每个微服务建立各自的独立数据库，每个数据库根据服务的类型进行选择，如果该微服务实现的基础数据是结构化的，则数据库选择分布式结构化数据库，如果基础数据是热点数据，则采用分布式内存数据库。这种完全的松耦合的方式提升了系统服务处理能力，实现了运行实时监控和故障迅速定位。

充电用户、电动汽车、充电桩的飞速发展对系统平台处理能力提出了更高的要求，特别是系统平台基础业务数据种类较多，充电监视、用户访问等业务功能对基础业务数据的访问非常频繁，对这类数据的访问、存储的形式和访问的效率都有很高的要求。

基础业务数据类型包含瞬时电量、瞬时电流、瞬时电压、故障告警、充电桩状态等充电过程数据，包含用户信息、充电卡信息、充电桩资产信息等充电审核数据，包含支付金额、支付机构信息、结算金额等交易类数据，包含用户图片、车辆图片、充电视频等监控辅助数据等；按照基础业务数据的存储模式和数据访问频度，可将数据的类型划分为热点数据、结构化数据和非结构化数据三大类。热点数据定义为即采即用的数据，例如充电金额、充电状态数据和充电电量数据等，结构化数据定义为过程数据，例如充电电压曲线、充电电流曲线数据，非结构化数据定义为图片视频数据，例如用户图片、车辆图片、充电视频等。

表1基础业务数据类型及存储特征

如表1所示，为提高存取效率，热点数据的存取采用当前比较成熟的分布式内存数据库进行存储，典型的分布式内存数据库有redis、mengodb和gemfire等；结构化数据的存取可采用分布式关系数据库，典型的数据库有drds、sqlfire和memsql等；非结构数据的存储可采用分布式文件非结构化数据库，典型的数据库有oss、hbase等。

通过系统平台进行电动汽车充电，本发明所采用的方式有在充电桩上扫描二维码和刷卡两种。互联互通技术解决在充电桩与系统平台属于不同运营商的情况下，充电用户可以在任意充电桩进行充电。

图4所示描述了将扫描二维码充电定义为客户端发起充电的过程。充电用户使用系统平台b提供的app扫描系统平台a注册的充电桩的二维码，由系统平台b对充电用户进行用户鉴权，鉴权成功后向系统平台a发起设备认证请求，校验设备使用状态为可用后再次向系统平台a发起启动充电请求，由系统平台a将指令下发至充电桩。启动充电成功后，系统平台a在短周期内向系统平台b发送颗粒度小的充电状态信息，用户充电完成后在app中进行停止充电操作，系统平台b将指令发送至系统平台a，由系统平台a将停止充电指令下发至充电桩。完成停止充电操作后，系统平台a需将本次的充电订单返回至系统平台b平台进行初步对账操作。在系统平台b与设备运营商约定的周期内，设备运营商将本周期内的充电订单发送给系统平台b进行订单对账，并将对账结果返回至系统平台b。

如图5所示为将刷卡充电定义为充电桩设备发起充电的过程。充电用户使用系统平台b注册的充电卡在第三方厂商充电桩上进行充电时，在充电用户刷卡后由系统平台a将充电卡信息发送至系统平台b进行用户鉴权以及充电鉴权，在获取充电额度与充电授权后进行设备认证。完成设备认证后由系统平台a创建充电订单并发送至系统平台b，同时启动充电桩进行充电。在完成充电操作后，用户在充电桩上进行停止充电操作，停止后由系统平台a向系统平台b发送停止充电结果并发送本次充电订单。在系统平台b与系统平台a约定的周期内，系统平台a将本周期内的充电订单发送给系统平台b进行订单对账，并将对账结果返回至系统平台b。