一种物联网架构的应用系统的制作方法

1.本发明涉及物联网领域，具体涉及一种物联网架构的应用系统。


背景技术：

2.现有技术中引用了标准组织esti在其描述m2m(machine to machine)中所定义的顶层架构实现，如图1所示，目前业界通用的物联网架构与其类似，主要涉及四个部分，包括：1.设备接入层；2.边缘网关；3.承载网；4.服务端；设备接入层所使用的是mcu，蓝牙，wifi等智能控制和通讯功能。以及行业内特定的应用功能，本发明涉及的是充电控制功能，边缘网关的无线中长距离通讯选择4g/2g,lora,nb-iot；有线长距通讯科选择有线宽带等；承载网可以为g/2g基站，移动承载网，城际网，省际骨干网，国家骨干网，国际海缆等；服务端为mqtt(message queuing telemetry transport，消息队列遥测传输)网关,vpn网关，安全接入认证，消息中间件，业务服务器，业务数据服务器mysql技术，过程数据mongodb等。此外在充电行业相关的通信协议标准ocpp(开放电桩协议)。
3.现有物联网架构在充电行业应用中的缺陷或问题：
4.1.充电桩建设位置信号差，包括地下停车场，高速公路都需要大量充电桩，难联网；
5.2.依赖远程控制功能不稳定，用户体验差，无网络情况下抄表不及时，业务订单结算慢；
6.3.安全性差，无线数据容易被拦截和攻击；
7.4.充电桩故障反馈和定位难，充电桩系统计算和通讯资源能力限制，线上运营和故障排除缺乏有效手段；
8.5.联网成本高，流量消耗快。
9.因此，需对现有技术加以改进。


技术实现要素：

10.为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种物联网架构的应用系统，解决由于承载网和4g信号覆盖差导致的充电桩联网难，远程控制功能不稳定，用户结算慢的问题。
11.为实现上述目的，本发明提供了一种物联网架构的应用系统，用于汽车充电行业，包括充电桩装置、边缘网关和物联网管理平台，所述边缘网关分别与所述充电桩装置、物联网管理平台通信连接，所述边缘网关接收所述充电桩装置内的信号进行转换后发送至物联网管理平台，或者所述边缘网关接收所述物联网管理平台的信息并进行处理后发送至充电桩管理装置。
12.上述的物联网架构的应用系统，所述边缘网关收到充电桩装置的心跳信息，按照mqtt/ocpp标准协议约定写入周期性心跳json文件上传给物联网管理平台。
13.上述的物联网架构的应用系统，该心跳周期为10秒。
14.上述的物联网架构的应用系统，边缘网关收到充电桩装置的设备状态变化指令后
转译为ocpp协议定义的jason格式上传至后台。
15.上述的物联网架构的应用系统，边缘网关收到充电桩装置的充电请求或者充电停止后向所述物联网管理平台发起验证或停止告知，边缘网关将验证结果或停止告知反馈至充电桩装置。
16.上述的物联网架构的应用系统，所述边缘网关收到所述物联网管理平台的急停信息后，发送至充电桩装置，边缘网关收到充电桩装置的远程停止成功的信息后反馈至物联网管理平台。
17.相对于现有技术而言，本发明采用以上技术方案，使其具有的有益效果是：
18.1、通过物联网关提供分布式边缘计算能力，解决由于承载网和4g信号覆盖差导致的充电桩联网难，远程控制功能不稳定，用户结算慢的问题；
19.2、通过物联网关和电桩的通信协议，携带电桩状态，电桩充电量，电桩暂停服务原因，电桩故障等信息，并能传递给远程服务端，辅助线上运营和故障排除；
20.3、通过物联网关的实现抄表和边缘计算统计功能，减少数据交互，降低流量消耗。
附图说明
21.图1为现有技术中物联网架构的原理图；
22.图2为本发明物联网架构的应用系统中心跳监听及周期上传的原理图；
23.图3为本发明物联网架构的应用系统中电桩状态上报及转译上传的原理图；
24.图4为本发明物联网架构的应用系统中充电验证过程的原理图；
25.图5为本发明物联网架构的应用系统中充电停止告知的原理图；
26.图6为本发明物联网架构的应用系统中远程控制停止充电的原理图；
27.图7为本发明物联网架构的应用系统中抄表逻辑的原理图；
28.图8为本发明物联网架构的应用系统中标记逻辑的原理图。
具体实施方式
29.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
30.本说明书所附图式、所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
31.本发明的一种物联网架构的应用系统，用于汽车充电行业，包括充电桩装置、边缘网关和物联网管理平台，边缘网关分别与充电桩装置、物联网管理平台通信连接，边缘网关接收充电桩装置内的信号进行转换后发送至物联网管理平台，或者边缘网关接收物联网管理平台的信息并进行处理后发送至充电桩管理装置。
32.充电桩为客户汽车提供充电的装置，同时具备本地业务处理以及蓝牙，wifi以及
rj45网口的通讯能力；边缘网关：基于开源openwrt二次开发，主要提供设备接入和网络通讯基本功能以及支持充电业务的边缘计算功能(具体功能和技术实现将在下面专利保护点中一一阐述。)。充电业务实现边缘网关到后台基于标准ocpp(open charge point protocol)协议约定进行充电验证和远程启停，充电状态告知等相关功能，同时将电桩和后台的指令交换实现由ocpp到基于依威自定义的充电指令的转换发给电桩；物联网管理平台：基于mqtt协议收集电桩和边缘网关设备状态信息，基于ocpp协议电桩连接请求和认证，电桩的配置管理，固件升级，以及充电过程启停控制及状态回传。
33.在实际充电业务中，由于网络可靠性，电桩内部嵌入式系统资源有限等原因电桩并不保障100％能够和后台通讯或有效的实现高效的指令解析和执行，因此在对电桩接入管理，以及充电过程中的协议交互，需要由边缘网关实现ocpp协议转译为电桩约定的基于socket的二进制指令来完成整个充电业务，整个物联网架构下协议转换及业务处理流程主要包括设备在线心跳监听和转译周期回传(ocpp协议约定)，设备状态变化上报，充电请求及验证、远程充电、充电停止告知，具体流程如图2所示，边缘网关会收到来自电桩的周期性心跳，约定基于tcp soket扩展字段中自定义的0x81指令标识电桩及其在线状态，周期约定为10秒，边缘网关3～5分钟为一周期，依据电桩的在线状态按照mqtt/ocpp标准协议约定写入心跳json文件上传给物联网管理平台。
34.0x81指令数据格式定义：
[0035][0036]
[0037]
另外，电桩状态上报及转译上传、充电验证过程、充电停止告知的过程与上一种类似，边缘网关收到来自电桩的设备状态变化指令(0x81)转译为ocpp协议定义的jason格式上传至后台，如图3至图5所示，边缘网关收到充电桩装置的设备状态变化指令后转译为ocpp协议定义的jason格式上传至后台的物联网管理平台；边缘网关收到充电桩装置的充电请求或者充电停止后向所述物联网管理平台发起验证或停止告知，边缘网关将验证结果或停止告知反馈至充电桩装置；在远程控制停止充电的过程中，如图6所示，边缘网关收到所述物联网管理平台的急停信息后，发送至充电桩装置，边缘网关收到充电桩装置的远程停止成功的信息后反馈至物联网管理平台。
[0038]
在使用时，实际发生的充电量需要结合用户信息上传至后台,该过程简单称之为抄表。但在实际业务应用中需要考虑网络稳定性，订单结算及时性，避免数据冗余上传等复杂需求。因此物联网的充电解决方案定义了相关的抄表业务和标记业务逻辑(避免重复抄表上传)逻辑，抄表逻辑如图7所示，标记逻辑如图8所示，标记的目的是为了避免重复上传充电记录节省宝贵的移动流量，将已经上传至后台的充电记录由后台确认后发起标记指令，通过路由器转译后由充电桩装置，在本地将记录中的上传标识位进行标记。
[0039]
本发明的物联网架构的应用系统，通过手机app生成的订单信息通过蓝牙到充电桩装置，再由充电桩装置回传给本地路由器完成本地快速结算，通过物联网关和电桩的通信协议，携带电桩状态，电桩充电量，电桩暂停服务原因，电桩故障等信息，并能传递给远程服务端，辅助线上运营和故障排除，同时也减少了数据交互，降低流量消耗。
[0040]
以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改做出若干简单推演、变形或替换，这并不影响发明的实质内容。