謝 巖，張國歌，高玉梅，張英山，薛 軍

(雞西電業(yè)局信息通信分公司，黑龍江 雞西 158100)

隨著電動(dòng)汽車的不斷發(fā)展和普及，其配套設(shè)施也受到了越來越多的關(guān)注，尤其是充電站的建設(shè)已經(jīng)提到發(fā)展日程。美國、日本、以色列、法國和英國等國家都已開始建設(shè)各自的電動(dòng)汽車充電設(shè)施，主要以充電樁為主［1－2］。然而，隨著電動(dòng)汽車充電站數(shù)量的不斷增加，駕駛員如何能夠快速到達(dá)所預(yù)約的充電站和對(duì)大量進(jìn)站的車輛進(jìn)行有效管理已成為日漸關(guān)注的問題。為此，本文設(shè)計(jì)了基于RuBee/GPRS/GPS技術(shù)的電動(dòng)汽車充電站智能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)﹄妱?dòng)汽車及充電站進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確定位，并對(duì)充電站及進(jìn)站車輛進(jìn)行有效地管理，為充電站的推廣和普及創(chuàng)造條件。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)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(tǒng)框圖如圖1所示。

GPRS模塊負(fù)責(zé)向電動(dòng)汽車傳輸充電站位置坐標(biāo)、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(hào))、電池型號(hào)等信息，實(shí)現(xiàn)信息的交換;GPS接收模塊負(fù)責(zé)定位充電站和電動(dòng)汽車位置坐標(biāo)，電動(dòng)汽車可根據(jù)充電站位置信息經(jīng)路徑規(guī)劃快速到達(dá)該充電站;RuBee讀寫模塊負(fù)責(zé)存儲(chǔ)駕駛員基本信息、車型號(hào)、電池型號(hào)等，充電站工作人員可根據(jù)該模塊所存儲(chǔ)的信息對(duì)車輛進(jìn)行有效管理。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 處理器選型

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig．1 System structure diagram

本系統(tǒng)能接收到來自各個(gè)電動(dòng)汽車GPRS模塊所發(fā)送的大量數(shù)據(jù)信息，所以要求所選用的處理器必須具有高速的數(shù)據(jù)處理能力。因此，系統(tǒng)選用了主流嵌入式處理器ARM9，型號(hào)為STM32F103VCT6。該芯片是一款具有較高性價(jià)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(tǒng)［3］，支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache和指令 Cache，具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理能力。

2.2 RuBee模塊設(shè)計(jì)

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

RuBee標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)駕駛員基本信息、車型號(hào)、電池型號(hào)等信息，在進(jìn)入電磁場(chǎng)后，接收閱讀器發(fā)出射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)出存儲(chǔ)在芯片中的基本信息，閱讀器獲取數(shù)據(jù)并解碼后送至處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理［5］。

2.3 GPS模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)選用的是臺(tái)灣鼎天 REB－3300GPS模塊［6－7］，該模塊性價(jià)比較高并適用于車載監(jiān)控、車載導(dǎo)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(shí)時(shí)定位信息。

2.4 GPRS模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)選用的GPRS模塊為PTM100模塊，該模塊體積小、便于集成、性價(jià)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(gè)小于3.2 s的周期信號(hào)，IGT輸入腳為PTM100的啟動(dòng)信號(hào)。

2.5 存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)

存儲(chǔ)模塊主要存儲(chǔ)電動(dòng)汽車充電信息(車牌號(hào)、車型、電池型號(hào)等)以及位置信息，設(shè)計(jì)電路如圖5所示。

圖3 GPS模塊設(shè)計(jì)圖Fig.3 Design diagram of GPS module

圖4 GPRS模塊設(shè)計(jì)圖Fig．4 Design diagram of GRPS module

圖5 存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)圖Fig.5 Storage circuit design diagram

此存儲(chǔ)電路為3.3 V穩(wěn)壓電源供電，當(dāng)有存儲(chǔ)信息傳輸時(shí)可通過LED指示燈的亮暗觀察，電路右側(cè)是FLASH卡槽，用于插FLASH卡。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

電動(dòng)汽車充電站智能管理系統(tǒng)流程如圖6所示。

若系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒，開始建立網(wǎng)絡(luò)連接，連接成功后，GPRS網(wǎng)絡(luò)開始進(jìn)行信息交換;傳輸完畢后，充電站預(yù)留出該電動(dòng)汽車充電或換電池的位置，電動(dòng)汽車在接收到充電站的位置信息后，經(jīng)路線規(guī)劃快速到達(dá)所預(yù)約的充電站，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車充電站的有效管理。

4 結(jié)語

針對(duì)現(xiàn)實(shí)中電動(dòng)汽車、充電站充電樁、電池?cái)?shù)量的增加等問題，提出了一種基于RuBee/GPRS/GPS技術(shù)的電動(dòng)汽車充電站智能管理系統(tǒng)終端設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)進(jìn)站車輛、充電設(shè)施、工作人員的有效管理，以及對(duì)電動(dòng)汽車、充電站的實(shí)時(shí)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(dòng)汽車充電站智能管理系統(tǒng)流程Fig.6 Intelligent management flow system for electric vehicle charging station

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