基于RuBee/GPRS/GPS技术的电动汽车充电站智能管理系统

谢 岩，张国歌，高玉梅，张英山，薛 军

(鸡西电业局信息通信分公司，黑龙江 鸡西 158100)

随着电动汽车的不断发展和普及，其配套设施也受到了越来越多的关注，尤其是充电站的建设已经提到发展日程。美国、日本、以色列、法国和英国等国家都已开始建设各自的电动汽车充电设施，主要以充电桩为主［1－2］。然而，随着电动汽车充电站数量的不断增加，驾驶员如何能够快速到达所预约的充电站和对大量进站的车辆进行有效管理已成为日渐关注的问题。为此，本文设计了基于RuBee/GPRS/GPS技术的电动汽车充电站智能管理系统。该系统能够对电动汽车及充电站进行实时准确定位，并对充电站及进站车辆进行有效地管理，为充电站的推广和普及创造条件。

1 系统整体设计

系统硬件部分主要由ARM9处理器、GPRS模块、GPS接收模块、RuBee读写模块等组成，其系统框图如图1所示。

GPRS模块负责向电动汽车传输充电站位置坐标、剩余车位和充电桩等信息，以及向充电站传输驾驶员基本信息(姓名、身份证号)、电池型号等信息，实现信息的交换;GPS接收模块负责定位充电站和电动汽车位置坐标，电动汽车可根据充电站位置信息经路径规划快速到达该充电站;RuBee读写模块负责存储驾驶员基本信息、车型号、电池型号等，充电站工作人员可根据该模块所存储的信息对车辆进行有效管理。

2 系统硬件设计

2.1 处理器选型

图1 系统结构框图Fig．1 System structure diagram

本系统能接收到来自各个电动汽车GPRS模块所发送的大量数据信息，所以要求所选用的处理器必须具有高速的数据处理能力。因此，系统选用了主流嵌入式处理器ARM9，型号为STM32F103VCT6。该芯片是一款具有较高性价比和全性能 MMU的低功耗 ARM芯片，支持Windows CE、Linux、Palm OS等多种主流嵌入式操作系统［3］，支持数据Cache和指令 Cache，具有更高的指令和数据处理能力。

2.2 RuBee模块设计

RuBee(IEEE Std 1902.1—2009)是一种应用于物品识别的新型电子标识技术［4］。与RFID相比，RuBee传输距离更远，能够克服恶劣的环境，保密性更强，具有低功耗、有效通信范围0.5～30 m、工作数据速率300～9600 bit/s等特点。RuBee模块工作原理如图2所示。

RuBee标签内存储驾驶员基本信息、车型号、电池型号等信息，在进入电磁场后，接收阅读器发出射频信号，凭借感应电流所获得的能量发出存储在芯片中的基本信息，阅读器获取数据并解码后送至处理器进行数据处理［5］。

2.3 GPS模块设计

系统选用的是台湾鼎天 REB－3300GPS模块［6－7］，该模块性价比较高并适用于车载监控、车载导航等。GPS模块具体接线电路如图3所示。ARM9处理器与 REB－3300模块通过 TXD1和RXD1传输实时定位信息。

2.4 GPRS模块设计

系统选用的GPRS模块为PTM100模块，该模块体积小、便于集成、性价比高，具有三频带通信(GSM900/1800/1900MHZ)，电源电压为 3.3～5.5 V，外接SIM卡［8］。GPRS无线传输电路如图4所示。EMERGOFF输入脚为PTM100提供一个小于3.2 s的周期信号，IGT输入脚为PTM100的启动信号。

2.5 存储电路设计

存储模块主要存储电动汽车充电信息(车牌号、车型、电池型号等)以及位置信息，设计电路如图5所示。

图3 GPS模块设计图Fig.3 Design diagram of GPS module

图4 GPRS模块设计图Fig．4 Design diagram of GRPS module

图5 存储电路设计图Fig.5 Storage circuit design diagram

此存储电路为3.3 V稳压电源供电，当有存储信息传输时可通过LED指示灯的亮暗观察，电路右侧是FLASH卡槽，用于插FLASH卡。

3 系统软件设计

电动汽车充电站智能管理系统流程如图6所示。

若系统准备就绪，开始建立网络连接，连接成功后，GPRS网络开始进行信息交换;传输完毕后，充电站预留出该电动汽车充电或换电池的位置，电动汽车在接收到充电站的位置信息后，经路线规划快速到达所预约的充电站，从而实现对电动汽车充电站的有效管理。

4 结语

针对现实中电动汽车、充电站充电桩、电池数量的增加等问题，提出了一种基于RuBee/GPRS/GPS技术的电动汽车充电站智能管理系统终端设计方案。系统实现了对进站车辆、充电设施、工作人员的有效管理，以及对电动汽车、充电站的实时定位，为用户提供了一种低成本、高性能的智能管理方式。

图6 电动汽车充电站智能管理系统流程Fig.6 Intelligent management flow system for electric vehicle charging station

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