电动汽车充电站智能管理系统的设计与实现

 孟  莹，曹以龙，曾俊冬

（上海电力学院，上海200090）

摘要：现有电动汽车充电站存在地理位置分散、数量有限及缺乏统一调度等问题，严重影响了电动汽车的推广和普及。针对该问题设计并实现了一套电动汽车充电站智能管理系统。该系统集中管理并发布所服务区域内全部充电站的实时信息，对需要充电的电动汽车和充电桩进行统一调度，同时为电动汽车用户提供充电预约、路径引导、在线支付等辅助服务。系统采用B/S架构设计，将基于MVC设计模式的Joomla!框架引入到系统开发中，并采用LAMP开发平台进行了系统的设计与实现。该管理系统有效地解决了电动汽车充电难问题，提高了充电设施的利用率，对电动汽车的大面积推广具有良好的推动作用。

关键词：电动汽车；充电站；信息管理系统

中图分类号：TP302文章编号：1006 -2394（2016）05 - 0022 - 03

0  引言

 近年来，能源与环境问题越来越严重，电动汽车以电代油，减少了尾气排放的同时节约了能源。伴随着电动汽车的发展和普及，充电站得到广泛建设。然而现有电动汽车充电站存在地理位置分散、数量有限及缺乏统一调度等问题，严重影响了电动汽车充电的便捷性，同时造成了大量充电站资源的闲置浪费。因此如何快速便捷的为电动汽车寻找到合适的充电站进行能量补给，成为一个急需解决的问题。

 为解决上述问题，本文在系统需求分析基础上，提出一种电动汽车充电站智能管理系统的设计方案，并基于Joo mla 1 2.5和LAMP( Linux-Apache-My SQL- PHP)开发平台进行了系统的开发与实现。

1  需求分析及功能设计

 需求分析是信息系统开发的必经阶段，该过程主要是确定系统所应具备的功能与特性。电动汽车充电站智能管理系统采用网络化技术，对区域内所有的电动汽车充电站实行网络化的信息集中管理，并为电动汽车用户提供充电网络服务。根据其业务需求及工作流程，该管理系统主要分为用户管理、充电站管理、充电桩管理、电动汽车管理、预约管理、付费管理和充值管理等功能模块，每个功能模块下又有与之对应的细分功能，从而为电动汽车用户的查询、预约、路径引导及在线支付等功能提供支持。系统主要功能模块如图1所示。

  2数据库设计与实现

 本系统采用My SQL数据库进行数据存储，由于 My SQL可以运行在多种操作系统下，为了简化设计流程，设计过程中使用数据库规范化设计软件Power De-signer在Windows系统下规范数据库的过程设计，最后将生成的My SQL数据库移植到在Linux系统下运行。设计时通过构建数据库的概念数据模型，进而生成数据库的物理数据模型和逻辑数据模型，再通过将Power Designer与My SQL数据库进行连接，最终生成My SQL数据库中的表。

  2.1概念设计

 数据库概念设计就是将系统需求分析得到的用户需求抽象为概念模型。其设计过程是通过象集得到实体，通过定义对象的属性得到基本数据元素，将对象的结构中转化为实体间的关系。电动汽车充电站智能管理系统的实体包括用户、账户、消费记录、充值记录、充电站、充电桩、电动汽车、车型八个。各实体间的关系为：账户属于用户，账户包括消费记录和充值记录，用户拥有电动汽车，充电站包括充电桩，用户和充电桩为预约关系，电动汽车和充电桩为充电关系。分析得到上述实体的属性、属性的数据类型以及主关键字，使用Power Designer将上述实体以及实体间关系转化为概念数据模型，如图2所示。

2.2逻辑设计

 数据库逻辑设计是利用转换规则将概念数据模型转换为初始关系模式集，然后利用关系规范化理论对关系模式进行优化，以获得优良的数据库设计。使用Power Designer将上述概念数据模型生成逻辑数据模型如3图所示。该数据库逻辑数据模型中每个实体的属性都是简单属性，同时不存在部分函数的依赖关系；并且每个非主属性不传递依赖于关系模式的候选码，因此这个关系模型满足3NF的要求。

2.3数据库实现

 使用Power Designer生成数据库物理数据模型，在数据库的物理数据模型中对数据的存储结构和访问机制进行了更高层次的描述。由物理数据模型进一步生成数据源文件ecms . sql，将该数据源文件与由My SQL的可视化操作软件My SQL Workbench建立的空数据库进行连接后即可生成数据库中的表，完成数据库的建设。

3系统实现

 电动汽车充电站智能管理系统采用B/S( Brow-ser/Server浏览器／服务器)三层网络架构设计，使用Joomla!框架开发实现。Joomla!是基于MVC（Model-View-Controller，模型．视图一控制器）设计模式的内容管理系统，MVC设计模式将应用分成模型层、视图层和控制层，将系统的业务模型和用户界面相分离，提高了代码的可复用性，减少了代码的维护量。MVC设计模式本身比较复杂，因此本系统采用Joomlai进行开发设计，可以简化相关模块、组件、插件等扩展的设计开发，而且网页的外观设计远离了核心代码，可以自由设计网站外观布局。

 电动汽车充电站智能管理系统通过对用户组的权限设置，实现不同用户访问内容的不同。各级别用户组的功能权限如表1所示。

 系统通过CSS+HTML定义网站色彩效果、字体效果、浏览效果、图片效果等，完成了网站的外观设计。通过对已有组件、模块进行安装、再设计实现了网站各基本功能，并通过百度地图API开发了地图导航模块，实现了系统的导航功能。

 系统最终通过控制不同用户登陆系统后导航栏菜单项的不同，进而为不同级别用户组提供不同的功能服务。图4为电动汽车客户登录后所显示的页面，其导航栏菜单有首页、充电站信息查询、预约充电桩、路线引导、交易记录、个人信息管理等栏目。图5为管理员登录系统后显示的页面，其导航栏菜单项为首页、充电站信息查询、充电站信息提交、充电桩信息提交、个人信息管理等栏目。

4总结

 本文通过对现有充电站运作模式及用户需求的分析，提出了电动汽车充电站智能管理系统的设计方案，设计了系统数据库并基于Joomla！ 2.5以及LAMP开发平台完成了系统的开发与实现。该系统实现了对所辖区域内所有充电设施的集中管理，对电动汽车和充电设施实行了统一调度，同时为电动汽车用户提供了充电装置查询、充电预约、路线引导、在线支付等一系列服务。该系统有效解决了电动汽车用户充电不便的问题，同时提高了充电设施的利用率。