高速机电 | 一种基于高速公路通信网的收费站营运充电桩网络拓扑结构解析

高速公路营运充电桩项目的特点是分布式布局，站内各充电桩又是集中式管理的模式。各站分布在各地区、站间距离远、维护成本高，为保证充电桩的稳定运行，需要及时收集到充电桩的实时状态及异常信息。

为了能够及时监测到充电状态数据、充电异常信息，所有充电桩根据需要与服务器进行网络长连接并传递所有状态数据，数据传输量大、网络占用资源多，为较好的解决以上问题，根据高速公路通信网的实际情况，可以采用基于高速公路通信网的分站部署网络拓扑结构图，具体结构图如下：

网络拓扑结构说明

站服务器

站服务器负责充电设备稳定运行、设备监控、桩数据存储的服务器，它可管理一个或多个充电站，可以随着充电站的增减来增减站服务器。

站内所有充电桩数据实时向站服务器传输，站服务器数量可根据实际需要进行配置。

站服务器会部署充电桩终端管理系统、Redies缓存数据库（实时数据采用缓存处理，最大提升服务器性能）、充电桩日志数据库（保证各充电桩30天内数据信息）。

终端管理系统：主要负责管理与充电桩登录认证、充电握手、数据解析、参数配置、结束充电、报文传输、异常监测、任务下达、计费及设备监控待等功能；

Redies数据库：redies是一个开源的高性能的Key-value数据库，以缓存形式存储充电桩实时数据，当有会员充电时，从缓存中转发汽车充电信息，包括：充电时长、已充电百分比等信息。

充电桩日志数据库：因服务器容量有限，日志服务器记录所管理充电站下所有充电桩30天内的充电桩监控数据。如需要存储所有日志信息，需要定期对充电日志数据进行备份，日志数据库为MySQL数据库。

业务系统服务

业务系统服务需要提供接口服务器、业务服务器和站配置单。

接口服务器负责小程序端与后台间数据的传输与处理，对外提供的程序接口服务。

业务服务器上运行着充电站后台管理系统，此系统是平台管理员和站运维人员对平台管理的管理界面。

站配置单用于记录站服务器与充电站间的关联关系，当新增或变更充电站及站服务器时，只需要维护站配置单即可。

小程序端当需要读取桩信息或充电时，需要先读取站配置单信息，来了解数据存储位置。

中心数据库

为数据安全，本平台的中心数据库设计了三个数据库，分别为中心主数据库、备份数据库及异地备份数据库。

中心主数据库是核心数据库，用于存储整个系统的业务数据（不包括充电桩的实时状态数据，此类数据存储在站服务器），中心主数据库为双向存储，可读可写。

备份数据库用于存储核心数据库的备份数据，可定时对数据进行备份。

异地备份数据库是为了防止本地发生不可抗力原因，导致数据丢失情况发生的数据存储资源。

小程序端

会员端采用小程序进行充电操作，业务数据通过接口向中心主数据库读取数据，充电数据通过此充电站所对应的站服务器读取。

结语服务资源可扩展，降低服务器采购成本。根据充电站的不断扩展建设，按量采购站服务器资源，前期不用采购大量资源，按需配置。容错性更强。当一台站服务器出现问题时，只会影响此站服务器对应的充电站，不会影响其它充电站。降低中心主数据库压力。业务管理系统和中心主数据库只需要管理核心的业务数据即可，不需要对外与充电桩的长联接，降低中心主数据库压力。平台安全性高。中心主数据库是通过接口对外联接的，不对外暴露入口，保证存储信息安全。降低业务服务器压力，保证平台稳定性。通过此设计降低了业务服务器及中心主数据库压力，所有的压力都分摊在各站服务器上，可以有效地保证平台的稳定运行，保证小程序端用户的正常使用。

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