基于蓝牙5.0的智能充电桩组网技术研究与实现

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近年来,随着我国电动自行车产业的迅速发展,充电桩等相关配套基础设施的建设也越来越受到重视。早期传统的充电桩在面对日益增长的充电需求时,常因硬件性能不足、配套软件体验差、管理成本高等问题显得力不从心。所以当前亟需要一种简洁有效的组网技术来加强对充电桩的集中管理与维护,以为用户提供安全、稳定的充电服务。通过对智能充电桩系统的需求分析和整体设计,确定了组网技术由数据通信模块和网络管理模块组成,其中数据通信模块基于蓝牙5.0协议栈实现,负责为系统提供安全可靠的数据传输,网络管理模块负责实现对网络中设备节点的管理以及数据的路由转发,并确定了网络的拓扑结构为无线网状网络。在无线网状网络中,路由算法对网络的整体质量有较大影响,在对比分析了现有的无线自组网路由算法后发现,机会路由算法在数据送达率等方面明显优于传统路由算法。由此,在确定路由度量等关键参数后,设计了一种基于低功耗蓝牙广播的机会路由算法,并对后备节点集的选择、协调策略等算法关键步骤进行了阐述,最后通过MATLAB仿真软件对该算法进行了性能测试与分析。智能充电桩组网技术的实现过程中,首先在数据通信模块内设计了基于蓝牙广播的三层通信协议:接入层、网络层、承载层,其中承载层负责实现蓝牙协议层面的数据发送与接收;网络层负责实现数据包的分包与重组;接入层与业务应用直接交互,负责实现数据的加解密及分发,三层协议相互配合,共同为系统提供安全、可靠的数据传输。然后在数据通信模块的基础上,对网络管理模块中的网络初始化、路由转发、状态监测、节点入退网等关键功能进行了实现,其中路由转发功能基于前面设计的机会路由算法实现。最后通过测试验证了该技术可以实现对充电桩的组网集中管理。
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