一种基于LBS技术的电动汽车充电类APP的设计方案

文/李明 赵力钊 何剑 秦晓敏

在全国大力推广绿色出行的大背景下，电动汽车迅速普及。国家积极建设充电桩站等基础设施。同时，随着云计算与移动软件技术的高速发展，国家电网联合各单位发布充电服务类APP应用，如聚能充、智芯智控等。这类应用只提供充电桩站位置等信息的展示功能，对充电桩可用状态实时更新支持并不十分完善。

针对目前国内充电服务类应用的现状，本文提出了一种基于LBS云服务的电动汽车智能充电系统的架构方案，解决移动客户端大数量充电桩站状态信息实时同步问题。

1 智能充电服务类应用面临的问题

此类系统通常由充电桩站、业务服务器和移动端应用三部分组成，而客户端通常采用以下的方案来实现：

（1）在地图上加图标的方式标注出充电桩站的位置；

（2）用不同的图标区分桩站的最新可用状态。

在这种系统中，服务器处理大量的桩站可用状态的查询请求，此类APP必将面临以下几个问题：

图1：系统结构

表1：缓存时间表

表2：标注聚合计算时间表

图2：矩形检索区域

图3：桩站聚合图

（1）桩站数量过多时，数据加载及显示时间过长；

（2）在地图缩放，地图上桩站图标会重叠显示；

（3）桩站可用状态改变时，需要实时更新数据量过大。

针对以上问题本文提出了一种基于LBS云技术的充电服务类APP实现的解决方案，将状态更新请求的处理分离出来让性能更好的LBS服务器去处理。如图1所示。

（1）业务服务器是充电业务的管理平台。提供桩站数据发布、预约、充电控制、计费结算等业务流程的处理。并收集充电桩可用状态信息及时同步到LBS服务器上。

（2）智能充电桩是为电动汽车提供充电服务的主要装置。充电桩密集区通常建设成充电站，充电桩通过无线网络将状态及充电参数等信息及时上报给业务服务器。

（3）LBS服务器是用来解决基于位置数据的维护和检索问题。百度LBS云就是提供海量数据的存储、检索、展示三大功能的LBS服务器。将桩站可用状态信息的查询计算放在LBS服务器上，能够充分利用业务服务器的计算资源。

（4）移动客户端为电动汽车用户提供充电管理的操作接口。用户通过客户端可以实时查看周边的充电桩位置和可用状态信息、位置导航，预约充电结算等操作功能。

2 移动端APP优化方案设计

2.1 缓存充电桩站基础数据，避免重复数据加载

充电桩站建设完成后，充电桩的经纬度位置坐标、电源类型和名称等基础信息不会频繁变更，APP客户端将这些数据缓存到本地，并在信息有更新的时候保持同步。

2.2 充电桩可用状态及时刷新方案

为了解决桩站状态更新问题，本文结合LBS 矩形检索优化客户端的实现方案。LBS矩形检索是指可检索指定矩形范围内的POI(Point Of Interest)信息，检索区域通过范围参数设定的矩形左下角和右上角的经纬度坐标来确定。百度 LBS 云服务允许开发者为POI扩展自定义字段，本文系统利用这些字段存储桩站的名称，可用状态信息等。

当 APP用户查找其附近的充电桩站时，用户关心的是地图中可见区域内的充电桩站（如图2），APP 只更新该矩形区域内的桩站状态信息能够将更新的数据量减少到最低。APP 端根据最新的状态数据更新桩站对应的图标。当用户进行地图区域操作时立即更新一次。当用户停留在某个区域一定时间后，APP 端再利用矩形检索周期地状态更新。

如图3表示，当用户使用APP客户端查看地图上城市级别范围的可用桩站时，将地理位置重叠的充电桩站聚合到一起，并用数量标注表示该范围内桩站个数。这样可以解决桩站过密时引起的显示重叠问题，当 APP 地图可视区域内只有聚合标注即没有单独的充电桩站时，此时不再向 LBS 云检索服务器发启检索请求。

3 实践分析

笔者在iOS平台，采用百度地图LBS云API，模拟1k、4k和10k个桩站数据并进行对比分析。统计缓存、聚合和状态更新等性能参数。

初始化缓存时如表1所示。

APP首次启动时，桩站基础数据从业务服务器下载，耗时较长。APP再次启动时从本地缓存直接读取，加载数据快。根据地图比例尺的大小不同，百度地图分为20（3-22）个不同的缩放级别，如20～20为街道级、14为县区级、6为市区级、3～5为洲域级，级别数值越小可视区域加载的地域范围越大，显示的桩站点数就越多，对应不同的缩放级别，计算聚合的时间对比如表2。

随着桩站点数的增加，桩站状态更新的处理时间也会增加，当地图缩放到较广的地域级别（如14级）时，重叠桩站标注聚合点较多，在这个级别下不再更新桩站可用状态。当在这个缩放级别之上时，即非聚合点较多时，应用 LBS 矩形检索检测可见区域内独立桩站可用状态信息。这样就最大程度上保证了用户关心区域内的桩站可用状态的及时性，且做到了请求数据量最少。

4 结论

采用专用的 LBS 云服务器处理充电桩站可用状态更新请求，并结合桩站基础数据缓存、标注聚合方案提供用户使用体验并减少状态更新的请求量。

应用LBS云检索技术实现的电动汽车充电类APP可以高效地处理充电桩站可用状态及时更新等需求，给充电用户较好的使用体验。