摘要：近几年，我国新能源汽车产业呈现出了爆发式增长的态势。国家机关、各地方政府也不断出台硬性指标帮助新能源汽车的推广，但并未达到预期的理想效果。通过对充电桩站点的实地调研和电动汽车司机的问卷调查，了解到他们最迫切的需求是“快速寻找到周围空闲的或者是排队人数较少的快速充电桩”。本文阐述的电动汽车充电桩信息分享系统，正是为解决这一需求而设计开发的。利用电动汽车司机这一群体，他们在充电的同时上报充电站点的运营状况和电桩实时使用情况，分享给其他人。
本文阐述了充电桩信息分享系统的需求分析，概要设计，详细设计，以及编码的实现。系统包括三个模块：信息管理模块，核心功能模块，数据处理模块。信息管理模块又分为用户个人信息管理模块，用户上传信息管理模块，积分管理模块。核心功能模块又分为电桩查询模块，电桩空闲信息模块，新桩上报模块，电桩纠错模块。数据处理模块又分为电桩推荐策略模块，用户上报数据审核模块。系统服务器端采用 Java 实现，运用了 Spring 框架作为整个项目的支持。数据库采用了 MySQL 数据库。系统移动端采取了微信公众号+HTML5 页面的方式实现，并采用了异步请求等方式提高性能。笔者完成了电动汽车充电桩信息分享系统的需求分析和架构设计，完成了其中信息管理模块与核心功能模块的概要设计、详细设计和编码实现部分，最后对系统进行了功能性测试和性能测试。
目前，电动汽车充电桩信息分享系统已成功上线，为广大电动汽车司机提供良好的充电信息服务。
关键词：充电桩；空闲信息；HTML5；Spring
ABSTRACT
ABSTRACT:
China's new energy vehicles industry today show explosive growth. Local governments are helping the promotion of new energy vehicles, but do not achieve the desired effect. By charging pile field research and questionnaire of electric car drivers learn that their most pressing need is "quick to find idle fast charging pile." The electric car charging pile information-sharing platform which paper describes, is designed to address this need. Using electric car drivers, they can report the operational status of the charging point and the usage of pile in real-time while they are charging. Sharing information with others.
Charging pile information sharing platform consists of three subsystems: information management subsystem, core function subsystem, data processing subsystem. Information management subsystem is divided into user information management module, user upload information management module, integration management module. Core function subsystem are divided into charging pile searching module, idle pile module, new pile reporting module, electric pile correction module. Data processing subsystem is divided into electric pile recommend policy module, users report data auditing module. System server-side is Java implementation, using Spring framework to support entire project. Choosing MySQL as database. Client side uses WeChat Official Accounts and HTML5, using an asynchronous request to enhance performance. The author completed requirements analysis and architecture design, and completed general design and detailed design of information management subsystem and the core functions of subsystems, including coding and functional test, performance test.
Now, Charging pile information sharing platform has been on-line, providing services for a majority of electric vehicle drivers.
KEYWORDS：Charging pile; idle information; HTML5; Spring framework
目 录
中文摘要 I
ABSTRACT II
目 录 1
1 绪论 1
1.1 项目背景及意义 ...................................................... 1
1.1.1 项目背景 ........................................................ 1
1.1.2 项目意义 ........................................................ 1
1.2 项目的难点及特色 .................................................... 2
1.2.1 项目难点 ........................................................ 2
1.2.2 项目特色 ........................................................ 3
1.3 本人主要工作 ........................................................ 3
1.4 项目的可行性分析 .................................................... 3
1.4.1 方案可行性 ...................................................... 3
1.4.2 技术可行性 ...................................................... 4
1.5 论文组织结构 ........................................................ 4
2 系统相关技术介绍 5
2.1 HTML5 概述 ......................................................... 5
2.2 JSON 概述........................................................... 5
2.3 AJAX 技术概述 ...................................................... 6
2.4 SPRING 框架概述 ...................................................... 6
3 充电桩信息分享系统需求分析 8
3.1 充电桩信息分享系统整体功能概述 ...................................... 8
3.2 充电桩信息分享系统功能性需求分析 ................................... 10
3.2.1 用户个人信息管理模块 ........................................... 11
3.2.2 信息审核管理模块 ............................................... 11
3.2.3 积分管理模块 ................................................... 12
3.2.4 电桩查询模块 ................................................... 12
3.2.5 电桩空闲信息上报模块 ........................................... 13
3.2.6 新桩上报模块 ................................................... 14
3.2.7 电桩信息纠错模块 ............................................... 15
3.2.8 数据审核模块 ................................................... 16
3.2.9 充电点优先级计算模块 ........................................... 16
3.3 非功能性需求 ....................................................... 16
3.4 本章小结 ........................................................... 17
4 充电桩信息分享系统概要设计 18
4.1 充电桩信息分享系统架构设计 ......................................... 18
4.2 充电桩信息分享系统数据库设计 ....................................... 20
4.3 本章小结 ........................................................... 22
5 充电桩信息分享系统详细设计与实现 23
5.1 个人信息管理模块的设计与实现 ....................................... 23
5.1.1 个人信息模块 ................................................... 23
5.1.2 积分管理模块 ................................................... 26
5.2 电桩查询模块的设计与实现 ........................................... 29
5.3 新桩上报模块的设计与实现 ........................................... 38
5.4 电桩空闲信息上报模块的设计与实现 ................................... 42
5.5 本章小结 ........................................................... 44
6 系统测试 45
6.1 功能性测试用例设计 ................................................. 45
6.2 性能测试用例设计 ................................................... 47
6.3 本章小结 ........................................................... 49
7 总结与展望 50
参考文献 51
致 谢 52
附 录 53
1 绪论
本章为绪论部分，主要介绍基于地理位置的电动汽车充电桩信息分享系统的项目背景、意义、开发的难点、项目的特色以及作者在开发中主要的工作，并且将阐述该系统的可行性分析以及本文的组织结构。
1.1 项目背景及意义
本章将介绍项目的背景及意义，主要介绍该系统产生的背景以及该项目能产生的实际意义。
1.1.1 项目背景
随着新能源技术的发展和国家政策的大力扶持，我国新能源汽车产业呈现爆发式增长态势。根据数据统计，2015 年我国新能源汽车的生产规模高达 38 万辆，同比增长了
4 倍，在国内汽车产量的比重上升到 1.55%。2016 年 2 月，国务院总理李克强主持召开国务院常务会议，连续发布了五项重要措施来鼓励国内新能源汽车产业的发展。
而与此同时，“政策热、市场冷”却成为当今国内新能源汽车发展情形的尴尬写照。虽然各示范城市地方财政对于新能源汽车有较大的补贴力度，国家机关、各地方政府也不断出台硬性指标帮助新能源汽车的推广，公共服务类及政府用车也正走向节能减排的道路，电动汽车需求量不断提高，但并未达到预期的理想效果。
通过到各个充电站点实地调研，并到电动汽车出租车公司访谈了解到，当今限制电动汽车进一步发展的关键问题就是：充电相关配套设施建设严重不足，各厂商充电设备不兼容，充电桩运营管理混乱。充电桩布局不合理，部分地区充电困难。这些问题最终导致了电动汽车充电难，充电排队严重。许多消费者在有补贴，不需要摇号的情况下也不愿购买电动汽车。对运营类司机，每次长达两三个小时的排队充电时间更是严重影响了他们的工作。
1.1.2 项目意义
通过对充电桩站点的实地调研和电动汽车司机的问卷调查，了解到当今电动汽车司机最迫切的需求是“快速寻找到附近空闲的或者是排队人数较少的快充电桩”。由于现在各个充电厂商之间接口并不兼容，暂时并没有一个电桩实时信息的统一平台。由于运营
类车辆的特点和续航里程的限制，他们充电时间较统一。为避免到站点后出现因“死桩”，
“坏桩”等问题无法充电，又往往会选择几个固定的，较可靠的站点进行充电。这样导致许多站点人满为患，排队严重，而许多站点的资源又无法得到充分利用的情况。而这一切都是因为实时信息的缺失导致的。
本文阐述的电动汽车充电桩信息分享系统，正是为解决这一需求而设计开发的。利用对充电桩使用频率最高的群体：电动汽车出租车司机和快车（专车）司机。运营类司机每天的充电次数为 2-3 次，长时间的排队是他们无法接受的，他们在寻找充电桩时最关心的也是充电桩的实时信息，以此来选择合适的站点进行充电。另一方面，他们在充电时能够获取所在站点的情况，可以上报充电点的运营状况和电桩实时使用情况。运营类司机作为信息的最大需求方，也是信息的提供方，利用自身作为信息传播源，也是信息的获取者。以现在的运营类电动汽车司机数量，也完全能够覆盖北京常用的充电站点。加上平台鼓励性质的补贴措施，保证信息的流动性。
1.2 项目的难点及特色
本节主要介绍该系统在设计和开发过程中的难点，以及该系统所具有的特色。
1.2.1 项目难点
移动端：
（1） 对当前地理位置和周围电桩点的快速获取和处理：HTML5 页面获取用户地理位置时间较长，根据地理位置获取周围 POI 点和电桩点的时间也较长。在用户使用该系统时会给用户带来不够顺畅的用户体验。在设计和开发阶段应该考虑如何优化这个过程。
（2） 对接入的百度地图的相关操作：包括拖拽定位，地图上绘制图标，气泡显示，地图点周围相关地标建筑的获取等。
服务器端：
（1） 服务器端架构搭建：利用 Spring 框架来搭建后台，并保证客户端的正常访问。
（2） 系统在开发时会尽量避免各个模块功能的耦合，遵循软件工程的原则，细化每一个模块的功能，为以后可能的功能扩展做准备。
（3） 用户在获取当前位置周围电桩点时，系统会有一个根据优先级的推荐策略。该优先级在项目冷启动时会有一个起始值，之后系统会分析用户在该充电点的使用状况和上传的数据不断自动更新优先级。
1.2.2 项目特色
（1） 利用 Spring 框架来完成服务器的搭建
（2） 分析用户的使用行为不断进化优先级推荐策略
（3） 项目采用 Scrum 敏捷开发模式来推进系统的开发，注重开发的效率和迭代性。
1.3 本人主要工作
作者参与整个项目的需求获取，系统设计与开发过程。并参与了产品的测试工作。需求分析阶段的主要工作为：
（1） 电动汽车行业与市场的调研。
（2） 相关人员的访谈与问卷调查。
（3） 资料的收集，整理与分析。
（4） 需求筛选与评审。
（5） 方案选择与可行性分析。开发阶段的主要工作为：
（1） 参与系统的架构设计。
（2） 系统数据库的设计
（3） 信息管理模块的开发。
（4） 充电桩查询模块开发。
（5） 电桩实时信息模块开发。
（6） 新桩上报模块开发。
1.4 项目的可行性分析
1.4.1 方案可行性
本项目采用 Scrum 敏捷开发模式进行开发，追求开发的效率与需求的迭代。这样能较快地进入市场，抢占先机，从用户的反馈意见中不断迭代需求，以此来不断更新产品，提高客户满意度。敏捷开发也是现在互联网产品开发的主流选择。
鉴于产品受众（电动汽车司机）接触信息最直接与最频繁的方式是使用手机微信，故决定系统采用公众号+HTML5 页面的方式实现。优点是可以利用“微信”这个天然的入口，为产品推广提供巨大的便利，利于产品在电动司机群体里传播推广。并且利用公
众号进行二次开发，可以使用腾讯公司提供的一些现有框架，能更快速地进行开发。使用公众号的缺点是部分功能会受公众号自身的限制。为克服这一问题，讨论后决定系统的具体功能以HTML5 页面方式开发展现。这样能最大自由度地定义自己的页面和功能。
1.4.2 技术可行性
系统移动端页面采用 HTML5 进行开发。主要看重 HTML5 对开发人员友好以及公众号对 HTML5 支持性较好的特点。另外为了系统将来有可能的功能拓展，HTML5 对多媒体元素（音频，视频）优秀的支持性也是选择的因素之一。
由于公众号默认采用的“腾讯地图”用户体验较差，故前端改为采用百度地图 API
实现系统相关的地图功能。
服务器端采用 Java 语言进行开发，并使用 Spring 框架作为整个项目的支持。在前端使用 Ajax 作异步处理，提高系统的流畅度。
1.5 论文组织结构
本文共分为七章，具体结构如下：
第 1 章为绪论。包括项目的背景、开发意义、项目的重点、项目的特色以及项目的可行性分析。
第 2 章为系统开发中所用到的关键技术的介绍。其中包括 HTML5 概述、JSON 概述、Ajax 概述、Spring 框架概述。
第 3 章为系统的需求分析。主要介绍了系统的整体需求和各模块的功能需求，以及系统相关的非功能性需求。
第 4 章为系统的概要设计。主要介绍系统的架构设计，整体呈现系统的子系统构成与它们之间的交互。以及系统的数据库设计。
第 6 章为系统的详细设计与实现。主要介绍了系统各个模块的设计与实现。
第 6 章为系统的测试。对系统进行全面的衡量。
第7 章为总结与展望。该章对全文进行了总结，并对系统的进一步完善提出了展望。
2 系统相关技术介绍
本章将主要介绍系统在开发过程中所采用的相关技术，包括 HTML5 技术、JSON、
Ajax 技术以及 Spring 框架。本章对上述技术的概念与优点进行介绍。
2.1 HTML5 概述
HTML5 为 HTML 的第五次重大升级。通过近八年的努力，万维网联盟才最终制定完成了 HTML5 标准规范，并公开发布。HTML5 的设计目的就是为了在移动设备上支持多媒体，扩展 HTML 网页的功能。一些新的语法特征，如 video、audio 和 canvas 标记，它们的引进也是为了支持这些功能。
HTML5 允许开发者在移动端的浏览器内开发自己的应用。本文所阐述的电动汽车充电桩信息分享系统移动端也是利用了 HTML5 的这个特点来进行开发。HTML5 手机应用的最大优势就是可以直接在网页上对应用进行调试和修改。通过这样的方式，原先开发人员可能需要花费巨大的时间开发才能达到的效果，利用 HTML5 可以轻易调试和实现。现在来看，HTML5 很可能会是独立移动应用的终结者，带来一条新的发展道路。
HTML5 还引进了其他一些新的功能，比如可以真正改变用户与文档的交互方式。由于
HTML5 技术将应用的功能直接加入了其内核，这将引导新一轮的移动技术潮流。
HTML5 的其他优点还包括以下几点：
1、提高了可用性，并改善了用户体验；
2、提供了有助于开发人员定义重要内容的新的标签；
3、开发人员可以利用 HTML5 给站点便捷地添加如视频和音频等多媒体元素；
4、HTML5 可以大量应用于移动应用程序或者游戏；
5、为网页提供优秀的可移植性。
2.2 JSON 概述
JSON 是JavaScript 对象表示法，即 JavaScript Object Notation，它是一种轻量级的数据交换格式。JSON 采用完全独立于语言的文本格式，是理想的数据交换语言。 JSON在易于机器解析和生成的同时，也有优秀的开发亲和性，易于开发者阅读和编写。它不依赖于语言，具有自我描述性，让开发者更加易于理解。 JSON 独立于语言与平台，一般使用 JavaScript 的语言结构来描述数据对象。JSON 有丰富的解析器以及 JSON 库，它们还支持许多不同的编程语言。JavaScript 程序还有丰富的内建函数，并可以使用内建函数，用 JSON 数据来生成原生的 JavaScript 对象。
2.3 AJAX 技术概述
AJAX，即“Asynchronous JavaScript And XML”（异步 JavaScript 和 XML），它是一种创建交互式网页应用的网页开发技术，用来快速创建动态网页的技术。
传统网页如果需要更新某块内容，则必须重新刷新整个网页页面。AJAX 只需在后台与服务器交换少量数据，就可以使网页实现异步更新。这就实现了对网页进行部分更新，而不用耗费大量资源来重新加载整个网页。
当用户在普通网页上填写完表单数据，然后点击确认后进行提交时，系统会将整个表单数据提交给服务器，服务器将它转发给处理表单的脚本，并等待脚本执行完成后再进行全新的页面的执行。这个页面也许是输入数据选择的某些选项的页面，或者带有某些返回数据填充的新生成的新表单的新页面。用户则需要等待服务器上程序处理，以及等待返回新表单。这时候页面上无任何内容，必须等到服务器受到返回数据后再重新绘制页面。这会导致用户体验性较差，用户在等待时得不到立即反馈。
Ajax 技术是由 JavaScript 对象中的 XMLHttpRequest 来进行核心支持。
XMLHttpRequest 是一种支持异步请求的技术。Ajax 允许 在 Web 表单和服务器之间使用 JavaScript 技术，放置 XMLHttpRequest 对象。用户在表单上填写信息后，提交的数据会提交给一些 JavaScript 对象，接着 JavaScript 对象转而向服务器发送请求。这时用户页面上不会有任何影响。实际上，JavaScript 是在后台发送请求，用户不会了解到请求的发出。因为请求是异步发送的，JavaScript 对象，用户，都不用去等待服务器的响应。用户会继续输入数据，继续自己的操作，正常使用系统。因此对用户来说，
XMLHttpRequest 是非阻塞的。
完成这一系列的处理后，数据由服务器返回给 JavaScript。JavaScript 可以迅速更新表单数据，从用户的角度来看过程并没有耗费时间。这就是 XMLHttpRequest 的强大之处。用户可以完全不用了解后台的处理细节与步骤，而享受敏捷响应的操作体验。
2.4 Spring 框架概述
Spring 是一个由 Rod Johnson 创建的轻量级开源框架，旨在为企业复杂的应用开发提供一个优秀的解决方案。Spring 使用基本的 JavaBean 来完成以前 EJB 完成的工作。并且 Spring 的用途不仅限于服务器端的开发。因为 Spring 松耦合和可测试性的特点，
Spring 可以用于任何 Java 应用中。
Spring 是一个轻量级容器框架，开发 Spring 的核心思想是控制反转，以及面向切面编程。它们的最大的目的就是使 J2EE 开发更加容易。Spring 框架中的对象不依赖于
Spring 的特定类，此外，Spring 在大小与开销两方面来说算一个轻量级，非侵入式的框架。
Spring 框架通过控制反转（IOC）来达到高内聚松耦合的特点。系统中不是对象在容器中寻找依赖，而是对象在容器初始化时就主动将依赖传递给它，而不是等待请求，对象的依赖在使用时会通过被动的方式传递进来。
Spring 框架支持面向切面编程（AOP），分离系统的业务逻辑，并对系统服务进行内聚性的开发。系统应用对象只关注它们自己的事务，业务逻辑。而其它的系统级关注点，类似日志或事务支持，由其他 Spring 对象帮助完成。
Spring 对系统应用对象的配置和生命周期由框架通过容器机制来实现。在 bean 创建一个独立的实例或者每次需要时都生成一个新的实例时，由一个可配置原型实现。开发人员可以自己决定每个 bean 如何被创建。
