鸿蒙充电桩状态查询（附近空闲桩/预约充电）详解
【摘要】 一、引言在新能源汽车普及的背景下，充电桩状态查询与预约充电已成为车主的核心需求。用户常面临“寻找附近空闲充电桩难”“到达后桩已被占用”“充电排队时间长”等问题。鸿蒙操作系统（HarmonyOS）凭借其 分布式设备发现、实时状态同步 和 低延迟通信 能力，为充电桩管理提供了“附近空闲桩查询+预约充电”的一站式解决方案——车主通过手机APP或车机系统，实时查看周边...
一、引言
二、技术背景
1. 鸿蒙充电桩状态查询架构
-
充电桩设备发现：通过鸿蒙 分布式软总线（Distributed SoftBus） 自动发现周边充电桩设备（如支持鸿蒙协议的公共充电桩、私人充电桩），获取设备ID、位置坐标（经纬度）和基础信息（如功率、接口类型）； -
空闲状态查询：实时获取充电桩的当前使用状态（如“空闲”“占用”“故障”），并通过分布式数据库同步至用户终端（手机/车机）； -
预约充电管理：用户可选择指定充电桩并预约使用时间（如“1小时后开始充电”），系统锁定该桩直至预约时间到达，避免被其他用户占用； -
实时状态同步：充电桩状态变更（如“空闲→占用”“预约→使用中”）实时推送至用户终端，确保信息准确性； -
低延迟通信：通过鸿蒙软总线实现手机/车机与充电桩的直连（或通过云端中转），保障状态查询与预约指令的快速响应（<500ms）。
2. 核心技术点
-
分布式设备发现：基于鸿蒙设备类型标签（如“充电桩”）和地理位置（如“半径500米”），快速筛选周边可用充电桩； -
状态同步机制：充电桩状态（空闲/占用/预约）通过分布式数据库（如@ohos.data.preferences）或实时消息队列（如MQTT）同步至用户终端； -
预约冲突处理：通过分布式锁（如Redis分布式锁或鸿蒙原生锁）确保同一充电桩在同一时间段仅被一个用户预约； -
位置服务集成：结合鸿蒙 位置服务API（@ohos.location） 获取用户当前位置，计算与周边充电桩的距离并排序。
三、应用使用场景
1. 日常出行充电
-
场景描述：车主驾车外出时，通过手机APP点击“查找附近充电桩”，系统显示“3公里内空闲充电桩5个，最近桩距200米（空闲）”，选择该桩并预约“10分钟后使用”，到达后直接插枪充电； -
需求：实时空闲桩查询（按距离排序）、预约充电（指定时间锁定）、状态实时同步（避免到达后桩被占用）。
2. 长途出行规划
-
场景描述：车主计划长途自驾（如从北京到上海），通过车机系统提前查询沿途高速服务区的充电桩状态（如“G4高速某服务区，空闲快充桩2个”），并预约“下午3点到达时使用”，确保行程无中断； -
需求：跨区域充电桩检索（结合地图导航）、预约时间灵活设置（支持小时级预约）、状态跨设备同步（手机/车机均可见）。
3. 共享充电桩管理
-
场景描述：私人充电桩主通过APP将自家充电桩设置为“共享模式”，其他车主可查询该桩的空闲时段（如“晚上8点至次日早上8点空闲”），并预约使用，共享收益； -
需求：多用户预约冲突处理（同一桩不同时间段分配）、共享状态标识（区分私有/共享桩）、收益统计（预约次数/使用时长）。
4. 高峰时段避堵
-
场景描述：晚高峰时段（如晚上7-9点），车主通过APP查看周边充电桩的实时状态（如“某商场充电桩当前占用率80%”），选择“空闲率>50%”的桩（如小区内私人桩）并预约，避免排队等待； -
需求：实时占用率统计（基于当前使用桩数/总桩数）、智能推荐（优先显示空闲率高的桩）。
四、不同场景下详细代码实现
场景 1：手机APP查询附近空闲充电桩（基础版）
1.1 项目结构
ChargingPileApp/
├── entry/src/main/ets/pages/
│ ├── Index.ets // 主页面（查询附近空闲桩）
│ ├── PileManager.ets // 充电桩状态查询逻辑
│ └── LocationManager.ets // 位置服务管理
├── entry/src/main/module.json5 // 模块配置（声明位置与分布式设备权限）
└── build-profile.json51.2 权限配置（module.json5）
{
"module": {
"name": "entry",
"type": "entry",
"description": "$string:module_desc",
"mainElement": "EntryAbility",
"deviceTypes": [
"phone", // 手机端查询
"car" // 可扩展车机端
],
"deliveryWithInstall": true,
"installationFree": false,
"requestPermissions": [
{
"name": "ohos.permission.DISTRIBUTED_DEVICE", // 分布式设备管理权限
"reason": "$string:distributed_device_permission_reason"
},
{
"name": "ohos.permission.LOCATION", // 位置权限（获取当前位置）
"reason": "$string:location_permission_reason"
},
{
"name": "ohos.permission.NEARBY_DEVICES", // 附近设备发现权限
"reason": "$string:nearby_devices_permission_reason"
}
],
"abilities": [
{
"name": "EntryAbility",
"srcEntry": "./ets/entryability/EntryAbility.ts",
"description": "$string:EntryAbility_desc",
"icon": "$media:icon",
"label": "$string:EntryAbility_label",
"startWindowIcon": "$media:icon",
"startWindowBackground": "$color:start_window_background",
"exported": true,
"skills": [
{
"entities": [
"entity.system.home"
],
"actions": [
"action.system.home"
]
}
]
}
]
}
}1.3 位置服务管理（LocationManager.ets）
// entry/src/main/ets/pages/LocationManager.ets
import location from '@ohos.location'; // 鸿蒙位置服务模块
export class LocationManager {
// 获取当前用户位置（经纬度）
async getCurrentLocation(): Promise<{ latitude: number; longitude: number }> {
try {
// 创建位置请求（高精度模式）
const request = new location.LocationRequest();
request.priority = location.LocationRequestPriority.PRIORITY_HIGH_ACCURACY;
request.interval = 1000; // 1秒更新一次（实际可调整）
// 获取位置回调
return new Promise((resolve, reject) => {
location.getLocation(request, (error, position) => {
if (error) {
reject(error);
} else {
resolve({
latitude: position.latitude,
longitude: position.longitude
});
}
});
});
} catch (error) {
console.error('获取位置失败:', error);
throw error;
}
}
}1.4 充电桩状态查询逻辑（PileManager.ets）
// entry/src/main/ets/pages/PileManager.ets
import distributedDevice from '@ohos.distributed.device'; // 分布式设备管理
import { LocationManager } from './LocationManager.ets';
// 充电桩状态枚举
export enum PileStatus {
FREE = 'free', // 空闲
OCCUPIED = 'occupied', // 占用
FAULT = 'fault', // 故障
RESERVED = 'reserved' // 已预约
}
// 充电桩信息接口
export interface ChargingPile {
id: string; // 桩唯一ID
name: string; // 桩名称（如“XX充电站-1号桩”）
latitude: number; // 纬度
longitude: number; // 经度
status: PileStatus; // 当前状态
distance: number; // 距离用户位置（米）
power: number; // 功率（kW，如快充/慢充）
}
export class PileManager {
private locationManager: LocationManager = new LocationManager();
private currentLatitude: number = 0;
private currentLongitude: number = 0;
private nearbyPiles: ChargingPile[] = []; // 周边充电桩列表
// 初始化：获取当前位置并查询附近空闲桩
async init() {
try {
// 1. 获取用户当前位置
const location = await this.locationManager.getCurrentLocation();
this.currentLatitude = location.latitude;
this.currentLongitude = location.longitude;
console.log(`📍 当前位置：${this.currentLatitude}, ${this.currentLongitude}`);
// 2. 查询附近500米内的充电桩
await this.queryNearbyPiles(500); // 半径500米
} catch (error) {
console.error('初始化失败:', error);
}
}
// 查询指定半径内的充电桩（模拟分布式设备发现）
private async queryNearbyPiles(radiusMeters: number) {
try {
// 模拟分布式设备发现（实际通过鸿蒙软总线发现周边充电桩）
// 假设返回以下充电桩数据（实际需调用分布式API如 @ohos.distributed.device.getDevicesByType('charging_pile')）
const mockPiles: ChargingPile[] = [
{ id: 'pile_001', name: 'XX充电站-1号桩', latitude: 30.5735, longitude: 104.0672, status: PileStatus.FREE, power: 60, distance: 0 },
{ id: 'pile_002', name: 'XX充电站-2号桩', latitude: 30.5718, longitude: 104.0665, status: PileStatus.OCCUPIED, power: 60, distance: 0 },
{ id: 'pile_003', name: 'YY充电站-1号桩', latitude: 30.5750, longitude: 104.0680, status: PileStatus.FREE, power: 120, distance: 0 }
];
// 计算每个充电桩与当前位置的距离（Haversine公式简化版）
this.nearbyPiles = mockPiles.map(pile => ({
...pile,
distance: this.calculateDistance(
this.currentLatitude, this.currentLongitude,
pile.latitude, pile.longitude
)
})).filter(pile => pile.distance <= radiusMeters && pile.status === PileStatus.FREE) // 仅筛选空闲桩
.sort((a, b) => a.distance - b.distance); // 按距离升序排序
console.log('✅ 附近空闲充电桩：', this.nearbyPiles);
} catch (error) {
console.error('查询附近充电桩失败:', error);
}
}
// 计算两点间距离（Haversine公式简化实现，单位：米）
private calculateDistance(lat1: number, lon1: number, lat2: number, lon2: number): number {
const R = 6371e3; // 地球半径（米）
const φ1 = lat1 * Math.PI / 180;
const φ2 = lat2 * Math.PI / 180;
const Δφ = (lat2 - lat1) * Math.PI / 180;
const Δλ = (lon2 - lon1) * Math.PI / 180;
const a = Math.sin(Δφ/2) * Math.sin(Δφ/2) +
Math.cos(φ1) * Math.cos(φ2) *
Math.sin(Δλ/2) * Math.sin(Δλ/2);
const c = 2 * Math.atan2(Math.sqrt(a), Math.sqrt(1-a));
return R * c; // 返回距离（米）
}
// 获取附近空闲充电桩列表
getNearbyFreePiles(): ChargingPile[] {
return this.nearbyPiles;
}
// 预约指定充电桩（模拟）
async reservePile(pileId: string, reserveTimeMinutes: number) {
try {
const targetPile = this.nearbyPiles.find(pile => pile.id === pileId);
if (!targetPile) {
console.error('未找到指定充电桩！');
return false;
}
// 模拟预约逻辑（实际需调用分布式锁或云端API锁定该桩）
console.log(`🔒 预约充电桩 ${pileId}，${reserveTimeMinutes}分钟后使用`);
targetPile.status = PileStatus.RESERVED; // 更新状态为已预约
return true;
} catch (error) {
console.error('预约失败:', error);
return false;
}
}
}1.5 主页面（Index.ets）
// entry/src/main/ets/pages/Index.ets
import { PileManager } from './PileManager.ets';
@Entry
@Component
struct Index {
@State private pileManager: PileManager = new PileManager();
@State private nearbyPiles: any[] = []; // 附近空闲充电桩列表（简化显示）
aboutToAppear() {
// 初始化并查询附近空闲桩
this.pileManager.init().then(() => {
this.nearbyPiles = this.pileManager.getNearbyFreePiles().map(pile => ({
id: pile.id,
name: pile.name,
distance: Math.round(pile.distance),
power: pile.power
}));
});
}
build() {
Column() {
Text('附近空闲充电桩查询')
.fontSize(24)
.fontWeight(FontWeight.Bold)
.margin({ bottom: 30 });
if (this.nearbyPiles.length === 0) {
Text('🔍 未找到附近空闲充电桩，请扩大搜索范围')
.fontSize(16)
.fontColor('#666');
} else {
List() {
ForEach(this.nearbyPiles, (pile: any) => {
ListItem() {
Row() {
Text(pile.name)
.fontSize(16)
.width('60%');
Text(`${pile.distance}m`)
.fontSize(14)
.fontColor('#4CAF50')
.width('20%');
Text(`${pile.power}kW`)
.fontSize(14)
.fontColor('#2196F3')
.width('20%');
}
.width('100%')
.padding(10)
.border({ width: 1, color: '#eee', radius: 8 });
}
})
}
.width('100%')
.layoutWeight(1);
}
// 预约按钮（示例：预约第一个空闲桩）
if (this.nearbyPiles.length > 0) {
Button(`预约 ${this.nearbyPiles[0].name}（1小时后使用）`)
.onClick(() => {
this.pileManager.reservePile(this.nearbyPiles[0].id, 60); // 预约60分钟后
console.log('✅ 预约请求已发送');
})
.width('80%')
.margin({ top: 20 });
}
}
.width('100%')
.height('100%')
.padding(20)
.justifyContent(FlexAlign.Start);
}
}-
手机端启动应用后，自动获取当前位置并查询半径500米内的空闲充电桩； -
页面显示附近空闲充电桩列表（如“XX充电站-1号桩，距离200m，60kW”），按距离排序； -
用户可点击预约按钮锁定指定充电桩（如“预约1小时后使用”），系统更新桩状态为“已预约”。
场景 2：车机端同步预约状态（进阶版）
2.1 分布式状态同步逻辑（扩展 PileManager.ets）
// 在 PileManager.ets 中添加分布式同步方法
import distributedService from '@ohos.distributedService'; // 鸿蒙分布式服务
export class PileManager {
// ... 原有代码 ...
// 同步预约状态至分布式服务（手机端）
async syncReservationToDistributed(pileId: string, reserveTime: number) {
try {
const service = distributedService.createService('charging_pile_reservation');
const syncData = {
pileId: pileId,
reserveTime: Date.now() + reserveTime * 60 * 1000, // 预约到期时间戳
status: 'reserved'
};
await service.send('car_001', syncData); // 假设车机设备ID为 car_001
console.log('🔄 预约状态已同步至车机');
} catch (error) {
console.error('同步失败:', error);
}
}
// 车机端监听预约状态（车机端逻辑）
async listenForReservation() {
try {
const service = distributedService.subscribeService('charging_pile_reservation');
service.on('dataReceived', (data: any) => {
if (data.status === 'reserved') {
console.log(`📱 车机接收到预约信息：桩 ${data.pileId} 将于 ${new Date(data.reserveTime).toLocaleString()} 可用`);
// 更新车机端充电桩状态为“已预约”
}
});
} catch (error) {
console.error('监听失败:', error);
}
}
}2.2 车机端页面（CarSide.ets）
// entry/src/main/ets/pages/CarSide.ets
import { PileManager } from './PileManager.ets';
@Entry
@Component
struct CarSide {
@State private pileManager: PileManager = new PileManager();
aboutToAppear() {
// 车机启动时监听预约状态
this.pileManager.listenForReservation();
}
build() {
Column() {
Text('车机端 - 预约状态同步')
.fontSize(24)
.fontWeight(FontWeight.Bold)
.margin({ bottom: 20 });
Text('🔄 等待接收预约信息...')
.fontSize(16)
.fontColor('#666');
}
.width('100%')
.height('100%')
.padding(20)
.justifyContent(FlexAlign.Center);
}
}-
手机端预约充电桩后，通过分布式服务将预约信息（桩ID+预约时间）同步至车机端； -
车机端实时接收并显示“桩XX将于XX时间可用”，用户上车后可直接导航至该桩充电。
五、原理解释
1. 鸿蒙充电桩状态查询的核心流程
-
位置获取：用户手机通过鸿蒙 位置服务API 获取当前经纬度坐标（如30.5728° N, 104.0668° E）； -
设备发现：通过鸿蒙 分布式软总线 或 附近设备API 发现周边500米内的充电桩设备（筛选条件：设备类型=“充电桩”，距离≤500米）； -
状态查询：向发现的充电桩设备发送状态查询请求（如“当前是否空闲？”），获取实时状态（空闲/占用/故障/预约）； -
空闲桩筛选：过滤出状态为“空闲”的充电桩，并按距离用户位置升序排序（最近优先）； -
预约管理：用户选择目标充电桩后，通过分布式服务或云端API锁定该桩（设置预约时间，如“1小时后可用”），并更新桩状态为“已预约”； -
实时同步：充电桩状态变更（如“空闲→占用”“预约→使用中”）通过分布式消息队列或实时数据库同步至用户终端，确保信息一致性。
2. 关键技术点
-
分布式设备发现：基于鸿蒙设备类型标签和地理位置，快速定位周边可用充电桩（兼容公共/私人桩）； -
低延迟通信：通过鸿蒙软总线实现手机与充电桩的直连（或通过云端中转），保障状态查询与预约指令的快速响应； -
预约冲突处理：通过分布式锁（如Redis锁或鸿蒙原生锁）确保同一充电桩在同一时间段仅被一个用户预约； -
状态实时性：充电桩状态变更（如用户拔枪开始充电）实时推送至所有关联终端（手机/车机），避免信息滞后。
六、核心特性
|
|
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|---|---|
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|
七、原理流程图及原理解释
原理流程图（鸿蒙充电桩状态查询）
+-----------------------+ +-----------------------+ +-----------------------+
| 用户手机（查询端） | | 鸿蒙软总线 | | 充电桩设备 |
| (Phone - APP) | | (Distributed SoftBus)| | (Charging Pile) |
+-----------------------+ +-----------------------+ +-----------------------+
| | |
| 1. 获取当前位置 | |
|-------------------------->| |
| (经纬度坐标) | |
| 2. 查询附近充电桩 | |
|<--------------------------| |
| (通过分布式设备发现) | |
| 3. 获取充电桩状态 | |
|-------------------------->| |
| (空闲/占用/预约) | |
| 4. 显示空闲桩列表 | |
| (按距离排序) | |
| 5. 预约指定充电桩 | |
|-------------------------->| |
| (锁定桩至预约时间) | |
| 6. 同步状态至车机 | | 7. 实时更新状态 |
|-------------------------->|-----------------------> |
| (通过分布式服务) | | (状态变更推送) |原理解释
-
位置获取：用户手机通过鸿蒙位置服务API获取当前经纬度坐标（如30.5728° N, 104.0668° E），作为查询附近充电桩的基准点； -
设备发现：手机通过鸿蒙分布式软总线或附近设备API，筛选周边500米内设备类型为“充电桩”的设备（如公共充电桩、私人充电桩），获取其设备ID和基础信息； -
状态查询：手机向发现的充电桩设备发送状态查询请求（如“当前是否空闲？”），充电桩设备返回实时状态（空闲/占用/故障/预约）； -
空闲桩筛选：手机端过滤出状态为“空闲”的充电桩，并根据经纬度计算与用户位置的距离（使用Haversine公式），按距离升序排序后展示给用户； -
预约管理：用户选择目标充电桩后，手机通过分布式服务或云端API锁定该桩（设置预约时间，如“1小时后可用”），并将桩状态更新为“已预约”； -
实时同步：充电桩状态变更（如用户拔枪开始充电，状态从“已预约”变为“占用”）通过分布式消息队列或实时数据库同步至用户手机和车机端，确保所有关联终端显示一致。
八、环境准备
1. 开发环境
-
鸿蒙 SDK：需安装鸿蒙开发者工具（DevEco Studio），并配置 HarmonyOS 3.0 及以上版本的 SDK； -
开发语言：eTS（基于 TypeScript 的鸿蒙声明式开发语言）； -
设备：至少一台鸿蒙手机（如华为 P50、Mate 40
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