别只盯着充电枪：聊聊一个真正“能赚钱、能扩展、能运维”的智慧充电桩系统架构

别只盯着充电枪：聊聊一个真正“能赚钱、能扩展、能运维”的智慧充电桩系统架构

大家好，我是 Echo_Wish。
这两年只要你和“新能源”“智慧城市”“物联网”沾点边，大概率都绕不开一个词：智慧充电桩。

但我想先泼一盆不太凉的水：

90% 的“智慧充电桩系统”，死得不是硬件，而是架构。

桩能连上网、能扫码、能扣钱，这只是及格线。
真正难的是：

• 桩越来越多
• 车主越来越急
• 运营方越来越精打细算
• 运维人越来越想下班

今天咱就不搞学术那一套，站在“系统要长期活着”的角度，把智慧充电桩系统的架构从头到尾聊清楚。

一、先统一认知：智慧充电桩 ≠ 插座 + App

很多方案一上来就画图：

• 用户 App
• 后台
• 充电桩

然后就结束了。

我一般会追问一句：

“那高峰期几万根枪同时心跳，你打算怎么扛？”

一个成熟的智慧充电桩系统，至少要解决 6 类问题：

1. 设备接入（桩怎么稳定在线）
2. 实时控制（启停、功率、限流）
3. 计费与结算（准、可追溯）
4. 高并发通信（不是 HTTP 就能搞定）
5. 运维与监控（不然全靠人工）
6. 平台扩展性（不推倒重来）

二、整体架构先给你一张“能落地”的

我习惯把智慧充电桩系统拆成 五层结构：

┌───────────────┐
│  用户与运营层  │  App / 小程序 / 运营后台
└───────────────┘
        ↓
┌───────────────┐
│  业务平台层    │  订单 / 计费 / 策略 / 结算
└───────────────┘
        ↓
┌───────────────┐
│  消息与控制层  │  MQTT / WebSocket / 指令调度
└───────────────┘
        ↓
┌───────────────┐
│  设备接入层    │  协议解析 / 状态同步
└───────────────┘
        ↓
┌───────────────┐
│  充电桩与电表  │  真实世界
└───────────────┘

👉 记住一句话：
“平台是慢的，设备是快的，中间必须有缓冲层。”

三、设备接入层：别用 HTTP 折磨自己

1️⃣ 为什么充电桩一定要“长连接”？

充电桩不是 App，它有几个天然特点：

• 常年在线
• 状态变化频繁
• 网络环境不稳定（地下车库你懂的）

所以90% 的靠谱方案，都会选：

• MQTT
• 或者 TCP + 私有协议

一个极简的 MQTT 设备上报示例

{
  "deviceId": "CP-001",
  "timestamp": 1736928000,
  "status": "CHARGING",
  "voltage": 380,
  "current": 32,
  "power": 12.16
}

服务端要做的不是“处理”，而是：

• 先接住
• 先存下来
• 先不阻塞设备

2️⃣ 设备协议，一定要“版本化”

这是我踩过的血坑之一。

{
  "protocolVersion": "1.2",
  "payload": { ... }
}

原因很简单：

桩是 5 年资产，系统是 1 年迭代。

你不做协议兼容，后面升级一次，就能把老桩全干趴下。

四、消息与控制层：这是整个系统的“神经系统”

这一层，决定了你系统的上限。

我一般会拆成三类通道：

1️⃣ 上行：状态 & 心跳（高频）

• 每 5~15 秒一次
• 只做轻处理
• 异步写入时序库

2️⃣ 下行：控制指令（低频但关键）

{
  "cmd": "START_CHARGE",
  "orderId": "ORD-20250101",
  "limitPower": 20
}

重点只有一个：一定要有 ACK 和超时机制。

def send_cmd(device_id, cmd):
    publish(cmd)
    if not wait_ack(timeout=3):
        retry_or_fail()

不然你永远不知道：

• 是桩没收到
• 还是收到了没执行
• 还是执行了但没回

3️⃣ 事件流：给后端“解耦用的”

我非常推荐把：

• 开始充电
• 结束充电
• 异常断电
• 电量突变

都作为事件丢进消息队列。

这样一来：

• 计费系统
• 监控系统
• 告警系统

互不影响。

五、业务平台层：别一上来就写“大而全”

这是最容易写崩的地方。

我建议拆成几个清晰的子域

1️⃣ 订单域（充一次电 = 一个生命周期）

CREATED → STARTING → CHARGING → FINISHED → SETTLED

2️⃣ 计费域（一定要“可回算”）

fee = energy_kwh * price_per_kwh + service_fee

关键点：

• 电量来源要可追溯
• 单价要带版本
• 每一次结算都要可重算

3️⃣ 策略域（这是“智慧”的核心）

比如：

• 分时电价
• 功率动态限流
• 站点负载保护

if station_load > threshold:
    limit_power(device_id, 15)

👉 很多系统“看起来不智慧”，
本质是策略写死在代码里。

六、数据层：别只想着存，先想怎么“查账”

智慧充电桩，天然是强数据系统。

我一般会建议：

• 关系型数据库：订单、结算、配置
• 时序数据库：电压、电流、功率
• 对象存储：日志、原始报文

一个真实建议

计费相关数据，宁愿多存一份，也别指望“算一次就对”。

七、运维与监控：不做这层，后面全靠人扛

必须要有的三样东西：

1️⃣ 设备在线率监控

• 心跳超时
• 批量掉线告警

2️⃣ 充电成功率

• 启动失败率
• 异常中断率

3️⃣ 钱对不对

• 电量 vs 账单
• 订单 vs 结算

👉 所有“智慧系统”，最后都得落在“算账算得清”。

八、我自己的几点真实感受

做过智慧充电桩系统之后，我有几个很深的体会：

1. 这不是一个“App 项目”
2. 这是一个长期运营系统
3. 架构设计要为“未来不确定性”买单

很多系统第一年看起来都不错，
但第二年开始：

• 桩型号多了
• 运营模式变了
• 政策改了

架构扛不住，就只能重来。

结尾

如果你现在正在做、或者准备做智慧充电桩系统，我想送你一句话：

“别急着追‘智慧’，先保证系统‘不掉线、不算错、不难扩’。”

把这些打牢了，
智慧自然就长出来了。