CN105539192B - 交流充电桩的充电定位*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交流充电桩的充电定位***，包括充电插座、AVR32芯片、收费设备、液晶显示屏和汽车类型统计设备。本发明通过加装GPS定位信号收发模块将接收到的充电桩地址信息发送给充电桩的中央控制模块，由中央控制模块将地址信息加密后通过TD‑LTE通信模块与远端的信息平台连接，使用户能够通过信息平台发布的APP软件用个人固定或移动的智能终端获取充电桩的地址信息，然后用智能终端的导航软件引导用户找到最近的充电桩，从而避免用户需要时找不到充电桩的问题。

Description

交流充电桩的充电定位***

技术领域

本发明涉及充电桩领域，尤其涉及一种交流充电桩的充电定位***。

背景技术

电动汽车充电桩，是一种固定安装在电动汽车外、与电网连接，为电动汽车车载充电机提供电源的供电装置。传统充电桩包括：桩体、电气模块、保护模块和计量模块。桩体包括外壳和人机交互界面，根据安装方式的不同，桩体可以分为落地式桩体和挂臂式桩体两种。电气模块包括充电插座、供电电缆、电源转接端子排等。计量模块包括电能表、计费管理***、读卡装置等。每个模块功能单一而且独立，顶多就是有一些充电状态信息输出到充电桩显示***或者用电管理部门的***中，与用户的信息交互较少，无法给用户主动提供充电状态信息，电池状态信息，充电桩位置信息，充电桩是否空闲信息，充电开始及结束信息和费用及结算是否成功的信息等。此外，在充电数量无法满足日益增长的电动车数量的情况下，用户很可能好不容易找点一个充电桩但发现已经有人在充电了，用户只能原地无休止的等待或者寻找另外的充电桩，而且无法预知能否找到。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种交流充电桩的充电定位***，通过对交流充电桩主体结构进行结构改造和功能开发，使其作为城市公共服务的兼容式的硬件载体，同时，采用汽车检测设备和排气管检测设备分别对附近的汽车数量和用油汽车数量进行统计，进一步推断出电动汽车的数量，并采用本地显示设备向交流充电桩的管理者进行显示。

根据本发明的一方面，提供了一种交流充电桩的充电定位***，所述充电桩包括充电插座、AVR32芯片、收费设备、液晶显示屏和汽车类型检测设备，汽车类型检测设备用于检测附近道路通过的汽车类型，充电插座用于对电动车进行交流充电，AVR32芯片与充电插座、收费设备、液晶显示屏和汽车类型检测设备分别连接，用于控制液晶显示屏以显示汽车类型检测设备的检测结果。

更具体地，在所述交流充电桩的充电定位***中，包括：MMC卡，预先存储了黑白阈值和像素数阈值，所述黑白阈值用于对图像执行二值化处理，所述MMC卡还预先存储了多个灰度化排气管形状模版，每一个灰度化排气管形状模版为对不同类型用油汽车基准排气管进行拍摄所得到的排气管图像执行灰度化处理而获得；高清摄像头，用于对充电桩附近道路进行拍摄，以获得附近道路图像，所述附近道路图像的分辨率为3840×2160；排气管检测设备，与MMC卡和高清摄像头分别连接，包括灰度化处理子设备、图像预处理子设备、二值化处理子设备、列边缘检测子设备、行边缘检测子设备、目标分割子设备和目标识别子设备，所述灰度化处理子设备与所述高清摄像头连接，以对所述附近道路图像执行灰度化处理以获得灰度化道路图像；所述图像预处理子设备与所述灰度化处理子设备连接，以对所述灰度化道路图像依次执行对比度增强和自适应递归滤波处理以获得预处理道路图像；所述二值化处理子设备与所述图像预处理子设备和所述MMC卡分别连接，将所述预处理道路图像的每一个像素的灰度值与所述黑白阈值分别比较，当像素的灰度值大于所述黑白阈值时，将像素记为白色像素，当像素的灰度值小于所述黑白阈值时，将像素记为黑色像素，从而获得二值化道路图像；所述列边缘检测子设备与所述二值化处理子设备和所述MMC卡分别连接，用于对所述二值化道路图像，计算每列黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于所述像素数阈值的列记为边缘列；所述行边缘检测子设备与所述二值化处理子设备和所述MMC卡分别连接，用于对所述二值化道路图像，计算每行黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于所述像素数阈值的行记为边缘行；所述目标分割子设备与所述列边缘检测子设备和所述行边缘检测子设备分别连接，将边缘列和边缘行交织的区域作为目标存在区域，并从所述二值化道路图像中分割出所述目标存在区域以作为目标子图像输出；所述目标识别子设备与所述目标分割子设备和所述MMC卡分别连接，将所述目标子图像与所述多个灰度化排气管形状模版匹配，匹配成功，则输出存在用油汽车信号，并输出对应的用油汽车车型，匹配失败，则输出不存在用油汽车信号；汽车检测设备，包括存储设备和GPRS通信设备，存储设备用于预先存储GPS电子地图，GPRS通信设备与存储设备连接，接收交管中心发送的、GPS电子地图中汽车检测设备附近道路上行驶车辆的GPS实时数据，当GPS实时数据与汽车检测设备GPS位置相符合时，发出汽车通过信号；充电桩主体结构，设置在机柜内，包括市电连接接口、散热片、电源分流设备、温度检测设备、交流双向可控硅、计量设备、电源转换设备、收费设备、充电插座和触摸显示设备；市电连接接口与市电线路连接，用于接收并输出交流电；电源分流设备与市电连接接口连接，包括空气开关、漏电保护器和分流端子排，空气开关与市电连接接口连接，漏电保护器与空气开关连接，分流端子排与漏电保护器连接，分流端子排与电源转换设备连接；交流双向可控硅，设置在电源分流设备和计量设备之间，与AVR32芯片连接，用于在AVR32芯片的控制下，控制自身输入端和输出端的连接和断开；温度检测设备设置在散热片上，与AVR32芯片连接，用于检测机柜内部温度并将机柜内部温度发送给AVR32芯片，以为AVR32芯片对交流双向可控硅的控制提供参考信号；电源转换设备与市电连接接口连接，将市电连接接口输入的交流电进行转换，以分别为AVR32芯片、收费设备和触摸显示设备提供电力供应；计量设备与交流双向可控硅连接，用于检测经过充电插座为电动车的电池进行充电的电量数额；充电插座与计量设备连接，用于容纳电动车的充电插头，为电动车的电池进行充电；AVR32芯片，与收费设备、触摸显示设备和计量设备分别连接，用于基于计量设备输出的电量数额确定收费金额，将收费金额发送给收费设备以为电动车用户提供交费接口，触摸显示设备用于为电动车用户提供的人机交互接口；液晶显示屏，与AVR32芯片连接，用于实时显示汽车数量、电动车数量和非电动车数量；AVR32芯片还与汽车检测设备和排气管检测设备分别连接，当接收到汽车通过信号时，汽车数量自加1，当接收到汽车通过信号且接收到存在用油汽车信号时，非电动车数量自加1，电动车数量为汽车数量减去非电动车数量，汽车数量、电动车数量和非电动车数量每月自动清零；其中，所述黑白阈值的取值在0-255之间。

更具体地，在所述交流充电桩的充电定位***中：液晶显示屏集成了触摸显示设备。

更具体地，在所述交流充电桩的充电定位***中：液晶显示屏被嵌入在机柜外壳的侧面中。

更具体地，在所述交流充电桩的充电定位***中：收费设备和计量设备被集成在一块集成电路板上。

更具体地，在所述交流充电桩的充电定位***中：交流双向可控硅为一可控开关器件。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的交流充电桩的充电定位***的结构方框图。

附图标记：1充电插座；2AVR32芯片；3收费设备；4液晶显示屏；5汽车类型检测设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的交流充电桩的充电定位***的实施方案进行详细说明。

早期的电动汽车上，直流电动机的调速采用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。因其调速是有级的，且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂，现已很少采用。应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无级调速。在电子电力技术的不断发展中，他也逐渐被其他电力晶体管(如GTO、MOSFET、BTR及IGBT等)斩波调速装置所取代。从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用，将成为必然的趋势。

在驱动电动机的旋向变换控制中，直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，实现电动机的旋向变换，这使得电路复杂、可靠性降低。当采用交流异步电动机驱动时，电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化。此外，采用交流电动机及其变频调速控制技术，使电动汽车的制动能量回收控制更加方便，控制电路更加简单。

在交流电动汽车的发展过程中，限制其大规模使用的瓶颈之一在于配套的充电设备无法满***流电动汽车的需求。对交流电动汽车进行充电的设备为交流充电桩，由于电动汽车行驶在各条道路上，每一条道路都可能存在即将耗尽电力的交流电动汽车，因此，实际上交流电动汽车对交流充电桩的需求应该是铺设在每条道路附近。然而，如果电动汽车的管理者或推广者如果真正将交流充电桩设置在每条道路附近，则对城市公共空间的占据量是一个庞大的数字，并带来巨大的经济开销。

由此可见，现有技术中缺乏均衡电动汽车需求和节省运营成本的具体设备，而且，现有技术中的交流充电桩充电结构落后，除了充电，很少有其他辅助功能，从而导致了交流充电桩的充电效率低下，无法满足电动汽车用户的日益增长的各种需求。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种交流充电桩的充电定位***，能够改良自身结构，提高自身的兼容性能，还能够通过汽车类型统计设备的统计结果为交流充电桩的布局提供更有价值的参考数据，从而解决上述技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的交流充电桩的充电定位***的结构方框图，所述充电桩包括充电插座、AVR32芯片、收费设备、液晶显示屏和汽车类型检测设备，汽车类型检测设备用于检测附近道路通过的汽车类型，充电插座用于对电动车进行交流充电，AVR32芯片与充电插座、收费设备、液晶显示屏和汽车类型检测设备分别连接，用于控制液晶显示屏以显示汽车类型检测设备的检测结果。

接着，继续对本发明的交流充电桩的充电定位***的具体结构进行进一步的说明。

所述充电桩包括：MMC卡，预先存储了黑白阈值和像素数阈值，所述黑白阈值用于对图像执行二值化处理，所述MMC卡还预先存储了多个灰度化排气管形状模版，每一个灰度化排气管形状模版为对不同类型用油汽车基准排气管进行拍摄所得到的排气管图像执行灰度化处理而获得。

所述充电桩包括：高清摄像头，用于对充电桩附近道路进行拍摄，以获得附近道路图像，所述附近道路图像的分辨率为3840×2160。

所述充电桩包括：排气管检测设备，与MMC卡和高清摄像头分别连接，包括灰度化处理子设备、图像预处理子设备、二值化处理子设备、列边缘检测子设备、行边缘检测子设备、目标分割子设备和目标识别子设备。

所述灰度化处理子设备与所述高清摄像头连接，以对所述附近道路图像执行灰度化处理以获得灰度化道路图像；所述图像预处理子设备与所述灰度化处理子设备连接，以对所述灰度化道路图像依次执行对比度增强和自适应递归滤波处理以获得预处理道路图像。

所述二值化处理子设备与所述图像预处理子设备和所述MMC卡分别连接，将所述预处理道路图像的每一个像素的灰度值与所述黑白阈值分别比较，当像素的灰度值大于所述黑白阈值时，将像素记为白色像素，当像素的灰度值小于所述黑白阈值时，将像素记为黑色像素，从而获得二值化道路图像；所述列边缘检测子设备与所述二值化处理子设备和所述MMC卡分别连接，用于对所述二值化道路图像，计算每列黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于所述像素数阈值的列记为边缘列。

所述行边缘检测子设备与所述二值化处理子设备和所述MMC卡分别连接，用于对所述二值化道路图像，计算每行黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于所述像素数阈值的行记为边缘行；所述目标分割子设备与所述列边缘检测子设备和所述行边缘检测子设备分别连接，将边缘列和边缘行交织的区域作为目标存在区域，并从所述二值化道路图像中分割出所述目标存在区域以作为目标子图像输出。

所述目标识别子设备与所述目标分割子设备和所述MMC卡分别连接，将所述目标子图像与所述多个灰度化排气管形状模版匹配，匹配成功，则输出存在用油汽车信号，并输出对应的用油汽车车型，匹配失败，则输出不存在用油汽车信号。

所述充电桩包括：汽车检测设备，包括存储设备和GPRS通信设备，存储设备用于预先存储GPS电子地图，GPRS通信设备与存储设备连接，接收交管中心发送的、GPS电子地图中汽车检测设备附近道路上行驶车辆的GPS实时数据，当GPS实时数据与汽车检测设备GPS位置相符合时，发出汽车通过信号。

所述充电桩包括：充电桩主体结构，设置在机柜内，包括市电连接接口、散热片、电源分流设备、温度检测设备、交流双向可控硅、计量设备、电源转换设备、收费设备、充电插座和触摸显示设备。

市电连接接口与市电线路连接，用于接收并输出交流电；电源分流设备与市电连接接口连接，包括空气开关、漏电保护器和分流端子排，空气开关与市电连接接口连接，漏电保护器与空气开关连接，分流端子排与漏电保护器连接，分流端子排与电源转换设备连接。

交流双向可控硅，设置在电源分流设备和计量设备之间，与AVR32芯片连接，用于在AVR32芯片的控制下，控制自身输入端和输出端的连接和断开；温度检测设备设置在散热片上，与AVR32芯片连接，用于检测机柜内部温度并将机柜内部温度发送给AVR32芯片，以为AVR32芯片对交流双向可控硅的控制提供参考信号。

电源转换设备与市电连接接口连接，将市电连接接口输入的交流电进行转换，以分别为AVR32芯片、收费设备和触摸显示设备提供电力供应；计量设备与交流双向可控硅连接，用于检测经过充电插座为电动车的电池进行充电的电量数额；充电插座与计量设备连接，用于容纳电动车的充电插头，为电动车的电池进行充电。

所述充电桩包括：AVR32芯片，与收费设备、触摸显示设备和计量设备分别连接，用于基于计量设备输出的电量数额确定收费金额，将收费金额发送给收费设备以为电动车用户提供交费接口，触摸显示设备用于为电动车用户提供的人机交互接口。

所述充电桩包括：液晶显示屏，与AVR32芯片连接，用于实时显示汽车数量、电动车数量和非电动车数量。

AVR32芯片还与汽车检测设备和排气管检测设备分别连接，当接收到汽车通过信号时，汽车数量自加1，当接收到汽车通过信号且接收到存在用油汽车信号时，非电动车数量自加1，电动车数量为汽车数量减去非电动车数量，汽车数量、电动车数量和非电动车数量每月自动清零。

其中，所述黑白阈值的取值在0-255之间。

可选地，在所述交流充电桩的充电定位***中：液晶显示屏集成了触摸显示设备；液晶显示屏被嵌入在机柜外壳的侧面中；收费设备和计量设备被集成在一块集成电路板上；以及交流双向可控硅可以为一可控开关器件。

另外，通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service)的简称，他是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包(Packet)式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。

GPRS经常被描述成“2.5G”，也就是说这项技术位于第二代(2G)和第三代(3G)移动通讯技术之间。他通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站***进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。而且，因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方便容易。如此，使用者既可联机上网，参加视讯会议等互动传播，而且在同一个视讯网络上(VRN)的使用者，甚至可以无需通过拨号上网，而持续与网络连接。

GPRS分组交换的通信方式在分组交换的通信方式中，数据被分成一定长度的包(分组)，每个包的前面有一个分组头(其中的地址标志指明该分组发往何处)。数据传送之前并不需要预先分配信道，建立连接。而是在每一个数据包到达时，根据数据报头中的信息(如目的地址)，临时寻找一个可用的信道资源将该数据报发送出去。在这种传送方式中，数据的发送和接收方同信道之间没有固定的占用关系，信道资源可以看作是由所有的用户共享使用。由于数据业务在绝大多数情况下都表现出一种突发性的业务特点，对信道带宽的需求变化较大，因此采用分组方式进行数据传送将能够更好地利用信道资源。例如一个进行WWW浏览的用户，大部分时间处于浏览状态，而真正用于数据传送的时间只占很小比例。这种情况下若采用固定占用信道的方式，将会造成较大的资源浪费。

采用本发明的交流充电桩的充电定位***，针对现有技术交流充电桩兼容性差且无法提供充电桩布局参考信息的技术问题，一方面，通过引入汽车类型检测设备和非电动汽车类型检测设备分别对附近道路上的汽车和非电动汽车进行识别，获得汽车类型统计数据，并通过本地显示设备进行显示，另一方面，对交流充电桩的充电平台进行结构改造，提高交流充电桩的兼容性能。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种交流充电桩的充电定位***，所述充电桩包括充电插座、AVR32芯片、收费设备、液晶显示屏和汽车类型检测设备，汽车类型检测设备用于检测附近道路通过的汽车类型，充电插座用于对电动车进行交流充电，AVR32芯片与充电插座、收费设备、液晶显示屏和汽车类型检测设备分别连接，用于控制液晶显示屏以显示汽车类型检测设备的检测结果；

其特征在于，所述充电桩包括：

MMC卡，预先存储了黑白阈值和像素数阈值，所述黑白阈值用于对图像执行二值化处理，所述MMC卡还预先存储了多个灰度化排气管形状模版，每一个灰度化排气管形状模版为对不同类型用油汽车基准排气管进行拍摄所得到的排气管图像执行灰度化处理而获得；

高清摄像头，用于对充电桩附近道路进行拍摄，以获得附近道路图像，所述附近道路图像的分辨率为3840×2160；

排气管检测设备，与MMC卡和高清摄像头分别连接，包括灰度化处理子设备、图像预处理子设备、二值化处理子设备、列边缘检测子设备、行边缘检测子设备、目标分割子设备和目标识别子设备，所述灰度化处理子设备与所述高清摄像头连接，以对所述附近道路图像执行灰度化处理以获得灰度化道路图像；所述图像预处理子设备与所述灰度化处理子设备连接，以对所述灰度化道路图像依次执行对比度增强和自适应递归滤波处理以获得预处理道路图像；所述二值化处理子设备与所述图像预处理子设备和所述MMC卡分别连接，将所述预处理道路图像的每一个像素的灰度值与所述黑白阈值分别比较，当像素的灰度值大于所述黑白阈值时，将像素记为白色像素，当像素的灰度值小于所述黑白阈值时，将像素记为黑色像素，从而获得二值化道路图像；所述列边缘检测子设备与所述二值化处理子设备和所述MMC卡分别连接，用于对所述二值化道路图像，计算每列黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于所述像素数阈值的列记为边缘列；所述行边缘检测子设备与所述二值化处理子设备和所述MMC卡分别连接，用于对所述二值化道路图像，计算每行黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于所述像素数阈值的行记为边缘行；所述目标分割子设备与所述列边缘检测子设备和所述行边缘检测子设备分别连接，将边缘列和边缘行交织的区域作为目标存在区域，并从所述二值化道路图像中分割出所述目标存在区域以作为目标子图像输出；所述目标识别子设备与所述目标分割子设备和所述MMC卡分别连接，将所述目标子图像与所述多个灰度化排气管形状模版匹配，匹配成功，则输出存在用油汽车信号，并输出对应的用油汽车车型，匹配失败，则输出不存在用油汽车信号；

汽车检测设备，包括存储设备和GPRS通信设备，存储设备用于预先存储GPS电子地图，GPRS通信设备与存储设备连接，接收交管中心发送的、GPS电子地图中汽车检测设备附近道路上行驶车辆的GPS实时数据，当GPS实时数据与汽车检测设备GPS位置相符合时，发出汽车通过信号；

充电桩主体结构，设置在机柜内，包括市电连接接口、散热片、电源分流设备、温度检测设备、交流双向可控硅、计量设备、电源转换设备、收费设备、充电插座和触摸显示设备；

市电连接接口与市电线路连接，用于接收并输出交流电；

电源分流设备与市电连接接口连接，包括空气开关、漏电保护器和分流端子排，空气开关与市电连接接口连接，漏电保护器与空气开关连接，分流端子排与漏电保护器连接，分流端子排与电源转换设备连接；

交流双向可控硅，设置在电源分流设备和计量设备之间，与AVR32芯片连接，用于在AVR32芯片的控制下，控制自身输入端和输出端的连接和断开；

温度检测设备设置在散热片上，与AVR32芯片连接，用于检测机柜内部温度并将机柜内部温度发送给AVR32芯片，以为AVR32芯片对交流双向可控硅的控制提供参考信号；

电源转换设备与市电连接接口连接，将市电连接接口输入的交流电进行转换，以分别为AVR32芯片、收费设备和触摸显示设备提供电力供应；

计量设备与交流双向可控硅连接，用于检测经过充电插座为电动车的电池进行充电的电量数额；

充电插座与计量设备连接，用于容纳电动车的充电插头，为电动车的电池进行充电；

AVR32芯片，与收费设备、触摸显示设备和计量设备分别连接，用于基于计量设备输出的电量数额确定收费金额，将收费金额发送给收费设备以为电动车用户提供交费接口，触摸显示设备用于为电动车用户提供的人机交互接口；

液晶显示屏，与AVR32芯片连接，用于实时显示汽车数量、电动车数量和非电动车数量；

AVR32芯片还与汽车检测设备和排气管检测设备分别连接，当接收到汽车通过信号时，汽车数量自加1，当接收到汽车通过信号且接收到存在用油汽车信号时，非电动车数量自加1，电动车数量为汽车数量减去非电动车数量，汽车数量、电动车数量和非电动车数量每月自动清零；

其中，所述黑白阈值的取值在0-255之间；

液晶显示屏集成了触摸显示设备；

液晶显示屏被嵌入在机柜外壳的侧面中。