CN105634065B - 与车联网配合的电动汽车充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种与车联网配合的电动汽车充电桩，包括GPRS通信接口、目标匹配设备、射频识别设备、充电桩主体结构和MSP430单片机，射频识别设备用于检测充电桩附近道路是否有汽车通过，目标匹配设备用于检测通过汽车的车辆类型，充电桩主体结构用于对电动车充电，MSP430单片机与GPRS通信接口、目标匹配设备、射频识别设备和充电桩主体结构分别连接，基于目标匹配设备和射频识别设备的输出对电动车进行统计，并将统计结果通过GPRS通信接口进行无线发送。通过本发明，能够提高充电桩的充电效果，并利用充电桩的分布特点实现对城市车辆类型的准确统计。

Description

与车联网配合的电动汽车充电桩

技术领域

本发明涉及充电桩领域，尤其涉及一种与车联网配合的电动汽车充电桩。

背景技术

电动车，相对燃油汽车而言，主要差别(异)在于四大部件，驱动电机，调速控制器、动力电池、车载充电器。相对于加油站而言，他由公用充电桩完成充电。电动车之品质差异取决于这四大部件，其价值高低也取决于这四大部件的品质。电动车的用途也在四大部件的选用配置直接相关。

电动车因为内部构造的原因，使得其相对传统能源汽车来说，具有各个方面的优势。

然而，制约电动车发展的一个主要原因在于其充电电网的配置很难与电动车的分布情况相适应，如果布置太多充电桩，虽然能够避免电动车无电可充的情况发生，但是却占用太多资源，给经营者带来难以承受的经济负担。

相反，如果只在电动车出现频繁的道路旁边布置充电桩，虽然减少了对资源的占用，但由于电动车出现频繁的判断一般依靠过往的经验，判断不够科学，而且容易造成电动车难以寻找到充电桩的情况发生，给电动车用户带来时间和经济上的损失。

另外，现有技术中的电动车的充电桩结构设计过于简单，功能单一，导致其主要功能即充电功能的效率低下，也无法满足电动车用户的日益增长的需求。

因此，需要一种新型充电桩，能够在电动车的充电桩上增加用于统计附近道路车辆类型的功能设备，实现对附近道路车辆类型的准确统计和及时上报，为充电桩的分布提供参考数据，同时，采用一种改良后的充电桩结构，提高其整体性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种与车联网配合的电动汽车充电桩，在充电桩本身上集成了射频识别设备和目标匹配设备以实现对附近道路上行驶的汽车的类型统计，充电桩的相关管理部门通过汽车类型统计数据，例如电动车数量占据整个汽车总数的百分比，确定对应道路旁边是否需要设置充电桩，以及如果设置充电桩，应该设置的数量，而且，为了进一步提高充电桩的各个性能，对充电桩的内部结构和外部结构进行了改进。

根据本发明的一方面，提供了一种与车联网配合的电动汽车充电桩，所述充电桩包括GPRS通信接口、目标匹配设备、射频识别设备、充电桩主体结构和MSP430单片机，射频识别设备用于检测充电桩附近道路是否有汽车通过，目标匹配设备用于检测通过汽车的车辆类型，充电桩主体结构用于对电动车充电，MSP430单片机与GPRS通信接口、目标匹配设备、射频识别设备和充电桩主体结构分别连接，基于目标匹配设备和射频识别设备的输出对电动车进行统计，并将统计结果通过GPRS通信接口进行无线发送。

更具体地，在所述与车联网配合的电动汽车充电桩中，包括：充电桩主体结构，包括充电桩外壳、电力供应设备和电力供应插头；电力供应设备包括第一开关、第二开关、上拉电压接入端、第一电阻、第一交流电源线输入端、第一交流电源线输出端、第一中线输入端、第一中线输出端、第一接地端、电压检测器和第一输出接口，第一开关位于第一交流电源线输入端和第一交流电源线输出端之间，第二开关位于第一中线输入端和第一中线输出端之间，第一电阻的一端连接上拉电压，另一端连接电压检测器，第一输出接口包括四个输出端，分别为第一交流电源线输出端、第一中线输出端、第一接地端和第一电阻的另一端；电力供应插头包括第二交流电源线输入端、第二交流电源线输出端、第二中线输入端、第二中线输出端、第二接地端、第二电阻、第三开关、第三电阻和第二输出接口，第二交流电源线输入端、第二中线输入端和第二接地端与第一交流电源线输出端、第一中线输出端和第一接地端分别连接，第二交流电源线输出端、第二中线输出端与第二交流电源线输入端、第二中线输入端分别连接，第三电阻的一端与第一电阻的另一端连接，另一端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第二接地端连接，第三开关的一端与第二接地端连接，另一端与第三电阻的另一端连接，第二输出接口包括三个输出端，分别为第二交流电源线输出端、第二中线输出端和第二接地端，第二输出接口用于与电动车的充电插头连接；GPRS通信接口，设置在充电桩外壳上，与远端的电动车信息采集中心建立无线双向通信链路；静态存储设备，用于预先存储排气管的基准特征向量，排气管的基准特征向量由基准排气管图像的8个几何特征组成，8个几何特征分别为基准欧拉孔数、圆度、角点数、凸凹度、光滑度、长径比、紧密度和主轴角度；CCD图像传感器，用于对充电桩附近道路进行拍摄，以获得附近道路图像；图像预处理设备，与所述CCD图像传感器连接，包括中值滤波子设备、低通滤波子设备和同态滤波子设备；所述中值滤波子设备与所述CCD图像传感器连接，用于对所述附近道路图像执行中值滤波，以滤除所述附近道路图像中的点噪声，获得第一滤波图像；所述低通滤波子设备与所述中值滤波子设备连接，用于去除所述第一滤波图像中的随机噪声，获得第二滤波图像；所述同态滤波子设备与所述低通滤波子设备连接，用于对所述第二滤波图像执行图像增强，以获得增强道路图像；目标匹配设备，与所述图像预处理设备和所述静态存储设备分别连接，包括图像分割子设备和特征向量识别子设备，所述图像分割子设备用于将所述增强道路图像中的目标识别出来以获得目标图像；所述特征向量识别子设备与所述图像分割子设备连接，基于所述目标图像确定目标的8个几何特征，将所述8个几何特征组成目标特征向量，并将目标特征向量与排气管的基准特征向量进行匹配，匹配成功则输出存在用油汽车信号；射频识别设备，设置在充电桩附近道路的正上方，用于检测过往目标中具有射频识别卡的汽车，在检测到具有射频识别卡的汽车时发出汽车通过信号，射频识别卡为汽车所携带的、集成ETC通行功能的卡片；MSP430单片机，设置在充电桩外壳内，与GPRS通信接口、目标匹配设备和射频识别设备分别连接，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，用油汽车数量自加1，电动车数量为汽车数量减去用油汽车数量，汽车数量、用油汽车数量和电动车数量每周自动清零，MSP430单片机通过GPRS通信接口将汽车数量、用油汽车数量和电动车数量发送给远端的电动车信息采集中心位置处的服务器；其中，电压检测器根据其所在位置的电压来判断电力供应插头的第二输出接口是否与电动车的充电插头完全连接；MSP430单片机设置在充电桩外壳内，并与电力供应设备和电力供应插头分别连接。

更具体地，在所述与车联网配合的电动汽车充电桩中：中值滤波子设备、低通滤波子设备和同态滤波子设备被集成在一块集成电路板上。

更具体地，在所述与车联网配合的电动汽车充电桩中：中值滤波子设备、低通滤波子设备和同态滤波子设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

更具体地，在所述与车联网配合的电动汽车充电桩中：替换地，采用MSP430单片机内置存储器替换静态存储设备。

更具体地，在所述与车联网配合的电动汽车充电桩中：目标匹配设备、静态存储设备和图像预处理设备都设置在充电桩外壳内。

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与车联网配合的电动汽车充电桩的结构方框图。

附图标记：1GPRS通信接口；2目标匹配设备；3射频识别设备；4充电桩主体结构；5MSP430单片机

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的与车联网配合的电动汽车充电桩的实施方案进行详细说明。

电动车的充电网络建设时，电动车用户的需求和公共资源的节约之间很难均衡。

例如，如果为了满足每一条道路都可能存在电力耗尽的电动车的需要，则需要在城市每一条道路附近都设置数量充足的充电桩，然而这样容易导致城市内布满了过多的充电桩，实际上很多充电桩处于无电动车可充电的空闲状态，占用了过多的城市空间资源和充电硬件资源，给充电桩的维护带来难题。

相反，如果只选择在繁华地段或者凭经验确定的电动车数量较多的地段设置充电桩，其他位置不设置充电桩的方式，虽然能够节省大量城市空间资源和充电硬件资源，方便充电桩的维护，缺陷在于，这种方式容易导致一些地段的电动车找不到充电桩的情况发生。

同时，现有技术中的电动车的充电桩结构较为粗放，设计不够合理，导致充电效率不高，而且，现有技术中的电动车的功能较为单一，无法满足电动车用户的使用需求。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种与车联网配合的电动汽车充电桩，能够采集附近道路经过的汽车总数、电动车数量和非电动车数量，并将采集到的车辆类型信息实时发送到电动车的管理服务器上以便于电动车的管理者进行整体统计，确定对应道路的充电桩设置模式，从而均衡电动车用户的需求和公共资源的节约，另外，采用优化后的充电桩的结构，使得充电桩的性能得到很大的改善。

图1为根据本发明实施方案示出的与车联网配合的电动汽车充电桩的结构方框图，所述充电桩包括GPRS通信接口、目标匹配设备、射频识别设备、充电桩主体结构和MSP430单片机，射频识别设备用于检测充电桩附近道路是否有汽车通过，目标匹配设备用于检测通过汽车的车辆类型，充电桩主体结构用于对电动车充电，MSP430单片机与GPRS通信接口、目标匹配设备、射频识别设备和充电桩主体结构分别连接，基于目标匹配设备和射频识别设备的输出对电动车进行统计，并将统计结果通过GPRS通信接口进行无线发送。

接着，继续对本发明的与车联网配合的电动汽车充电桩的具体结构进行进一步的说明。

所述充电桩包括：充电桩主体结构，包括充电桩外壳、电力供应设备和电力供应插头。

电力供应设备包括第一开关、第二开关、上拉电压接入端、第一电阻、第一交流电源线输入端、第一交流电源线输出端、第一中线输入端、第一中线输出端、第一接地端、电压检测器和第一输出接口，第一开关位于第一交流电源线输入端和第一交流电源线输出端之间，第二开关位于第一中线输入端和第一中线输出端之间，第一电阻的一端连接上拉电压，另一端连接电压检测器，第一输出接口包括四个输出端，分别为第一交流电源线输出端、第一中线输出端、第一接地端和第一电阻的另一端。

电力供应插头包括第二交流电源线输入端、第二交流电源线输出端、第二中线输入端、第二中线输出端、第二接地端、第二电阻、第三开关、第三电阻和第二输出接口，第二交流电源线输入端、第二中线输入端和第二接地端与第一交流电源线输出端、第一中线输出端和第一接地端分别连接，第二交流电源线输出端、第二中线输出端与第二交流电源线输入端、第二中线输入端分别连接，第三电阻的一端与第一电阻的另一端连接，另一端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第二接地端连接，第三开关的一端与第二接地端连接，另一端与第三电阻的另一端连接，第二输出接口包括三个输出端，分别为第二交流电源线输出端、第二中线输出端和第二接地端，第二输出接口用于与电动车的充电插头连接。

所述充电桩包括：GPRS通信接口，设置在充电桩外壳上，与远端的电动车信息采集中心建立无线双向通信链路。

所述充电桩包括：静态存储设备，用于预先存储排气管的基准特征向量，排气管的基准特征向量由基准排气管图像的8个几何特征组成，8个几何特征分别为基准欧拉孔数、圆度、角点数、凸凹度、光滑度、长径比、紧密度和主轴角度。

所述充电桩包括：CCD图像传感器，用于对充电桩附近道路进行拍摄，以获得附近道路图像。

所述充电桩包括：图像预处理设备，与所述CCD图像传感器连接，包括中值滤波子设备、低通滤波子设备和同态滤波子设备。

所述中值滤波子设备与所述CCD图像传感器连接，用于对所述附近道路图像执行中值滤波，以滤除所述附近道路图像中的点噪声，获得第一滤波图像；所述低通滤波子设备与所述中值滤波子设备连接，用于去除所述第一滤波图像中的随机噪声，获得第二滤波图像。所述同态滤波子设备与所述低通滤波子设备连接，用于对所述第二滤波图像执行图像增强，以获得增强道路图像。

所述充电桩包括：目标匹配设备，与所述图像预处理设备和所述静态存储设备分别连接，包括图像分割子设备和特征向量识别子设备，所述图像分割子设备用于将所述增强道路图像中的目标识别出来以获得目标图像；所述特征向量识别子设备与所述图像分割子设备连接，基于所述目标图像确定目标的8个几何特征，将所述8个几何特征组成目标特征向量，并将目标特征向量与排气管的基准特征向量进行匹配，匹配成功则输出存在用油汽车信号。

所述充电桩包括：射频识别设备，设置在充电桩附近道路的正上方，用于检测过往目标中具有射频识别卡的汽车，在检测到具有射频识别卡的汽车时发出汽车通过信号，射频识别卡为汽车所携带的、集成ETC通行功能的卡片。

所述充电桩包括：MSP430单片机，设置在充电桩外壳内，与GPRS通信接口、目标匹配设备和射频识别设备分别连接，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，用油汽车数量自加1，电动车数量为汽车数量减去用油汽车数量，汽车数量、用油汽车数量和电动车数量每周自动清零。

MSP430单片机还可以通过GPRS通信接口将汽车数量、用油汽车数量和电动车数量发送给远端的电动车信息采集中心位置处的服务器。

其中，电压检测器根据其所在位置的电压来判断电力供应插头的第二输出接口是否与电动车的充电插头完全连接；MSP430单片机设置在充电桩外壳内，并与电力供应设备和电力供应插头分别连接。

可选地，在所述与车联网配合的电动汽车充电桩中：中值滤波子设备、低通滤波子设备和同态滤波子设备被集成在一块集成电路板上；中值滤波子设备、低通滤波子设备和同态滤波子设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现；替换地，采用MSP430单片机内置存储器替换静态存储设备；以及，目标匹配设备、静态存储设备和图像预处理设备可以都设置在充电桩外壳内。

另外，滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件。“波”是一个非常广泛的物理概念，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号。

随着数字式电子计算机技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是说，可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息，波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化，自然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，导致信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。为了滤除这些噪声，恢复原本的信号，需要使用各种滤波器进行滤波处理。

采用本发明的与车联网配合的电动汽车充电桩，针对现有技术难于实现电动车便利充电和节省城市公共空间资源之间的均衡的技术问题，通过在充电桩本地上设置有针对性的汽车车辆类型检测设备，完成对附近道路的汽车类型的统计，以用作管理者决策的数据基础，来解决上述问题，另外，改良后的充电桩的结构也有利于提高充电桩的适用性。

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)

1.一种与车联网配合的电动汽车充电桩，所述充电桩包括GPRS通信接口、目标匹配设备、射频识别设备、充电桩主体结构和MSP430单片机，射频识别设备用于检测充电桩附近道路是否有汽车通过，目标匹配设备用于检测通过汽车的车辆类型，充电桩主体结构用于对电动车充电，MSP430单片机与GPRS通信接口、目标匹配设备、射频识别设备和充电桩主体结构分别连接，基于目标匹配设备和射频识别设备的输出对电动车进行统计，并将统计结果通过GPRS通信接口进行无线发送；

其特征在于，所述充电桩包括：

充电桩主体结构，包括充电桩外壳、电力供应设备和电力供应插头；

电力供应设备包括第一开关、第二开关、上拉电压接入端、第一电阻、第一交流电源线输入端、第一交流电源线输出端、第一中线输入端、第一中线输出端、第一接地端、电压检测器和第一输出接口，第一开关位于第一交流电源线输入端和第一交流电源线输出端之间，第二开关位于第一中线输入端和第一中线输出端之间，第一电阻的一端连接上拉电压，另一端连接电压检测器，第一输出接口包括四个输出端，分别为第一交流电源线输出端、第一中线输出端、第一接地端和第一电阻的另一端；

电力供应插头包括第二交流电源线输入端、第二交流电源线输出端、第二中线输入端、第二中线输出端、第二接地端、第二电阻、第三开关、第三电阻和第二输出接口，第二交流电源线输入端与第一交流电源线输出端连接，第二中线输入端与第一中线输出端连接，第二接地端与第一接地端连接，第二交流电源线输出端与第二交流电源线输入端连接，第二中线输出端与第二中线输入端连接，第三电阻的一端与第一电阻的另一端连接，另一端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第二接地端连接，第三开关的一端与第二接地端连接，另一端与第三电阻的另一端连接，第二输出接口包括三个输出端，分别为第二交流电源线输出端、第二中线输出端和第二接地端，第二输出接口用于与电动车的充电插头连接；

GPRS通信接口，设置在充电桩外壳上，与远端的电动车信息采集中心建立无线双向通信链路；

静态存储设备，用于预先存储排气管的基准特征向量，排气管的基准特征向量由基准排气管图像的8个几何特征组成，8个几何特征分别为基准欧拉孔数、圆度、角点数、凸凹度、光滑度、长径比、紧密度和主轴角度；

CCD图像传感器，用于对充电桩附近道路进行拍摄，以获得附近道路图像；

图像预处理设备，与所述CCD图像传感器连接，包括中值滤波子设备、低通滤波子设备和同态滤波子设备；所述中值滤波子设备与所述CCD图像传感器连接，用于对所述附近道路图像执行中值滤波，以滤除所述附近道路图像中的点噪声，获得第一滤波图像；所述低通滤波子设备与所述中值滤波子设备连接，用于去除所述第一滤波图像中的随机噪声，获得第二滤波图像；所述同态滤波子设备与所述低通滤波子设备连接，用于对所述第二滤波图像执行图像增强，以获得增强道路图像；

目标匹配设备，与所述图像预处理设备和所述静态存储设备分别连接，包括图像分割子设备和特征向量识别子设备，所述图像分割子设备用于将所述增强道路图像中的目标识别出来以获得目标图像；所述特征向量识别子设备与所述图像分割子设备连接，基于所述目标图像确定目标的8个几何特征，将所述8个几何特征组成目标特征向量，并将目标特征向量与排气管的基准特征向量进行匹配，匹配成功则输出存在用油汽车信号；

射频识别设备，设置在充电桩附近道路的正上方，用于检测过往目标中具有射频识别卡的汽车，在检测到具有射频识别卡的汽车时发出汽车通过信号，射频识别卡为汽车所携带的、集成ETC通行功能的卡片；

MSP430单片机，设置在充电桩外壳内，与GPRS通信接口、目标匹配设备和射频识别设备分别连接，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，用油汽车数量自加1，电动车数量为汽车数量减去用油汽车数量，汽车数量、用油汽车数量和电动车数量每周自动清零，MSP430单片机通过GPRS通信接口将汽车数量、用油汽车数量和电动车数量发送给远端的电动车信息采集中心位置处的服务器；

其中，电压检测器根据其所在位置的电压来判断电力供应插头的第二输出接口是否与电动车的充电插头完全连接；

其中，MSP430单片机设置在充电桩外壳内，并与电力供应设备和电力供应插头分别连接。