CN105634089B - 电动车充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动车充电桩，包括射频识别设备、GPRS通信接口、电动车识别设备和数字信号处理器，射频识别设备用于识别充电桩附近道路的汽车目标，电动车识别设备用于识别充电桩附近道路的汽车目标所属的汽车类型，数字信号处理器和射频识别设备、GPRS通信接口和电动车识别设备分别连接，将汽车类型通过GPRS通信接口发送到远端的电动车信息采集中心。

Description

电动车充电桩

技术领域

本发明涉及充电桩领域，尤其涉及一种电动车充电桩。

背景技术

随着雾霾、PM2.5、空气质量下降等城市环境问题日益严重，新能源电动汽车以其零排放、低噪音、无污染成为汽车产业发展的必然趋势，受到世界各国政府的积极推进。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种电动车充电桩，在充电桩本身上集成了基于图像识别的高精度车辆类型检测设备，以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，通过无线通信网络将附近道路经过的汽车总数、电动车数量和非电动车数量上传到远端的电动车信息采集中心位置处的服务器以进行统一规划，确定对应位置的充电桩设置的必要性以及设置的数量，使得附近道路经过的电动汽车数量与相应位置的充电桩的配置相适应，同时优化和丰富了充电桩的内部结构，提高了电动汽车驾驶员的用户体验。

根据本发明的一方面，提供了一种电动车充电桩，所述充电桩包括射频识别设备、GPRS通信接口、电动车识别设备和数字信号处理器，射频识别设备用于识别充电桩附近道路的汽车目标，电动车识别设备用于识别充电桩附近道路的汽车目标所属的汽车类型，数字信号处理器和射频识别设备、GPRS通信接口和电动车识别设备分别连接，将汽车类型通过GPRS通信接口发送到远端的电动车信息采集中心。

更具体地，在所述电动车充电桩中，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；GPRS通信接口，与远端的电动车信息采集中心建立无线双向通信链路；MS卡，预先存储了电动车灰度上限阈值、电动车灰度下限阈值和各类电动车基准模版，所述电动车灰度上限阈值和所述电动车灰度下限阈值用于将图像中的电动车与背景分离，所述各类电动车基准模版为对各类基准电动车预先进行拍摄所得到的各个图像，所述电动车灰度上限阈值和所述电动车灰度下限阈值的取值范围均为0-255，所述电动车灰度上限阈值大于所述电动车灰度下限阈值；摄像设备，包括辅助照明器件和CMOS摄像头，所述辅助照明器件为所述CMOS摄像头的拍摄提供辅助照明，所述CMOS摄像头对充电桩附近道路进行拍摄，以获得附近道路图像；电动车识别设备，与MS卡连接，包括边缘增强子设备、Haar小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备；所述边缘增强子设备与所述CMOS摄像头连接，用于对所述附近道路图像执行边缘增强处理以获得边缘增强图像；所述Haar小波滤波子设备与所述边缘增强子设备连接，用于对所述边缘增强图像采用基于2阶Haar小波基的小波滤波处理，以滤除所述边缘增强图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像；所述中值滤波子设备与所述Haar小波滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以获得中值滤波图像；所述尺度变换增强子设备与所述中值滤波子设备连接，用于对所述中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得对比度增强图像；所述目标分割子设备与所述尺度变换增强子设备和所述MS卡分别连接，将所述对比度增强图像中像素灰度值在所述电动车灰度上限阈值和所述电动车灰度下限阈值之间的所有像素组成电动车子图像；所述目标识别子设备与所述目标分割子设备和所述MS卡分别连接，将所述电动车子图像与各类电动车基准模版逐一匹配，匹配成功，则输出存在电动车信号，并输出匹配成功的电动车基准模版对应的电动车类型作为目标电动车类型，匹配失败，则输出不存在电动车信号；充电桩主体架构，包括交流电接收设备、数字信号处理器、读卡器、打印机、显示屏、电能表、充电枪、三相插座、第一电涌保护设备、第二电涌保护设备、第一断路器、第二断路器、第一漏电保护设备、第二漏电保护设备、开关电源和电源转换设备；交流电接收设备用于接收交流线路，交流线路包括交流电源线和中线；第一断路器的输入端与交流电接收设备连接，输出端与电能表的电源输入端连接，相应地，第一断路器的输入端和输出端都包括交流电源线和中线两条线路，第一断路器包括两个开关，分别位于交流电源线和中线上；第一漏电保护设备的两端与第一断路器输入端的中线、输出端的中线分别连接；第一电涌保护设备与第一断路器的输出端连接；第二断路器的输入端与交流电接收设备连接，输出端与开关电源的输入端连接，相应地，第二断路器的输入端和输出端都包括交流电源线和中线两条线路，第二断路器包括两个开关，分别位于交流电源线和中线上；第二漏电保护设备的两端与第二断路器输入端的中线、输出端的中线分别连接；第二电涌保护设备与第二断路器的输出端连接；电能表的电源输出端与充电枪的输入端连接，电能表的数据输出端与数字信号处理器的RS485串口连接；充电枪的输出端包括三条线路，除了通过充电枪的输入端连接电能表的输出端的交流电源线和中线之外，还包括接地线；电源转换设备包括太阳能供电器件、切换开关和电压转换器；读卡器与数字信号处理器的第一RS232串口连接；打印机通过串口与数字信号处理器的第二RS232串口连接，打印机的电源接收端还与开关电源的输出端连接；显示屏与数字信号处理器的并行数据接口连接；数字信号处理器与GPRS通信接口、射频识别设备和电动车识别设备分别连接，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电动车信号时，电动车数量自加1，非电动车数量为汽车数量减去电动车数量，汽车数量、电动车数量和非电动车数量每周自动清零，数字信号处理器通过GPRS通信接口将汽车数量、电动车数量和非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，切换开关与太阳能供电器件和第二断路器的输出端分别连接，根据太阳能供电器件处的输出电压大小决定是否切换到第二断路器的输出端以由第二断路器的输出端供电，电压转换器与切换开关连接，用于将通过切换开关输入的电压转换为5V电压、3.3V电压或12V电压，为数字信号处理器、读卡器和显示屏提供电力供应。

更具体地，在所述电动车充电桩中：数字信号处理器为TI公司的DSP处理芯片。

更具体地，在所述电动车充电桩中：采用移动通信接口替换GPRS通信接口。

更具体地，在所述电动车充电桩中：打印机为微型打印机。

更具体地，在所述电动车充电桩中：边缘增强子设备、Haar小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备被集成在一块集成电路板上。

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电动车充电桩的结构方框图。

附图标记：1射频识别设备；2 GPRS通信接口；3电动车识别设备；4数字信号处理器

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的电动车充电桩的实施方案进行详细说明。

电动汽车的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置。电动汽车大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子。

电动汽车的驱动电能，本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。

然而，电动汽车发展的瓶颈之一在于电动汽车的充电网络建设模式与电动汽车的充电需求难以适应，在充电设施推进过程中，电动汽车的管理者如果为了满足每一条道路都可能存在电力耗尽的电动汽车的需要，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汽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。

但是，如果电动汽车的管理者只选择在繁华地段或者凭经验确定的电动汽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汽车找不到充电桩的情况发生，使得电动汽车用户陷入汽车电力耗尽而搁浅在道路上的尴尬局面。

同时，现有技术中的电动汽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，现有技术中的电动汽车的功能较为单一，无法满足电动汽车用户的使用需求，导致用户体验较差。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种电动车充电桩，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汽车的管理服务器上以便于电动汽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，避免资源浪费或充电设备不足，同时充电桩的结构被优化，从而能够满足电动汽车用户的各种需求。

图1为根据本发明实施方案示出的电动车充电桩的结构方框图，所述充电桩包括射频识别设备、GPRS通信接口、电动车识别设备和数字信号处理器，射频识别设备用于识别充电桩附近道路的汽车目标，电动车识别设备用于识别充电桩附近道路的汽车目标所属的汽车类型，数字信号处理器和射频识别设备、GPRS通信接口和电动车识别设备分别连接，将汽车类型通过GPRS通信接口发送到远端的电动车信息采集中心。

接着，继续对本发明的电动车充电桩的具体结构进行进一步的说明。

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：GPRS通信接口，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：MS卡，预先存储了电动车灰度上限阈值、电动车灰度下限阈值和各类电动车基准模版，所述电动车灰度上限阈值和所述电动车灰度下限阈值用于将图像中的电动车与背景分离，所述各类电动车基准模版为对各类基准电动车预先进行拍摄所得到的各个图像，所述电动车灰度上限阈值和所述电动车灰度下限阈值的取值范围均为0-255，所述电动车灰度上限阈值大于所述电动车灰度下限阈值。

所述充电桩包括：摄像设备，包括辅助照明器件和CMOS摄像头，所述辅助照明器件为所述CMOS摄像头的拍摄提供辅助照明，所述CMOS摄像头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：电动车识别设备，与MS卡连接，包括边缘增强子设备、Haar小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备。

所述边缘增强子设备与所述CMOS摄像头连接，用于对所述附近道路图像执行边缘增强处理以获得边缘增强图像；所述Haar小波滤波子设备与所述边缘增强子设备连接，用于对所述边缘增强图像采用基于2阶Haar小波基的小波滤波处理，以滤除所述边缘增强图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像；所述中值滤波子设备与所述Haar小波滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以获得中值滤波图像；所述尺度变换增强子设备与所述中值滤波子设备连接，用于对所述中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得对比度增强图像。

所述目标分割子设备与所述尺度变换增强子设备和所述MS卡分别连接，将所述对比度增强图像中像素灰度值在所述电动车灰度上限阈值和所述电动车灰度下限阈值之间的所有像素组成电动车子图像；所述目标识别子设备与所述目标分割子设备和所述MS卡分别连接，将所述电动车子图像与各类电动车基准模版逐一匹配，匹配成功，则输出存在电动车信号，并输出匹配成功的电动车基准模版对应的电动车类型作为目标电动车类型，匹配失败，则输出不存在电动车信号。

所述充电桩包括：充电桩主体架构，包括交流电接收设备、数字信号处理器、读卡器、打印机、显示屏、电能表、充电枪、三相插座、第一电涌保护设备、第二电涌保护设备、第一断路器、第二断路器、第一漏电保护设备、第二漏电保护设备、开关电源和电源转换设备。

交流电接收设备用于接收交流线路，交流线路包括交流电源线和中线；第一断路器的输入端与交流电接收设备连接，输出端与电能表的电源输入端连接，相应地，第一断路器的输入端和输出端都包括交流电源线和中线两条线路，第一断路器包括两个开关，分别位于交流电源线和中线上。

第一漏电保护设备的两端与第一断路器输入端的中线、输出端的中线分别连接；第一电涌保护设备与第一断路器的输出端连接；第二断路器的输入端与交流电接收设备连接，输出端与开关电源的输入端连接，相应地，第二断路器的输入端和输出端都包括交流电源线和中线两条线路，第二断路器包括两个开关，分别位于交流电源线和中线上；第二漏电保护设备的两端与第二断路器输入端的中线、输出端的中线分别连接。

第二电涌保护设备与第二断路器的输出端连接；电能表的电源输出端与充电枪的输入端连接，电能表的数据输出端与数字信号处理器的RS485串口连接；充电枪的输出端包括三条线路，除了通过充电枪的输入端连接电能表的输出端的交流电源线和中线之外，还包括接地线；电源转换设备包括太阳能供电器件、切换开关和电压转换器；读卡器与数字信号处理器的第一RS232串口连接。

打印机通过串口与数字信号处理器的第二RS232串口连接，打印机的电源接收端还与开关电源的输出端连接；显示屏与数字信号处理器的并行数据接口连接。

数字信号处理器与GPRS通信接口、射频识别设备和电动车识别设备分别连接，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电动车信号时，电动车数量自加1，非电动车数量为汽车数量减去电动车数量，汽车数量、电动车数量和非电动车数量每周自动清零，数字信号处理器通过GPRS通信接口将汽车数量、电动车数量和非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，切换开关与太阳能供电器件和第二断路器的输出端分别连接，根据太阳能供电器件处的输出电压大小决定是否切换到第二断路器的输出端以由第二断路器的输出端供电，电压转换器与切换开关连接，用于将通过切换开关输入的电压转换为5V电压、3.3V电压或12V电压，为数字信号处理器、读卡器和显示屏提供电力供应。

可选地，在所述电动车充电桩中：数字信号处理器为TI公司的DSP处理芯片；采用移动通信接口替换GPRS通信接口；打印机为微型打印机；以及可以将边缘增强子设备、Haar小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备集成在一块集成电路板上。

另外，DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。

根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；(3)片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；(5)快速的中断处理和硬件I/O支持；(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；(7)可以并行执行多个操作；(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

采用本发明的电动车充电桩，针对现有技术难于实现电动汽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，一方面，采用本地采集数据的方式，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，实现电动汽车便利充电和节省城市公共空间资源之间的均衡，同时优化的充电桩的内部结构和辅助结构，提高电动汽车驾驶员的使用体验。

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)

1.一种电动车充电桩，包括射频识别设备、GPRS通信接口、电动车识别设备和数字信号处理器，射频识别设备用于识别充电桩附近道路的汽车目标，电动车识别设备用于识别充电桩附近道路的汽车目标所属的汽车类型，数字信号处理器和射频识别设备、GPRS通信接口和电动车识别设备分别连接，将汽车类型通过GPRS通信接口发送到远端的电动车信息采集中心；

其特征在于，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；

GPRS通信接口，与远端的电动车信息采集中心建立无线双向通信链路；

MS卡，预先存储了电动车灰度上限阈值、电动车灰度下限阈值和各类电动车基准模版，所述电动车灰度上限阈值和所述电动车灰度下限阈值用于将图像中的电动车与背景分离，所述各类电动车基准模版为对各类基准电动车预先进行拍摄所得到的各个图像，所述电动车灰度上限阈值和所述电动车灰度下限阈值的取值范围均为0-255，所述电动车灰度上限阈值大于所述电动车灰度下限阈值；

摄像设备，包括辅助照明器件和CMOS摄像头，所述辅助照明器件为所述CMOS摄像头的拍摄提供辅助照明，所述CMOS摄像头对充电桩附近道路进行拍摄，以获得附近道路图像；

电动车识别设备，与MS卡连接，包括边缘增强子设备、Haar小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备；所述边缘增强子设备与所述CMOS摄像头连接，用于对所述附近道路图像执行边缘增强处理以获得边缘增强图像；所述Haar小波滤波子设备与所述边缘增强子设备连接，用于对所述边缘增强图像采用基于2阶Haar小波基的小波滤波处理，以滤除所述边缘增强图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像；所述中值滤波子设备与所述Haar小波滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以获得中值滤波图像；所述尺度变换增强子设备与所述中值滤波子设备连接，用于对所述中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得对比度增强图像；所述目标分割子设备与所述尺度变换增强子设备和所述MS卡分别连接，将所述对比度增强图像中像素灰度值在所述电动车灰度上限阈值和所述电动车灰度下限阈值之间的所有像素组成电动车子图像；所述目标识别子设备与所述目标分割子设备和所述MS卡分别连接，将所述电动车子图像与各类电动车基准模版逐一匹配，匹配成功，则输出存在电动车信号，并输出匹配成功的电动车基准模版对应的电动车类型作为目标电动车类型，匹配失败，则输出不存在电动车信号；

充电桩主体架构，包括交流电接收设备、数字信号处理器、读卡器、打印机、显示屏、电能表、充电枪、三相插座、第一电涌保护设备、第二电涌保护设备、第一断路器、第二断路器、第一漏电保护设备、第二漏电保护设备、开关电源和电源转换设备；

交流电接收设备用于接收交流线路，交流线路包括交流电源线和中线；

第一断路器的输入端与交流电接收设备连接，输出端与电能表的电源输入端连接，相应地，第一断路器的输入端和输出端都包括交流电源线和中线两条线路，第一断路器包括两个开关，分别位于交流电源线和中线上；

第一漏电保护设备的两端与第一断路器输入端的中线、输出端的中线分别连接；

第一电涌保护设备与第一断路器的输出端连接；

第二断路器的输入端与交流电接收设备连接，输出端与开关电源的输入端连接，相应地，第二断路器的输入端和输出端都包括交流电源线和中线两条线路，第二断路器包括两个开关，分别位于交流电源线和中线上；

第二漏电保护设备的两端与第二断路器输入端的中线、输出端的中线分别连接；

第二电涌保护设备与第二断路器的输出端连接；

电能表的电源输出端与充电枪的输入端连接，电能表的数据输出端与数字信号处理器的RS485串口连接；

充电枪的输出端包括三条线路，除了通过充电枪的输入端连接电能表的输出端的交流电源线和中线之外，还包括接地线；

电源转换设备包括太阳能供电器件、切换开关和电压转换器；

读卡器与数字信号处理器的第一RS232串口连接；

打印机通过串口与数字信号处理器的第二RS232串口连接，打印机的电源接收端还与开关电源的输出端连接；

显示屏与数字信号处理器的并行数据接口连接；

数字信号处理器与GPRS通信接口、射频识别设备和电动车识别设备分别连接，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电动车信号时，电动车数量自加1，非电动车数量为汽车数量减去电动车数量，汽车数量、电动车数量和非电动车数量每周自动清零，数字信号处理器通过GPRS通信接口将汽车数量、电动车数量和非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，切换开关与太阳能供电器件和第二断路器的输出端分别连接，根据太阳能供电器件处的输出电压大小决定是否切换到第二断路器的输出端以由第二断路器的输出端供电，电压转换器与切换开关连接，用于将通过切换开关输入的电压转换为5V电压、3.3V电压或12V电压，为数字信号处理器、读卡器和显示屏提供电力供应。