CN106997683A - 电动汽车充电桩车位预约与管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种电动汽车充电桩车位预约与管理系统，包括服务器及数据库、后台管理中心、安装于车位端的硬件装置、移动终端。所述服务器及数据库能实时更新用户信息、订单信息、车位信息等相关数据；所述后台管理中心可记录充电桩车位的使用数据等信息，并对数据进行处理，实现对充电桩车位和用户的统一管理；所述硬件装置以单片机主板为核心，加以车位检测模块、车位锁模块、充电检测模块、无线通信模块、显示模块。所述移动终端用于实现充电桩车位的查询、预约、停车诱导、收费等功能。让电动汽车车主能及时有效地找到可用的充电桩车位对车辆进行充电，极大地改善了电动汽车车主停车充电的体验。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车充电桩车位预约与管理系统。
背景技术
随着我国经济持续发展和城镇化进程的快速推进，在今后较长一段时间内，汽车保有量将持续攀升，大力发展电动汽车，能够加快燃油替代，有效缓解能源和环境压力。当前井喷式电动汽车销售量的增长和充电基础设施需求量的不断攀升，随之而来的电动汽车充电难的问题无疑是电动汽车行业向前发展的一大阻碍。
但是目前充电设施建设速度远低于电动汽车发展水平，充电设施不足、布局规划不合理、充电桩车位管理不到位等问题严重制约了电动汽车的普及。在停车难已经成为了一种社会问题的背景下，许多电动汽车充电桩车位被燃油汽车占用而导致很多电动车主无法及时找到充电桩对车辆进行充电的情况较为常见，这在一定程度上降低了充电桩车位的利用率，造成了充电桩资源的浪费。
在充电基础设施建设持续进行的同时，充电服务也在不断发展。为消除车主对电动汽车充电难的担忧，各种充电APP相应出现，为用户提供充电桩的查询以及扫码充电服务，这些APP的不足在于车主无法对充电桩车位进行预约，且车主需要不断刷新APP来获取空闲的车位信息，这在一定程度上给车主造成了不便。可能出现到达车位时，车位已被其他车辆占用的尴尬情况，车主依旧无法真正的安心出行。为进一步提高车主对电动汽车的信任度，推动电动汽车行业的健康发展，开发一个为电动汽车车主提供线上充电桩查询及充电预约等智能服务的平台就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于针对电动汽车车主停车充电难的问题，为电动汽车车主提供线上充电桩查询及充电预约、停车诱导、线上收费等智能服务的平台。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种电动汽车充电桩车位预约与管理系统，包括车位检测模块、车位锁模块、充电检测模块、无线通信模块、显示模块、服务器及数据库、后台管理单元和移动终端，
其中，车位检测模块、车位锁模块、充电检测模块、无线通信模块、显示模块均通过单片机与服务器及数据库相连，服务器及数据库同时与后台管理单元和移动终端进行数据交互；
所述车位检测模块，用于检测车位是否有车辆，并将车位状态信息实时更新到数据库中，当车位无车且无预约时，认定此车位为空闲车位；
车位锁模块，用于在车位被预约后，将车位锁升起；当车主到达车位时并在移动终端上解锁，车位锁即可落下；在车主离开车位后车位空闲；
充电检测模块，用于检测车辆是否在进行充电，作为充电收费的基础；
无线通信模块，用于实现单片机与服务器及数据库进行通讯和数据交互；
显示模块，安装于车位端，用于对车位的状态、预约信息进行显示；所述车位状态包括空闲、预约、占用充电；
服务器及数据库，用于实现与硬件装置及移动终端的交互，服务器将车位状态、订单状态这些信息实时更新到数据库，并将上述信息发送给后台管理单元；
后台管理单元，用于对所有充电桩车位及用户进行管理，统计车位的预约、利用情况，用户信誉这些数据，并利用大数据分析与数据挖掘等技术对充电桩车位的使用特点进行分析，对未来充电桩的布局规划提供基础数据；
移动终端用于接收服务器及数据库发送的车位状态信息，并将用户的操作信息反馈给服务器及数据库。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明搭建了一个便于电动汽车精准、高效地实现充电与停车的平台。通过硬件装置对停车场的车位状态信息通过无线通讯网络实时更新到后台数据库，实现对充电桩车位的智能化管理。通过移动终端将空闲车位的有效信息分享给车主，车主即可在需要充电时能快速准确地找到充电桩车位。方便地实现车位预约、车位导航、停车充电、线上支付等功能，车主通过此系统可以及时准确地找到充电桩进行充电，减少车辆的空驶时间。系统后台管理中心实现了对充电车位的统一管理，将充电资源整合，提高充电桩的利用率，为充电设施的维保提供便利。如此能推动新能源汽车及充电设备行业的发展，方便电动汽车车主出行，提高电动汽车在汽车行业的市场占用率，提高能源利用效率，经济环保。2)本发明立足于目前正在大力发展的电动汽车充电行业，针对目前电动汽车行业所面临的各种问题，提出了电动汽车充电桩车位预约与管理的方案。通过“互联网+充电基础设施”的方式，为电动汽车车主提供车位查询、预约充电、停车诱导及收费的一站式服务，让原本困扰电动汽车车主的停车充电难的问题得以解决，减少停车场管理员的人力投入，让停车服务更加智能化。3)本发明搭建的后台管理中心可以对某片区域停车场的充电桩的使用情况进行数据分析，结合大数据挖掘，可以得到该区域充电桩使用率或供求情况，对未来充电桩的布局规划起一定的参考价值，从而减少充电桩资源的浪费，起到了合理规划充电桩布局的作用。
附图说明
图1为本发明的电动汽车充电桩车位预约与预约系统结构图。
图2为微信小程序客户端示意图。
图3为电动汽车充电桩车位预约与预约系统的使用流程图。
具体实施方案
本发明提出的电动汽车充电桩车位预约与预约系统，利用单片机编程、数据库开发、软件编程与开发、服务器与软硬件通讯等关键技术使系统能完成相应的功能。用户只需在终端输入目的地然后选择相应的车位即可完成车位的查询和预约，同时路途导航与室内路径指引能让车位更快更准确地到达具体车位，减少车辆的空驶时间，车主能在线上完成缴费，在大大方便了车主的同时，也降低了停车场管理成本，使停车服务更加智能化。
本发明的一种电动汽车充电桩车位预约与管理系统，包括车位检测模块、车位锁模块、充电检测模块、无线通信模块、显示模块、服务器及数据库、后台管理单元和移动终端，
其中，车位检测模块、车位锁模块、充电检测模块、无线通信模块、显示模块均通过单片机与服务器及数据库相连，服务器及数据库同时与后台管理单元和移动终端进行数据交互；
所述车位检测模块，用于检测车位是否有车辆，并将车位状态信息实时更新到数据库中，当车位无车且无预约时，认定此车位为空闲车位；
车位锁模块，用于在车位被预约后，将车位锁升起；当车主到达车位时并在移动终端上解锁，车位锁即可落下；在车主离开车位后车位空闲；
充电检测模块，用于检测车辆是否在进行充电，作为充电收费的基础；
无线通信模块，用于实现单片机与服务器及数据库进行通讯和数据交互；
显示模块，安装于车位端，用于对车位的状态、预约信息进行显示；所述车位状态包括空闲、预约、占用充电；
服务器及数据库，用于实现与硬件装置及移动终端的交互，服务器将车位状态、订单状态这些信息实时更新到数据库，并将上述信息发送给后台管理单元；
后台管理单元，用于对所有充电桩车位及用户进行管理，统计车位的预约、利用情况，用户信誉这些数据，并利用大数据分析与数据挖掘等技术对充电桩车位的使用特点进行分析，对未来充电桩的布局规划提供基础数据；
移动终端用于接收服务器及数据库发送的车位状态信息，并将用户的操作信息反馈给服务器及数据库。
所述移动终端包括个人信息模块、车位预约模块、停车诱导模块、线上收费模块，其中，
个人信息模块，在车主进行注册时接收车主身份信息和车牌号，并接收充值，同时能够显示余额、历史订单等信息；
车位预约模块，用于为车主筛选出区域内的可用充电桩车位，并按照最优选择的顺序进行排序，并接收车主的预约、修改或取消操作；
停车诱导模块，包括两个单元，第一单元是路途地图导航单元，用于自动获取车主所在位置，再根据目的停车场位置规划一条合适的路径；第二单元是室内路径指引单元，用于规划从车主所在停车场入口位置到预约车位的路径；
线上收费模块，用于接收车主缴纳的费用。
所述车位锁模块具备两种开锁模式，一种为移动终端开锁模式，通过在移动终端上点击开锁，网络控制车位锁降下的模式；另一种为备用开锁模式，通过车位端配备的标签卡刷卡开锁。
所述单片机采用低功耗的MSP430型单片机，车位检测模块采用NC200超低功耗地磁车辆检测器，无线通讯模块采用SIM900A，充电检测模块采用锂电池充电保护一体板，标签卡采用RFID NC522无线射频识别模块。
所述后台管理单元使用Visual Basic语言进行开发，分为三个模块：停车场基本信息模块、充电车位管理模块和用户管理模块；其中，停车场基本信息模块用于记录区域内所有有充电车位的停车场的基本信息以及车位信息；充电车位管理模块用于记录所有充电桩车位的使用情况并对数据进行统计；用户管理模块用于记录用户使用平台的所有记录，包括用户的基本信息，未按时使用预约车位的次数和超时使用预约车位的次数，以此将用户分为白名单和黑名单，并根据用户的身份为用户提供相应的使用权限。
本发明搭建的后台管理中心可以对某片区域停车场的充电桩的使用情况进行数据分析，结合大数据挖掘，可以得到该区域充电桩使用率或供求情况，对未来充电桩的布局规划起一定的参考价值，从而减少充电桩资源的浪费，起到了合理规划充电桩布局的作用。
下面进行更详细的描述。
一种电动汽车充电桩车位预约与管理系统，包括服务器及数据库、后台管理中心、安装于车位端的硬件装置、移动终端。所述服务器及数据库能实时更新用户信息、订单信息、车位信息等相关数据；所述后台管理中心可记录充电桩车位的使用数据等信息，并对数据进行处理，实现对充电桩车位和用户的统一管理；所述硬件装置以单片机主板为核心，加以车位检测模块、车位锁模块、充电检测模块、无线通信模块、显示模块。所述移动终端用于实现充电桩车位的查询、预约、停车诱导、收费等功能。其中，
服务器及数据库，实现与硬件装置及移动终端的交互，将车位状态、订单状态等信息实时更新到数据库；
后台管理中心，用于对所有充电桩车位及用户进行管理，统计车位的预约、利用情况，用户信誉等数据，并利用大数据分析与数据挖掘等技术对充电桩车位的使用特点进行分析，从而可对未来充电桩的布局规划提供基础数据；
车位检测模块，用于检测车位是否有车辆，并将车位状态信息实时更新到后台数据库。当车位无车且无预约时，方可认为此车位为空闲车位；
车位锁模块，用于在车位被预约后车位升起保护车位，当车主到达车位时在移动终端上点击开锁，车位锁即可落下，在车主离开车位后车位锁自动升起，即可开始下一次预约。
充电检测模块，用于检测车辆是否在进行充电，作为充电收费的基础；
无线通信模块，用于实现单片机主板与服务器的通讯和数据交互；
显示模块，安装于车位端，用于对车位的状态(空闲、预约、占用充电)、预约信息等进行显示，方便停车管理员的工作。
以上5个模块均与单片机连接，通过单片机对其进行控制同时与服务器及数据库以及后台管理中心进行数据交互。
移动终端是借助于微信平台开发的微信小程序，其包括个人信息、车位预约、停车导航、线上收费4个模块。其中，
个人信息，在车主进行注册时填入身份信息和车牌号等，并进行充值，注册完成后个人信息中还包含余额、历史订单等信息。
车位预约，车主填入目的区域，小程序可根据目的区域为车主筛选出区域内的可用 充电桩车位，并按照最优选择的顺序进行排序。车主选择其中一个车位后填写预约的时间段即可完成车位预约。
停车导航，小程序内嵌地图可自动获取车主所在位置，再根据目的停车场位置规划一条合适的路径诱导车主到达停车场，当车主到达停车场后可选择室内地图，便可获得所在停车场的内部地图，同时能得到到达所预约车位的路径图。
线上收费，本系统在车主预约车位后即进行初始收费，在车主离开车位后根据车主的停车充电时间与预约时间的比较判断是否超时，若超时就再收取费用。
下面结合实施例对本系统的技术方案作进一步的详细说明。
实施例
如图1所示，该电动汽车充电桩车位预约与停车诱导系统由服务器及数据库，后台管理中心，移动终端，安装于车位端的硬件装置构成。其中，服务器及数据库，实现与硬件装置及移动终端的交互，将车位状态、订单状态等信息实时更新到数据库；后台管理中心，用于对所有充电桩车位和用户进行管理，统计车位的预约、利用情况等，并利用数据挖掘等技术对充电桩车位的使用特点进行分析，从而可对未来充电桩的布局规划提供基础数据；硬件装置由单片机、车位检测模块、车位锁模块、充电检测模块、无线通信模块、显示模块构成；移动终端是借助于微信平台开发的微信小程序，由个人信息、车位预约、停车导航、线上收费4个模块构成，用于实现车位查询、预约、停车诱导、线上收费的一站式服务。其中，
服务器及数据库，实现与硬件装置及移动终端的交互，将车位状态、订单状态等信息实时更新到数据库；
后台管理中心，使用Visual Basic语言开发，其分为三个模块：停车场基本信息、充电车位管理、用户管理。其中，停车场基本信息模块记录了区域内所有有充电车位的停车场的基本信息以及车位信息，当信息有改变时管理员可以进行修改；充电车位管理模块中记录所有充电车位的使用情况，通过对大量数据的统计分析，能对省市区内的充电车位的供求情况进行分析，进而可为未来区域内充电桩的布局规划提供基础数据；用户管理模块记录用户使用本平台的所有记录，包括用户未按时到达停车场的次数，超时使用车位的次数，以此将用户分为白名单和黑名单，同时对不同身份的用户提供不一样的使用权限。
车位端硬件部分有：车位检测模块，用于检测车位是否有车辆，并将车位状态信息实时更新到后台数据库，当车位无车且无预约时，方可认为此车位为空闲车位；车位锁 模块，用于在车位被预约后车位升起保护车位，当车主到达车位时在移动终端上点击开锁，车位锁即可落下，在车主离开车位后车位锁自动升起，即可开始下一次预约；充电检测模块，用于检测车辆是否在进行充电，作为充电收费的基础；无线通信模块，用于实现单片机主板与服务器的通讯和数据交互；显示模块，安装于车位端，用于对车位的状态(空闲、预约、占用充电)、预约信息等进行显示，方便停车管理员的工作。
所述单片机通过RS232串口与无线通信模块相连，无线通信模块通过公共网络与服务器连接，如此即实现了单片机与服务器之间的连接。单片机、移动终端通过服务器实时向后台数据库更新数据，后台管理中心通过访问数据库即可获取需要的数据并对数据进行分析与处理。
如图2所示，所述移动终端是借助于微信平台开发的微信小程序，其包括个人信息、车位预约、停车导航、线上收费4个模块。其中，
个人信息，在车主进行注册时填入身份信息和车牌号等，并进行充值，注册完成后个人信息中还包含余额、历史订单等信息。
车位预约，车主填入目的区域，小程序可根据目的区域为车主筛选出区域内的可用充电桩车位，并按照最优选择的顺序进行排序。车主选择其中一个车位后填写预约的时间段即可完成车位预约。当车主无法及时到达车位时，可对预约订单进行修改或取消订单。
停车导航，小程序内嵌地图可自动获取车主所在位置，再根据目的停车场位置规划一条合适的路径诱导车主到达停车场，当车主到达停车场后可选择室内地图，便可获得所在停车场的内部地图，同时能得到到达所预约车位的路径图。
线上收费，本系统在车主预约车位后即进行初始收费，在车主离开车位后根据车主的停车充电时间与预约时间的比较判断是否超时，若超时就再收取费用。
图3示出了本电动汽车充电桩车位预约与停车诱导系统的流程图，该流程包括以下步骤：
1)用户进入小程序的预约界面选择目的地点，小程序根据目的地点为车主筛选出区域内的可用充电桩车位，并按照最优选择的顺序进行排序。车主选择一个合适的车位后填写预约时间段，即预约成功。当车主因交通堵塞或其他不可控原因无法及时到达车位时，可对订单进行修改或者取消订单；
2)预约成功后服务器会接收到来自小程序的订单信息，并将信息通过GPRS模块传送到具体车位，控制车位锁升起，对车位进行保护，同时显示屏显示车位被预约以及预 约的车辆车牌号和预约时间段；
3)系统为用户规划一条到达停车场的最优行驶路线，当用户到达停车场后可选择室内地图，便可获得停车场内部到达预约车位的路径指引图，如此便能快速准确地找到预约车位，减少车主找寻车位的时间；
4)车主到达车位后在小程序界面点击开锁车位锁即可落下，当车主手机没电等情况无法通过手机一键开锁时，系统提供了备用方案，每一个车位配备一个能唯一识别的车位标签卡，标签卡存于停车场管理员处，管理员可根据显示屏上的信息为车主提供车位标签，车主刷卡即可停车；车主停车后系统开始计算时间，车主离开车位时系统记录离开时间，由此计算车主此次消费的金额，当车主占用车位时间超出预约的时间，超出部分将另外收费，以此激励车主在预约时间段内离开车位，车主只需进入小程序即可完成线上结算。
本发明搭建的后台管理中心可以对某片区域停车场的充电桩的使用情况进行数据分析，结合大数据挖掘，可以得到该区域充电桩使用率或供求情况，对未来充电桩的布局规划起一定的参考价值，从而减少充电桩资源的浪费，起到了合理规划充电桩布局的作用。
Claims (5)
1.一种电动汽车充电桩车位预约与管理系统，其特征在于，包括车位检测模块、车位锁模块、充电检测模块、无线通信模块、显示模块、服务器及数据库、后台管理单元和移动终端，
其中，车位检测模块、车位锁模块、充电检测模块、无线通信模块、显示模块均通过单片机与服务器及数据库相连，服务器及数据库同时与后台管理单元和移动终端进行数据交互；
所述车位检测模块，用于检测车位是否有车辆，并将车位状态信息实时更新到数据库中，当车位无车且无预约时，认定此车位为空闲车位；
车位锁模块，用于在车位被预约后，将车位锁升起；当车主到达车位时并在移动终端上解锁，车位锁即可落下；在车主离开车位后车位空闲；
充电检测模块，用于检测车辆是否在进行充电，作为充电收费的基础；
无线通信模块，用于实现单片机与服务器及数据库进行通讯和数据交互；
显示模块，安装于车位端，用于对车位的状态、预约信息进行显示；所述车位状态包括空闲、预约、占用充电；
服务器及数据库，用于实现与硬件装置及移动终端的交互，服务器将车位状态、订单状态这些信息实时更新到数据库，并将上述信息发送给后台管理单元；
后台管理单元，用于对所有充电桩车位及用户进行管理，统计车位的预约、利用情况，用户信誉这些数据，并利用大数据分析与数据挖掘等技术对充电桩车位的使用特点进行分析，对未来充电桩的布局规划提供基础数据；
移动终端用于接收服务器及数据库发送的车位状态信息，并将用户的操作信息反馈给服务器及数据库。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩车位预约与管理系统，其特征在于，移动终端包括个人信息模块、车位预约模块、停车诱导模块、线上收费模块，其中，
个人信息模块，在车主进行注册时接收车主身份信息和车牌号，并接收充值，同时能够显示余额、历史订单等信息；
车位预约模块，用于为车主筛选出区域内的可用充电桩车位，并按照最优选择的顺序进行排序，并接收车主的预约、修改或取消操作；
停车诱导模块，包括两个单元，第一单元是路途地图导航单元，用于自动获取车主所在位置，再根据目的停车场位置规划一条合适的路径；第二单元是室内路径指引单元，用于规划从车主所在停车场入口位置到预约车位的路径；
线上收费模块，用于接收车主缴纳的费用。
3.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩车位预约与管理系统，其特征在于，车位锁模块具备两种开锁模式，一种为移动终端开锁模式，通过在移动终端上点击开锁，网络控制车位锁降下的模式；另一种为备用开锁模式，通过车位端配备的标签卡刷卡开锁。
4.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩车位预约与管理系统，其特征在于，单片机采用低功耗的MSP430型单片机，车位检测模块采用NC200超低功耗地磁车辆检测器，无线通讯模块采用SIM900A，充电检测模块采用锂电池充电保护一体板，标签卡采用RFID NC522无线射频识别模块。
5.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩车位预约与管理系统，其特征在于，后台管理单元使用Visual Basic语言进行开发，分为三个模块：停车场基本信息模块、充电车位管理模块和用户管理模块；其中，停车场基本信息模块用于记录区域内所有有充电车位的停车场的基本信息以及车位信息；充电车位管理模块用于记录所有充电桩车位的使用情况并对数据进行统计；用户管理模块用于记录用户使用平台的所有记录，包括用户的基本信息，未按时使用预约车位的次数和超时使用预约车位的次数，以此将用户分为白名单和黑名单，并根据用户的身份为用户提供相应的使用权限。
Priority Applications (1)
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170801 |
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