CN108881855A - 基于4g网络/ec20充电堆的网覆盖通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于4G网络/EC20充电堆的网覆盖通信系统，包括图像采集模块、触发模块、缓冲模块、图像处理模块、图像传输控制模块、图像显示模块、图像存储模块，图像采集模块用于对待观察区域进行等时间间隔的有限次图像采集；触发模块用于接收图像采集模块采集到的两次相邻的图像，并对两张相邻的图像进行对比，如果两张相邻的图像对比是不一致的。本发明使用图像监控替代了现有技术中采用的视频监控，减轻了相关设备的运行负担，在采集最初就筛选了有效图像和无效图像，将无效图像删除，只保留有效图像，有效延长了备份图像的时间长度，提高了存储设备的存储量。

Description

基于4G网络/EC20充电堆的网覆盖通信系统及方法

技术领域

本发明涉及充电领域，具体涉及基于4G网络/EC20充电堆的网覆盖通信系统及方法。

背景技术

充电桩，其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。但是充电桩功率固化，因此兼容性差，无法给不同功率需求的车充电，其次，充电桩适应性差，无法适应电池技术迅速发展的需求，从而容易导致投资的充电设备无法持续使用，为了改变上述境况，出现了充电堆，充电堆不是多个充电桩的集合，充电堆的特点在于，功率共享，即将充电站内所有功率集中，每个充电终端都可以从这个功率堆中获取需要的功率；柔性充电，根据车辆BMS所发出的充电需求，按需分配电功率；平滑扩展，随着电池充电倍率的提升，充电功率需求的增大，可扩充功率堆的功率以满足充电的需求；高效节能，不论充电需求如何，都应保证充电设备可以工作在最佳的负载率区间。充电堆的通信系统是保证充电堆安全、快速、高效运行的一种不可或缺的信息化、自动化、智能化的综合通信系统。现有技术中，充电堆的监控多采用视频监控方式，但是视频监控方式其采集的是视频数据，视频数据较大，传输占用资源较多，同时，视频的质量与视频占用空间的大小成正比关系，为了能够清晰采集到现场的数据，需要较高清的视频采集器，这就导致了传输的时间和占用的资源的增加。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了基于4G网络/EC20充电堆的网覆盖通信系统及方法，用图像采集替换视频采集，降低数据传输以及存储占用的资源，同时还降低了采集设备的硬件要求和成本。

本发明通过下述技术方案实现：

基于4G网络/EC20充电堆的网覆盖通信系统，包括图像采集模块、触发模块、缓冲模块、图像处理模块、图像传输控制模块、图像显示模块、图像存储模块，所述图像采集模块用于对待观察区域进行等时间间隔的有限次图像采集；所述触发模块用于接收图像采集模块采集到的两次相邻的图像，并对两张相邻的图像进行对比，如果两张相邻的图像对比是不一致的，则驱动图像采集模块将两张相邻的图像以及之后采集到的图像均发送至图像处理模块和/或缓冲模块；所述缓冲模块用于接收图像采集模块发送的图像，并将图像发送至图像处理模块；所述图像处理模块用于接收图像采集模块输出的图像和/或缓冲模块的输出的图像，并将接收的图像进行处理；所述图像传输控制模块用于接收图像处理模块处理后的图像；所述图像显示模块用于显示图像；所述图像存储模块用于存储图像。

现有技术中，对于特定区域的监控都是采用摄像头采集视频图像进行监控的，视频监控相当于对一段时间内的所有的图像数据进行连贯的采集，所有设备全天候运行，导致设备的负荷较大，数据量庞大，对于存储设备的容量要求很高，当发生事故时，需要人工查看全部的视频图像才能了解到所有的动态目标，后期视频回放效率低下，人工查看容易出错。本发明将传统技术中的视频监控用图像监控替换，依赖于图像采集模块对待观察区域进行图像采集，采集到的图像在时间上间隔不连续，采集到的图像依次传输至触发模块，触发模块对相邻的两张图像进行对比，如果两张图像无变化，则说明待观察区域一切正常，如果两张图像有变化，则说明有动态目标出现，触动模块发出一个脉冲信号使得图像采集模块将产生脉冲信号的图像及其之后的图像均发送至图像处理模块，图像处理模块对图像进行加强、滤波等处理后发送至图像传输控制模块，图像传输控制模块相当于一个监控平台，当图像传输控制模块接收到图像说明待观察区域有动态目标出现，相关监控人员可以通过图像显示模块对现场情况进行查看，或者直接将接收到的图像传输至图像存储模块进行存储。本发明中图像采集模块采集图像的频率相对于传统的视频采集频率降低，可以有效延长图像采集模块的使用寿命，同时传统技术中视频采集如果像素不高，则导致现场画面很不清晰，导致视频回看时会有很多误区，但是，如果像素过高，会导致视频图像的占用空间较大，其保存的视频时间不长，而本发明采用图片技术进行采集，可以保证像素较高，保证像素的同时，同时需要进行保存的图片全是针对性的图片(有效图像)，不存在没有动态目标的图片(无效图像)，节约了很大的存储空间，针对性的图片存储对于后期现场图片的回看其效率是非常高的，能够很快找到需要锁定的动态目标。本发明应用于充电堆周围的环境监控，当用户充电进入到待观察区域中时，在触发模块、图像采集模块和图像处理模块的相互配合下，将图像传输至图像传输控制模块中，供监控台对现场进行监控；当不法分子在晚上对充电堆实施非法行动时，可以通过图像传输控制模块提醒监控台对非法行动发生场所采取措施。

进一步地，所述图像采集模块采用数字摄像头，数字摄像头每隔X秒拍照一次，其中X属于小于等于2的正数。数字摄像头拍摄得到的图片不经过处理就能直接使用，其失真率小，容易保存，同时数字摄像头传输距离远，能够满足用户的远距离需求。

进一步地，所述触发模块采用差分图像检测出第N张图像与第N+1张图像之间的变化区域，判断场景中是否有运动目标，如果有运动目标则发出一个脉冲促使图像采集模块将第N张图像及其之后拍摄的图像均发送至图像处理模块；如果没有运动目标则删除第N张图像，保留第N+1张图像，接收第N+2张图像，其中N为非0自然数。触发模块中在前后对比的图像中得到是否有运动目标的消息，当没有运动目标时，说明待观察区域没有任何异常动作，可以不用保留其图像，因为这部分图像的数量较多，不仅对回放没有参考价值，而且会占用较多的存储空间，占用有效图像的空间。

进一步地，所述缓冲模块采用静态随机存储器。缓冲模块的目的在于图像处理模块不能及时接收图像采集末发出的图像时辅助图像处理模块接收图像，保证有效图像不会被丢失。

进一步地，所述图像处理模块包括图像变化模块、图像增强模块、图像边缘检测模块、图像恢复模块、图像分割模块。图像处理模块有利于提高图像本身的质量，有助于保存和查看。

进一步地，所述图像传输控制模块包括协议芯片、接口单元、存储器SRAM、4G模块EC20，协议芯片用于接收图像处理模块的压缩图像，接口单元用于管理图像处理模块的通信事务，存储器SRAM用于存储压缩图像，所述4G模块EC20用于将图像发送至远程移动终端。

基于4G网络EC20充电堆的网覆盖通信方法，包括，

步骤1，将图像采集模块对准待观察区域进行固定安装，每间隔X秒拍照一次，令前一次拍到的图像为第N张图像，后一次拍到的图像为第N+1张图像，再后一次拍到的图像为第N+2次图像；其中，N为非0自然数，X属于小于等于2的正数；

步骤2，触发模块对第N张图像和第N+1张图像进行对比，如果第N+1张图像相对于第N张图像有动态目标出现，则触发模块发送触发信号至图像采集模块，图像采集模块接收到触发信号后将第N张图像至下一次触发信号出现之前的图像均发送至图像处理模块，其中下一次图像是指，如果第N+M+1张图像相对于第N+M张图像有动态目标消失时触发模块发出的触发信号；其中，M为非0自然数；

当图像处理模块任务繁忙无法继续接收图像时，图像采集模块将后续拍到的图像发送至缓冲模块，当图像处理模块任务不繁忙可以接收图像时，再从缓冲模块中接收图像，执行步骤3；

如果第N+1张图像相对于第N张图像没有动态目标出现，则删除第N张图像，保留第N+1张图像，触动模块继续对第N+1张图像和第N+2张图像进行对比，重复步骤2；

步骤3，图像处理模块接收具有动态目标的图像，将图像处理后输出至图像传输控制模块；

步骤4，当图像传输控制模块接收图像处理模块输出的图像后将图像输出至图像显示模块供相关工作人员查看，待工作人员确认动态目标无异常动作后将得到的图像输出至图像存储模块存储。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明使用图像监控替代了现有技术中采用的视频监控，减轻了相关设备的运行负担，在采集最初就筛选了有效图像和无效图像，将无效图像删除，只保留有效图像，有效延长了备份图像的时间长度，提高了存储设备的存储量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，基于4G网络/EC20充电堆的网覆盖通信系统，包括图像采集模块、触发模块、缓冲模块、图像处理模块、图像传输控制模块、图像显示模块、图像存储模块，所述图像采集模块用于对待观察区域进行等时间间隔的有限次图像采集；所述触发模块用于接收图像采集模块采集到的两次相邻的图像，并对两张相邻的图像进行对比，如果两张相邻的图像对比是不一致的，则驱动图像采集模块将两张相邻的图像以及之后采集到的图像均发送至图像处理模块和/或缓冲模块；所述缓冲模块用于接收图像采集模块发送的图像，并将图像发送至图像处理模块；所述图像处理模块用于接收图像采集模块输出的图像和/或缓冲模块的输出的图像，并将接收的图像进行处理；所述图像传输控制模块用于接收图像处理模块处理后的图像；所述图像显示模块用于显示图像；所述图像存储模块用于存储图像。

现有技术中，对于特定区域的监控都是采用摄像头采集视频图像进行监控的，视频监控相当于对一段时间内的所有的图像数据进行连贯的采集，所有设备全天候运行，导致设备的负荷较大，数据量庞大，对于存储设备的容量要求很高，当发生事故时，需要人工查看全部的视频图像才能了解到所有的动态目标，后期视频回放效率低下，人工查看容易出错。本发明将传统技术中的视频监控用图像监控替换，依赖于图像采集模块对待观察区域进行图像采集，采集到的图像在时间上间隔不连续，采集到的图像依次传输至触发模块，触发模块对相邻的两张图像进行对比，如果两张图像无变化，则说明待观察区域一切正常，如果两张图像有变化，则说明有动态目标出现，触动模块发出一个脉冲信号使得图像采集模块将产生脉冲信号的图像及其之后的图像均发送至图像处理模块，图像处理模块对图像进行加强、滤波等处理后发送至图像传输控制模块，图像传输控制模块相当于一个监控平台，当图像传输控制模块接收到图像说明待观察区域有动态目标出现，相关监控人员可以通过图像显示模块对现场情况进行查看，或者直接将接收到的图像传输至图像存储模块进行存储。本发明中图像采集模块采集图像的频率相对于传统的视频采集频率降低，可以有效延长图像采集模块的使用寿命，同时传统技术中视频采集如果像素不高，则导致现场画面很不清晰，导致视频回看时会有很多误区，但是，如果像素过高，会导致视频图像的占用空间较大，其保存的视频时间不长，而本发明采用图片技术进行采集，可以保证像素较高，保证像素的同时，同时需要进行保存的图片全是针对性的图片，不存在没有动态目标的图片，节约了很大的存储空间，针对性的图片存储对于后期现场图片的回看其效率是非常高的，能够很快找到需要锁定的动态目标。本发明应用于充电堆周围的环境监控，当用户充电进入到待观察区域中时，在触发模块、图像采集模块和图像处理模块的相互配合下，将图像传输至图像传输控制模块中，供监控台对现场进行监控；当不法分子在晚上对充电堆实施非法行动时，可以通过图像传输控制模块提醒监控台对非法行动发生场所采取措施。

进一步地，所述图像采集模块采用数字摄像头，数字摄像头每隔X秒拍照一次，其中X属于小于等于2的正数。数字摄像头拍摄得到的图片不经过处理就能直接使用，其失真率小，容易保存，同时数字摄像头传输距离远，能够满足用户的远距离需求。

进一步地，所述触发模块采用差分图像检测出第N张图像与第N+1张图像之间的变化区域，判断场景中是否有运动目标，如果有运动目标则发出一个脉冲促使图像采集模块将第N张图像及其之后拍摄的图像均发送至图像处理模块；如果没有运动目标则删除第N张图像，保留第N+1张图像，接收第N+2张图像，其中N为非0自然数。触发模块中在前后对比的图像中得到是否有运动目标的消息，当没有运动目标时，说明待观察区域没有任何异常动作，可以不用保留其图像，因为这部分图像的数量较多，不仅对回放没有参考价值，而且会占用较多的存储空间，占用有效图像的空间。

触发模块的原理如下：将第N张图像与第N+1张图像分别分成24区域，将两张图像的相对区域做差，不同的图像区域，在系统程序处理过程中相互独立。在比较中，两张图像中的A1区域同一个坐标(x，y)的像素点比较是否相等，统计该区域有Z个不相同的点，如果Z大于T(T为阈值)则判断区域A有变化，如果Z小于T，则判断A区域无变化。同样的方法再对其余A2、A3直到A24区域进行比较，如果A1-A24中有1个有变化，则触发模块需要发送一个触发信号至图像采集模块。如果都没有变化，再对下一组图像进行对比。

进一步地，所述缓冲模块采用静态随机存储器。缓冲模块的目的在于图像处理模块不能及时接收图像采集末发出的图像时辅助图像处理模块接收图像，保证有效图像不会被丢失。

进一步地，所述图像处理模块包括图像变化模块、图像增强模块、图像边缘检测模块、图像恢复模块、图像分割模块。图像处理模块有利于提高图像本身的质量，有助于保存和查看。图像变换模块采用了局部图像变换，局部图像变化中，输出图像中任何一点的强度值是原始图像中对应点邻近某些点强度值的函数，这些被激活的相邻点为核，核通常具有像素数平方的形式，例如3×3像素或更大的奇数×奇数像素。当使用线性变换时，核的每一元素都有一个与它结合的系数。每一像素由其坐标P_x和P_y表示，如果输入图像用I₀(P_x，P_y)表示，核系数用k(i，j)表示，输出图像用I₁(P_x，P_y)表示，则输出图像中每一点的强度是由激活邻区中各点的强度的加权和表示：核充当了水平边缘检测器。

图像增强采用灰度变换，图像边缘检测采用Facet模型检测边缘，图像恢复采用维纳滤波器。

进一步地，所述图像传输控制模块包括协议芯片、接口单元、存储器SRAM、4G模块EC20，协议芯片用于接收图像处理模块的压缩图像，接口单元用于管理图像处理模块的通信事务，存储器SRAM用于存储压缩图像，所述4G模块EC20用于将图像发送至远程移动终端。

基于4G网络EC20充电堆的网覆盖通信方法，包括，

步骤1，将图像采集模块对准待观察区域进行固定安装，每间隔X秒拍照一次，令前一次拍到的图像为第N张图像，后一次拍到的图像为第N+1张图像，再后一次拍到的图像为第N+2次图像；其中，N为非0自然数，X属于小于等于2的正数；

步骤2，触发模块对第N张图像和第N+1张图像进行对比，如果第N+1张图像相对于第N张图像有动态目标出现，则触发模块发送触发信号至图像采集模块，图像采集模块接收到触发信号后将第N张图像至下一次触发信号出现之前的图像均发送至图像处理模块，其中下一次图像是指，如果第N+M+1张图像相对于第N+M张图像有动态目标消失时触发模块发出的触发信号；其中，M为非0自然数；

当图像处理模块任务繁忙无法继续接收图像时，图像采集模块将后续拍到的图像发送至缓冲模块，当图像处理模块任务不繁忙可以接收图像时，再从缓冲模块中接收图像，执行步骤3；

如果第N+1张图像相对于第N张图像没有动态目标出现，则删除第N张图像，保留第N+1张图像，触动模块继续对第N+1张图像和第N+2张图像进行对比，重复步骤2；

步骤3，图像处理模块接收具有动态目标的图像，将图像处理后输出至图像传输控制模块；

步骤4，当图像传输控制模块接收图像处理模块输出的图像后将图像输出至图像显示模块供相关工作人员查看，待工作人员确认动态目标无异常动作后将得到的图像输出至图像存储模块存储。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于4G网络/EC20充电堆的网覆盖通信系统，其特征在于，包括图像采集模块、触发模块、缓冲模块、图像处理模块、图像传输控制模块、图像显示模块、图像存储模块，所述图像采集模块用于对待观察区域进行等时间间隔的有限次图像采集；所述触发模块用于接收图像采集模块采集到的两次相邻的图像，并对两张相邻的图像进行对比，如果两张相邻的图像对比是不一致的，则驱动图像采集模块将两张相邻的图像以及之后采集到的图像均发送至图像处理模块和/或缓冲模块；所述缓冲模块用于接收图像采集模块发送的图像，并将图像发送至图像处理模块；所述图像处理模块用于接收图像采集模块输出的图像和/或缓冲模块的输出的图像，并将接收的图像进行处理；所述图像传输控制模块用于接收图像处理模块处理后的图像；所述图像显示模块用于显示图像；所述图像存储模块用于存储图像。

2.根据权利要求1所述的基于4G网络/EC20充电堆的网覆盖通信系统，其特征在于，所述图像采集模块采用数字摄像头，数字摄像头每隔X秒拍照一次，其中X属于小于等于2的正数。

3.根据权利要求1所述的基于4G网络/EC20充电堆的网覆盖通信系统，其特征在于，所述触发模块采用差分图像检测出第N张图像与第N+1张图像之间的变化区域，判断场景中是否有运动目标，如果有运动目标则发出一个脉冲促使图像采集模块将第N张图像及其之后拍摄的图像均发送至图像处理模块；如果没有运动目标则删除第N张图像，保留第N+1张图像，接收第N+2张图像，其中N为非0自然数。

4.根据权利要求1所述的基于4G网络/EC20充电堆的网覆盖通信系统，其特征在于，所述缓冲模块采用静态随机存储器。

5.根据权利要求1所述的基于4G网络/EC20充电堆的网覆盖通信系统，其特征在于，所述图像处理模块包括图像变化模块、图像增强模块、图像边缘检测模块、图像恢复模块、图像分割模块。

6.根据权利要求1所述的基于4G网络/EC20充电堆的网覆盖通信系统，其特征在于，所述图像传输控制模块包括协议芯片、接口单元、存储器SRAM、4G模块EC20，协议芯片用于接收图像处理模块的压缩图像，接口单元用于管理图像处理模块的通信事务，存储器SRAM用于存储压缩图像，所述4G模块EC20用于将图像发送至远程移动终端。

7.基于4G网络EC20充电堆的网覆盖通信方法，其特征在于，包括，

步骤1，将图像采集模块对准待观察区域进行固定安装，每间隔X秒拍照一次，令前一次拍到的图像为第N张图像，后一次拍到的图像为第N+1张图像，再后一次拍到的图像为第N+2次图像；其中，N为非0自然数，X属于小于等于2的正数；

步骤2，触发模块对第N张图像和第N+1张图像进行对比，如果第N+1张图像相对于第N张图像有动态目标出现，则触发模块发送触发信号至图像采集模块，图像采集模块接收到触发信号后将第N张图像至下一次触发信号出现之前的图像均发送至图像处理模块，其中下一次图像是指，如果第N+M+1张图像相对于第N+M张图像有动态目标消失时触发模块发出的触发信号；其中，M为非0自然数；

当图像处理模块任务繁忙无法继续接收图像时，图像采集模块将后续拍到的图像发送至缓冲模块，当图像处理模块任务不繁忙可以接收图像时，再从缓冲模块中接收图像，执行步骤3；

如果第N+1张图像相对于第N张图像没有动态目标出现，则删除第N张图像，保留第N+1张图像，触动模块继续对第N+1张图像和第N+2张图像进行对比，重复步骤2；

步骤3，图像处理模块接收具有动态目标的图像，将图像处理后输出至图像传输控制模块；

步骤4，当图像传输控制模块接收图像处理模块输出的图像后将图像输出至图像显示模块供相关工作人员查看，待工作人员确认动态目标无异常动作后将得到的图像输出至图像存储模块存储。