CN112550007B - 一种基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法，包括步骤：实时获取充电保洁环卫车及所述充电保洁环卫车周围设定区域内小型环卫设备中影响充电作业的当前工作状态信息；根据所述影响充电作业的当前工作状态信息确定与各小型环卫设备充电优先级正相关的充电需求值并排序；根据所述充电需求值的大小顺序发送指令，控制需要充电的各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电。本发明最大限度的延长整个小型环卫设备族群的作业时间，提升族群作业效率，提高各小型环卫设备的作业范围，降低作业成本，具有显著的经济效益。

Description

一种基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法
技术领域
本发明涉及充电技术领域，特别地，涉及一种基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法。
背景技术
目前市场上小型环卫设备数量日益增多，因受结构尺寸限制，小型环卫设备所搭载的动力电池一般容量较小，导致其作业范围有限，需频繁的奔波于充电点和作业区域之间，耗时费力。
同时，现在的小型环卫设备的保洁工作制式均为某一时段多个设备同时作业，对于现有小型环卫设备来说，没有统一协调的作业进度安排和及时错峰的充电补电方法，极易让整个环卫车队产生充电排队，拥堵问题，造成整体作业效率低，人工消耗大，作业成本高居不下。
发明内容
本发明提供了一种基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法，以解决现有环卫车队没有统一协调的作业进度安排和及时错峰的充电补电方法，从而造成整体作业效率低，人工消耗大，作业成本高居不下的技术问题。
本发明采用的技术方案如下
一种基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法，包括步骤：
实时获取充电保洁环卫车及所述充电保洁环卫车周围设定区域内小型环卫设备中影响充电作业的当前工作状态信息；
根据所述影响充电作业的当前工作状态信息确定与各小型环卫设备充电优先级正相关的充电需求值并排序；
根据所述充电需求值的大小顺序发送指令，控制需要充电的各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电。
进一步地，所述实时获取充电保洁环卫车及所述充电保洁环卫车周围设定区域内小型环卫设备中影响充电作业的当前工作状态信息，具体包括步骤：
通过充电保洁环卫车和小型环卫设备的车载信息终端之间的无线信息交互实时获取充电保洁环卫车、以及所述充电保洁环卫车周围设定区域内小型环卫设备中影响充电作业的当前工作状态信息。
进一步地，所述影响充电作业的当前工作状态信息包括：
小型环卫设备的电池需充电电量qi、剩余电量qLi、剩余作业时间t0、作业速度vG、作业路径；充电保洁环卫车的车速vd、上装电池剩余电量qs、底盘续航里程sd、充电保洁环卫车与最近充电桩距离smi。
进一步地，根据所述影响充电作业的当前工作状态信息确定与各小型环卫设备充电优先级正相关的充电需求值并排序，具体包括步骤：
根据所述影响充电作业的当前工作状态信息获得小型环卫设备的剩余作业时间t0、两车行驶至最佳汇合位置点R的时间ki、充电保洁环卫车行驶至最佳汇合位置点R的距离si；
基于小型环卫设备的剩余作业时间t0、两车行驶至最佳汇合位置点R的时间ki、充电保洁环卫车行驶至最佳汇合位置点R的距离si、充电保洁环卫车的底盘续航里程sd和上装电池剩余电量qs充电需求值计算得到与各小型环卫设备充电优先级正相关的充电需求值Ai：
Ai＝β×t0+γ×sd+δ×qs-η×si-λ×ki-μ×qLi，
其中：β、γ、δ、η、λ、μ是系统预设数值。
进一步地，根据所述充电需求值的大小顺序发送指令，控制需要充电的各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电，具体包括步骤：
将各小型环卫设备的充电需求值Ai与充电阀值W相比较；
当所有充电需求值Ai≤充电阀值W时，继续获取充电保洁环卫车及所述充电保洁环卫车周围设定区域内小型环卫设备中影响充电作业的当前工作状态信息；
当充电需求值Ai＞充电阀值W时，根据各需充电小型环卫设备的充电需求值Ai的大小顺序，规划充电保洁环卫车的最佳行驶路径，控制各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电。
进一步地，规划充电保洁环卫车的最佳行驶路径，具体包括步骤：
基于需充电小型环卫设备的当前工作状态信息，计算得出小型环卫设备作业路线前进时到达前方各交叉路口的时间分别为tx1、tx2、tx3…tx(i-1)、txi…tx(m-1)、txm，其中交叉路口m为小型环卫设备在从充电保洁环卫车准备为其提供充电服务时，其在剩余作业时间t0内从起始位置所能到达的最远行驶位置前方交叉路口数；
基于充电保洁环卫车的当前位置，规划到达小型环卫设备前进作业路线上的各交叉路口的路线1、路线2…路线i-1、路线i…路线n-1、路线n，并计算到达各交叉路口的时间tb1、tb2、tb3…tb(i-1)、tbi…tb(m-1)、tbm；
若两车相会于某一交叉路口i，则行驶时间为t＝txi＝tbi≤t0，其中0≤i≤m；
若两车相会于交叉路口i和交叉路口i-1之间的汇合位置R时，有：
tb(i-1)＜txi＜tbi，0≤i≤m，
此时，充电保洁环卫车位于交叉路口i或交叉路口i-1，小型环卫设备位于交叉路口i和交叉路口i-1之间；
若充电保洁环卫车位于交叉路口i，则两车相会时，行驶时间为：
Figure GDA0003601093840000041
若充电保洁环卫车位于交叉路口i-1，则两侧相会时，行驶时间为：
Figure GDA0003601093840000042
其中：li-1为交叉路口i与交叉路口i-1之间的路面距离，si-1为小型环卫设备在充电保洁环卫车到达交叉路口时在交叉路口i与交叉路口i-1之间的路段已经行驶的距离；
求取两车相会时间的最短行驶时间：
Figure GDA0003601093840000043
所述最短行驶时间tmin对应的充电保洁环卫车行驶路线即为充电保洁环卫车的最佳行驶路径。
进一步地，根据各需充电小型环卫设备的充电需求值Ai的大小顺序，规划充电保洁环卫车的最佳行驶路径，控制各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电，具体还包括步骤：
若检测上装电池剩余电量qs<小型环卫设备需充入电量qi，或者，底盘续航里程sd<充电保洁环卫车行驶至最佳汇合点距离si，或者，上装电池完成给小型环卫设备充电后的剩余电量给充电保洁环卫车底盘电池充电后的底盘续航里程sqi<smi时，停止两车汇合充电，指示需充电的小型环卫设备前往就近充电桩充电或作业至电池设定低电量状态后停机等待充电保洁环卫车到来，同时提示充电保洁环卫车上装电池或底盘电量低，需进行充电。
进一步地，根据各需充电小型环卫设备的充电需求值Ai的大小顺序，规划充电保洁环卫车的最佳行驶路径，控制各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电，具体还包括步骤：
当控制充电保洁环卫车为其中一小型环卫设备充电时，计算其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备的剩余连续作业时间；
若剩余连续作业时间大于充电保洁环卫车完成给当前小型环卫设备充电作业剩余所需时间时，则向其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备发送降功率指令，降低整机功耗，并继续作业直至充电保洁环卫车到来。
进一步地，向其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备发送降功率指令，降低整机功耗，并继续作业直至充电保洁环卫车到来，具体包括步骤：
向其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备发送指令，降低该小型环卫设备最大能耗设备的使用功率，整机功耗降为E：
Figure GDA0003601093840000051
其中：E标为小型环卫设备的标准作业功耗，ηi为与小型环卫设备特征相关的系统预设参数，Ait为降功率指令下发时该小型环卫设备的充电需求值。
进一步地，向其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备发送降功率指令，降低整机功耗，并继续作业直至充电保洁环卫车到来，具体还包括步骤：
当小型环卫设备降低整机功耗后，根据系统预设数据，结合该小型环卫设备剩余电量计算该小型环卫设备降低整机功耗后剩余连续作业时间tAi；
若
Figure GDA0003601093840000061
则提示所述小型环卫设备可以继续作业等待充电保洁环卫车为其提供充电服务，否则，将向所述小型环卫设备发送暂无法及时提供充电服务信息，指示其前往就近充电桩充电或作业至电池设定低电量状态后停机等待充电保洁环卫车到来，其中tAmaxi为充电保洁环卫车与小型环卫设备会车后提供的充电服务时间。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的环卫物联族群充电方法，首先通过实时获取充电保洁环卫车及所述充电保洁环卫车周围设定区域内小型环卫设备中影响充电作业的当前工作状态信息；再根据所述影响充电作业的当前工作状态信息确定与各小型环卫设备充电优先级正相关的充电需求值并排序；最后根据所述充电需求值的大小顺序发送指令，控制需要充电的各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点来完成充电。本发明通过设备物联交互，协调一定区域内环卫设备的作业，以基于设备作业工况和历史数据为基础，通过实时智能化数据分析，按照各小型环卫设备充电紧迫程度的不同，依次为区域内各小型环卫设备有序、高效地提供智能化充电服务，保障各小型设备的电量供应，免去其往返于充电桩和作业区域的时间消耗，最大限度的延长整个小型环卫设备族群的作业时间，提升族群作业效率，提高各小型环卫设备的作业范围，降低作业成本，具有显著的经济效益。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的环卫物联族群充电方法流程示意图。
图2为本发明优选实施例的小型环卫设备族群示意图。
图3为本发明优选实施例的充电保洁环卫车侧视示意图。
图4为本发明优选实施例的充电保洁环卫车后视示意图。
图5本发明优选实施例的充电保洁环卫车另一侧视示意图。
图6为本发明优选实施例的充电机示意图。
图7为本发明优选实施例的充电保洁环卫车工作原理示意图。
图8是本发明优选实施例的最佳汇合位置路径规划示意图。
图中：1、底盘；2、罩壳；3、第一百叶门；4、百叶门；5、卷闸门；6、工具箱；7、上装储能电池系统；8、充电机；8.1、排风扇；8.2、高压充电枪；8.3、低压充电枪；8.4、左挂钩；8.5、低压充电控制面板；8.6、充电枪工作指示灯；8.7、高压充电控制面板；8.8、右挂钩；8.9、操作面板；8.10、AC220V插座；8.11、充电机电源开关；8.12、急停开关；8.13、AC380V插座；8.14、插座防雨罩；8.15、门板锁；9、副车架；10、物联显示屏；11、信号终端；12、中央处理器；13、充电保洁环卫车；14、小型环卫设备。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明的优选实施例提供了一种基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法，包括步骤：
S1、实时获取充电保洁环卫车13及所述充电保洁环卫车13周围设定区域内小型环卫设备14中影响充电作业的当前工作状态信息；
S2、根据所述影响充电作业的当前工作状态信息确定与各小型环卫设备14充电优先级正相关的充电需求值并排序；
S3、根据所述充电需求值的大小顺序发送指令，控制需要充电的各小型环卫设备14依次与充电保洁环卫车13行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电。
如图2所示，在某一作业区域，有若干小型环卫设备14按预定路线(环卫设备一般均为按预定路线作业)进行环卫保洁作业，在各小型环卫设备14上安装有车载信息终端，可实时传输小型环卫设备14的设备型号、机具位置、运行方向、运行速度、作业模式、剩余电量等数据信息；安装于多功能充电保洁环卫车13的车载信息终端可实时同其他小型环卫设备14进行无线信息交互，并将收集到的信息发送至充电保洁环卫车13的中央处理器进行分析处理。开始时，作业人员驾驶充电保洁环卫车13行驶至需进行保洁作业的区域，进行保洁作业。充电保洁环卫车13的中央处理器则不断的对上述小型环卫设备14发送的当前工作状态信息确定各小型环卫设备14充电优先级正相关的充电需求值并排序，最后，中央处理器根据所述充电需求值的大小顺序发送指令，控制需要充电的各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电，也就是说，本实施例在进行充电调度时，将根据各小型环卫设备14的充电需求值的大小顺序依次安排对各小型环卫设备14与充电保洁环卫车13相汇合进行充电，通过统一协调的作业进度安排和及时错峰的充电补电方法，避免让整个环卫车队产生充电排队和拥堵问题，提高整体作业效率，降低人工消耗和作业成本。
本实施例通过设备物联交互，协调一定区域内环卫设备的作业，以基于设备作业工况和历史数据为基础，通过实时智能化数据分析，按照各小型环卫设备充电紧迫程度的不同，依次为区域内各小型环卫设备有序、高效地提供智能化充电服务，保障各小型设备的电量供应，免去其往返于充电桩和作业区域的时间消耗，最大限度的延长整个小型环卫设备族群的作业时间，提升族群作业效率，提高各小型环卫设备的作业范围，降低作业成本，具有显著的经济效益。
如图3-5所示，本发明的充电保洁环卫车13主要由底盘1、罩壳2、第一百叶门3、第二百叶门4、卷闸门5、工具箱6、上装储能电池系统7、充电机8、副车架9、物联显示屏10、信号终端11、中央处理器12等组成。
优选的，本发明的充电保洁环卫车采用前置的工具箱6、中置的上装储能电池系统7、后置的充电机8和外加蒙皮式罩壳2的上装布置方式。尤其在整车总质量不大于3.5t，车辆宽度不大于1.3m，上装储能电池电量不小于100kw.h时，采用上述布置方式，可有效的分布整车载荷于前后轴之上，避免前置的上装储能电池系统7引发的前桥超载的问题，同时后置的充电机8可于整车两侧和后方布置充电枪，可实现1对多充电的空间最优布置。具体的，工具箱6可用于存放保洁工具如：扫把、拖把以及簸箕等，也可以用于存放环卫设备检修、维护及保养用的零配件。上装储能电池系统7由多个储能电池包串并联而成，通过电池控制盒控制其充放电。优选的，底盘1的动力电池与上装储能电池系统7相互独立运行，互不干扰，提高了整机运行的稳定性。
优选的，本发明的充电保洁环卫车13搭载的充电机8为高低压、交直流多电压平台输出充电机。具体的，充电机8两侧设有维护检修门，左侧门板上安装有排风扇8.1，右侧门板则开有百叶窗孔。两侧门板上同时设置有用于卷盘充电枪电线的左挂钩8.4和右挂钩8.8；后部设置有可开启的操作面板8.9，操作面板8.9上布置有充电枪工作指示灯8.6、低压充电控制面板8.5、高压充电控制面板8.7、急停开关8.12、AC220V插座8.10、AC380V插座8.13及插座防雨罩8.14、充电机电源开关8.11、急停开关8.12以及门板锁8.15等。
优选的，如图6所示，充电机8与上装储能电池系统7通过供电线和通讯控制线连接。上装储能电池系统7的高压直流电通过供电线进入充电机8，经高压接触器后连接至分线端，在分线端后部并接有多个由直流充电模块、直流接触器、充电枪串接组成的直流充电单元和交流输出的逆变单元。
优选的，为能覆盖小型环卫设备的充电电压平台，上述直流充电单元输出的电压平台主要为低压DC24V、DC 48V、DC72V，高压DC200V～DC750V；交流输出的逆变单元输出包括AC220V和AC380V；优选的，直流充电单元通过充电枪输出，交流输出则通过插座输出。通过充电机8配置的上述充电枪和插座，可全面覆盖目前小型环卫作业设备的供充电平台，满足其充电、应急救援需求。
优选的，充电机8实行高低压分开控制策略，即低压充电控制面板8.5控制低压平台充电枪输出，高压充电控制面板8.9控制高压平台充电枪输出，高压充电枪8.2、低压充电枪8.3、交流插座输出时相互独立，但安全互锁。当充电机8的系统检测到任何一把充电枪或插座存在放电风险时，会自动关闭上装储能电池系统7的输出，切断电源，并在对应的低压充电控制面板8.5或高压充电控制面板8.7操作屏上显示故障信息。
优选的，本发明的充电保洁环卫车13设置有四扇左右对开可透气的第一百叶门3、第二百叶门4；打开左右的第一百叶门3，可方便的拿取工具箱内的物品；而左右分布的第二百叶门4位置刚好与充电机8左右开门位置重合，当充电机8工作时，排风扇8.1开启，气流可从对开的第二百叶门4左右流通，使充电机8实现左右对流散热。
优选的，车辆后部设置有可往上收起的卷闸门5，卷闸门5打开后，可从车辆尾部直接操作操作面板8.9上的相关控制元件，方便进行充电控制作业。
具体的，为实现充放电行车安全控制，本发明通过将上装储能电池系统7的上装电池控制盒充电控制信号、车载充电机放电控制信号引出接入底盘VCU控制器，通过向底盘VCU控制器发送上装工作信号，限制底盘1驱动电机启动运行，从而避免在上装电池充电或充电机8进行放电时，移动车辆引发安全事故。
优选的，上装储能电池系统7和充电机8工作时，向底盘VCU控制器发送的控制信号为DC12V+控制信号。通过采用DC12V+作为触发信号，可有效规避采用CAN通讯传递信号时的地址冲突问题，大大提高上装系统的底盘适配性。
具体的，当对上装电池进行充电时，充电机8处于关闭状态。上装电池充电口接通充电枪时，上装储能电池控制系统被充电枪DC12V电压激活，自动触发并向底盘VCU控制器传递DC12V+信号，当VCU控制器接收到上述信号时，限制底盘电机的启动，使车辆无法移动；当充电机8工作时，操作人员需先通过充电机电源开关8.11开启充电机8，再进行充电操作。当充电机电源开关8.11按下时，通过底盘1的蓄电池提供的低压DC12V电源启动充电机8。充电机8启动时，同步向底盘VCU控制器发送12V+电信号，VCU控制器接收到上述信号时，限制底盘电机的启动，使车辆无法移动，从而保证了车辆在进行充电和放电时的行车安全。
下面结合图7所示的充电保洁环卫车13的工作原理图，对多功能的充电保洁环卫车13的工作流程进行详细说明：
首先，操作人员核实上装储能电池系统7与底盘1的续航里程，如电量低，则需移车至充电桩分别对上装储能电池系统7和底盘1的动力电池分别从各自充电口进行补电。具体的，在充电桩给上装电池充电枪接入前，上装储能电池系统7和充电机8均处于关闭状态，当充电枪接入上装电池充电口后，充电枪自带的DC12V低压驱动电流会激活上装电池控制器，上装电池控制器激活后，同步向底盘VCU控制器发送DC12V+电压信号，底盘1的VCU接收上述信号后，会锁定底盘驱动电机，禁止其启动运行，确保上装充电安全。当整车充满电后，操作人员可按工作需要，驾车至作业区域进行保洁或对其他环卫设备维护保养作业。此时，作业人员可以打开左右第一百叶门3，取出保洁工具或维保工具按需作业。
优选的，当操作人员接到其他环卫设备相关充电需求时，可驾驶车辆行驶至上述位置，打开车辆尾部的卷闸门5，通过充电机电源开关8.11开启充电机8，此时充电机8在底盘蓄电池DC12V电源支持下运行。充电机8开启时，会同步向底盘VCU控制器发送DC12V+电源信号，底盘VCU控制器收到信号后，锁定底盘驱动电机，禁止其启动运行，确保充电安全。充电机8开启后，同时唤醒上装储能电池系统7，上装储能电池系统7启动后，会根据充电机8发出的指令动作。操作人员根据需充电小型环卫设备的电压平台取出对应放在充电机8后部的或打开第二百叶门4从左挂钩8.4或右挂钩8.8上取下充电枪接入，操作对应的低压充电控制面板8.5或高压充电控制面板8.7，控制不同充电枪开始充电作业。当有多台设备需要同时充电时，可开启多输出充电。
优选的，充电机8除通过高低压充电枪输出外，还可通过安装在操作面板8.9之上的多个AC220V和AC380V插座进行输出。通过设置上述插座，可解决目前众多的小型便携式环卫保洁设备的充电问题，如用于落叶收集的吹叶机、绿篱修剪的割草机、路面顽固污渍打磨清除的研磨机等。
优选的，本发明通过搭载的大容量的上装储能电池系统7以及多平台、高低压、交直流输出电压平台还可有效的为目前市面上其他常用的应急救援工具、设备提供动力。
在本发明的优选实施例中，所述实时获取充电保洁环卫车及所述充电保洁环卫车周围设定区域内小型环卫设备中影响充电作业的当前工作状态信息，具体包括步骤：
S11、通过充电保洁环卫车和小型环卫设备的车载信息终端之间的无线信息交互实时获取充电保洁环卫车、以及所述充电保洁环卫车周围设定区域内小型环卫设备中影响充电作业的当前工作状态信息，方便可靠，适应性强。
在本发明的优选实施例中，所述影响充电作业的当前工作状态信息包括：
小型环卫设备的电池需充电电量qi、剩余电量qLi、剩余作业时间t0、作业速度vG、作业路径；充电保洁环卫车的车速vd、上装电池剩余电量qs、底盘续航里程sd、充电保洁环卫车与最近充电桩距离smi。
在本发明的优选实施例中，根据所述影响充电作业的当前工作状态信息确定与各小型环卫设备充电优先级正相关的充电需求值并排序，具体包括步骤：
S21、根据所述影响充电作业的当前工作状态信息获得小型环卫设备的剩余作业时间t0、两车行驶至最佳汇合位置点R的时间ki、充电保洁环卫车行驶至最佳汇合位置点R的距离si；
S22、基于小型环卫设备的剩余作业时间t0、两车行驶至最佳汇合位置点R的时间ki、充电保洁环卫车行驶至最佳汇合位置点R的距离si、充电保洁环卫车的底盘续航里程sd和上装电池剩余电量qs充电需求值计算得到与各小型环卫设备充电优先级正相关的充电需求值Ai：
Ai＝β×t0+γ×sd+δ×qs-η×si-λ×ki-μ×qLi，
其中：β、γ、δ、η、λ、μ是系统预设数值。
本实施例在计算得到与各小型环卫设备充电优先级正相关的充电需求值Ai时，充分考虑了对充电急迫性有直接影响的各类工作状态信息，同时综合各类工作状态信息对充电急迫性的影响权重获得与各小型环卫设备充电优先级正相关的充电需求值Ai，使得充电需求值更科学、更能真实反映各小型环卫设备的充电急迫程度，从而通过将各小型环卫设备的充电急迫程度进行准确量化后，为后续根据充电需求值大小实施优先充电策略提供准确的前期判断指标。
在本发明的优选实施例中，根据所述充电需求值的大小顺序发送指令，控制需要充电的各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电，具体包括步骤：
S31、将各小型环卫设备的充电需求值Ai与充电阀值W相比较；
S32、当所有充电需求值Ai≤充电阀值W时，继续获取充电保洁环卫车及所述充电保洁环卫车周围设定区域内小型环卫设备中影响充电作业的当前工作状态信息；
S33、当充电需求值Ai＞充电阀值W时，根据各需充电小型环卫设备的充电需求值Ai的大小顺序，规划充电保洁环卫车的最佳行驶路径，控制各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电。
本实施例提供了优先充电策略的具体步骤，如：
当所有小型环卫设备14的充电需求值Ai均小于充电阀值W时，表示区域内所有小型环卫设备14可继续作业，不需充电服务，此时，继续获取充电保洁环卫车及所述充电保洁环卫车周围设定区域内小型环卫设备中影响充电作业的当前工作状态信息进行检测分析；
当充电需求值Ai＞充电阀值W时，将分两种情况进行后续的处理：
情况一：只有一台小型环卫设备14的充电需求值Ai＞充电阀值W时，则表示只有一台小型环卫设备14需提供充电服务，此时系统会提示充电环卫保洁车操作人员，本区域某小型作业机具的充电需求，系统基于两车位置，同时开启路径规划，计算两车最佳汇合位置，控制一台小型环卫设备与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电；
情况二：若有多台小型环卫设备14的充电需求值Ai＞充电阀值W时，则表示有多台小型环卫设备14需提供充电服务，此时，将按需提供充电服务的多台小型环卫设备14的充电需求值Ai的大小顺序，由大到小依次为多台小型环卫设备14提供充电服务，即通过规划充电保洁环卫车的最佳行驶路径，控制各小型环卫设备按照充电需求值Ai的大小顺序，依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电。
可见，无论是一台还是多台小型环卫设备14需要充电，本实施例都依据各小型环卫设备14的充电需求值Ai的大小(充电需求值Ai数值越大表示其充电的紧迫性越强)作为优选级对各小型环卫设备14进行充电，同时，当充电保洁环卫车为优选级较高的小型环卫设备14进行充电时，其他需充电的小型环卫设备14在等待充电的过程中，依然会按其事先规划的作业路径进行环卫作业，并不会因为需要充电而停止既定的环卫作业，也就是说，当其中优选级较高的小型环卫设备14在充电时，其他需充电的小型环卫设备14依然会按照自身的作业路径继续环卫作业，直到优选级较高的小型环卫设备14完成充电后，再控制充电保洁环卫车和优选级次高的小型环卫设备14进行充电，整个过程中，没有任何一台小型环卫设备14处于空闲状态，即本区域内的各小型环卫设备14在任何时刻，要么处于环卫作业状态，要么处于充电状态，没有第三种状态，从而达到作业进度安排的统一协调和充电补电的及时错峰，避免让各小型环卫设备14出现充电排队、拥堵等问题，从而提升族群作业效率，提高各小型环卫设备的作业范围以及作业效率，降低作业成本，具有显著的经济效益。
如图8所示，在本发明的优选实施例中，规划充电保洁环卫车的最佳行驶路径，具体包括步骤：
S331、基于需充电小型环卫设备的当前工作状态信息，计算得出小型环卫设备作业路线前进时到达前方各交叉路口的时间分别为tx1、tx2、tx3…tx(i-1)、txi…tx(m-1)、txm，其中交叉路口m为小型环卫设备在从充电保洁环卫车准备为其提供充电服务时，其在剩余作业时间t0内从起始位置所能到达的最远行驶位置前方交叉路口数；
S332、基于充电保洁环卫车的当前位置，规划到达小型环卫设备前进作业路线上的各交叉路口的路线1、路线2…路线i-1、路线i…路线n-1、路线n，并计算到达各交叉路口的时间tb1、tb2、tb3…tb(i-1)、tbi…tb(m-1)、tbm；
S333、若两车相会于某一交叉路口i，则行驶时间为t＝txi＝tbi≤t0，其中0≤i≤m；
S334、若两车相会于交叉路口i和交叉路口i-1之间的汇合位置R时，有：
tb(i-1)＜txi＜tbi，0≤i≤m，
此时，充电保洁环卫车位于交叉路口i或交叉路口i-1，小型环卫设备位于交叉路口i和交叉路口i-1之间；
S335、若充电保洁环卫车位于交叉路口i，则两车相会时，行驶时间为：
Figure GDA0003601093840000171
若充电保洁环卫车位于交叉路口i-1，则两侧相会时，行驶时间为：
Figure GDA0003601093840000172
其中：li-1为交叉路口i与交叉路口i-1之间的路面距离，si-1为小型环卫设备在充电保洁环卫车到达交叉路口时在交叉路口i与交叉路口i-1之间的路段已经行驶的距离；
S336、求取两车相会时间的最短行驶时间：
Figure GDA0003601093840000173
S337、将所述最短行驶时间tmin对应的充电保洁环卫车行驶路线作为充电保洁环卫车的最佳行驶路径。
本实施例详细提供了充电保洁环卫车的最佳行驶路径的规划过程，根据本实施例的步骤可知，本实施例考虑多种相会的情况，如会车点正好位于某一交叉路口时，或者会车点位于两交叉路口之间的路面上，同时，在会车点位于两交叉路口之间的路面上时，还考虑到了充电保洁环卫车当前是位于小型环卫设备前方的交叉路口，还是后方的交叉路口，从而获得相应的行驶时间，最后，本实施例将以各种情况下两车相会时的最短行驶时间tmin所对应的充电保洁环卫车行驶路线作为充电保洁环卫车的最佳行驶路径，而该最佳行驶路径所对应的会车点即为两车最佳汇合位置点R，可见，由于本实施例采用各种情况下两车相会时的最短行驶时间tmin所对应的充电保洁环卫车行驶路线作为充电保洁环卫车的最佳行驶路径，因此，在该最佳行驶路径下，充电保洁环卫车和小型环卫设备将以最短的时间到达最佳汇合位置点R进行充电，从而缩短充电所需时间，减少各小型环卫设备非环卫作业时间的占比，提升充电效率，提高各小型环卫设备的作业范围以及作业效率，降低作业成本，具有显著的经济效益。
在本发明的优选实施例中，根据各需充电小型环卫设备的充电需求值Ai的大小顺序，规划充电保洁环卫车的最佳行驶路径，控制各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电，具体还包括步骤：
S34、若检测上装电池剩余电量qs<小型环卫设备需充入电量qi，或者，底盘续航里程sd<充电保洁环卫车行驶至最佳汇合点距离si，或者，上装电池完成给小型环卫设备充电后的剩余电量给充电保洁环卫车底盘电池充电后的底盘续航里程sqi<smi时，停止两车汇合充电，指示需充电的小型环卫设备前往就近充电桩充电或作业至电池设定低电量状态后停机等待充电保洁环卫车到来，同时提示充电保洁环卫车上装电池或底盘电量低，需进行充电。
本实施例中在进行最佳行驶路径规划的同时，还同步对车况进行评估，当小型环卫设备与充电保洁环卫车的当前工作状态信息不足以支持小型环卫设备与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电时，在控制小型环卫设备与充电保洁环卫车按最佳行驶路径向两车的最佳汇合位置点出发之前，就马上停止两车汇合充电，及时指示需充电的小型环卫设备14前往就近充电桩充电或作业至电池设定低电量状态后停机等待充电保洁环卫车到来，同时提示充电保洁环卫车上装电池或底盘电量低，需进行充电，避免出现两车无法到达最佳汇合位置点，或者，即使两车到达了最佳汇合位置点R也无法满足小型环卫设备14充电需求的情况，从而提高充电调度的鲁棒性，只有满足上述条件，并同步完成上述最佳路径规划后，才向需要充电服务的小型环卫设备14(充电需求值最大者)发送汇合指令，指示其保持作业前往最佳汇合位置点R，同时将规划好的最佳行驶路线显示于充电保洁环卫车13的物联显示屏10上，并提示操作人员驾车根据指示前往最佳汇合位置点R。当两车汇合并完成充电后，将重复上述流程控制需要充电的其他小型环卫设备14依次与充电保洁环卫车13行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电。
在本发明的优选实施例中，根据各需充电小型环卫设备的充电需求值Ai的大小顺序，规划充电保洁环卫车的最佳行驶路径，控制各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电，具体还包括步骤：
S35、当控制充电保洁环卫车为其中一小型环卫设备充电时，计算其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备的剩余连续作业时间；
S36、若剩余连续作业时间大于充电保洁环卫车完成给当前小型环卫设备充电作业剩余所需时间时，则向其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备发送降功率指令，降低整机功耗，并继续作业直至充电保洁环卫车到来。
本实施例中，当有多台小型环卫设备需要充电时，将根据其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备的剩余连续作业时间向未提供充电服务的小型环卫设备发送降功率指令，降低整机功耗，并继续作业直至充电保洁环卫车到来，确保在为小型环卫设备提供充电服务前，其他需充电的小型环卫设备有足够的电能坚持到充电保洁环卫车到来，避免小型环卫设备因没有足够的电能坚持到获得充电服务而出现半路抛锚的问题。
在本发明的优选实施例中，向其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备发送降功率指令，降低整机功耗，并继续作业直至充电保洁环卫车到来，具体包括步骤：
S361、向其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备发送指令，降低该小型环卫设备最大能耗设备的使用功率，如吸扫式环卫设备则降低风机功率，冲洗设备则降低水泵功率，整机功耗降为E：
Figure GDA0003601093840000201
其中：E标为小型环卫设备的标准作业功耗，ηi为与小型环卫设备特征相关的系统预设参数，Ait为降功率指令下发时该小型环卫设备的充电需求值。
在本发明的优选实施例中，向其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备发送降功率指令，降低整机功耗，并继续作业直至充电保洁环卫车到来，具体还包括步骤：
S362、当小型环卫设备降低整机功耗后，根据系统预设数据，结合该小型环卫设备剩余电量计算该小型环卫设备降低整机功耗后剩余连续作业时间tAi；
S363、若
Figure GDA0003601093840000202
则提示所述小型环卫设备可以继续作业等待充电保洁环卫车为其提供充电服务，否则，将向所述小型环卫设备发送暂无法及时提供充电服务信息，指示其前往就近充电桩充电或作业至电池设定低电量状态后停机等待充电保洁环卫车到来，其中tAmaxi为充电保洁环卫车与小型环卫设备会车后提供的充电服务时间。
为了确保小型环卫设备能坚持到充电保洁环卫车为其提供充电服务，本实施例还进一步考虑了小型环卫设备降低整机功耗后剩余连续作业时间tAi，只有降低整机功耗后剩余连续作业时间tAi满足相应的条件时，才控制小型环卫设备与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点R完成充电，避免小型环卫设备即使被降低了整机功耗也还是没有足够的电能坚持到获得充电服务而出现半路抛锚的问题。
在充电保洁环卫车按规划的最佳路线前往给某一小型环卫设备充电或正在充电时，充电保洁环卫车仍持续接收区域内的小型环卫设备的当前工作状态信息，如有新的小型环卫设备的充电需求值突破设定阀值时，将向其下发降低作业强度指令，计算其剩余连续作业时间，如该剩余连续作业时间大于充电保洁环卫车完成给小型环卫设备充电作业剩余所需时间，则向其发送指令，按降低后工作强度继续作业直至充电保洁环卫车到来，否则，下发指令指引其前往附近充电站充电或作业至电池设定低电量状态，停机等待充电保洁环卫车到来。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
上述实施例的方法的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个或者多个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法，其特征在于，包括步骤：
实时获取充电保洁环卫车及所述充电保洁环卫车周围设定区域内小型环卫设备中影响充电作业的当前工作状态信息，包括：
小型环卫设备的电池需充电电量qi、剩余电量qLi、剩余作业时间t0、作业速度vG、作业路径；充电保洁环卫车的车速vd、上装电池剩余电量qs、底盘续航里程sd、充电保洁环卫车与最近充电桩距离smi；
根据所述影响充电作业的当前工作状态信息确定与各小型环卫设备充电优先级正相关的充电需求值并排序，具体包括步骤：
根据所述影响充电作业的当前工作状态信息获得小型环卫设备的剩余作业时间t0、两车行驶至最佳汇合位置点R的时间ki、充电保洁环卫车行驶至最佳汇合位置点R的距离si；
基于小型环卫设备的剩余作业时间t0、两车行驶至最佳汇合位置点R的时间ki、充电保洁环卫车行驶至最佳汇合位置点R的距离si、充电保洁环卫车的底盘续航里程sd和上装电池剩余电量qs充电需求值计算得到与各小型环卫设备充电优先级正相关的充电需求值Ai：
Ai＝β×t0+γ×sd+δ×qs-η×si-λ×ki-μ×qLi，
其中：β、γ、δ、η、λ、μ是系统预设数值；
根据所述充电需求值的大小顺序发送指令，控制需要充电的各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电。
2.根据权利要求1所述的基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法，其特征在于，所述实时获取充电保洁环卫车及所述充电保洁环卫车周围设定区域内小型环卫设备中影响充电作业的当前工作状态信息，具体包括步骤：
通过充电保洁环卫车和小型环卫设备的车载信息终端之间的无线信息交互实时获取充电保洁环卫车、以及所述充电保洁环卫车周围设定区域内小型环卫设备中影响充电作业的当前工作状态信息。
3.根据权利要求1所述的基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法，其特征在于，根据所述充电需求值的大小顺序发送指令，控制需要充电的各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电，具体包括步骤：
将各小型环卫设备的充电需求值Ai与充电阀值W相比较；
当所有充电需求值Ai≤充电阀值W时，继续获取充电保洁环卫车及所述充电保洁环卫车周围设定区域内小型环卫设备中影响充电作业的当前工作状态信息；
当充电需求值Ai＞充电阀值W时，根据各需充电小型环卫设备的充电需求值Ai的大小顺序，规划充电保洁环卫车的最佳行驶路径，控制各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电。
4.根据权利要求3所述的基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法，其特征在于，规划充电保洁环卫车的最佳行驶路径，具体包括步骤：
基于需充电小型环卫设备的当前工作状态信息，计算得出小型环卫设备作业路线前进时到达前方各交叉路口的时间分别为tx1、tx2、tx3…tx(i-1)、txi…tx(m-1)、txm，其中交叉路口m为小型环卫设备在从充电车准备为其提供充电服务时，其在剩余作业时间t0内从起始位置所能到达的最远行驶位置前方交叉路口数；
基于充电保洁环卫车的当前位置，规划到达小型环卫设备前进作业路线上的各交叉路口的路线1、路线2…路线i-1、路线i…路线n-1、路线n，并计算到达各交叉路口的时间tb1、tb2、tb3…tb(i-1)、tbi…tb(m-1)、tbm；
若两车相会于某一交叉路口i，则行驶时间为t＝txi＝tbi≤t0，其中0≤i≤m；
若两车相会于交叉路口i和交叉路口i-1之间的汇合位置R时，有：
tb(i-1)＜txi＜tbi，0≤i≤m，
此时，充电保洁环卫车位于交叉路口i或交叉路口i-1，小型环卫设备位于交叉路口i和交叉路口i-1之间；
若充电保洁环卫车位于交叉路口i，则两车相会时，行驶时间为：
Figure FDA0003984868990000031
若充电保洁环卫车位于交叉路口i-1，则两侧相会时，行驶时间为：
Figure FDA0003984868990000032
其中：li-1为交叉路口i与交叉路口i-1之间的路面距离，si-1为小型环卫设备在充电保洁环卫车到达交叉路口时在交叉路口i与交叉路口i-1之间的路段已经行驶的距离；
求取两车相会时间的最短行驶时间：
Figure FDA0003984868990000033
所述最短行驶时间tmin对应的充电保洁环卫车行驶路线即为充电车的最佳行驶路径。
5.根据权利要求4所述的基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法，其特征在于，根据各需充电小型环卫设备的充电需求值Ai的大小顺序，规划充电保洁环卫车的最佳行驶路径，控制各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电，具体还包括步骤：
若检测上装电池剩余电量qs<小型环卫设备需充入电量qi，或者，底盘续航里程sd<充电车行驶至最佳汇合点距离si，或者，上装电池完成给小型环卫设备充电后的剩余电量给充电车底盘电池充电后的底盘续航里程sqi<smi时，停止两车汇合充电，指示需充电的小型环卫设备前往就近充电桩充电或作业至电池设定低电量状态，停机等需充电车充电，同时提示充电保洁环卫车上装电池或底盘电量低，需进行充电。
6.根据权利要求4或5所述的基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法，其特征在于，根据各需充电小型环卫设备的充电需求值Ai的大小顺序，规划充电保洁环卫车的最佳行驶路径，控制各小型环卫设备依次与充电保洁环卫车行驶至相应的两车最佳汇合位置点完成充电，具体还包括步骤：
当控制充电保洁环卫车为其中一小型环卫设备充电时，计算其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备的剩余连续作业时间；
若剩余连续作业时间大于充电保洁环卫车完成给当前小型环卫设备充电作业剩余所需时间时，则向其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备发送降功率指令，降低整机功耗，并继续作业直至充电保洁环卫车到来。
7.根据权利要求6所述的基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法，其特征在于，向其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备发送降功率指令，降低整机功耗，并继续作业直至充电保洁环卫车到来，具体包括步骤：
向其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备发送指令，降低该小型环卫设备最大能耗设备的使用功率，整机功耗降为E：
Figure FDA0003984868990000051
其中：E标为小型环卫设备的标准作业功耗，ηi为与小型环卫设备特征相关的系统预设参数，Ait为降功率指令下发时该小型环卫设备的充电需求值。
8.根据权利要求7所述的基于充电保洁环卫车的环卫物联族群充电方法，其特征在于，向其他需充电但未提供充电服务的小型环卫设备发送降功率指令，降低整机功耗，并继续作业直至充电保洁环卫车到来，具体还包括步骤：
当小型环卫设备降低整机功耗后，根据系统预设数据，结合该小型环卫设备剩余电量计算该小型环卫设备降低整机功耗后剩余连续作业时间tAi；
若
Figure FDA0003984868990000052
则提示所述小型环卫设备可以继续作业等待充电保洁环卫车为其提供充电服务，否则，将向所述小型环卫设备发送暂无法及时提供充电服务信息，指示其前往就近充电桩充电或作业至电池设定低电量状态，停机等需充电保洁环卫车到来，其中tAmaxi充电保洁环卫车与小型环卫设备会车后提供的充电服务时间。
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