CN112750214A - 基于新能源汽车充电桩在线监测设备的停车位管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于新能源汽车充电桩在线监测设备的停车位管理系统，涉及新能源汽车停车位管理技术领域。在这个大的系统中，车位锁管理设备与充电桩运行状态监测设备通过LoRa通讯方式进行绑定、加密、定点通讯成为一个内部独立系统，使车位锁管理设备与充电桩一一对应；车辆驶入时车位锁管理设备与用户手机端对接，控制车位锁落锁，实时监测车辆是否停入停车位，记录停车总时间；电桩运行状态监测设备通过非接触感应的方式检测充电桩电流，根据电流的变化算法计算出车辆停车充电的时间；LoRa网关通讯设备将充电、停车时间等信息上传车位云管理子系统；车位云管理子系统差异化制定停车收费策略，下发给用户，从而提高充电桩的利用率。

Description

基于新能源汽车充电桩在线监测设备的停车位管理系统

技术领域

本发明涉及新能源汽车停车位管理技术领域，具体涉及一种基于新能源汽 车充电桩在线监测设备提高车位运行效率的方法。

背景技术

目前新能源汽车停车位管理处于一种失控的状态，经常会出现下面几种情 况：

1、车位被燃油车占据，电动汽车无法停入进行充电，无法提高充电桩的利 用率；

2、电动汽车在充满电之后依旧占据车位，无法提高充电桩的利用率；

3、新能源汽车恶意占据车位不走；

4、有些新能源汽车停车场的新能源汽车并不是很饱和，但是燃油车还无法 停入，无法提高停车位资源的利用率；

5、目前电动汽车运营由于在饱和度比较高的地区因无法实现电动汽车的充 电利用率造成收入一直上不去，对于饱和度比较低的地方因为没有车去充电而 无法获得收入源；

6、目前已经投入市场的新能源车充电桩物联网改装因为各个充电桩的厂家 协议包括跟运营商对接的平台协议不同造成改装困难。

目前解决上面第一点问题主要有两种方案：

①用雇佣人的管理方式，设置围栏，管理人员禁止燃油车进入，这种方式 管理成本非常高，而且无法解决新能源汽车进入停车场之后占桩不走的 问题；

②采用加装摄像头和车位锁的方式进行，通过图像识别的方式对车牌进行 识别，判断是新能源汽车还是燃油车，如果是燃油车则车位锁不降，如果是新 能车才允许落锁停车，这种方式对新能源车停车位的改造比较大，需要架接支 架来安装摄像头，补光灯，同时摄像头位置调整非常重要不然很容易造成车牌 识别失败，同时也无法解决新能源汽车长时间占桩不充电及充电完成之后一直 占桩不走。

目前针对后面几种缺陷主要是通过下面的方法进行的：

1.首先在终端充电桩上增加定位通讯模块；

2.在充电桩停车位上加装车位锁装置，车位装置上也安装定位通讯模块；

3.终端的车位锁上面的通讯定位模块和充电桩上的定位通讯模块将定位信 息通过网路方式传送到运营业务管理平台；

4.在平台端进行判定车位锁和充电桩的配对；

5.根据配对的充电桩充电状态信息及车位锁的位信息判定当前停车是充电 停车或非充电停车；

6.根据实际状况选择不同的收费策略来提高充电桩的使用率。

该方法存在以下缺陷：

1.目前市场上的民用定位装置的定位精度在天气非常良好的情况下3米的 范围，如果天气条件不好精度将会达到十几米，如果是在停车场，很多充电桩 集中在一起，无法定位的方式实现车位锁和充电桩的配对，就无法区别出停车 充电及非充电停车，就无法提供收费策略；

2.如果充电桩在室内或者地下停车场，这种场景因为没有无线通讯网络获 取不到定位信息导致无法使用；

3.设备开锁是通过网络同后台进行交互，网络状态不好的时候很容易造成 开锁异常导致无法使用；

4.充电状态是通过充电桩本体通过网络上送到运营业务管理平台，匹配充 电桩本体和加装在充电桩上面的定位通讯模块工作量非常大，有些场景无法打 通所有环节实现匹配对应导致无法使用。

5.在运营业务管理平台判定充电停车或非充电停车，运行商有各自的监控 平台，充电桩厂家的协议也各不相同，很难推广。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基于新能源汽车充电桩在线监测设备的停车位 管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题，通过在新能源停车位的充电桩 上安装非接触充电桩运行状态监测设备结合安装在停车位的车位锁管理设备， 实时监测停车及充电状态，计算总的停车及充电时间，发送给车位云管理子系 统，车位云管理子系统结合差异化的收费策略实现充电桩及新能源停车场的运 行效率及效益。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于新能源汽车充电桩在线 监测设备的停车位管理系统，它包含车位锁管理设备、充电桩运行状态监测设 备、具有4G通讯功能的LoRa网关通讯设备及车位云管理子系统。其中，所述 车位锁管理设备与充电桩运行状态监测设备进行绑定、加密、定点通讯成为一 个内部独立系统；所述车位锁管理设备与用户手机端对接，控制车位锁落锁， 实时监测车辆是否停入停车位，记录停车总时间，通过LoRa与绑定的充电桩运 行状态监测设备进行通讯，获取停车时长，并发给LoRa网关通讯设备；所述充 电桩运行状态监测设备通过非接触感应的方式检测充电桩的电流，根据电流的变化算法计算判断充电桩的运行状态，从而计算出车辆停车充电的时间，并通 过LoRa将充电时间发送给车位锁设备；所述LoRa网关通讯设备将数据上送给 车位云管理子系统；所述车位云管理子系统根据车位管理终端上传的停车状态、 停车时间及充电时间进行费用结算并下发给用户。

作为本发明的进一步改进，所述的车位锁管理设备、充电桩运行状态监测 设备在出厂时根据ID号进行一一匹配，内部通过LoRa进行加密定点通讯形成 子系统，车位锁管理设备负责监测车辆停车状态及总的停车时间，充电桩运行 状态监测设备负责根据监控充电桩的运行状态，判断停车充电的时间，计算出 总的停车及充电时间信息，避免充电桩和车位锁匹配错误的问题。

作为本发明的进一步改进，所述的充电桩运行状态监测设备安装在充电桩 上，通过充电桩运行状态监测设备将充电桩与其对应的车位锁管理设备一一对 应，无需定位装置，适用于地面和地下各种场景。

作为本发明的进一步改进，所述的充电桩运行状态监测设备通过非接触感 应的方式进行电流监测，其内部采用电池供电，在新能源汽车充电过程中，通 过感应方式给电池充电，保证长时间工作；采用非接触、内置电池的方式，无 需对充电桩进行改造，安装方便。

作为本发明的进一步改进，所述的车位锁管理设备包含蓝牙模块，开锁是 通过蓝牙的方式与地锁进行对接，无需网络与后台服务进行对接，满足地面和 地下各种场景。

作为本发明的进一步改进，整个终端系统都是采用LoRa进行通讯，与后台 的对接是通过LoRa转4G模块，满足于地上地下多场合。

作为本发明的进一步改进，所述的充电桩运行状态监测设备的停车计费软、 硬件系统为独立的，其作为第三方接口适用于所有的充电桩及运营商系统，无 需更改系统架构，直接对接使用。

本发明所述的基于新能源汽车充电桩在线监测设备的停车位管理系统，其 工作流程包含如下步骤：

①用户手机端扫码连接获取车位锁蓝牙及ID信息，并通过蓝牙连接车位锁 管理设备，下发用户的ID信息及开锁指令；

②位锁管理设备接收到指令之后控制车位锁落下，并反馈用户手机端告知 车位锁已经落下，用户手机端提示车主在3min内入库；

③车位锁管理设备监测车是否入库，并通知车位云管理子系统，车已经入 库；

④车位锁管理设备实时监测车辆是否离开、充电桩运行状态及充电时间信 息；

⑤当检测到车已离开则发送停车时间、充电时间给车位云管理子系统；

⑥车位云管理子系统根据运营商设置的规则进行停车计费，并推送给用户 手机端。

(三)有益效果

与现有技术相比，采用上述技术方案后，本发明有益效果为：

1.通过在新能源停车位的充电桩上安装非接触充电桩运行状态监测设备结 合安装在停车位的车位锁管理设备，通过LoRa内部组网，使车位锁和充电桩监 测仪一一匹配，实时监测停车及充电状态，计算总的停车及充电时间，结合差 异化的收费策略实现充电桩及新能源停车场运行效率的提升；

2.充电桩运行状态监测设备与车位锁管理设备通过LoRa无线网进行一一匹 配，保证车位上车辆停车时间和充电时间精确，不会匹配错位；

3.充电桩和加装的车位锁管理设备一一匹配的方式是通过LoRa内部加密组 网的方式进行的，无需通过定位的方式来进行匹配，不受外界因素干扰；

4.充电桩运行状态监测设备通过非接触的方式进行监测充电桩的运行状态， 内部采用电池供电，同时充电桩处于充电状态时可通过自感应电给电池充电， 保证设备可以长时间工作；

5.停车方式是通过用户手机端的蓝牙与车位上的蓝牙之间进行交互，无需网 络即可直接开锁，保证车辆可以在任何状态下都可以停车充电；

6.各模块之间通过LoRa内部进行组网，然后通过LoRa转4G的方式进行上 传，适用于室内室外各种无移动网络的场景；

7.网络不稳定时可以进行缓存，网络正常之后进行续传，保证充电停车信息 有效的传送到后台；

8.充电桩运行状态监测设备和车位锁管理设备均采用电池供电，相对于充电 桩是一个独立的设备，无需对充电桩停车位进行改造，适用于前装和后装所有 的场景；

9.本发明直接将停车总时间及充电时间发送给运营管理平台，平台端不改变 原有的计费模式，仅需增加扣费单元，原有架构无需改动，便于推广落地；

10.本发明作为第三方终端系统，适用于所有充电桩厂家及运营商系统，提 供统一的平台数据接口，可有效地将各个不同的运营商、不同的充电桩厂家统 一到一个平台上，便于充电桩管理的数据统一，数据共享，打破现存的壁垒；

11.根据数据可以个性化设置停车收费策略，促进充电桩及停车场的利用率， 为运营商提供多渠道收入源；

12.整个停车充电流程仅需手机操作即可完成，实现充电场的无人化管理。

附图说明

图1是本发明所提供的实施例的整体系统框图；

图2是本发明所提供的实施例的运行流程框图；

图3是本发明所提供的实施例中车位锁管理设备的系统框图；

图4是本发明所提供的实施例中车位锁管理设备的控制流程图；

图5是本发明所提供的实施例中充电桩运行状态监测设备的系 统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2，本发明提供的一种实施例：基于新能源汽车充电桩在线 监测设备的停车位管理系统，它包含车位锁管理设备、充电桩运行状态监测设 备、具有4G通讯功能的LoRa网关通讯设备及车位云管理子系统，其中，所述 车位锁管理设备与充电桩运行状态监测设备进行绑定、加密、定点通讯成为一 个内部独立系统；所述车位锁管理设备与用户手机端对接，控制车位锁落锁， 实时监测车辆是否停入停车位，记录停车总时间，通过LoRa与绑定的充电桩运 行状态监测设备进行通讯，获取停车时长，并发给LoRa网关通讯设备；所述充 电桩运行状态监测设备通过非接触感应的方式检测充电桩的电流，根据电流的变化算法计算判断充电桩的运行状态，从而计算出车辆停车充电的时间，并通 过LoRa将充电时间发送给车位锁设备；所述LoRa网关通讯设备将数据上送给 车位云管理子系统；所述车位云管理子系统根据车位管理终端上传的停车状态、 停车时间及充电时间进行费用结算并下发给用户。

本实施例的停车位管理系统包含如下工作步骤：

①用户手机端扫码连接获取车位锁蓝牙及ID信息，并通过蓝牙连接车位锁 管理设备，下发用户的ID信息及开锁指令；

②车位锁管理设备接收到指令之后控制车位锁落下，并反馈用户手机端告 知车位锁已经落下，用户手机端提示车主在5-15min内入库；

③车位锁管理设备监测车是否入库，并通知车位云管理子系统，车已经入 库；

④车位锁管理设备实时监测车辆是否离开、充电桩运行状态及充电时间信 息；

⑤当检测到车已离开则发送停车时间、充电时间给车位云管理子系统；

⑥车位云管理子系统根据运营商设置的规则进行停车计费，并推送给用户 手机端。

请参阅图3，本实施例中的车位锁管理设备其主要由电池电源模块、MCU模 块一、超声波测距模块、蓝牙BLE模块、两个LoRa通讯模块、车位锁位置开关 模块及光电开关模块组成，电池电源模块主要是控制电池充电及整版的电源供 电；MCU模块一为系统核心模块，控制车位锁位置的电机运动，同外围的设备进 行通讯获取信息及发送信息，控制超声波测距模块监测车是否在位，通过光电 开关模块监测电机运行是否正常，是否出现堵转；LoRa通讯模块同中继模块及 充电桩运行状态监测设备通讯，上传停车信息及获取充电桩的充电状态；蓝牙 BLE模块同用户手机端进行通讯，获取下发开锁指令及用户停车的ID信息。

请参阅图4，车位锁管理设备的控制流程如图4所示，其工作步骤如下：

(1)用户手机端的蓝牙扫描唤醒MCU模块一；

(2)等待接收用户手机端的开锁指令及用户的ID信息；

(3)控制电机的落锁；

(4)监测车是否入库；

(5)发送车已入库信息到车位云管理子系统；

(6)接收充电桩运行状态监测设备下发的充电时间信息；

(7)判断车是否出库；

(8)上传停车总时长信息及充电总时长信息到车位云管理子系统。

请参阅图5，本实施例中的充电桩运行状态监测设备主要由电流传感器、二 级放大滤波及AD采样模块组成；电流传感器通过整流稳压，在检测的电流比较 大的时候供整板供电及电池的充电；MCU模块二主要负责充电桩运行电流的采 集，判断当前的运行状态，计算充电柱正常充电时间，发送充电时间到车位锁 管理设备；LoRa通讯模块负责同车位锁管理设备之间进行通讯。

充电桩运行状态监测设备的控制流程其工作步骤如下：

(a)当电动汽车充电时进行MCU模块二唤醒；

(b)判断是否确定进入充电运行状态；

(c)开始记录充电时间；

(d)实时采集充电桩的电流，从静态电流及充电电流的变化趋势判断充电是 否结束；

(e)记录总的充电时间；

(f)发送车位锁管理设备其充电结束；

(g)进入待机状态。

本实施例的原理为：

通过车主自行扫码方式进行注册，注册通过的用户通过扫码的方式同车位 锁进行连接，下发开锁指令；车位锁管理设备根据开锁指令控制落锁，允许车 辆停入；充电桩运行状态监测设备通过非接触的方式实时的采集充电桩的工作 电流，根据工作电流的变化判断当前的充电桩运行状态，是处于充电状态还是 非充电状态，计算整个停车过程中的充电时间，通过LoRa通讯模块无线通讯的 方式下发给车位锁管理设备；车位实时监测车是否在位，当发现车离开车位则 发送总的停车时间及充电时间给车位云管理子系统，计算总的停车费；车位云 管理子系统根据新能源汽车停车场所的位置不同，制定不同的停车收费策略， 根据费用不同来刺激车主尽可能的将充电车辆挪走从而有效的提高充电桩利用 率，对于充电不饱和的场所，可以通过收停车费的提高停车场的利用率。

本发明在新能源停车位的充电桩上安装非接触充电桩运行状态监测设备结 合安装在停车位的车位锁管理设备通过LoRa内部组网，使车位锁管理设备和充 电桩运行状态监测设备一一匹配，实时监测停车及充电状态，计算总的停车及 充电时间，结合差异化的收费策略实现充电桩及新能源停车场的运行效率；充 电桩运行状态监测设备同车位锁管理设备通过LoRa无线网进行一一匹配，保证 车位上车辆停车时间和充电时间精确，不会匹配错位；充电桩运行状态监测设 备同车位锁管理设备一一匹配的方式是通过LoRa内部加密组网的方式进行的， 无需通过定位的方式来进行匹配，不受外界因素干扰。

本发明的充电桩运行状态监测设备监测充电桩的运行状态是通过非接触的 方式进行，内部采用电池供电，同时在充电桩充电状态的时候可以自感应电给 电池充电，保证设备可以长时间工作；停车方式是通过手机的蓝牙和车位上的 蓝牙之间进行交互，无需网络可以直接开锁。

本发明整个系统的各个模块是通过LoRa内部进行组网，通过中继进行上传， 适用于室内室外各种无移动网络的场景；网络状态不稳定时进行数据缓存，网 络稳定之后进行续传，保证充电停车信息可以准确的传送到后台。安装方面， 车位锁管理设备和充电桩运行状态监测设备都是采用电池供电，相对于充电桩 是一个独立的设备，无需对充电桩停车位改造，适用于前装和后装所有的场景。

本发明直接将停车总时间及充电时间发送给运营管理平台，平台端不改变 原有的计费模式，仅仅是需增加扣费单元，对原有架构无需改动，便于推广落 地；本系统作为第三方终端系统，适用于所有的充电桩厂家及运营商系统，提 供统一的平台数据接口，可以有效的将各个不同的运营商，不同的充电桩厂家 统一到一个平台上，便于充电桩管理的数据统一，实现数据共享，打破现存的 壁垒；平台端通过根据数据可以个性化设置停车收费策略提高充电桩的利用率 及停车场的利用率，为运营商提供多渠道收入源；该管理用户通过手机就可以 实现停车，无需人员管理。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现 本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非 限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落 在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施 方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见， 本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经 适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.基于新能源汽车充电桩在线监测设备的停车位管理系统，其特征在于，它包含车位锁管理设备、充电桩运行状态监测设备、具有4G通讯功能的LoRa网关通讯设备及车位云管理子系统，其中，所述车位锁管理设备与充电桩运行状态监测设备进行绑定、加密、定点通讯成为一个内部独立系统；所述车位锁管理设备与用户手机端对接，控制车位锁落锁，实时监测车辆是否停入停车位，记录停车总时间，通过LoRa与绑定的充电桩运行状态监测设备进行通讯，获取停车时长，并发给LoRa网关通讯设备；所述充电桩运行状态监测设备通过非接触感应的方式检测充电桩的电流，根据电流的变化算法计算判断充电桩的运行状态，从而计算出车辆停车充电的时间，并通过LoRa将充电时间发送给车位锁管理设备；所述LoRa网关通讯设备将数据上送给车位云管理子系统；所述车位云管理子系统根据车位管理终端上传的停车状态、停车时间及充电时间，以及区域不同，差异化制定收费策略，进行费用结算并下发给用户。

2.根据权利要求1所述的基于新能源汽车充电桩在线监测设备的停车位管理系统，其特征在于，所述的车位锁管理设备、充电桩运行状态监测设备在出厂时根据ID号进行一一匹配，内部通过LoRa进行加密定点通讯形成子系统，车位锁管理设备负责监测车辆停车状态及总的停车时间，充电桩运行状态监测设备负责根据监控充电桩的运行状态，判断停车充电的时间，计算出总的停车及充电时间信息。

3.根据权利要求1所述的基于新能源汽车充电桩在线监测设备的停车位管理系统，其特征在于，所述的充电桩运行状态监测设备安装在充电桩上，通过充电桩运行状态监测设备将充电桩与其对应的车位锁管理设备一一对应，无需定位装置。

4.根据权利要求1所述的基于新能源汽车充电桩在线监测设备的停车位管理系统，其特征在于，所述的充电桩运行状态监测设备通过非接触感应的方式进行电流监测，其内部采用电池供电，在新能源汽车充电过程中，通过感应方式给电池充电，保证设备可以长久使用。

5.根据权利要求1所述的基于新能源汽车充电桩在线监测设备的停车位管理系统，其特征在于，所述的车位锁管理设备包含蓝牙模块，开锁是通过蓝牙的方式与车位锁进行对接，无需网络与后台服务进行对接，保证任何场景都可以停车充电。

6.根据权利要求1所述的基于新能源汽车充电桩在线监测设备的停车位管理系统，其特征在于，它的工作流程包含如下步骤：

①用户手机端扫码连接获取车位锁蓝牙及ID信息，并通过蓝牙连接车位锁管理设备，下发用户的ID信息及开锁指令；

②车位锁管理设备接收到指令之后控制车位锁落下，并反馈用户手机端告知车位锁已经落下，用户手机端提示车主在3min内入库；

③车位锁管理设备监测车是否入库，并通知车位云管理子系统，车已经入库；

④车位锁管理设备实时监测车辆是否离开、充电桩运行状态及充电时间信息；

⑤当检测到车已离开则发送停车时间、充电时间到车位云管理子系统；

⑥车位云管理子系统根据运营商设置的规则进行停车计费，并推送给用户手机端。

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