CN114435169A - 一种基于图像识别的充电站管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车充电站管理技术领域，尤其为一种基于图像识别的充电站管理系统及方法，该系统由充电站管理云平台、充电站边缘控制器、智能摄像头、充电桩等组成；充电站边缘控制器实时获取智能摄像头的图像数据，监测充电站的环境安全与车位占用情况；充电站边缘控制器实时监测变压器负载情况，协调各充电桩的充电功率，充电站边缘控制器的采集数据与分析结果定时上报充电站管理云平台，支撑充电站的安全管控与收费运营，本发明结合智能摄像头的图像识别技术，协同充电站的运营管理，有效监控充电安全情况，同时减少因充电车位被占用而造成的资源浪费，为用户提供安全友好的充电服务。

Description

一种基于图像识别的充电站管理系统及方法

技术领域

本发明涉及技术领域，具体为一种基于图像识别的充电站管理系统及方法。

背景技术

近年来，受到政策支持等因素的影响，我国新能源汽车行业得到迅速发展。2014-2018年我国能源汽车产销逐年增长，2019年，我国新能源汽车产量虽有所下滑，依旧保持124.2万辆的增长。为满足日益增长的新能源汽车的充电需求，充电桩的建设与使用显得十分重要。

2020年充电基础建设被纳入新基建范畴，列入各地政府城市建设计划，预计未来充电桩与新能源汽车保有量有望达到1：1的水平。然而，充电桩建设步伐的加快却未能带来这些资源使用效率和质量的提升。目前，市场上充电桩常常因为燃油车占位、已完成充电车辆占位等原因无法保证真实使用率，同时还面临充电不规范而引起的火灾等现象，不断降低用户在选择新能源汽车时的满意度，严重影响新能源汽车车主使用充电桩的便利性，因此设计一种新型基于图像识别的充电站管理系统及方法以改变上述技术缺陷，显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图像识别的充电站管理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于图像识别的充电站管理方法，包括以下操作步骤：

S1，智能摄像头实时拍摄充电站的环境图片，并上送充电站边缘控制器，充电站边缘控制器通过图像识别技术分析充电站环境安全情况；

S2，智能摄像头实时拍摄充电车位的占用车辆图片，并上送充电站边缘控制器，充电站边缘控制器通过图像识别技术识别车辆信息，并上送充电站管理云平台，充电站管理云平台统计充电站车辆占用情况，并做运营管理；

S3，充电站边缘控制器实时采集各充电桩与变压器母线的运行数据，根据变压器负载变化有序调节各充电桩的充电功率。

作为本发明优选的方案，所述S1中包括以下操作步骤：

S11，智能摄像头实时拍摄的充电站环境图片数据，通过以太网、光纤等有线通信方式，或4G等无线通信方式上送充电站边缘控制器；

S12，充电站边缘控制器通过图像识别技术判断充电站是否存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，若存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，则判定为危险状态，发出报警，同时停止充电桩充电，并上报充电站管理云平台；若未存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，则判断各充电车位的车辆信息。

作为本发明优选的方案，所述S2中包括以下操作步骤：

S21，智能摄像头实时拍摄的充电车位占用车辆图片数据，通过以太网、光纤等有线通信方式，或4G等无线通信方式上送充电站边缘控制器；

S22，充电站边缘控制器通过图像识别技术识别车辆信息，包括车牌号、是否新能源车、车辆占用时长等；

S23，充电站管理云平台接收充电站边缘控制器上报的车辆信息，若占用车辆为新能源车，则按照正常标准计费；若占用车辆非新能源车，则除了按照正常标准计费以外，额外加收费用。

作为本发明优选的方案，所述S3中的计算公式包括:

充电站边缘控制器实时采集各充电桩与变压器母线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等运行数据，实时计算变压器母线的负载率变

化情况，变压器母线负载率计算公式为：

式中，η_T为变压器母线负载率；P₀ ^t为t时刻变压器母线的有功功率值；S_T为变压器额定容量；若η_T高于设定的变压器母线负载率安全运行区间上限η_Tmax，则降低各充电桩输出功率值，各充电桩输出功率调整值计算如下：

式中，ΔP_i为第i个充电桩的输出功率降低值。

一种基于图像识别的充电站管理系统，包括智能摄像头、充电桩、充电站边缘控制器和充电站管理云平台；

所述智能摄像头用于采集充电站环境图像信息，以及充电车位的车辆图像信息；

所述充电桩为电动汽车供应电能，满足电动汽车充电需求；

所述充电站边缘控制器，其为边缘计算终端，安装于充电站内，实时接收智能摄像头采集的充电站环境图像、充电车位车辆图像信息，并通过图像识别，判断充电站是否存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题；识别充电车位占用车辆的车牌号、是否新能源车、车辆占用时长等信息；

所述充电站管理云平台接收充电站边缘控制器的采集数据与分析结果，实现充电站的安全管控与收费运营。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过基于图像识别的充电站管理系统及方法的设计，在充电站增设智能摄像头，采集充电站环境与充电车位图像信息，在识别车辆信息的同时，能够及时察觉充电现场烟雾、火灾、高水位等安全问题。

2、本发明中，通过基于图像识别的充电站管理系统及方法的设计，实现充电站充电有序控制，满足用户充电需求的同时，保证充电站变压器安全运行。

3、本发明中，通过基于图像识别的充电站管理系统及方法的设计，实现充电费用与停车费用集合管理，便于运营商的统一管理，同时，提升用户充电服务体验。

附图说明

图1为本发明方法的步骤流程图；

图2为本发明系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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。

为了便于理解本发明，下面将参照相关对本发明进行更全面的描述,给出了本发明的若干实施例,但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例,相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件,当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件,本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同,本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明,本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：

一种基于图像识别的充电站管理方法，包括以下操作步骤：

S1，智能摄像头实时拍摄充电站的环境图片，并上送充电站边缘控制器，充电站边缘控制器通过图像识别技术分析充电站环境安全情况；

S2，智能摄像头实时拍摄充电车位的占用车辆图片，并上送充电站边缘控制器，充电站边缘控制器通过图像识别技术识别车辆信息，并上送充电站管理云平台，充电站管理云平台统计充电站车辆占用情况，并做运营管理；

S3，充电站边缘控制器实时采集各充电桩与变压器母线的运行数据，根据变压器负载变化有序调节各充电桩的充电功率。

进一步的，S1中包括以下操作步骤：

S11，智能摄像头实时拍摄的充电站环境图片数据，通过以太网、光纤等有线通信方式，或4G等无线通信方式上送充电站边缘控制器；

S12，充电站边缘控制器通过图像识别技术判断充电站是否存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，若存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，则判定为危险状态，发出报警，同时停止充电桩充电，并上报充电站管理云平台；若未存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，则判断各充电车位的车辆信息。

进一步的，S2中包括以下操作步骤：

S21，智能摄像头实时拍摄的充电车位占用车辆图片数据，通过以太网、光纤等有线通信方式，或4G等无线通信方式上送充电站边缘控制器；

S22，充电站边缘控制器通过图像识别技术识别车辆信息，包括车牌号、是否新能源车、车辆占用时长等；

S23，充电站管理云平台接收充电站边缘控制器上报的车辆信息，若占用车辆为新能源车，则按照正常标准计费；若占用车辆非新能源车，则除了按照正常标准计费以外，额外加收费用。

进一步的，S3中的计算公式包括:

充电站边缘控制器实时采集各充电桩与变压器母线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等运行数据，实时计算变压器母线的负载率变化情况，变压器母线负载率计算公式为：

式中，η_T为变压器母线负载率；P₀ ^t为t时刻变压器母线的有功功率值；S_T为变压器额定容量；若η_T高于设定的变压器母线负载率安全运行区间上限η_Tmax，则降低各充电桩输出功率值，各充电桩输出功率调整值计算如下：

式中，ΔP_i为第i个充电桩的输出功率降低值。

一种基于图像识别的充电站管理系统，包括智能摄像头、充电桩、充电站边缘控制器和充电站管理云平台；

智能摄像头用于采集充电站环境图像信息，以及充电车位的车辆图像信息；

充电桩为电动汽车供应电能，满足电动汽车充电需求；

充电站边缘控制器，其为边缘计算终端，安装于充电站内，实时接收智能摄像头采集的充电站环境图像、充电车位车辆图像信息，并通过图像识别，判断充电站是否存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题；识别充电车位占用车辆的车牌号、是否新能源车、车辆占用时长等信息；

充电站管理云平台接收充电站边缘控制器的采集数据与分析结果，实现充电站的安全管控与收费运营。

具体实施案例：

实施例一，请参阅图1：

步骤一：智能摄像头实时拍摄充电站的环境图片，并上送充电站边缘控制器，充电站边缘控制器通过图像识别技术分析充电站环境安全情况，具体包括以下操作步骤：

1)智能摄像头实时拍摄的充电站环境图片数据，通过以太网、光纤等有线通信方式，或4G等无线通信方式上送充电站边缘控制器；

2)充电站边缘控制器通过图像识别技术判断充电站是否存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，若存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，则判定为危险状态，发出报警，同时停止充电桩充电，并上报充电站管理云平台；若未存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，则判断各充电车位的车辆信息；

步骤二：智能摄像头实时拍摄充电车位的占用车辆图片，并上送充电站边缘控制器，充电站边缘控制器通过图像识别技术识别车辆信息，并上送充电站管理云平台，充电站管理云平台统计充电站车辆占用情况，并做运营管理，具体包括以下操作步骤：

1)智能摄像头实时拍摄的充电车位占用车辆图片数据，通过以太网、光纤等有线通信方式，或4G等无线通信方式上送充电站边缘控制器；

2)充电站边缘控制器通过图像识别技术识别车辆信息，包括车牌号、是否新能源车、车辆占用时长等；

3)充电站管理云平台接收充电站边缘控制器上报的车辆信息，若占用车辆为新能源车，则按照正常标准计费；若占用车辆非新能源车，则除了按照正常标准计费以外，额外加收费用；

步骤三：充电站边缘控制器实时采集各充电桩与变压器母线的运行数据，根据变压器负载变化有序调节各充电桩的充电功率，计算公式包括：

充电站边缘控制器实时采集各充电桩与变压器母线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等运行数据，实时计算变压器母线的负载率变化情况，变压器母线负载率计算公式为：

式中，η_T为变压器母线负载率；P₀ ^t为t时刻变压器母线的有功功率值；S_T为变压器额定容量；若η_T高于设定的变压器母线负载率安全运行区间上限η_Tmax，则降低各充电桩输出功率值，各充电桩输出功率调整值计算如下：

式中，ΔP_i为第i个充电桩的输出功率降低值。

实施例二，请参阅图2：

一种基于图像识别的充电站管理系统，包括智能摄像头、充电桩、充电站边缘控制器和充电站管理云平台；

智能摄像头用于采集充电站环境图像信息，以及充电车位的车辆图像信息；

充电桩为电动汽车供应电能，满足电动汽车充电需求；

充电站边缘控制器，其为边缘计算终端，安装于充电站内，实时接收智能摄像头采集的充电站环境图像、充电车位车辆图像信息，并通过图像识别，判断充电站是否存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题；识别充电车位占用车辆的车牌号、是否新能源车、车辆占用时长等信息；

充电站管理云平台接收充电站边缘控制器的采集数据与分析结果，实现充电站的安全管控与收费运营。

工作流程：

首先，智能摄像头实时拍摄充电站环境图片数据，通过以太网、光纤等有线通信方式，或4G等无线通信方式上送充电站边缘控制器；充电站边缘控制器通过图像识别技术判断充电站是否存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，若存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，则判定为危险状态，发出报警，同时停止充电桩充电，并上报充电站管理云平台；若未存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，则判断各充电车位的车辆信息。

其次，智能摄像头实时拍摄充电车位的占用车辆图片，通过以太网、光纤等有线通信方式，或4G等无线通信方式上送充电站边缘控制器，充电站边缘控制器通过图像识别技术识别车辆信息，包括车牌号、是否新能源车、车辆占用时长等，充电站管理云平台接收充电站边缘控制器上报的车辆信息，若占用车辆为新能源车，则按照正常标准计费；若占用车辆非新能源车，则除了按照正常标准计费以外，额外加收费用。

最后，充电站边缘控制器实时采集各充电桩与变压器母线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等运行数据，其中，某充电站专用变压器额定容量为630kVA，配置10条直流充电桩，其中2条的额定充电功率为100kW，4条额定充电功率为60kW，4条额定充电功率为40kW，在某三个时刻下的充电功率数据如下表所示：

实时计算变压器母线的负载率变化情况，变压器母线负载率计算公式为：

式中，η_T为变压器母线负载率；P₀ ^t为t时刻变压器母线的有功功率值；S_T为变压器额定容量；则t₁时刻变压器母线负载率为69.8％，此时维持额定功率充电；t₂时刻新增3条充电桩充电，此时变压器母线负载率为88.9％；按照工程经验设定η_Tmax为80％，η_T高于设定的变压器母线负载率安全运行区间上限，则降低各充电桩输出功率值，各充电桩输出功率调整值计算如下：

式中，ΔP_i为第i个充电桩的输出功率降低值，则t₁时刻按照设定策略降低各充电桩充电功率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于图像识别的充电站管理方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

S1，智能摄像头实时拍摄充电站的环境图片，并上送充电站边缘控制器，充电站边缘控制器通过图像识别技术分析充电站环境安全情况；

S2，智能摄像头实时拍摄充电车位的占用车辆图片，并上送充电站边缘控制器，充电站边缘控制器通过图像识别技术识别车辆信息，并上送充电站管理云平台，充电站管理云平台统计充电站车辆占用情况，并做运营管理；

S3，充电站边缘控制器实时采集各充电桩与变压器母线的运行数据，根据变压器负载变化有序调节各充电桩的充电功率。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的充电站管理方法，其特征在于：所述S1中包括以下操作步骤：

S11，智能摄像头实时拍摄的充电站环境图片数据，通过以太网、光纤等有线通信方式，或4G等无线通信方式上送充电站边缘控制器；

S12，充电站边缘控制器通过图像识别技术判断充电站是否存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，若存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，则判定为危险状态，发出报警，同时停止充电桩充电，并上报充电站管理云平台；若未存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题，则判断各充电车位的车辆信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的充电站管理方法，其特征在于：所述S2中包括以下操作步骤：

S21，智能摄像头实时拍摄的充电车位占用车辆图片数据，通过以太网、光纤等有线通信方式，或4G等无线通信方式上送充电站边缘控制器；

S22，充电站边缘控制器通过图像识别技术识别车辆信息，包括车牌号、是否新能源车、车辆占用时长等；

S23，充电站管理云平台接收充电站边缘控制器上报的车辆信息，若占用车辆为新能源车，则按照正常标准计费；若占用车辆非新能源车，则除了按照正常标准计费以外，额外加收费用。

4.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的充电站管理方法，其特征在于：所述S3中的计算公式包括:

充电站边缘控制器实时采集各充电桩与变压器母线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等运行数据，实时计算变压器母线的负载率变化情况，变压器母线负载率计算公式为：

式中，η_T为变压器母线负载率；

为t时刻变压器母线的有功功率值；S_T为变压器额定容量；若η_T高于设定的变压器母线负载率安全运行区间上限η_Tmax，则降低各充电桩输出功率值，各充电桩输出功率调整值计算如下：

式中，ΔP_i为第i个充电桩的输出功率降低值。

5.一种基于图像识别的充电站管理系统，包括智能摄像头、充电桩、充电站边缘控制器和充电站管理云平台，其特征在于：

所述智能摄像头用于采集充电站环境图像信息，以及充电车位的车辆图像信息；

所述充电桩为电动汽车供应电能，满足电动汽车充电需求；

所述充电站边缘控制器，其为边缘计算终端，安装于充电站内，实时接收智能摄像头采集的充电站环境图像、充电车位车辆图像信息，并通过图像识别，判断充电站是否存在烟雾、火灾、高水位等环境安全问题；识别充电车位占用车辆的车牌号、是否新能源车、车辆占用时长等信息；

所述充电站管理云平台接收充电站边缘控制器的采集数据与分析结果，实现充电站的安全管控与收费运营。

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