CN114614525A - 一种智能充电桩管理系统 - Google Patents

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CN114614525A CN202210160224.3A CN202210160224A CN114614525A CN 114614525 A CN114614525 A CN 114614525A CN 202210160224 A CN202210160224 A CN 202210160224A CN 114614525 A CN114614525 A CN 114614525A
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金莉
胡金芳
刘卫滨
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Abstract

本发明公开了一种智能充电桩管理系统，包括登录模块、安全检测模块和控制模块；登录模块用于车主登录充电桩管理系统，以及用于在登录成功后判断车主的账号是否异常；安全检测模块用于通过无线传感器节点获取地下停车场的可燃气体监控数据，并基于可燃气体监控数据判断充电环境是否异常；控制模块用于在车主的账号正常且可充电环境正常时，向充电桩发送充电指令。本发明通过先采用无线传感器节点来获取可燃气体监控数据，然后根据可燃气体监控数据来判断充电环境是否异常，只有在充电环境正常时，本发明才控制充电桩启动充电，有效地解决了地下停车场使用充电桩进行充电过程中容易因为天然气泄漏导致火灾或爆炸事件发生的问题。

Description

一种智能充电桩管理系统
技术领域
本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种智能充电桩管理系统。
背景技术
进入21世纪以来，环境问题越来越受到人们的关注。对此，许多科学家和各界政客也召开气候大会，呼吁全世界的人们来保护我们的家园。毫无疑问，自行车是对环境最友好的代步工具，电动自行车也越来越受市民的喜爱，电动自行车的充电桩也便进入了公众的视野。电动自行车拥有便捷、经济环保等很多其他交通工具所不具备的优点。
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自行车充电。
现有技术中，充电桩不仅在地面设置，在一些地下的停车场也有设置。但是由于地下的停车场往往空气流通较为缓慢，而地下停车场中除了电动自行车之外，往往还会包括使用天然气的汽车，这些车辆若出现漏气，就会导致空气中包含有可燃气体，若达到一定浓度的话，充电过程中产生的火花可能会引发火灾或爆炸。
发明内容
本发明的目的在于公开一种智能充电桩管理系统，解决地下停车场使用充电桩进行充电过程中容易因为天然气泄漏导致火灾或爆炸事件发生的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种智能充电桩管理系统，包括登录模块、安全检测模块和控制模块；
登录模块用于车主登录充电桩管理系统，以及用于在登录成功后判断车主的账号是否异常；
安全检测模块用于通过无线传感器节点获取地下停车场的可燃气体监控数据，并基于可燃气体监控数据判断充电环境是否异常；
控制模块用于在车主的账号正常且可充电环境正常时，向充电桩发送充电指令。
优选地，智能充电桩管理系统还包括收费模块，收费模块用于获取充电的开始时间和结束时间，并根据开始时间、结束时间和预设的电费计算规则计算电费；
收费模块还用于显示用于车主进行扫码支付的收费码。
优选地，所述登录模块包括账号密码登录单元；
账号密码登录单元用于获取车主输入的账号和密码，并基于账号和密码判断车主是否登录成功。
优选地，所述基于账号和密码判断车主是否登录成功，包括：
将车主输入的账号和密码分别与充电桩管理系统中存储的账号和密码进行对比，判断车主输入的账号和充电桩管理系统中存储的账号是否一致，判断车主输入的密码和充电桩管理系统中存储的密码是否一致；
若车主输入的账号和充电桩管理系统中存储的账号一致且车主输入的密码和充电桩管理系统中存储的密码一致，则表示车主登录成功。
优选地，所述登录模块包括人脸识别单元；
人脸识别单元用于获取车主的脸部图像，并基于脸部图像判断车主是否登录成功。
优选地，所述脸部图像判断车主是否登录成功，包括：
计算人脸识别单元获取的脸部图像与充电桩管理系统中预存的脸部图像之间的相似度，若相似度大于设定的相似度门槛值，则表示车主登录成功。
优选地，所述计算人脸识别单元获取的脸部图像与充电桩管理系统中预存的脸部图像之间的相似度，包括：
将人脸识别单元获取的脸部图像记为第一图像；将充电桩管理系统中预存的脸部图像记为第二图像；
使用相同的图像识别算法分别获取第一图像和第二图像中包含的第一特征数据和第二特征数据；
计算第一特征数据和第二特征数据之间的相似度。
优选地，所述判断车主的账号是否异常，包括：
判断账号是否存在欠费未交记录，若是，则表示车主的账号异常。
优选地，所述安全检测模块包括监测数据获取单元和监测数据判断单元；
监测数据获取单元用于通过无线传感器节点获取地下停车场的可燃气体监控数据；
监测数据判断单元用于基于可燃气体监控数据判断充电环境是否异常。
优选地，所述基于可燃气体监控数据判断充电环境是否异常，包括：
判断可燃气体监控数据是否处于预设的正常值区间，若是，则表示充电环境正常。
本发明在对处于地下停车场的充电管理过程中，通过先采用无线传感器节点来获取可燃气体监控数据，然后根据可燃气体监控数据来判断充电环境是否异常，只有在充电环境正常时，本发明才控制充电桩启动充电，这样的设置方式，有效地解决了地下停车场使用充电桩进行充电过程中容易因为天然气泄漏导致火灾或爆炸事件发生的问题。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1，为本发明一种智能充电桩管理系统的一种示例性实施例图。
图2，为本发明一种智能充电桩管理系统的另一种示例性实施例图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示的一种实施例，本发明提供了一种智能充电桩管理系统，包括
一种智能充电桩管理系统，包括登录模块、安全检测模块和控制模块；
登录模块用于车主登录充电桩管理系统，以及用于在登录成功后判断车主的账号是否异常；
安全检测模块用于通过无线传感器节点获取地下停车场的可燃气体监控数据，并基于可燃气体监控数据判断充电环境是否异常；
控制模块用于在车主的账号正常且可充电环境正常时，向充电桩发送充电指令。
本发明在对处于地下停车场的充电管理过程中，通过先采用无线传感器节点来获取可燃气体监控数据，然后根据可燃气体监控数据来判断充电环境是否异常，只有在充电环境正常时，本发明才控制充电桩启动充电，这样的设置方式，有效地解决了地下停车场使用充电桩进行充电过程中容易因为天然气泄漏导致火灾或爆炸事件发生的问题。
具体的，无线传感器节点散布设置在地下停车场中。
优选地，如图2所示，智能充电桩管理系统还包括收费模块，收费模块用于获取充电的开始时间和结束时间，并根据开始时间、结束时间和预设的电费计算规则计算电费；
收费模块还用于显示用于车主进行扫码支付的收费码。
具体的，收费规则包括不同时间段的电价、不同等级的会员的优惠折扣等。
收费码支持微信、支付宝、云闪付等主流的支付方式。
优选地，智能充电桩管理系统还包括客户端模块，客户端模块用于获取充电桩的状态信息以及用于向车主进行充电桩位置导航。
具体的，充电桩的状态信息包括是否处于空闲状态、快充电压等数据。
具体的，向车主进行充电桩位置导航，包括：通过给充电桩录入地理位置信息，于微信公众号，微信小程序页面中实现对充电桩设备的导航需求。
优选地，智能充电桩管理系统还包括管理端模块，管理端模块用于获取充电桩的订单数据，并通过对电订单数据进行分析，实现数据收集沉淀，提升运营需求。
优选地，所述登录模块包括账号密码登录单元；
账号密码登录单元用于获取车主输入的账号和密码，并基于账号和密码判断车主是否登录成功。
优选地，所述基于账号和密码判断车主是否登录成功，包括：
将车主输入的账号和密码分别与充电桩管理系统中存储的账号和密码进行对比，判断车主输入的账号和充电桩管理系统中存储的账号是否一致，判断车主输入的密码和充电桩管理系统中存储的密码是否一致；
若车主输入的账号和充电桩管理系统中存储的账号一致且车主输入的密码和充电桩管理系统中存储的密码一致，则表示车主登录成功。
在另一种实施方式中，所述登录模块包括人脸识别单元；
人脸识别单元用于获取车主的脸部图像，并基于脸部图像判断车主是否登录成功。
优选地，所述脸部图像判断车主是否登录成功，包括：
计算人脸识别单元获取的脸部图像与充电桩管理系统中预存的脸部图像之间的相似度，若相似度大于设定的相似度门槛值，则表示车主登录成功。
具体的，充电桩管理系统在车主进行注册的时候，可以在经过车主同意后，为车主开通人脸识别登录功能，将车主的脸部图像存储在服务器中，方便后续进行人脸识别验证。
优选地，所述计算人脸识别单元获取的脸部图像与充电桩管理系统中预存的脸部图像之间的相似度，包括：
将人脸识别单元获取的脸部图像记为第一图像；将充电桩管理系统中预存的脸部图像记为第二图像；
使用相同的图像识别算法分别获取第一图像和第二图像中包含的第一特征数据和第二特征数据；
计算第一特征数据和第二特征数据之间的相似度。
优选地，使用图像识别算法获取第一图像的第一特征数据的过程包括：
对第一图像进行灰度化处理，获得灰度图像；
对灰度图像进行降噪处理，获得降噪图像；
对降噪图像进行像素点分类，获得一类像素点和二类像素点；
将所有的一类像素点组成待识别图像；
使用图像识别算法获取待识别图像中的第一特征数据。
优选地，所述对降噪图像进行像素点分类，获得一类像素点和二类像素点，包括：
对降噪图像进行分块处理，将降噪图像分成Q个图像块；
使用一维otsu算法分别获取每个图像块的分割阈值；
使用分割阈值将图像块中的像素点分为前景部分像素点和背景部分像素点；
将前景部分像素点作为一类像素点；将背景部分像素点作为二类像素点。
由于降噪图像中不同区域的像素点的像素值分布并不相同，若采用大一的阈值进行全局处理，直接以整幅降噪图像为处理对象，对像素点的分类结果并不够准确，影响后续的特征提取。
优选地，所述对降噪图像进行分块处理，将降噪图像分成Q个图像块，包括：
第1次分块：
将降噪图像分成像素点数量相同的M个矩形图像块；
将M个矩形图像块存入中间集合wtdwU1中；
分别计算wtdwU1中的每个元素的分块系数；
将wtdwU1中分块系数大于设定的分块阈值的元素存入待处理集合dtU1中，将wtdwU1中分块系数小于设定的分块阈值的元素存入结果集合finU中；
第n次分块：
将dtUn-1中的每个元素分成像素点数量相同的M个矩形图像块；
将本次分块处理新获得的矩形图像块存入中间集合wtdwUn中；
分别计算wtdwUn中的每个元素的分块系数；
将wtdwUn中分块系数大于设定的分块阈值的元素存入待处理集合dtUn中，将wtdwUn中分块系数小于设定的分块阈值的元素存入结果集合finU中；
判断dtUn中的元素数量是否大于等于1，若否，则将结果集合finU中的元素作为分块结果；将结果集合finU中的元素总数记为Q。
在上述实施例中，本发明采用的是多次分块的方式，这种分块方式能够使得最终获取的矩形图像块均包含一类像素点和二类像素点，从而避免在使用分割阈值将图像块中的像素点分为前景部分像素点和背景部分像素点时，出现错误的分类。如果一次分块，直接将降噪图像分成包含像素点数量相同的图像块，如果分块的数量过少，则不利于后续获取一类像素点和二类像素点的准确性，而如分块过多，则可能导致图像块中仅包含一类像素点，在这种情况下，如果使用分割阈值再对这样的图像块进行划分，显然会获得错误的结果。
优选地，所述分块系数通过如下方式进行计算：
Figure BDA0003513770760000061
其中，cblkidz表示矩形图像块的分块系数，w1、w2分别表示预设的权重系数；numfront表示使用大津法对矩形图像块进行计算，获得的前景像素点的总数，numblkU表示矩形图像块中包含的像素点的总数，blkU表示矩形图像块中的所有的像素点的集合，imgfl(s)表示blkU中包含的像素点s的梯度幅值。
具体的，在上述实施例中，从前景像素点的数量以及像素点的梯度幅值之间的差异来计算分块系数，前景像素点的数量越大，且像素点之间的梯度幅值差异越大，则表示图像块中的像素点同属于一类像素点或二类像素点的概率比较小，因此，可以继续进行分块处理。这样的设置方式有利于在避免获得的矩形图像块过小，从而节约计算时间。
优选地，所述判断车主的账号是否异常，包括：
判断账号是否存在欠费未交记录，若是，则表示车主的账号异常。
优选地，所述安全检测模块包括监测数据获取单元和监测数据判断单元；
监测数据获取单元用于通过无线传感器节点获取地下停车场的可燃气体监控数据；
监测数据判断单元用于基于可燃气体监控数据判断充电环境是否异常。
优选地，所述监测数据获取单元包括无线传感器节点和控制装置；
无线传感器节点用于获取自身所处空间的可燃气体监控数据，以及用于将可燃气体监控数据发送至控制装置；
控制装置用于接收来自各个无线传感器节点的可燃气体监控数据，并将来自各个无线传感器节点的可燃气体监控数据发送至数据判断单元。
优选地，所述控制装置还用于对无线传感器节点进行分簇处理，将无线传感器节点分成簇头节点和成员节点；
成员节点用于获取自身所处空间的可燃气体监控数据，并发送至簇头节点；
簇头节点用于将来自成员节点的可燃气体监控数据发送至控制装置。
通过分簇处理，能够平衡无线传感器节点的能量消耗，延长无线传感器节点的平均工作时长。
优选地，所述对无线传感器节点进行分簇处理，包括：
相邻两次分簇处理之间的时间间隔通过如下方式进行确定：
Figure BDA0003513770760000071
其中，ctclust(j)表示第j-1次分簇处理和第j次分簇处理之间的时间间隔，ctclust(j+1)表示第j次分簇处理和第j+1次分簇处理之间的时间间隔，pert表示设定的单位时间长度，csmdix(j)表示第j-1次分簇处理和第j次分簇处理之间，无线传感器节点的数据转发压力指数，csumthr表示预设的指数阈值，j大于等3，
Figure BDA0003513770760000072
其中，δ表示比例系数，δ∈(0,1)，avetrans(j)表示第j-1次分簇处理和第j次分簇处理之间，无线传感器节点的平均数据转发量，transst表示预设的数据转发量参照值，nflpwr(j)表示第j-1次分簇处理和第j次分簇处理之间，电量消耗值大于预设的电量阈值的无线传感器节点的数量，nfal表示无线传感器节点的总数，er(i,j)表示j-1次分簇处理和第j次分簇处理之间，第i个无线传感器节点消耗的电量消耗值，er(i,j-1)表示j-2次分簇处理和第j-1次分簇处理之间，第i个无线传感器节点消耗的电量消耗值，erst表示预设的电量消耗值参考值。
在上述实施例中，本发明采用的是自适应的分簇时间间隔，时间间隔随着数据转发量、电量消耗等动态变化，若某个时间间隔内电量消耗过大，数据转发量过大，则本发明能够自动缩短下一个用于分簇处理的时间间隔，从而实现更好地平衡无线传感器节点之间的能量消耗。
具体的，将第j-1次分簇处理完成的时刻记为T1，将第j次分簇处理开始的时刻记为T2，则第j-1次分簇处理和第j次分簇处理之间的时间间隔为T2-T1。
另外，无线传感器节点在投入使用时先进行第一次分簇处理，然后，第二次分簇处理和第一次分簇处理之间的时间间隔设置为固定值T，从第三次分簇处理开始，便由上述计算公式来确定相邻两次分簇处理之间的时间间隔。
优选地，所述基于可燃气体监控数据判断充电环境是否异常，包括：
判断可燃气体监控数据是否处于预设的正常值区间，若是，则表示充电环境正常。
具体的，可燃气体监控数据包括氢气浓度、甲烷浓度等。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元/模块的形式实现。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。
实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。

Claims (10)

1.一种智能充电桩管理系统，其特征在于，包括登录模块、安全检测模块和控制模块；
登录模块用于车主登录充电桩管理系统，以及用于在登录成功后判断车主的账号是否异常；
安全检测模块用于通过无线传感器节点获取地下停车场的可燃气体监控数据，并基于可燃气体监控数据判断充电环境是否异常；
控制模块用于在车主的账号正常且可充电环境正常时，向充电桩发送充电指令。
2.根据权利要求1所述的一种智能充电桩管理系统，其特征在于，还包括收费模块，收费模块用于获取充电的开始时间和结束时间，并根据开始时间、结束时间和预设的电费计算规则计算电费；
收费模块还用于显示用于车主进行扫码支付的收费码。
3.根据权利要求1所述的一种智能充电桩管理系统，其特征在于，所述登录模块包括账号密码登录单元；
账号密码登录单元用于获取车主输入的账号和密码，并基于账号和密码判断车主是否登录成功。
4.根据权利要求3所述的一种智能充电桩管理系统，其特征在于，所述基于账号和密码判断车主是否登录成功，包括：
将车主输入的账号和密码分别与充电桩管理系统中存储的账号和密码进行对比，判断车主输入的账号和充电桩管理系统中存储的账号是否一致，判断车主输入的密码和充电桩管理系统中存储的密码是否一致；
若车主输入的账号和充电桩管理系统中存储的账号一致且车主输入的密码和充电桩管理系统中存储的密码一致，则表示车主登录成功。
5.根据权利要求1所述的一种智能充电桩管理系统，其特征在于，所述登录模块包括人脸识别单元；
人脸识别单元用于获取车主的脸部图像，并基于脸部图像判断车主是否登录成功。
6.根据权利要求5所述的一种智能充电桩管理系统，其特征在于，所述脸部图像判断车主是否登录成功，包括：
计算人脸识别单元获取的脸部图像与充电桩管理系统中预存的脸部图像之间的相似度，若相似度大于设定的相似度门槛值，则表示车主登录成功。
7.根据权利要求6所述的一种智能充电桩管理系统，其特征在于，所述计算人脸识别单元获取的脸部图像与充电桩管理系统中预存的脸部图像之间的相似度，包括：
将人脸识别单元获取的脸部图像记为第一图像；将充电桩管理系统中预存的脸部图像记为第二图像；
使用相同的图像识别算法分别获取第一图像和第二图像中包含的第一特征数据和第二特征数据；
计算第一特征数据和第二特征数据之间的相似度。
8.根据权利要求1所述的一种智能充电桩管理系统，其特征在于，所述判断车主的账号是否异常，包括：
判断账号是否存在欠费未交记录，若是，则表示车主的账号异常。
9.根据权利要求1所述的一种智能充电桩管理系统，其特征在于，所述安全检测模块包括监测数据获取单元和监测数据判断单元；
监测数据获取单元用于通过无线传感器节点获取地下停车场的可燃气体监控数据；
监测数据判断单元用于基于可燃气体监控数据判断充电环境是否异常。
10.根据权利要求9所述的一种智能充电桩管理系统，其特征在于，所述基于可燃气体监控数据判断充电环境是否异常，包括：
判断可燃气体监控数据是否处于预设的正常值区间，若是，则表示充电环境正常。
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