CN117095536B - 一种基于大数据的重卡换电处理系统及方法 - Google Patents

一种基于大数据的重卡换电处理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及重卡换电技术领域，具体为一种基于大数据的重卡换电处理系统及方法，包括历史换电事件存储模块、二维直角坐标系建立模块、新增停靠位置分析模块、位置系数分析模块和最优停靠位置预警模块；历史换电事件存储模块用于获取重卡换电站记录的历史换电事件数据；二维直角坐标系建立模块通过重卡换电站内记录的视觉图像建立俯视角度的二维直角坐标系；新增停靠位置分析模块设定重卡车辆的新增停靠位置；位置系数分析模块用于分析重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数；最优停靠位置预警模块用于基于位置系数比较分析出重卡车辆的最优停靠位置进行预警提醒。

Description

一种基于大数据的重卡换电处理系统及方法
技术领域
本发明涉及重卡换电技术领域，具体为一种基于大数据的重卡换电处理系统及方法。
背景技术
电动汽车已经成为解决环境污染以及能源可持续发展的重要途径，作为电动汽车的重要配套设备，电动汽车充电设备也逐渐成为了基础设施发展的重要方向。目前电动卡车已被广泛应用在工矿、码头等场合，且为了提高重卡车辆的使用效率，一般对重卡车辆的电量管理都采用换电模式，对卡车快速更换电池包，使卡车不用过长等待就可再次投入使用；
中国专利公开号为CN216761523U的电动卡车侧向吊顶式换电系统，公开了一种包括充电堆栈、换电机构和卡车停放台的换电系统，在该换电系统中实现了充电堆栈内的电池包可以安全稳定的进行车辆换电操作；但是随着应用前景的不断增加，在需求增加的同时，换电站内的充电堆栈容量会越来越大，此时单一的停靠位置可能会造成当可放置电池包的空栈位置距离较远带来的效率低下的问题，使得换电处理效率下降，同时随着路径的增加会给换电机器人带来超负荷的工作量，减少了换电机器人的工作寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大数据的重卡换电处理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据的重卡换电处理方法，包括以下分析步骤：
步骤S1：获取重卡换电站记录的历史换电事件数据，历史换电事件数据是指由重卡车辆驶入换电站内开启换电工作所记录的历史停靠位置数据、换电机器人的历史执行数据和充电堆栈内电池包的历史更换数据；基于历史停靠位置数据，通过重卡换电站内记录的视觉图像建立俯视角度的二维直角坐标系；
步骤S2：以同一重卡车辆所记录的m件历史换电事件为考察单元，并获取考察单元内基于二维坐标系的历史执行数据，设定重卡车辆的新增停靠位置；
步骤S3：获取历史更换数据记录重卡车辆所需更换电池包所处充电堆栈在更换前后的位置a和位置b，更换前的位置a是指所需安装于重卡车辆的满电电池包放置于充电堆栈的位置，更换后的位置b是指待充电电池包从重卡车辆上取下安置于充电堆栈的位置；分析重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数；
步骤S4：获取重卡车辆在换电站内于不同停靠位置时的执行数据和更换数据，并基于位置系数，比较分析出重卡车辆的最优停靠位置；在重卡车辆获取进入换电站权限后且未停靠时进行信号提醒。
进一步的，步骤S1中建立俯视角度的二维坐标系，包括以下分析步骤：
获取历史停靠位置数据记录的图像数据，图像数据是指在重卡车辆停靠到历史目标停车点时捕捉记录俯视角度的换电站图像；
以换电站图像中重卡车辆电池包与车轮前进的垂直方向为二维直角坐标系的横坐标方向、重卡车辆车头朝向为纵坐标方向以及重卡车辆电池包的中心点为二维直角坐标系原点，构建二维直角坐标系。构建二维直角坐标系不仅可以有效的获取充电堆栈内电池包与停靠位置的数据关系，也可以作为不同停靠位置数据获取的比例尺度。
进一步的，设定重卡车辆的新增停靠位置，包括以下分析步骤：
步骤S21：历史执行数据是指换电机器人在充电堆栈和重卡车辆间换电记录的路径数据；提取二维直角坐标系中记录从原点为起始点的最长路径为目标路径，标记目标路径的端节点；
步骤S22：当存在两个端节点，获取端节点的坐标值A1(u1,v1)和A2(u2,v2)，且v1+v2=0，则输出历史停靠位置位于第一停靠点、端节点为第一有效节点；当仅存在一个端节点，则输出历史停靠位置位于第二停靠点、端节点为第二有效节点；
步骤S23：获取包含第一有效节点的执行数据所记录的路径长度L1和执行时长T1，计算包含第一有效节点对应执行路径的第一平均执行指数Y1，Y1=k1*[(1/n1)∑L1]+k2*[(1/n1)∑T1]；n1表示包含第一有效节点对应执行数据记录的个数；获取包含第二有效节点的执行数据所记录的路径长度L2和执行时长T2，计算包含第二有效节点对应执行路径的第二平均执行指数Y2，Y2=k1*[(1/n2)∑L2]+k2*[(1/n2)∑T2]，n2表示包含第二有效节点对应执行数据记录的个数；
步骤S24：获取历史执行数据所记录的平均路径长度L0和平均执行时长T0，计算整体平均执行指数Y0，Y0=k1*[(1/n0)∑L0]+k2*[(1/n0)∑T0]，n0表示历史执行数据记录的总个数；
利用公式G1=(Y0/Y1)*Hv1，计算历史停靠位置位于第一停靠点时的可划分距离G1，其中Hv1表示第一有效节点对应纵坐标的绝对值；并输出重卡车辆单侧新增停靠位置个数为D1，D1=[Hv1/G1]，[Hv1/G1]表示对Hv1/G1结果进行取整；以及输出重卡车辆的新增停靠位置为(±G1,0)，G1=G1*{1,2,...,D1}；
利用公式G2=(Y0/Y1)*Hv2，计算历史停靠位置位于第二停靠点时的可划分距离G2，其中Hv2表示第二有效节点对应纵坐标的绝对值数值；并输出重卡车辆的新增停靠位置个数为D2，D2=[Hv2/G2]；以及输出重卡车辆的新增停靠位置为(-G2,0)，G2=G2*{1,2,...,D2}。
区分两种新增停靠位置是为了增加重卡车辆应用场景的多样性，当换电站规模不断增大时，唯一的停靠位置可能不能满足换电的高效性，所以本申请分析了在效率产生差异的情况下对停靠充电堆栈旁的位置进行进一步细化，可以在此基础上根据实际情况切换停靠位置从而达到换电效率提高的目的。
进一步的，步骤S3中分析重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数，包括以下分析步骤：
步骤S31：获取位置a和位置b基于二维指标坐标系的位置坐标；当位置a和位置b对应的纵坐标均小于等于零或者均大于等于零时，标记对应重卡车辆停靠历史停靠位置记录的历史执行数据为同向执行数据；当位置a和位置b对应的纵坐标数值存在一正一负时，标记对应重卡车辆停靠历史停靠位置记录的历史执行数据为异向执行数据；
步骤S32：利用公式R=[(1/w)∑L]/[(1/w)∑T]，计算基于历史停靠位置获取的历史执行数据对应的目标指数R；R={R1,R2}，R1表示同向执行数据对应的目标指数，R2表示异向执行数据对应的目标指数；w表示同向执行数据或异向执行数据记录的个数；L表示同向执行数据或异向执行数据记录的路径长度，T表示同向执行数据或异向执行数据记录的执行时长；
步骤S33：利用公式r=R1/R2，计算重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数。
分析位置系数是为了在对不同停靠位置时的效率分析做出误差区别。
进一步的，步骤S4包括以下分析步骤：
步骤S41：获取重卡车辆停靠于换电站内第i个停靠位置时，所需更换电池包所处充电堆栈在更换前的位置Zai、更换后的位置Zbi和执行总路径长度Qi；
步骤S42：若更换前的位置Zai和更换后的位置Zbi位于第i个停靠位置关于横坐标轴的两侧，则输出第i个停靠位置的停靠指数Fi1，Fi1=Qi；
若更换前的位置Zai和更换后的位置Zbi位于第i个停靠位置关于横坐标轴的同侧，则输出第i个停靠位置的停靠指数Fi2，Fi2=r*Qi；
步骤S43：比较D个停靠位置对应的停靠指数，i小于等于D，D={D1,D2}；选取停靠指数最小值minF对应的停靠位置为重卡车辆的最优停靠位置。
重卡换电处理系统，包括历史换电事件存储模块、二维直角坐标系建立模块、新增停靠位置分析模块、位置系数分析模块和最优停靠位置预警模块；
历史换电事件存储模块用于获取重卡换电站记录的历史换电事件数据，历史换电事件数据是指由重卡车辆驶入换电站内开启换电工作所记录的历史停靠位置数据、换电机器人的历史执行数据和充电堆栈内电池包的历史更换数据；
二维直角坐标系建立模块通过重卡换电站内记录的视觉图像建立俯视角度的二维直角坐标系；
新增停靠位置分析模块获取考察单元内基于二维坐标系的历史执行数据，设定重卡车辆的新增停靠位置；
位置系数分析模块用于分析重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数；
最优停靠位置预警模块用于获取重卡车辆在换电站内于不同停靠位置时的执行数据和更换数据，并基于位置系数，比较分析出重卡车辆的最优停靠位置进行预警提醒。
进一步的，停靠位置分析模块包括端节点确定单元、平均执行指数分析单元、可划分距离计算单元和新增停靠位置输出单元；
端节点确定单元用于提取二维直角坐标系中记录从原点为起始点的最长路径为目标路径，标记目标路径的端节点；
平均执行指数分析单元用于计算包含第一有效节点对应执行路径的第一平均执行指数、计算包含第二有效节点对应执行路径的第二平均执行指数和整体平均执行指数；
可划分距离计算单元用于计算历史停靠位置位于第一停靠点时的可划分距离和计算历史停靠位置位于第二停靠点时的可划分距离；
新增停靠位置输出单元用于基于可划分距离分析输出重卡车辆的新增停靠位置。
进一步的，位置系数分析模块包括执行数据区分单元、目标指数计算单元和位置系数计算单元；
执行数据区分单元用于区分同向执行数据和异向执行数据；
目标指数计算单元用于计算基于历史停靠位置获取的历史执行数据对应的目标指数；
位置系数计算单元用于基于同向执行数据和异向执行数据对应的目标指数来计算重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数。
进一步的，最优停靠位置预警模块包括位置数据获取单元、停靠指数计算单元和排序输出单元；
位置数据获取单元用于获取重卡车辆停靠于换电站内停靠位置时，所需更换电池包所处充电堆栈在更换前的位置、更换后的位置和执行总路径长度；
停靠指数计算单元用于计算两种情况下的停靠指数；
排序输出单元用于比较不同停靠位置对应的停靠指数，选取停靠指数最小值对应的停靠位置为重卡车辆的最优停靠位置。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明在包含充电堆栈、换电机器人和卡车停放台的换电站内对每次换电数据进行存储分析，基于俯视角度建立二维直角坐标系，来分析每次换电事件对应的换电路径，基于换电路径的数值来衡量停靠位置与最远换电路径的关系，以及结合换电效率大小差异，从而确定可以设定的新增停靠位置；在设定新增停靠位置后，通过分析历史数据中换电前后放置的电池包位置来确定电池包位置相对车辆停靠位置的差异关系，从而对多个停靠位置进行逐一计算来确定最优的停靠位置；本发明满足了在充电堆栈容量增大的前提下合理的提高重卡车辆的换电效率，以及提高了换电站内的换电机器人使用寿命时长，高效且智能化运维重卡车辆换电站。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种基于大数据的重卡换电处理系统的结构示意图。
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，本发明提供技术方案：一种基于大数据的重卡换电处理方法，包括以下分析步骤：
步骤S1：获取重卡换电站记录的历史换电事件数据，历史换电事件数据是指由重卡车辆驶入换电站内开启换电工作所记录的历史停靠位置数据、换电机器人的历史执行数据和充电堆栈内电池包的历史更换数据；基于历史停靠位置数据，通过重卡换电站内记录的视觉图像建立俯视角度的二维直角坐标系；
开启换电工作是指换电系统通过号牌识别的相机设备识别出驶入的车辆信息，并和站控系统车辆名单进行匹配，匹配成功才进行放行通行；
步骤S2：以同一重卡车辆所记录的m件历史换电事件为考察单元，并获取考察单元内基于二维坐标系的历史执行数据，设定重卡车辆的新增停靠位置；
步骤S3：获取历史更换数据记录重卡车辆所需更换电池包所处充电堆栈在更换前后的位置a和位置b，更换前的位置a是指所需安装于重卡车辆的满电电池包放置于充电堆栈的位置，更换后的位置b是指待充电电池包从重卡车辆上取下安置于充电堆栈的位置；分析重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数；
步骤S4：获取重卡车辆在换电站内于不同停靠位置时的执行数据和更换数据，并基于位置系数，比较分析出重卡车辆的最优停靠位置；在重卡车辆获取进入换电站权限后且未停靠时进行信号提醒。重卡车辆在不同停靠位置的数据获取通过大数据系统以及二维直角坐标系进行分析获取，充电堆栈与车辆停靠的纵向距离的间距不变，在换电机器人执行水平操作时路径长度和执行时长基本是相同的，不同的是在电池包与停靠位置的纵向平移过程，且该过程可以基于历史停靠位置获取的数据进行比例分析得到。
步骤S1中建立俯视角度的二维坐标系，包括以下分析步骤：
获取历史停靠位置数据记录的图像数据，图像数据是指在重卡车辆停靠到历史目标停车点时捕捉记录俯视角度的换电站图像；
以换电站图像中重卡车辆电池包与车轮前进的垂直方向为二维直角坐标系的横坐标方向、重卡车辆车头朝向为纵坐标方向以及重卡车辆电池包的中心点为二维直角坐标系原点，构建二维直角坐标系。构建二维直角坐标系不仅可以有效的获取充电堆栈内电池包与停靠位置的数据关系，也可以作为不同停靠位置数据获取的比例尺度。
设定重卡车辆的新增停靠位置，包括以下分析步骤：
步骤S21：历史执行数据是指换电机器人在充电堆栈和重卡车辆间换电记录的路径数据；提取二维直角坐标系中记录从原点为起始点的最长路径为目标路径，标记目标路径的端节点；
步骤S22：当存在两个端节点，获取端节点的坐标值A1(u1,v1)和A2(u2,v2)，且v1+v2=0，则输出历史停靠位置位于第一停靠点、端节点为第一有效节点；当仅存在一个端节点，则输出历史停靠位置位于第二停靠点、端节点为第二有效节点；第一停靠点一般是指换电站内充电堆栈在纵坐标方向上的中点；第二停靠点一般是指靠近充电堆栈任一端排布的起点；
在实际应用中换电站内重卡车辆驶入的状态一般是要完全进入站内，且位于充电堆栈的一侧，所以在建立二维坐标系后，以车辆上的电池包为原点时，目标路径端节点的存在只可能是同时存在于横坐标的两侧或者是存在于坐标值对应纵坐标小于零的一侧；
步骤S23：获取包含第一有效节点的执行数据所记录的路径长度L1和执行时长T1，计算包含第一有效节点对应执行路径的第一平均执行指数Y1，Y1=k1*[(1/n1)∑L1]+k2*[(1/n1)∑T1]；n1表示包含第一有效节点对应执行数据记录的个数；获取包含第二有效节点的执行数据所记录的路径长度L2和执行时长T2，计算包含第二有效节点对应执行路径的第二平均执行指数Y2，Y2=k1*[(1/n2)∑L2]+k2*[(1/n2)∑T2]，n2表示包含第二有效节点对应执行数据记录的个数；
步骤S24：获取历史执行数据所记录的平均路径长度L0和平均执行时长T0，计算整体平均执行指数Y0，Y0=k1*[(1/n0)∑L0]+k2*[(1/n0)∑T0]，n0表示历史执行数据记录的总个数；
利用公式G1=(Y0/Y1)*Hv1，计算历史停靠位置位于第一停靠点时的可划分距离G1，其中Hv1表示第一有效节点对应纵坐标的绝对值；并输出重卡车辆单侧新增停靠位置个数为D1，D1=[Hv1/G1]，[Hv1/G1]表示对Hv1/G1结果进行取整；以及输出重卡车辆的新增停靠位置为(±G1,0)，G1=G1*{1,2,...,D1}；
如实施例所示：
历史停靠位置位于第一停靠点时说明坐标系原点位于整体换电站的中心位置，表示充电堆栈均匀分布于横坐标两侧；
若记录Hv1=10m，Y0=2.1，Y1=3.4；
则G1=6.17；D1=[10/6.17]=1；
输出重卡车辆的新增停靠位置个数为1，新增停靠位置为(-6.17,0)，(+6.17,0)；
若G1=3.2时，则输出D1=[10/3.2]=3，
输出重卡车辆的新增停靠位置个数为3，新增停靠位置为(-3.2,0)，(+3.2,0)；(-6.4,0)，(+6.4,0)；(-9.6,0)，(+9.6,0)；
利用公式G2=(Y0/Y1)*Hv2，计算历史停靠位置位于第二停靠点时的可划分距离G2，其中Hv2表示第二有效节点对应纵坐标的绝对值数值；并输出重卡车辆的新增停靠位置个数为D2，D2=[Hv2/G2]；以及输出重卡车辆的新增停靠位置为(-G2,0)，G2=G2*{1,2,...,D2}。
区分两种新增停靠位置是为了增加重卡车辆应用场景的多样性，当换电站规模不断增大时，唯一的停靠位置可能不能满足换电的高效性，所以本申请分析了在效率产生差异的情况下对停靠充电堆栈旁的位置进行进一步细化，可以在此基础上根据实际情况切换停靠位置从而达到换电效率提高的目的。
步骤S3中分析重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数，包括以下分析步骤：
步骤S31：获取位置a和位置b基于二维指标坐标系的位置坐标；当位置a和位置b对应的纵坐标均小于等于零或者均大于等于零时，标记对应重卡车辆停靠历史停靠位置记录的历史执行数据为同向执行数据；当位置a和位置b对应的纵坐标数值存在一正一负时，标记对应重卡车辆停靠历史停靠位置记录的历史执行数据为异向执行数据；
在本申请中确定更换前电池包所处充电堆栈的位置是在满足当前车辆电池型号、电量等参数均匹配的基础上换电机器人所需执行最短路径为原则，进行更换前电池包位置的确定；确定更换后电池包所处充电堆栈的位置是在满足换电机器人所需执行最短路径的空栈为原则，进行更换后电池包位置的确定；
步骤S32：利用公式R=[(1/w)∑L]/[(1/w)∑T]，计算基于历史停靠位置获取的历史执行数据对应的目标指数R；R={R1,R2}，R1表示同向执行数据对应的目标指数，R2表示异向执行数据对应的目标指数；w表示同向执行数据或异向执行数据记录的个数；L表示同向执行数据或异向执行数据记录的路径长度，T表示同向执行数据或异向执行数据记录的执行时长；
w={w1,w2}，L={L1,L2}，T={T1,T2}，w1表示同向执行数据记录的个数，w2表示异向执行数据记录的个数；以此类推；
步骤S33：利用公式r=R1/R2，计算重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数。
分析位置系数是为了在对不同停靠位置时的效率分析做出误差区别。
步骤S4包括以下分析步骤：
步骤S41：获取重卡车辆停靠于换电站内第i个停靠位置时，所需更换电池包所处充电堆栈在更换前的位置Zai、更换后的位置Zbi和执行总路径长度Qi；
步骤S42：若更换前的位置Zai和更换后的位置Zbi位于第i个停靠位置关于横坐标轴的两侧，则输出第i个停靠位置的停靠指数Fi1，Fi1=Qi；
若更换前的位置Zai和更换后的位置Zbi位于第i个停靠位置关于横坐标轴的同侧，则输出第i个停靠位置的停靠指数Fi2，Fi2=r*Qi；
步骤S43：比较D个停靠位置对应的停靠指数，i小于等于D，D={D1,D2}；选取停靠指数最小值minF对应的停靠位置为重卡车辆的最优停靠位置。
重卡换电处理系统，包括历史换电事件存储模块、二维直角坐标系建立模块、新增停靠位置分析模块、位置系数分析模块和最优停靠位置预警模块；
历史换电事件存储模块用于获取重卡换电站记录的历史换电事件数据，历史换电事件数据是指由重卡车辆驶入换电站内开启换电工作所记录的历史停靠位置数据、换电机器人的历史执行数据和充电堆栈内电池包的历史更换数据；
二维直角坐标系建立模块通过重卡换电站内记录的视觉图像建立俯视角度的二维直角坐标系；
新增停靠位置分析模块获取考察单元内基于二维坐标系的历史执行数据，设定重卡车辆的新增停靠位置；
位置系数分析模块用于分析重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数；
最优停靠位置预警模块用于获取重卡车辆在换电站内于不同停靠位置时的执行数据和更换数据，并基于位置系数，比较分析出重卡车辆的最优停靠位置进行预警提醒。
停靠位置分析模块包括端节点确定单元、平均执行指数分析单元、可划分距离计算单元和新增停靠位置输出单元；
端节点确定单元用于提取二维直角坐标系中记录从原点为起始点的最长路径为目标路径，标记目标路径的端节点；
平均执行指数分析单元用于计算包含第一有效节点对应执行路径的第一平均执行指数、计算包含第二有效节点对应执行路径的第二平均执行指数和整体平均执行指数；
可划分距离计算单元用于计算历史停靠位置位于第一停靠点时的可划分距离和计算历史停靠位置位于第二停靠点时的可划分距离；
新增停靠位置输出单元用于基于可划分距离分析输出重卡车辆的新增停靠位置。
位置系数分析模块包括执行数据区分单元、目标指数计算单元和位置系数计算单元；
执行数据区分单元用于区分同向执行数据和异向执行数据；
目标指数计算单元用于计算基于历史停靠位置获取的历史执行数据对应的目标指数；
位置系数计算单元用于基于同向执行数据和异向执行数据对应的目标指数来计算重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数。
最优停靠位置预警模块包括位置数据获取单元、停靠指数计算单元和排序输出单元；
位置数据获取单元用于获取重卡车辆停靠于换电站内停靠位置时，所需更换电池包所处充电堆栈在更换前的位置、更换后的位置和执行总路径长度；
停靠指数计算单元用于计算两种情况下的停靠指数；
排序输出单元用于比较不同停靠位置对应的停靠指数，选取停靠指数最小值对应的停靠位置为重卡车辆的最优停靠位置。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (7)

1.一种基于大数据的重卡换电处理方法，其特征在于，包括以下分析步骤：
步骤S1：获取重卡换电站记录的历史换电事件数据，所述历史换电事件数据是指由重卡车辆驶入换电站内开启换电工作所记录的历史停靠位置数据、换电机器人的历史执行数据和充电堆栈内电池包的历史更换数据；基于历史停靠位置数据，通过重卡换电站内记录的视觉图像建立俯视角度的二维直角坐标系；
步骤S2：以同一重卡车辆所记录的m件历史换电事件为考察单元，并获取考察单元内基于二维坐标系的历史执行数据，设定重卡车辆的新增停靠位置；
所述设定重卡车辆的新增停靠位置，包括以下分析步骤：
步骤S21：所述历史执行数据是指换电机器人在充电堆栈和重卡车辆间换电记录的路径数据；提取二维直角坐标系中记录从原点为起始点的最长路径为目标路径，标记目标路径的端节点；
步骤S22：当存在两个端节点，获取端节点的坐标值A1(u1,v1)和A2(u2,v2)，且v1+v2=0，则输出历史停靠位置位于第一停靠点、端节点为第一有效节点；当仅存在一个端节点，则输出历史停靠位置位于第二停靠点、端节点为第二有效节点；
步骤S23：获取包含第一有效节点的执行数据所记录的路径长度L1和执行时长T1，计算包含第一有效节点对应执行路径的第一平均执行指数Y1，Y1=k1*[(1/n1)∑L1]+k2*[(1/n1)∑T1]；n1表示包含第一有效节点对应执行数据记录的个数；获取包含第二有效节点的执行数据所记录的路径长度L2和执行时长T2，计算包含第二有效节点对应执行路径的第二平均执行指数Y2，Y2=k1*[(1/n2)∑L2]+k2*[(1/n2)∑T2]，n2表示包含第二有效节点对应执行数据记录的个数；
步骤S24：获取历史执行数据所记录的平均路径长度L0和平均执行时长T0，计算整体平均执行指数Y0，Y0=k1*[(1/n0)∑L0]+k2*[(1/n0)∑T0]，n0表示历史执行数据记录的总个数；
利用公式G1=(Y0/Y1)*Hv1，计算历史停靠位置位于第一停靠点时的可划分距离G1，其中Hv1表示第一有效节点对应纵坐标的绝对值；并输出重卡车辆单侧新增停靠位置个数为D1，D1=[Hv1/G1]，[Hv1/G1]表示对Hv1/G1结果进行取整；以及输出重卡车辆的新增停靠位置为(±G1,0)，G1=G1*{1,2,...,D1}；
利用公式G2=(Y0/Y1)*Hv2，计算历史停靠位置位于第二停靠点时的可划分距离G2，其中Hv2表示第二有效节点对应纵坐标的绝对值数值；并输出重卡车辆的新增停靠位置个数为D2，D2=[Hv2/G2]；以及输出重卡车辆的新增停靠位置为(-G2,0)，G2=G2*{1,2,...,D2}；
步骤S3：获取历史更换数据记录重卡车辆所需更换电池包所处充电堆栈在更换前后的位置a和位置b，更换前的位置a是指所需安装于重卡车辆的满电电池包放置于充电堆栈的位置，更换后的位置b是指待充电电池包从重卡车辆上取下安置于充电堆栈的位置；分析重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数；
所述步骤S3中分析重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数，包括以下分析步骤：
步骤S31：获取位置a和位置b基于二维指标坐标系的位置坐标；当位置a和位置b对应的纵坐标均小于等于零或者均大于等于零时，标记对应重卡车辆停靠历史停靠位置记录的历史执行数据为同向执行数据；当位置a和位置b对应的纵坐标数值存在一正一负时，标记对应重卡车辆停靠历史停靠位置记录的历史执行数据为异向执行数据；
步骤S32：利用公式R=[(1/w)∑L]/[(1/w)∑T]，计算基于历史停靠位置获取的历史执行数据对应的目标指数R；R={R1,R2}，R1表示同向执行数据对应的目标指数，R2表示异向执行数据对应的目标指数；w表示同向执行数据或异向执行数据记录的个数；L表示同向执行数据或异向执行数据记录的路径长度，T表示同向执行数据或异向执行数据记录的执行时长；
步骤S33：利用公式r=R1/R2，计算重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数；
步骤S4：获取重卡车辆在换电站内于不同停靠位置时的执行数据和更换数据，并基于位置系数，比较分析出重卡车辆的最优停靠位置；在重卡车辆获取进入换电站权限后且未停靠时进行信号提醒。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的重卡换电处理方法，其特征在于：所述步骤S1中建立俯视角度的二维坐标系，包括以下分析步骤：
获取历史停靠位置数据记录的图像数据，所述图像数据是指在重卡车辆停靠到历史目标停车点时捕捉记录俯视角度的换电站图像；
以换电站图像中重卡车辆电池包与车轮前进的垂直方向为二维直角坐标系的横坐标方向、重卡车辆车头朝向为纵坐标方向以及重卡车辆电池包的中心点为二维直角坐标系原点，构建二维直角坐标系。
3.根据权利要求2所述的一种基于大数据的重卡换电处理方法，其特征在于：所述步骤S4包括以下分析步骤：
步骤S41：获取重卡车辆停靠于换电站内第i个停靠位置时，所需更换电池包所处充电堆栈在更换前的位置Zai、更换后的位置Zbi和执行总路径长度Qi；
步骤S42：若更换前的位置Zai和更换后的位置Zbi位于第i个停靠位置关于横坐标轴的两侧，则输出第i个停靠位置的停靠指数Fi1，Fi1=Qi；
若更换前的位置Zai和更换后的位置Zbi位于第i个停靠位置关于横坐标轴的同侧，则输出第i个停靠位置的停靠指数Fi2，Fi2=r*Qi；
步骤S43：比较D个停靠位置对应的停靠指数，i小于等于D，D={D1,D2}；选取停靠指数最小值minF对应的停靠位置为重卡车辆的最优停靠位置。
4.应用权利要求1-3中任一项所述的一种基于大数据的重卡换电处理方法的重卡换电处理系统，其特征在于，包括历史换电事件存储模块、二维直角坐标系建立模块、新增停靠位置分析模块、位置系数分析模块和最优停靠位置预警模块；
所述历史换电事件存储模块用于获取重卡换电站记录的历史换电事件数据，所述历史换电事件数据是指由重卡车辆驶入换电站内开启换电工作所记录的历史停靠位置数据、换电机器人的历史执行数据和充电堆栈内电池包的历史更换数据；
所述二维直角坐标系建立模块通过重卡换电站内记录的视觉图像建立俯视角度的二维直角坐标系；
所述新增停靠位置分析模块获取考察单元内基于二维坐标系的历史执行数据，设定重卡车辆的新增停靠位置；
所述位置系数分析模块用于分析重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数；
所述最优停靠位置预警模块用于获取重卡车辆在换电站内于不同停靠位置时的执行数据和更换数据，并基于位置系数，比较分析出重卡车辆的最优停靠位置进行预警提醒。
5.根据权利要求4所述的重卡换电处理系统，其特征在于：所述新增停靠位置分析模块包括端节点确定单元、平均执行指数分析单元、可划分距离计算单元和新增停靠位置输出单元；
所述端节点确定单元用于提取二维直角坐标系中记录从原点为起始点的最长路径为目标路径，标记目标路径的端节点；
所述平均执行指数分析单元用于计算包含第一有效节点对应执行路径的第一平均执行指数、计算包含第二有效节点对应执行路径的第二平均执行指数和整体平均执行指数；
所述可划分距离计算单元用于计算历史停靠位置位于第一停靠点时的可划分距离和计算历史停靠位置位于第二停靠点时的可划分距离；
所述新增停靠位置输出单元用于基于可划分距离分析输出重卡车辆的新增停靠位置。
6.根据权利要求5所述的重卡换电处理系统，其特征在于：所述位置系数分析模块包括执行数据区分单元、目标指数计算单元和位置系数计算单元；
所述执行数据区分单元用于区分同向执行数据和异向执行数据；
所述目标指数计算单元用于计算基于历史停靠位置获取的历史执行数据对应的目标指数；
所述位置系数计算单元用于基于同向执行数据和异向执行数据对应的目标指数来计算重卡车辆对应更换电池包前后的位置系数。
7.根据权利要求6所述的重卡换电处理系统，其特征在于：所述最优停靠位置预警模块包括位置数据获取单元、停靠指数计算单元和排序输出单元；
所述位置数据获取单元用于获取重卡车辆停靠于换电站内停靠位置时，所需更换电池包所处充电堆栈在更换前的位置、更换后的位置和执行总路径长度；
所述停靠指数计算单元用于计算两种情况下的停靠指数；
所述排序输出单元用于比较不同停靠位置对应的停靠指数，选取停靠指数最小值对应的停靠位置为重卡车辆的最优停靠位置。
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基于线性优化的电动汽车换电站最优充放电策略;孙伟卿;王承民;曾平良;张焰;;电力系统自动化(01);全文 *

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