CN117445736A - 一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统 - Google Patents

一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统，包括：图像采集模块：用于采集区域内的直流汽车充电桩的充电区域的图像数据；数据监测模块：用于采集区域内的直流汽车充电桩的充电状态的数据；充电状态的数据包括：电压数据、电流数据和充电枪温度数据；车辆信息采集模块：用于采集区域内的充电区域和等待的充电区域中汽车的数量；充电桩管理模块：用于对区域内的直流汽车充电桩进行分组，通过分析所述图像采集模块、数据监测模块和车辆信息采集模块采集的数据评估充电的风险程度；通过多种数据来评估充电的风险程度，更加全面的对充电风险情况进行评估，可以及时采取必要的措施，从而提升充电桩的安全性。

Description

一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统
技术领域
本发明涉及直流充电桩监测技术领域，具体涉及一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统。
背景技术
区域直流汽车充电桩的智能监测系统是指利用先进的传感器技术和数据分析算法来实时监测、诊断和管理充电桩的系统。随着电动汽车的普及和需求增长，充电设施的建设和管理面临着挑战。传统的充电桩监测方法主要采用人工巡检和故障反馈的方式，存在着效率低、延迟高、监控范围有限等问题。智能监测系统借助现代化的技术手段，如物联网、大数据分析和人工智能等，实现了对充电桩的全面监测和管理。
现有的汽车充电桩的智能监测技术，大多对单一数据进行分析检测，难以全面的对充电风险情况进行评估，不便于及时采取必要的措施，避免可能存在的充电风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统，解决以下技术问题：
现有的汽车充电桩的智能监测技术，难以全面的对充电风险情况进行评估，不便于及时采取必要的措施，避免可能存在的充电风险。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统，包括：
图像采集模块：用于采集区域内的直流汽车充电桩的充电区域的图像数据；
数据监测模块：用于采集区域内的直流汽车充电桩的充电状态的数据；充电状态的数据包括：电压数据、电流数据和充电枪温度数据；
车辆信息采集模块：用于采集区域内的充电区域和充电区域中等待汽车的数量；
充电桩管理模块：用于对区域内的直流汽车充电桩进行分组，通过分析所述图像采集模块、数据监测模块和车辆信息采集模块采集的数据评估充电的风险程度，控制直流汽车充电桩的运行；
检测模块：用于根据区域内的直流汽车充电桩的不同分组，对直流汽车充电桩进行停电检测。
作为本发明进一步的方案：还包括：
无线通信模块：用于将图像采集模块、数据监测模块和车辆信息采集模块采集的数据通过无线网络传输到设置在云端服务器的充电桩管理模块，同时，根据充电桩管理模块的控制信息通过无线网络传输至直流汽车充电桩。
作为本发明进一步的方案：所述图像采集模块包括：设置于充电桩前侧的汽车图像扫描单元和设置于充电区域底端的热红外图像采集单元；
所述汽车图像扫描单元用于对汽车在充电区域的图像数据进行采集；
所述热红外图像采集单元用于采集充电区域的汽车底端的热红外图像。
作为本发明进一步的方案：所述充电桩管理模块对区域内的直流汽车充电桩进行分组，包括以下步骤：
将区域内的直流汽车充电桩等分为10~15个充电桩分组，并对充电桩分组的进行编号；
若车辆信息模块采集区域内的充电区域和等待的充电区域中汽车的数量小于区域内的直流汽车充电桩的数量的两倍，设置轮休检测组；
若车辆信息模块采集区域内的充电区域和等待的充电区域中汽车的数量大于等于区域内的直流汽车充电桩的数量的两倍，取消轮休检测组；
作为本发明进一步的方案：所述充电桩管理模块设置轮休检测组，通过以下方式进行：
在满足条件时，按照充电桩分组的编号轮流将充电桩分组设置为轮休检测组。
作为本发明进一步的方案：所述轮休检测组状态维持2~3小时后自动解除。
作为本发明进一步的方案：所述检测模块根据区域内的直流汽车充电桩的不同分组，对直流汽车充电桩进行停电检测，包括以下步骤：
所述检测模块对轮休检测组的充电桩进行停电检测，停电检测包括：
绝缘检测，检查绝缘检测电压是否合格；
预充电电压检测，检查充电桩的预充电电压设置，检测预充电电压是否合格；
冲击电流检测，检测充电桩的冲击电流是否合格；
若均检测合格，则充电桩通过检测，若存在检测不合格，则进行安全警报，并对应充电桩进行暂时停用。
作为本发明进一步的方案：充电桩管理模块通过分析所述图像采集模块、数据监测模块和车辆信息采集模块采集的数据评估充电的风险程度，控制直流汽车充电桩的运行，包括以下步骤：
检测充电枪温度数据，当充电枪温度超过预设的安装阈值时，将充电枪对应的直流汽车充电桩划分到轮休检测组中；
将采集的汽车在充电区域的图像数据，通过图像识别模型对图像中的汽车进行识别，检测汽车是否停到充电区域中，若汽车未停放到充电区域中，则充电枪断电，否则充电枪可进行充电；
根据采集的汽车底端的热红外图像，检测汽车底端的热红外图像中的最高检测温度，并通过图像目标检测模型检测汽车底端的热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积；
获取汽车充电的电压数据和电流数据计算汽车实际的充电功率；
根据汽车底端的热红外图像中的最高检测温度、热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积，以及汽车实际的充电功率，计算汽车充电风险系数；
根据汽车充电风险系数分析控制直流汽车充电桩的运行。
作为本发明进一步的方案：根据汽车底端的热红外图像中的最高检测温度、热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积，以及汽车实际的充电功率，计算汽车充电风险系数，包括以下步骤：
A1：若汽车底端的热红外图像中的最高检测温度大于电池最大充电温度阈值，则对充电枪进行断电，无需计算汽车充电风险系数，否则进行步骤A2；
A2：若汽车实际的充电功率大于电池最大充电功率阈值则对充电枪进行断电，无需计算汽车充电风险系数，否则进行步骤A3；
A3：根据汽车底端的热红外图像中的最高检测温度、热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积，以及汽车实际的充电功率，通过以下公式计算汽车充电风险系数：
；
；
；
其中，为汽车充电风险系数，/>为预设的电池额定充电温度，/>为预设的电池最大充电温度，/>为汽车底端的最高检测温度，/>为预设的电池额定充电功率，为预设的电池最大充电功率，/>为汽车实际的充电功率，/>为热红外图像中汽车底面面积，/>为热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积。
作为本发明进一步的方案：根据汽车充电风险系数分析控制直流汽车充电桩的运行，包括以下步骤：
若汽车充电风险系数大于0.6时，则对充电枪进行断电；
若汽车充电风险系数时，则不对充电枪进行断电，控制直流汽车充电桩显示充电风险提示；
若汽车充电风险系数小于等于0.45时，则判定直流汽车充电桩安全运行。
本发明的有益效果：
本发明通过电压数据、电流数据和充电枪温度数据，以及采集区域内的直流汽车充电桩的充电区域的图像数据评估充电的风险程度，控制直流汽车充电桩的运行；通过实时监测电压、电流和充电枪温度和图像，可以及时发现可能存在的问题或异常情况，如电压过高、电流过大或温度过高等或待充电汽车不在充电位置的情况，根据这些数据来评估充电的风险程度，更加全面的对充电风险情况进行评估，可以及时采取必要的措施，从而提升充电桩的安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的系统结构示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统，包括：
图像采集模块：用于采集区域内的直流汽车充电桩的充电区域的图像数据；
数据监测模块：用于采集区域内的直流汽车充电桩的充电状态的数据；充电状态的数据包括：电压数据、电流数据和充电枪温度数据；
车辆信息采集模块：用于采集区域内的充电区域和等待的充电区域中汽车的数量；
充电桩管理模块：用于对区域内的直流汽车充电桩进行分组，通过分析图像采集模块、数据监测模块和车辆信息采集模块采集的数据评估充电的风险程度，控制直流汽车充电桩的运行；
检测模块：用于根据区域内的直流汽车充电桩的不同分组，对直流汽车充电桩进行停电检测。
具体的，通过电压数据、电流数据和充电枪温度数据，以及采集区域内的直流汽车充电桩的充电区域的图像数据评估充电的风险程度，控制直流汽车充电桩的运行；通过实时监测电压、电流和充电枪温度等数据，可以及时发现可能存在的问题或异常情况，如电压过高、电流过大或温度过高等。根据这些数据来评估充电的风险程度，可以及时采取必要的措施，从而提升充电桩的安全性。通过图像数据的采集和分析，充电桩的使用情况图像进行存留。通过将采集到的电压、电流、温度和图像等多种数据可以进行综合统计和分析，从而更加全面的了解充电桩的使用情况、充电效率、故障发生频率等信息。可以提高充电桩的安全性、故障诊断能力、远程管理效果和数据分析能力，为用户提供更安全、稳定和高效的充电服务。
在本发明其中一个实施例中，还包括：
无线通信模块：用于将图像采集模块、数据监测模块和车辆信息采集模块采集的数据通过无线网络传输到设置在云端服务器的充电桩管理模块，同时，根据充电桩管理模块的控制信息通过无线网络传输至直流汽车充电桩。
在本发明其中一个实施例中，图像采集模块包括：设置于充电桩前侧的汽车图像扫描单元和设置于充电区域底端的热红外图像采集单元；
汽车图像扫描单元用于对汽车在充电区域的图像数据进行采集；
热红外图像采集单元用于采集充电区域的汽车底端的热红外图像。
具体的，通过汽车图像扫描单元对汽车在充电区域的图像数据进行采集，可以确定汽车的位置，也可对汽车充电过程的图像进行拍摄，便于事故后进行分析；通过热红外图像采集单元采集充电区域的汽车底端的热红外图像，由于汽车充电电池设置于汽车底端，采集汽车底端的热红外图像可更加快速的采集汽车电池温度。
在本发明其中一个实施例中，充电桩管理模块对区域内的直流汽车充电桩进行分组，包括以下步骤：
将区域内的直流汽车充电桩等分为10~15个充电桩分组，并对充电桩分组的进行编号；
若车辆信息模块采集区域内的充电区域和等待的充电区域中汽车的数量小于区域内的直流汽车充电桩的数量的两倍，设置轮休检测组；
若车辆信息模块采集区域内的充电区域和等待的充电区域中汽车的数量大于等于区域内的直流汽车充电桩的数量的两倍，取消轮休检测组；
在本发明其中一个实施例中，充电桩管理模块设置轮休检测组，通过以下方式进行：
在满足条件时，按照充电桩分组的编号轮流将充电桩分组设置为轮休检测组。
具体的，通过车辆信息模块采集区域内的充电区域和等待的充电区域中汽车的数量小于区域内的直流汽车充电桩的数量的两倍，设置轮休检测组，便于在充电任务不繁重时，对直流汽车充电桩进行轮休检测。
在本发明其中一个实施例中，轮休检测组状态维持2~3小时后自动解除。
具体的，轮休检测组中的充电桩状态维持2~3小时后自动解除，不再是轮休检测组，在满足轮休检测条件时，下一编号的充电桩分组设置为轮休检测组。
在本发明其中一个实施例中，检测模块根据区域内的直流汽车充电桩的不同分组，对直流汽车充电桩进行停电检测，包括以下步骤：
检测模块对轮休检测组的充电桩进行停电检测，停电检测包括：
绝缘检测，检查绝缘检测电压是否合格；
预充电电压检测，检查充电桩的预充电电压设置，检测预充电电压是否合格；
冲击电流检测，检测充电桩的冲击电流是否合格；
若均检测合格，则充电桩通过检测，若存在检测不合格，则进行安全警报，并对应充电桩进行暂时停用。
在本发明其中一个实施例中，充电桩管理模块通过分析图像采集模块、数据监测模块和车辆信息采集模块采集的数据评估充电的风险程度，控制直流汽车充电桩的运行，包括以下步骤：
检测充电枪温度数据，当充电枪温度超过预设的安装阈值时，将充电枪对应的直流汽车充电桩划分到轮休检测组中；
将采集的汽车在充电区域的图像数据，通过图像识别模型对图像中的汽车进行识别，检测汽车是否停到充电区域中，若汽车未停放到充电区域中，则充电枪断电，否则充电枪可进行充电；
根据采集的汽车底端的热红外图像，检测汽车底端的热红外图像中的最高检测温度，并通过图像目标检测模型检测汽车底端的热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积；
获取汽车充电的电压数据和电流数据计算汽车实际的充电功率；
根据汽车底端的热红外图像中的最高检测温度、热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积，以及汽车实际的充电功率，计算汽车充电风险系数；
根据汽车充电风险系数分析控制直流汽车充电桩的运行。
具体的，当充电枪温度超过预设的安装阈值时，则说明充电枪使用时间过长或存在安全隐患，将充电枪对应的直流汽车充电桩划分到轮休检测组中，便于对充电桩进行检测。同时，通过图像识别模型对图像中的汽车进行识别，检测汽车是否停到充电区域中，若汽车未停放到充电区域中，则充电枪断电，避免汽车停错带充电位置占用公共区域或其他充电桩的待充电位置。
根据采集的汽车底端的热红外图像，检测汽车底端的热红外图像中的最高检测温度，并通过图像目标检测模型检测汽车底端的热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积，便于快速检测汽车电池在充电时的温度；也便于后期更准确的计算汽车充电风险系数。
在本发明其中一个实施例中，根据汽车底端的热红外图像中的最高检测温度、热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积，以及汽车实际的充电功率，计算汽车充电风险系数，包括以下步骤：
A1：若汽车底端的热红外图像中的最高检测温度大于电池最大充电温度阈值，则对充电枪进行断电，无需计算汽车充电风险系数，否则进行步骤A2；
A2：若汽车实际的充电功率大于电池最大充电功率阈值则对充电枪进行断电，无需计算汽车充电风险系数，否则进行步骤A3；
A3：根据汽车底端的热红外图像中的最高检测温度、热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积，以及汽车实际的充电功率，通过以下公式计算汽车充电风险系数：
；
；
；
其中，为汽车充电风险系数，/>为预设的电池额定充电温度，/>为预设的电池最大充电温度，/>为汽车底端的最高检测温度，/>为预设的电池额定充电功率，为预设的电池最大充电功率，/>为汽车实际的充电功率，/>为热红外图像中汽车底面面积，/>为热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积。
具体的，汽车底端的热红外图像中的最高检测温度大于电池最大充电温度阈值，或者汽车实际的充电功率大于电池最大充电功率阈值则对充电枪进行断电，无需计算汽车充电风险系数即可判定存在风险；当汽车底端的最高检测温度在预设的电池额定充电温度和最大充电温度之间时，以及汽车实际的充电功率在预设的电池额定充电功率和最大功率之间时，汽车充电仍然可能存在风险，当充电功率增加，可能导致汽车电池温度同步升高，风险累积的叠加使得汽车在充电过程中存在潜在风险，对汽车充电风险系数的计算可以有效的得到各种风险叠加的情况，更好的评汽车充电的安全状态，便于更加及时的控制直流汽车充电桩的运行。
在本发明其中一个实施例中，根据汽车充电风险系数分析控制直流汽车充电桩的运行，包括以下步骤：
若汽车充电风险系数大于0.6时，则对充电枪进行断电；
若汽车充电风险系数时，则不对充电枪进行断电，控制直流汽车充电桩显示充电风险提示；
若汽车充电风险系数小于等于0.45时，则判定直流汽车充电桩安全运行。
具体的，根据分析汽车发生风险之前的历史数据，计算得到汽车的历史充电风险系数，发现大多数汽车安全充电时的汽车充电风险系数均较小，通常小于0.55~0.6，而车辆发生风险之前都存在汽车充电风险系数大于0.6的情况，如下表1所示，因此汽车充电风险系数/>大于0.6时，则对充电枪进行断电，可更好的避免充电事故的发生。
；
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统，其特征在于，包括：
图像采集模块：用于采集区域内的直流汽车充电桩的充电区域的图像数据；
数据监测模块：用于采集区域内的直流汽车充电桩的充电状态的数据；充电状态的数据包括：电压数据、电流数据和充电枪温度数据；
车辆信息采集模块：用于采集区域内的充电区域和等待的充电区域中汽车的数量；
充电桩管理模块：用于对区域内的直流汽车充电桩进行分组，通过分析所述图像采集模块、数据监测模块和车辆信息采集模块采集的数据评估充电的风险程度，控制直流汽车充电桩的运行；
检测模块：用于根据区域内的直流汽车充电桩的不同分组，对直流汽车充电桩进行停电检测；
所述充电桩管理模块对区域内的直流汽车充电桩进行分组，包括以下步骤：
将区域内的直流汽车充电桩等分为10~15个充电桩分组，并对充电桩分组的进行编号；
若车辆信息模块采集区域内的充电区域和等待的充电区域中汽车的数量小于区域内的直流汽车充电桩的数量的两倍，则设置轮休检测组；
若车辆信息模块采集区域内的充电区域和等待的充电区域中汽车的数量大于等于区域内的直流汽车充电桩的数量的两倍，取消轮休检测组；
所述充电桩管理模块设置轮休检测组，通过以下方式进行：
在满足条件时，按照充电桩分组的编号轮流将充电桩分组设置为轮休检测组。
2.根据权利要求1所述的一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统,其特征在于，还包括：
无线通信模块：用于将图像采集模块、数据监测模块和车辆信息采集模块采集的数据通过无线网络传输到设置在云端服务器的充电桩管理模块，同时，根据充电桩管理模块的控制信息通过无线网络传输至直流汽车充电桩。
3.根据权利要求1所述的一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统,其特征在于，所述图像采集模块包括：设置于充电桩前侧的汽车图像扫描单元和设置于充电区域底端的热红外图像采集单元；
所述汽车图像扫描单元用于对汽车在充电区域的图像数据进行采集；
所述热红外图像采集单元用于采集充电区域的汽车底端的热红外图像。
4.根据权利要求1所述的一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统,其特征在于，所述轮休检测组状态维持2~3小时后自动解除。
5.根据权利要求1所述的一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统,其特征在于，所述检测模块根据区域内的直流汽车充电桩的不同分组，对直流汽车充电桩进行停电检测，包括以下步骤：
所述检测模块对轮休检测组的充电桩进行停电检测，停电检测包括：
绝缘检测，检查绝缘检测电压是否合格；
预充电电压检测，检查充电桩的预充电电压设置，检测预充电电压是否合格；
冲击电流检测，检测充电桩的冲击电流是否合格；
若均检测合格，则充电桩通过检测，若存在检测不合格，则进行安全警报，并对应充电桩进行暂时停用。
6.根据权利要求1所述的一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统,其特征在于，充电桩管理模块通过分析所述图像采集模块、数据监测模块和车辆信息采集模块采集的数据评估充电的风险程度，控制直流汽车充电桩的运行，包括以下步骤：
检测充电枪温度数据，当充电枪温度超过预设的安装阈值时，将充电枪对应的直流汽车充电桩划分到轮休检测组中；
将采集的汽车在充电区域的图像数据，通过图像识别模型对图像中的汽车进行识别，检测汽车是否停到充电区域中，若汽车未停放到充电区域中，则充电枪断电，否则充电枪可进行充电；
根据采集的汽车底端的热红外图像，检测汽车底端的热红外图像中的最高检测温度，并通过图像目标检测模型检测汽车底端的热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积；
获取汽车充电的电压数据和电流数据计算汽车实际的充电功率；
根据汽车底端的热红外图像中的最高检测温度、热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积，以及汽车实际的充电功率，计算汽车充电风险系数；
根据汽车充电风险系数分析控制直流汽车充电桩的运行。
7.根据权利要求6所述的一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统,其特征在于，根据汽车底端的热红外图像中的最高检测温度、热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积，以及汽车实际的充电功率，计算汽车充电风险系数，包括以下步骤：
A1：若汽车底端的热红外图像中的最高检测温度大于电池最大充电温度阈值，则对充电枪进行断电，无需计算汽车充电风险系数，否则进行步骤A2；
A2：若汽车实际的充电功率大于电池最大充电功率阈值则对充电枪进行断电，无需计算汽车充电风险系数，否则进行步骤A3；
A3：根据汽车底端的热红外图像中的最高检测温度、热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积，以及汽车实际的充电功率，通过以下公式计算汽车充电风险系数：
；
；
；
其中，为汽车充电风险系数，/>为预设的电池额定充电温度，/>为预设的电池最大充电温度，/>为汽车底端的最高检测温度，/>为预设的电池额定充电功率，/>为预设的电池最大充电功率，/>为汽车实际的充电功率，/>为热红外图像中汽车底面面积，/>为热红外图像中温度超过预设的电池额定充电温度阈值的区域面积。
8.根据权利要求7所述的一种区域直流汽车充电桩的智能监测系统,其特征在于，根据汽车充电风险系数分析控制直流汽车充电桩的运行，包括以下步骤：
若汽车充电风险系数大于0.6时，则对充电枪进行断电；
若汽车充电风险系数时，则不对充电枪进行断电，控制直流汽车充电桩显示充电风险提示；
若汽车充电风险系数小于等于0.45时，则判定直流汽车充电桩安全运行。
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