一种基于充电桩进行充电控制的方法及系统与流程

1.本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种基于充电桩进行充电控制的方法及系统。


背景技术：

2.随着近年来新能源汽车产业的飞速发展，电动或油电混动私家车的数量越来越多，商业充电桩的需求也越来越大，商业充电桩面对不同类型待充电汽车时，充电桩的好坏或者有效、充电桩与车辆类型的匹配度、以及充电桩所具有的电价策略都存在无法识别，使得客户需要花费时间和精力投入到寻找充电桩过程，使得用户体验感较差。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于充电桩进行充电控制的方法及系统，其通过3d系统触发收集有效充电桩，根据汽车类型匹配出所需的充电桩，释放充电控制指令给待充电汽车进行充电，方便客户使用，从而增强用户体验感。
4.为了解决上述问题，本发明提出了一种基于充电桩进行充电控制的方法，所述方法包括：基于充电区域的3d视觉系统采集待充电汽车的第一图像数据，并将所述第一图像数据发送到充电互动系统；所述充电互动系统基于所述第一图像数据触发对各个充电桩的物理量信息进行状态识别，获得有效充电桩数据集；所述充电互动系统触发所述3d视觉系统采集待充电汽车的第二图像数据；所述充电互动系统基于所述第二图像数据识别出所述待充电汽车的汽车类型；根据所述汽车类型从所述有效充电桩数据集中分配出所需的充电桩；将所需的充电桩和所对应的电价策略下发至客户端；根据用户在客户端上的选择结果下发充电控制指令给充电控制系统；所述充电控制系统执行充电控制指令为所述待充电汽车进行充电。
5.所述基于充电区域的3d视觉系统采集待充电汽车的第一图像数据，并将所述第一图像数据发送到充电互动系统包括：基于所述3d视觉系统识别充电区域是否新进入待充电汽车，并识别所述待充电汽车的运动路径，若所述汽车的运动路径符合待充电运动路径，则所述3d视觉系统采集待充电汽车的第一图像数据。
6.所述基于所述3d视觉系统识别充电区域是否新进入待充电汽车，并识别所述待充电汽车的运动路径包括：基于所述3d视觉系统获取所述充电区域范围的视频流数据；通过单阶段检测方法从视频流数据中检测出待充电汽车帧集合；通过待充电汽车帧集合获取待充电汽车在三维地理空间中的活动轨迹，所述活动
轨迹按照时间顺序标记。
7.所述充电互动系统基于所述第一图像数据触发对各个充电桩的物理量信息进行状态识别，获得有效充电桩数据集包括：获取各个充电桩上的交流侧有功功率、无功功率以及直流侧有功功率；基于交流侧有功功率、无功功率以及直流侧有功功率对各个充电桩的交流侧和直流侧以及直流母线的状态进行状态判断，获得各个充电桩中有效的充电桩；获取各个充电桩中有效的充电桩所对应的地理位置信息，并形成有效充电桩数据集。
8.所述充电互动系统触发所述3d视觉系统采集待充电汽车的第二图像数据包括：所述第二图像数据为待充电汽车的汽车3d画像，从所述汽车3d画面中提取出待充电汽车整车图像；从待充电汽车整体图像提取出五个待匹配画像，每个待匹配画面涉及到待充电汽车相关特征参数。
9.所述充电互动系统基于所述第二图像数据识别出所述待充电汽车的汽车类型包括：提取五个待匹配面图像；分别计算五个待匹配面图像与预置的车辆模板库中的各个车辆模板图像的五个区域熵值相似度，得到多个五个区域熵值相似度结果；根据多个五个区域熵值相似度结果在预置的车辆模板库中识别出所对应的品牌车辆模型，所述品牌车辆模型为所述待充电汽车的汽车类型。
10.所述将所需的充电桩和所对应的电价策略下发至客户端包括：将所需的充电桩在充电显示地图中点亮成可充电状态；获取点亮可充电状态下每一充电桩所对应的电价策略，并根据每一充电桩在充电显示地图中的位置生成电价策略标签。
11.相应的，本发明还提出了一种充电系统，所述充电系统包括：3d视觉系统，用于采集待充电汽车的第一图像数据以及第二图像数据，并将所述第一图像数据和第二图像数据发送到充电互动系统；充电互动系统，用于接收3d视觉系统所采集的第一图像数据，并基于第一图像数据触发对各个充电桩的物理量信息进行状态识别，获得有效充电桩数据集；在获得有效充电桩数据集之后，触发3d视觉系统采集待充电汽车的第二图像数据；基于所述第二图像数据识别出所述待充电汽车的汽车类型；根据所述汽车类型从所述有效充电桩数据集中分配出所需的充电桩；将所需的充电桩和所对应的电价策略下发至客户端；根据用户在客户端上的选择结果下发充电控制指令给充电控制系统；充电控制系统，用于执行充电控制指令为所述待充电汽车进行充电。
12.所述系统还包括：一个以上的变压器、一个以上的开关，多个充电桩，所述一个以上的变压器中的第一个变压器和所述一个以上的开关中的第一个开关连接着所述多个充电桩中的一个以上的充电桩；所述充电系统通过第一个变压器和第一个开关控制着所述一个以上的充电桩的充电状态。
13.本发明的方法及系统通过3d视觉系统触发充电互动系统对各充电桩的物理量信
息进行状态识别，从而可以获取到有效充电桩数据集，方便3d视觉系统在识别出汽车类型之后，为待充电汽车分配出所需的充电桩，每个充电桩绑定有所对应的电价策略，方便用户结合有效充电桩和所对应的电价策略选择出合适的充电模式，在用户的选择结果下实现对待充电汽车的充电，有助于平衡出用户端和供电端的用电需求，提高整个充电系统的可靠性和充电使用效率，增强用户的体验度。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
15.图1是本发明实施例中的充电系统的结构示意图；图2是本发明实施例中的充电区域充电桩分布结构示意图；图3是本发明实施例中的基于充电桩进行充电控制的方法流程图。
具体实施方式
16.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。
17.图1示出了本发明实施例中的充电系统的结构示意图，该充电系统包括：充电互动系统，3d视觉系统、充电控制系统、一个以上的变压器（具体可包括如图1所示的第一变压器和第二变压器）、一个以上的开关（具体可包括如图1所示的第一开关和第二开关），多个充电桩（具体可包括如图1所示的第一充电桩、第二充电桩、第三充电桩、第四充电桩、第五充电桩、第六充电桩、第七充电桩和第八充电桩）等等。
18.需要说明的是，这里的3d视觉系统用于采集充电区域内待充电汽车的视频图像数据，即采集待充电汽车的第一图像数据以及采集待充电汽车的第二图像数据，并将所述第一图像数据和第二图像数据发送到充电互动系统；需要说明的是，这里的充电互动系统用于接收3d视觉系统所采集的第一图像数据，并基于第一图像数据触发对各个充电桩的物理量信息进行状态识别，获得有效充电桩数据集；在获得有效充电桩数据集之后，触发3d视觉系统采集待充电汽车的第二图像数据；基于所述第二图像数据识别出所述待充电汽车的汽车类型；根据所述汽车类型从所述有效充电桩数据集中分配出所需的充电桩；将所需的充电桩和所对应的电价策略下发至客户端；根据用户在客户端上的选择结果下发充电控制指令给充电控制系统；需要说明的是，这里的充电控制系统用于执行充电控制指令为所述待充电汽车进行充电。
19.图2示出了本发明实施例中的充电区域充电桩分布结构示意图，充电区域内可以设置有若干个车位，在若干个车位间设置有若干个充电桩，即车位1、车位2、车位3和车位4、车位5、车位6中间设置有若干个充电桩，若干个充电桩通过输电线缆供电，从而满足就近车
上的待充电汽车充电。
20.充电控制系统可以通过所对应的变压器和开关控制着充电桩的充电状态，即充电控制系统可以通过第一变压器、第一开关控制着第一充电桩、第二充电桩、第三充电桩、第四充电桩的充电状态，充电控制系统可以通过第二变压器、第二开关控制着第五充电桩、第六充电桩、第七充电桩、第八充电桩的充电状态。
21.需要说明的是，这里充电互动系统基于所述第一图像数据触发对各个充电桩的物理量信息进行状态识别，获得有效充电桩数据集包括：获取各个充电桩上的交流侧有功功率、无功功率以及直流侧有功功率；基于交流侧有功功率、无功功率以及直流侧有功功率对各个充电桩的交流侧和直流侧以及直流母线的状态进行状态判断，获得各个充电桩中有效的充电桩；获取各个充电桩中有效的充电桩所对应的地理位置信息，并形成有效充电桩数据集。充电互动系统通过对各个充电桩的换流器交流侧的数据进行读取，其可以确定各个充电桩的具体情况和位置，使得充电互动系统可以确定出各个充电桩是否处于充电状态、是否存在故障、是否可供充电，从而获得有效充电桩数据集，即该有效充电桩数据集中的每一个充电机可以满足待充电汽车的充电需求。
22.需要说明的是，充电互动系统通过第二图像数据判断待充电汽车的汽车类型，在充电互动系统获得有效充电桩数据集之后，充电互动系统触发3d视觉系统采集待充电汽车的第二图像数据，该第二图像数据为待充电汽车的汽车3d画像，该汽车3d画面中可以提取出汽车整车图像，从汽车整体图像可以提取出五个待匹配画像，每个待匹配画面涉及到待充电汽车相关特征参数，比如外形结构、高度、长度、宽度等等，这些相关参数可以用以汽车识别待充电汽车的汽车类型。
23.本发明实施例中的系统通过3d视觉系统触发充电互动系统对各充电桩的物理量信息进行状态识别，从而可以获取到有效充电桩数据集，方便3d视觉系统在识别出汽车类型之后，为待充电汽车分配出所需的充电桩，每个充电桩绑定有所对应的电价策略，方便用户结合有效充电桩和所对应的电价策略选择出合适的充电模式，在用户的选择结果下实现对待充电汽车的充电，有助于平衡出用户端和供电端的用电需求，提高整个充电系统的可靠性，增强用户的体验度。
24.需要说明的是，本发明实施例中的基于充电桩进行充电控制的方法，基于充电区域的3d视觉系统采集待充电汽车的第一图像数据，并将所述第一图像数据发送到充电互动系统；所述充电互动系统基于所述第一图像数据触发对各个充电桩的物理量信息进行状态识别，获得有效充电桩数据集；所述充电互动系统触发所述3d视觉系统采集待充电汽车的第二图像数据；所述充电互动系统基于所述第二图像数据识别出所述待充电汽车的汽车类型；根据所述汽车类型从所述有效充电桩数据集中分配出所需的充电桩；将所需的充电桩和所对应的电价策略下发至客户端；根据用户在客户端上的选择结果下发充电控制指令给充电控制系统；所述充电控制系统执行充电控制指令为所述待充电汽车进行充电。
25.本发明实施例中的方法，通过3d视觉系统触发充电互动系统对各充电桩的物理量信息进行状态识别，从而可以获取到有效充电桩数据集，方便3d视觉系统在识别出汽车类型之后，为待充电汽车分配出所需的充电桩，每个充电桩绑定有所对应的电价策略，方便用户结合有效充电桩和所对应的电价策略选择出合适的充电模式，在用户的选择结果下实现对待充电汽车的充电，有助于平衡出用户端和供电端的用电需求，提高整个充电系统的可
靠性，增强用户的体验度。
26.具体的，图3示出了本发明实施例中的基于充电桩进行充电控制的方法流程图，具体包括以下步骤：s301、基于充电区域的3d视觉系统采集待充电汽车的第一图像数据，并将所述第一图像数据发送到充电互动系统；需要说明的是，这里的3d视觉系统是通过3d摄像头能够采集视野空间每个点位的三维座标信息，通过算法复原智能获取待充电汽车的三维立体成像。
27.具体实施过程中，3d视觉系统位于充电区域内，其可以实时监测出所在充电区域是否有待充电汽车进入，在有待充电汽车进入到充电区域时，其可以触发3d视觉系统采集待充电汽车的第一图像数据。
28.具体实施过程中，基于所述3d视觉系统识别充电区域是否新进入待充电汽车，并识别所述待充电汽车的运动路径，若所述汽车的运动路径符合待充电运动路径，则所述3d视觉系统采集待充电汽车的第一图像数据。
29.具体实施过程中，所述基于所述3d视觉系统识别充电区域是否新进入待充电汽车，并识别所述待充电汽车的运动路径包括：基于所述3d视觉系统获取所述充电区域范围的视频流数据；通过单阶段检测方法从视频流数据中检测出待充电汽车帧集合；通过待充电汽车帧集合获取待充电汽车在三维地理空间中的活动轨迹，所述活动轨迹按照时间顺序标记。
30.这里可以采用目前性能较为稳定的单阶段检测方法yolov5，在将监控摄像头获取的待充电汽车帧集合输入yolov5后，yolov5用于确定监控图像中行人的位置和大小，并用检测框标记出。yolo的全称为you only look once，其只需要浏览一次就可以识别出图像中的物体的类别和位置。
31.在通过单阶段检测方法yolov5从视频流数据中检测出待充电汽车帧集合过程中，对所述待充电汽车帧集合进行图像风格归一化处理；基于空间变换网络对图像风格归一化处理后的待充电汽车帧集进行空间变换处理；采用多粒度特征提取方法对空间变换处理后的待充电汽车帧集合进行目标识别，通过这种方式使得待充电汽车可以统一待充电汽车在充电区域的活动轨迹实现目标识别过程，方便成型待充电汽车在三维地理空间中的活动轨迹。
32.本发明实施例中的第一图像数据是依据待充电汽车进入到充电区域所触发的行为而产生的，其通过捕捉到待充电汽车的运动路径符合充电需求才会采集到第一图像数据，若汽车只是行驶在充电区域时，其不需要触发对第一图像数据的采集，也不会触发整个充电系统的充电启动模式，减少对充电系统的无效负荷。
33.s302、所述充电互动系统基于所述第一图像数据触发对各个充电桩的物理量信息进行状态识别，获得有效充电桩数据集；这里充电互动系统基于所述第一图像数据触发对各个充电桩的物理量信息进行状态识别，获得有效充电桩数据集包括：获取各个充电桩上的交流侧有功功率、无功功率以及直流侧有功功率；基于交流侧有功功率、无功功率以及直流侧有功功率对各个充电桩的交流侧和直流侧以及直流母线的状态进行状态判断，获得各个充电桩中有效的充电桩；获取各个充电桩中有效的充电桩所对应的地理位置信息，并形成有效充电桩数据集。
34.需要说明的是，这里通过对各个充电桩的换流器交流侧的数据进行读取，其可以确定各个充电桩的具体情况和位置，使得充电互动系统可以确定出各个充电桩是否处于充电状态、是否存在故障、是否可供充电，从而获得有效充电桩数据集，即该有效充电桩数据集中的每一个充电机可以满足待充电汽车的充电需求。
35.s303、所述充电互动系统触发所述3d视觉系统采集待充电汽车的第二图像数据；需要说明的是，所述充电互动系统触发所述3d视觉系统采集待充电汽车的第二图像数据包括：所述第二图像数据为待充电汽车的汽车3d画像，从所述汽车3d画面中提取出待充电汽车整车图像；从待充电汽车整体图像提取出五个待匹配画像，每个待匹配画面涉及到待充电汽车相关特征参数。
36.需要说明的是，这里的第二图像数据用来判断待充电汽车的汽车类型，在充电互动系统获得有效充电桩数据集之后，充电互动系统触发3d视觉系统采集待充电汽车的第二图像数据，该第二图像数据为待充电汽车的汽车3d画像，该汽车3d画面中可以提取出汽车整车图像，从汽车整体图像可以提取出五个待匹配画像，每个待匹配画面涉及到待充电汽车相关特征参数，比如外形结构、高度、长度、宽度等等，这些相关参数可以用以汽车识别待充电汽车的汽车类型。
37.s304、所述充电互动系统基于所述第二图像数据识别出所述待充电汽车的汽车类型；需要说明的是，所述充电互动系统基于所述第二图像数据识别出所述待充电汽车的汽车类型包括：提取五个待匹配面图像；分别计算五个待匹配面图像与预置的车辆模板库中的各个车辆模板图像的五个区域熵值相似度，得到多个五个区域熵值相似度结果；根据多个五个区域熵值相似度结果在预置的车辆模板库中识别出所对应的品牌车辆模型，所述品牌车辆模型为所述待充电汽车的汽车类型。
38.这里同时通过计算五个待匹配面图像与各个车辆模板图像的五个区域熵值相似度，可以直接识别出所对应的汽车类型，降低了整个系统的计算资源消耗，显著地提升了汽车类型识别的精准度。
39.这里分别计算五个待匹配面图像与预置的车辆模板库中的各个车辆模板图像的五个区域熵值相似度，得到多个五个区域熵值相似度结果包括：分别计算五个待匹配面图像的熵值和各个车辆模板图像的五个区域的熵值；将五个待匹配面图像的熵值与各个车辆模板图像的五个区域的熵值进行对比，得到多个熵值对比结果；根据多个熵值对比结果得到五个待匹配面图像与各个车辆模板图像的五个区域熵值相似度。这里的车辆模板库是依据品牌车辆模型建立的汽车图片库。
40.整个熵值计算过程如下：计算每个待匹配面图像中各个像素点的灰度值；根据各个像素点的灰度值计算得到各个灰度在每个待匹配面图像中出 现的概率；根据各个灰度在每个待匹配面图像中出现的概率利用预置的熵值计算公式计算得到每个待匹配面图像的熵值；将五个待匹配面图像的熵值与对应的车辆模板图像的熵值进行对比，得到多个熵值对比结果；根据多个熵值对比结果得到五个待匹配面图像与各个车辆模板图像的五个区域熵值相似度。根据熵值对比结果可以判断五个区域熵值相似度，如果五个域熵值相似度较低，直接认定该待充电汽车不是对应的品牌车辆；如果多区域熵值相似度较高，则认定该待充电汽车是对应的品牌车辆模型。
41.s305、根据所述汽车类型从所述有效充电桩数据集中分配出所需的充电桩；在识别完汽车类型之后，其可以得出汽车类型是那种品牌车辆模型，比如是小鹏汽车、特斯拉汽车、比亚迪等其中一款类型汽车，由于每款类型汽车所满足的充电桩、客户的充电需求都不一致，在充电区域中设置有若干个充电桩，若干个充电桩中的一部分充电桩可以满足一个车位的充电需求，一部分充电桩按照汽车类型分布于所在车位区域，比如车位1中可以覆盖有4个充电桩、四个充电桩可以是4种不同类型汽车的充电桩，使得一个车位可以支持4种不同类型汽车充电，提升了商业充电站支持多类型汽车充电效率。
42.s306、将所需的充电桩和所对应的电价策略下发至客户端；需要说明的是，在所述将所需的充电桩和所对应的电价策略下发至客户端之前还包括：为所述充电互动系统和客户端建立通信链路，并获取所述充电互动系统所在充电区域的充电显示地图。
43.充电互动系统和客户端建立通信链路具体实施过程可以是通过扫码触发，即用户通过客户端扫码充电互动系统上的二维码或者标识码等建立通信链路。
44.具体实施过程中，将所需的充电桩和所对应的电价策略下发至客户端包括：将所需的充电桩在充电显示地图中点亮成可充电状态；获取点亮可充电状态下每一充电桩所对应的电价策略，并根据每一充电桩在充电显示地图中的位置生成电价策略标签。
45.这里通过充电显示地图，可以方便的将充电互动系统上所生产的可充电状态反馈给客户端，客户端可以根据可充电状态选择充电桩和所对应的电价策略，从而为待充电车辆完成自适应匹配的充电过程，减少选桩困惑，增强用户体验感。
46.需要说明的是，这里的充电互动系统可用于上层决策，结合运行工况和用户充电策略，给出有运行风险的变压器的电桩负荷的互动策略，所述客户端可用于客户与配网互动，上传电价策略、接受主站优惠政策并作出选择，所述充电控制系统接受并执行充电互动系统所下发的命令和电价策略，用于对充电桩进行精准的停送电操作，所述充电控制系统连接有多个变压器和多个开关，每个变压器与所对应的开关电信号连接，每个开关与所对应的多个充电桩电信号连接，所述充电互动系统可用于接受充电桩上传的充电桩运行电流数据、客户选择的电价策略并进行基础数据校核与研判以及变压器运行工况的判断，制定和下发充电电价策略以及控制充电控制系统、调节变压负荷。
47.需要说明的是，该电价策略包括正常电价策略、波动电价策略、托管电价策略以及紧急电价策略，所述正常电价策略具体为：充电电价为常数a，即客户选择此模式时，无论任何时间段充电，电价均为a；所述波动电价策略：充电电价随变压负荷变化而变化，电价b＝mx n，x为变压器负荷，m、n均为电价常数，根据供电企业策略而改变；所述托管电价策略：客户选择此充电方式即认为在满足保证计划用车前电动车充满电的前提下，完全接受供电公司负荷调度，自动将充电时间安排在低用电量时间段和低谷时间段，并享有更低的电价c；所述紧急电价策略：选择非托管电价策略的用户，在充电变压器负载高于90％时，会启动该电价策略，通过app推送给用户，给出更加低廉的充电电价和充电时间段，引导用户更改充电计划，激励客户主动调整。
48.s307、根据用户在客户端上的选择结果下发充电控制指令给充电控制系统；s308、所述充电控制系统执行充电控制指令为所述待充电汽车进行充电。本发明实施例中的方法通过3d视觉系统触发充电互动系统对各充电桩的物理量信息进行状态识
别，从而可以获取到有效充电桩数据集，方便3d视觉系统在识别出汽车类型之后，为待充电汽车分配出所需的充电桩，每个充电桩绑定有所对应的电价策略，方便用户结合有效充电桩和所对应的电价策略选择出合适的充电模式，在用户的选择结果下实现对待充电汽车的充电，有助于平衡出用户端和供电端的用电需求，提高整个充电系统的可靠性，增强用户的体验度。
49.上述计算机可读存储介质可以是前述实施例所述的设备的内部存储单元，例如硬盘或内存。上述计算机可读存储介质也可以是上述设备的外部存储设备，例如配备的插接式硬盘，智能存储卡（smart media card， smc），安全数字（secure digital，sd）卡，闪存卡（flash card）等。进一步地，上述计算机可读存储介质还可以既包括上述设备的内部存储单元也包括外部存储设备。上述计算机可读存储介质用于存储上述计算机程序以及上述设备所需的其他程序和数据。上述计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
50.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。
51.以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。