一种基于数字孪生技术的充电站选址方法与流程

1.本发明涉及充电站选址技术领域，尤其是一种基于数字孪生技术的充电站选址方法。


背景技术：

2.电动汽车的健康可持续发展离不开充电基础设施的保障，在进行充电站布设时，重中之重即是布设选址及布设规模的合理性。目前，很多地区出现电动汽车与充电站设施发展不协调的问题，多数地区的用户由于充电难、充电慢等问题而不愿意使用电动汽车，还有一些地区由于充电设施规划不当造成覆盖范围间有重叠或覆盖间有盲区，从而导致供大于求“车少桩多”资源浪费的情况或出现供不应求“车多桩少”的现象，参考中国专利公开号为“cn113486262a”的一种电动汽车充电站选址方法、系统和可读存储介质，枚举出预设行政区域内所有充电站待选地址；分别测量两两充电站待选地址之间的最短路程，当所述最短路程小于第一预设阈值时，则认定所述两两充电站待选地址为临近充电站待选地址，预设临近充电站待选地址包括充电站待选地址a和充电站待选地址b；沿着最短路程标记出充电站待选地址a和充电站待选地址b的路程中点；以所述路程中点为中心获取预设半径范围内的所有充电需求点；分别测量所有充电需求点到充电站待选地址a的路程，并进行累加得到第一总路程；分别测量所有充电需求点到充电站待选地址b的路程，并进行累加得到第二总路程；将第一总路程与第二总路程中较小的总路程对应的充电站待选地址a或充电站待选地址b进行保留，并剔除较大的总路程对应的充电站待选地址b或充电站待选地址a。该方案仅考虑了地面因素，仅仅避免了充电设施重叠的问题，然而在大多数情况下，由于充电需求点的密集度不同，密集区需要的充电站数量就会增多，需要根据需求量来配置充电站，而并非仅仅依赖地面因素，因此该方案会导致在需求密集区缺少对应充电站的情况发生。


技术实现要素：

3.本发明解决了现有技术仅依靠地面因素没考虑容量需求导致供不应求的问题，提出一种基于数字孪生技术的充电站选址方法，优先考虑容量配置选址，其次再通过地面因素选址，避免出现覆盖范围重叠的情况发生。
4.为实现上述目的，提出以下技术方案：
5.一种基于数字孪生技术的充电站选址方法，包括以下步骤：
6.s1，构建选址数字孪生数据库，所述选址数字孪生数据库包括若干待选充电站地址数据、各待选充电站地址的容量数据、待选址区域的道路数据及待选址区域的若干现有充电桩地址数据和各现有充电桩地址的容量数据；
7.s2，获取待选址区域的所有充电需求点，并绘制待选址区域需求点热力图，设定筛选半径，得到筛选圆框，利用圆框遍历待选址区域需求点热力图，选出圆框内充电需求点的数量大于设定值的所有初选区域；
8.s3，将待选充电站地址和现有充电桩地址混合作为初选地址，根据待选址区域的
道路数据选出初选区域的中心点到所有初选地址的最短路径；
9.s4，根据初选区域的所有充电需求点计算需求容量，按照最短路径从短到长对初选地址进行遍历，直至初选地址的容量累加和大于或等于需求容量时结束遍历，并输出第一选取地址，所述第一选取地址为参与容量累加计算的所有初选地址；
10.s5，对初选地址进行临近筛选，当两两初选地址之间的最短路程小于设定阈值时，若两初选地址有一个是第一选取地址，则保留第一选取地址，去除另一初选地址；若两初选地址有两个是第一选取地址，则全部保留；若两初选地址均不是第一选取地址，根据所有需求点到初选地址的最短路程的累计和最小选取初选地址，并去除另一地址。
11.本发明采用数字孪生技术将现实世界的物理属性转化为虚拟数据保存，数字孪生技术作为实现虚实之间双向映射、动态交互、实时连接的关键途径，能够将物理实体和系统的属性、结构、状态、性能、功能和行为映射到虚拟世界，形成高保真的动态多维、多尺度及多物理量模型。本发明建立待选址区域需求点热力图的目的是用于寻找充电需求点的密集区域，并根据密集区域的总需求进行选址，避免出现供不应求的情况发生，选出第一选取地址，再然后对初选地址进行临近筛选，提出除第一选取地址意外的其余临近初选地址，解决了覆盖范围重叠的问题。
12.作为优选，所述s2还包括去噪步骤：判断所有初选区域是否存在重叠区域，若是，选择重叠次数最多的区域，并获取该区域的中心点，以中心点位圆心，以筛选半径为半径作为降噪后的初选区域，并删除与降噪后的初选区域有重叠的初选区域。本发明设置去噪步骤的作用是提高选址的效率，减少后续运算过程。
13.作为优选，所述s5具体包括以下步骤：
14.s501，分别测量两两初选地址之间的最短路程，当所述最短路程小于第一预设阈值时，则认定所述两两初选地址为临近初选地址；
15.s502，若临近两初选地址有一个是第一选取地址，则保留第一选取地址，去除另一初选地址；若两临近初选地址有两个是第一选取地址，则全部保留；若两初选地址均不是第一选取地址，进入s503；
16.s503，预设临近初选地址包括初选地址a和初选地址b，沿着最短路程标记出初选地址a和初选地址b的路程中点；
17.s504，以所述路程中点为中心获取预设半径范围内的所有充电需求点；
18.s505，分别测量所有充电需求点到初选地址a的路程，并进行累加得到第一总路程；分别测量所有充电需求点到初选地址b的路程，并进行累加得到第二总路程；
19.s506，将第一总路程与第二总路程中较小的总路程对应的初选地址a或初选地址b进行保留，并剔除较大的总路程对应的初选地址b或初选地址a。
20.本发明在临近地址筛选时保留了第一选取地址，以免影响需求密集区域的供给量，同时再根据各需求点到初选地址的总路程筛选出总路程较小者保留，根据地面因素，使得总路程最短，便于新能源汽车充电的同时避免了覆盖范围重叠的问题。
21.作为优选，所述s503具体以下步骤：
22.s531，判断初选地址a和初选地址b是否有且只有一个为现有充电桩地址，若是，保留现有充电桩地址并剔除另一地址，若否，进行s532；
23.s532，沿着最短路程标记出初选地址a和初选地址b的路程中点。
24.本发明在实际选址时还以现有充电站为依据，避免选址地与现有充电站的地址发生冲突，同时也能够剔除现有充电站中已出现的覆盖范围重叠的地址。
25.作为优选，所述s5还包括以下步骤：
26.基于剩余的初选地址重新进行测量两两初选地址之间的最短路程，并判断最短路程是否小于第一预设阈值，如果小于预设阈值，则继续对临近初选地址进行剔除处理；
27.直到经过若干轮剔除处理后，剩余的初选地址之间的最短路程均不小于第一预设阈值，则停止继续剔除处理流程，并将剩余的初选地址作为最终的充电站候选地址。最终的充电站候选地址存在现有充电站地址的全部或部分，当现有充电站地址没有出现在最终的充电站候选地址时，说明该现有充电站地址存在临近地址并且该现有充电站地址的充电站需要拆除。
28.作为优选，所述s3还包括以下步骤：
29.s301，获取一定时间段内待选址区域的历史遥感图像；
30.s302，在所述历史遥感图像中标记出所有初选地址；
31.s303，根据历史遥感图像记录每个初选地址出现水浸的次数；
32.s304，剔除水浸次数超过设定值的初选地址。
33.本发明的有益效果是：本发明建立待选址区域需求点热力图的目的是用于寻找充电需求点的密集区域，并根据密集区域的总需求进行选址，避免出现供不应求的情况发生，选出第一选取地址，再然后对初选地址进行临近筛选，提出除第一选取地址意外的其余临近初选地址，解决了覆盖范围重叠的问题。
附图说明
34.图1是实施例的方法流程图；
35.图2是实施例的待选址区域需求点热力图的示意图。
具体实施方式
36.实施例：
37.本实施例提出一种基于数字孪生技术的充电站选址方法，参考图1，包括以下步骤：
38.s1，构建选址数字孪生数据库，选址数字孪生数据库包括若干待选充电站地址数据、各待选充电站地址的容量数据、待选址区域的道路数据及待选址区域的若干现有充电桩地址数据和各现有充电桩地址的容量数据；
39.s2，获取待选址区域的所有充电需求点，并绘制待选址区域需求点热力图，设定筛选半径，得到筛选圆框，利用圆框遍历待选址区域需求点热力图，选出圆框内充电需求点的数量大于设定值的所有初选区域；参考图2，s2还包括去噪步骤：判断所有初选区域是否存在重叠区域，若是，选择重叠次数最多的区域，并获取该区域的中心点，以中心点位圆心，以筛选半径为半径作为降噪后的初选区域，并删除与降噪后的初选区域有重叠的初选区域。本发明设置去噪步骤的作用是提高选址的效率，减少后续运算过程。
40.图2中a表示充电需求点，假设圆框内充电需求点的数量超过10个，则选定该区域为初选区域，遍历待选址区域需求点热力图后得到初选区域a、初选区域b和初选区域c，初
选区域范围与圆框一致，然后进行重叠区域判断，得到重叠区域最多区域d，然后获取区域d的中心点作为圆心，以筛选半径为半径作为降噪后的初选区域e，并删除与降噪后的初选区域有重叠的初选区域a、初选区域b和初选区域c。
41.s3，将待选充电站地址和现有充电桩地址混合作为初选地址，根据待选址区域的道路数据选出初选区域的中心点到所有初选地址的最短路径；s3还包括以下步骤：
42.s301，获取一定时间段内待选址区域的历史遥感图像；
43.s302，在历史遥感图像中标记出所有初选地址；
44.s303，根据历史遥感图像记录每个初选地址出现水浸的次数；
45.s304，剔除水浸次数超过设定值的初选地址。
46.s4，根据初选区域的所有充电需求点计算需求容量，按照最短路径从短到长对初选地址进行遍历，直至初选地址的容量累加和大于或等于需求容量时结束遍历，并输出第一选取地址，第一选取地址为参与容量累加计算的所有初选地址；
47.s5，对初选地址进行临近筛选，当两两初选地址之间的最短路程小于设定阈值时，若两初选地址有一个是第一选取地址，则保留第一选取地址，去除另一初选地址；若两初选地址有两个是第一选取地址，则全部保留；若两初选地址均不是第一选取地址，根据所有需求点到初选地址的最短路程的累计和最小选取初选地址，并去除另一地址。s5具体包括以下步骤：
48.s501，分别测量两两初选地址之间的最短路程，当最短路程小于第一预设阈值时，则认定两两初选地址为临近初选地址；
49.s502，若临近两初选地址有一个是第一选取地址，则保留第一选取地址，去除另一初选地址；若两临近初选地址有两个是第一选取地址，则全部保留；若两初选地址均不是第一选取地址，进入s503；
50.s503，预设临近初选地址包括初选地址a和初选地址b，沿着最短路程标记出初选地址a和初选地址b的路程中点；s503具体以下步骤：
51.s531，判断初选地址a和初选地址b是否有且只有一个为现有充电桩地址，若是，保留现有充电桩地址并剔除另一地址，若否，进行s532；
52.s532，沿着最短路程标记出初选地址a和初选地址b的路程中点。
53.本发明在实际选址时还以现有充电站为依据，避免选址地与现有充电站的地址发生冲突，同时也能够剔除现有充电站中已出现的覆盖范围重叠的地址。
54.s504，以路程中点为中心获取预设半径范围内的所有充电需求点；
55.s505，分别测量所有充电需求点到初选地址a的路程，并进行累加得到第一总路程；分别测量所有充电需求点到初选地址b的路程，并进行累加得到第二总路程；
56.s506，将第一总路程与第二总路程中较小的总路程对应的初选地址a或初选地址b进行保留，并剔除较大的总路程对应的初选地址b或初选地址a。
57.s5还包括以下步骤：
58.基于剩余的初选地址重新进行测量两两初选地址之间的最短路程，并判断最短路程是否小于第一预设阈值，如果小于预设阈值，则继续对临近初选地址进行剔除处理；
59.直到经过若干轮剔除处理后，剩余的初选地址之间的最短路程均不小于第一预设阈值，则停止继续剔除处理流程，并将剩余的初选地址作为最终的充电站候选地址。最终的
充电站候选地址存在现有充电站地址的全部或部分，当现有充电站地址没有出现在最终的充电站候选地址时，说明该现有充电站地址存在临近地址并且该现有充电站地址的充电站需要拆除。
60.本发明在临近地址筛选时保留了第一选取地址，以免影响需求密集区域的供给量，同时再根据各需求点到初选地址的总路程筛选出总路程较小者保留，根据地面因素，使得总路程最短，便于新能源汽车充电的同时避免了覆盖范围重叠的问题。
61.本发明采用数字孪生技术将现实世界的物理属性转化为虚拟数据保存，数字孪生技术作为实现虚实之间双向映射、动态交互、实时连接的关键途径，能够将物理实体和系统的属性、结构、状态、性能、功能和行为映射到虚拟世界，形成高保真的动态多维、多尺度及多物理量模型。本发明建立待选址区域需求点热力图的目的是用于寻找充电需求点的密集区域，并根据密集区域的总需求进行选址，避免出现供不应求的情况发生，选出第一选取地址，再然后对初选地址进行临近筛选，提出除第一选取地址意外的其余临近初选地址，解决了覆盖范围重叠的问题。