一种可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统及控制方法与流程

1.本发明涉及智能充电桩技术领域，更具体地说，涉及一种可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统及控制方法。


背景技术：

2.随着国产新能源车辆销售量爆炸式的增长势头，新能源车大有取代燃油车的趋势。新能源汽车被视为中国从汽车大国到汽车强国转换的关键要素。
3.于国家而言降低碳排放，减少化石能源的依赖，促进经济转型。于个人大幅降低车辆的使用成本，提升出行舒适度。因此，充电桩是新能源汽车的补能设施中最基础的抓手，是国家公布的新基建计划之一。
4.由于现阶段公共的新能源充电桩还处在普及阶段，在一些情况下，新能源汽车还存在充电难的问题。例如经常有燃油车占用新能源车停车充电位违停。一般而言，普通的充电桩只要求有充电、收费、故障提示等功能便可以满足用户的基本需求，无法控制不明牌照的车辆进出，无语音提示，不够智能。
5.前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统及控制方法，该智能充电桩停车系统克服了燃油车占位新能源充电桩的违停问题。
7.本发明提供一种可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统，包括摄像头单元、车位锁单元、mcu模块、无线通讯模块及rs485通讯模块；所述摄像头单元安装于充电桩上，所述车位锁单元安装于所述充电桩前面的停车位上；所述摄像头单元和所述车位锁单元通过所述无线通讯模块连接，所述摄像头单元和所述mcu模块通过所述rs485通讯模块连接；所述摄像头单元经过轮询方式采集车牌信息并运算处理，将运算数据的结果发送给所述车位锁单元，所述车位锁单元的锁升降可被所述摄像头单元无线通讯控制。
8.进一步地，所述摄像头单元包括供电模块、无线通讯模块、摄像头模块、语音模块及rs485通讯模块；所述供电模块、所述无线通讯模块、所述摄像头模块、所述语音模块及所述rs485通讯模块均与所述mcu模块连接；所述供电模块用于给所述无线模块、所述摄像头模块、所述语音模块以及所述mcu模块供电；所述摄像头模块用于图像采集识别，并将数据传输给所述mcu模块；所述mcu模块通过pmw输出控制所述语音模块，所述rs485通讯模块通过通用异步收发传输器和所述mcu模块连接。
9.进一步地，所述车位锁单元包括电池模块、无线通讯模块、步进电机模块、距离传感器模块及锁到位模块，所述电池模块、所述无线通讯模块、所述步进电机模块、所述距离传感器模块以及所述锁到位模块均与所述mcu模块相连接；所述电池模块用于给所述无线通讯模块、所述步进电机模块、所述距离传感器模块以及所述锁到位模块供电；所述步进电机模块通过通用可编程io接口和所述mcu模块连接，所述mcu模块通过通用可编程io接口外
部中断输入来控制所述距离传感器模块以及所述锁到位模块。
10.进一步地，所述电池模块采用可充电电池，所述步进电机模块采用五线四相电机，所述距离传感器模块采用超声波测距，所述锁到位模块的信号采用光耦检测。
11.进一步地，所述供电模块采用24v开关电源供电，所述摄像头模块选取500w像素的高清摄像头，图像处理与通讯选用wifi通讯功能的32位单片机；所述语音模块选取喇叭，rs485通讯模块的电路选取1mbit/s的电平转换芯片。
12.本发明还提供一种控制方法，应用于上述的可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统，所述控制方法包括以下步骤：位于充电桩的esp32模组通过高清摄像头h2以300ms一个周期的速，轮询对充电桩前面130度的区域范围拍照，摄像头单元通过图像处理算法，执行双hsv颜色阈值定位、车牌旋转矫正、字符分割和提取、车牌字符识别四个步骤识别出车辆信息；将识别出的车牌号与新能源车牌标准做比较，若比较结果与新能源车牌标准一致，认为该车为新能源车，否则为其他车辆；若是检测到当前进入车位的为新能源车，摄像头单元的esp32模组通过2.4ghz频段的无线通讯的方式将数据流发送给车位锁单元的esp32wifi模组，并启通过pwm输出控制扬声器u7模组对用户进行语音提示；摄像头单元预留的rs485通讯模块，用于和充电桩控制的单元通讯；车位锁单元的esp32wif模组作为从当在接收到主机发送来的落锁指令后，esp32通过控制io4、io5、io16、io17输出脉冲的的方式控制pnp型三极管的通断控制电机绕组上有电流通过间接控制五线四相单极性永磁步进电机u7正转或者反转，推动车位锁升起或落下；车位锁单元拥有一个用于检测车位锁是否升降到位的光耦检测模块，用于检测车位锁是否升锁或者落锁完成；车位锁单元还拥有一个超声波测距模组，该模组用检测车地盘和超声波传感器之间的距离，软件中设置距离阈值为40厘米。
13.本发明提供的可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统，减少燃油车停放在新能源车公共充电桩停车位的问题，提高充电桩的利用率；同时采用无线通讯的方式，减少现场布线的麻烦，也易于设备维护。
附图说明
14.图1为本发明实施例提供的可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统的结构示意图。
15.图2为图1中可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统的摄像头单元的结构示意图。
16.图3为图1中可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统的车位锁单元的结构示意图。
17.图4为本发明实施例提供的esp32模组内部集成复位电路、晶振电路的示意图。
18.图5为本发明实施例提供的摄像头单元识别车辆的电路示意图。
19.图6为本发明实施例提供的语音模块进行语音提示的电路示意图。
20.图7为本发明实施例提供的锁到位模块控制车位锁的电路示意图。
21.图8为本发明实施例提供的距离传感器模块测距的电路示意图。
22.图9为本发明实施例提供的车位锁单元检测车位锁的电路示意图。
23.附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：1、摄像头单元11、供电模块13、摄像头模块14、语音模块2、车位锁单元21、电池模块23、步进电机模块24、距离传感器模块25、锁到位模块3、mcu模块4、无线通讯模块5、rs485通讯模块
实施方式
24.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
25.本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
实施例
26.图1为本发明实施例提供的可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统的结构示意图。请参照图1，本发明实施例提供的可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统，包括摄像头单元1、车位锁单元2、mcu模块3、无线通讯模块4及rs485通讯模块5；所述摄像头单元1安装于充电桩上，所述车位锁单元2安装于所述充电桩前面的停车位上；所述摄像头单元1和所述车位锁单元2通过所述无线通讯模块4连接，所述摄像头单元1和所述mcu模块3通过所述rs485通讯模块5连接；所述摄像头单元1经过轮询方式采集车牌信息并运算处理，将运算数据的结果发送给所述车位锁单元2，所述车位锁单元2的锁升降可被所述摄像头单元1无线通讯控制。
27.需要说明的是，车位锁单元2的锁升降可被摄像头单元1无线通讯控制；车位锁单元2的距离传感器模块24和锁到位检测模块25，有保护车辆底盘的作用。
28.本发明提供的可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统，减少燃油车停放在新能源车公共充电桩停车位的问题，提高充电桩的利用率；同时采用无线通讯的方式，减少现场布线的麻烦，也易于设备维护。
29.图2为图1中可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统的摄像头单元的结构示意图。请参照图2，本发明的摄像头单元1包括供电模块11、无线通讯模块4、摄像头模块13、语音模块14及rs485通讯模块5；所述供电模块11、所述无线通讯模块4、所述摄像头模块13、所述语音模块14及所述rs485通讯模块5均与所述mcu模块3连接；所述供电模块11用于给所述无线模块、所述摄像头模块13、所述语音模块14以及所述mcu模块3供电；所述摄像头模块13用于图像采集识别，并将数据传输给所述mcu模块3；所述mcu模块3通过pmw输出控制所述语音模块14，所述rs485通讯模块5通过通用异步收发传输器和所述mcu模块3连接。
30.图3为图1中可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统的车位锁单元的结构示意图。请参照图3，本发明的车位锁单元2包括电池模块21、无线通讯模块4、步进电机模块23、距离传感器模块24及锁到位模块25，所述电池模块21、所述无线通讯模块4、所述步进电机
模块23、所述距离传感器模块24以及所述锁到位模块25均与所述mcu模块3相连接；所述电池模块21用于给所述无线通讯模块4、所述步进电机模块23、所述距离传感器模块24以及所述锁到位模块25供电；所述步进电机模块23通过通用可编程io接口和所述mcu模块3连接，所述mcu模块3通过通用可编程io接口外部中断输入来控制所述距离传感器模块24以及所述锁到位模块25。
31.需要说明的是，电池模块21采用可充电电池，所述步进电机模块23采用五线四相电机，所述距离传感器模块24采用超声波测距，所述锁到位模块25的信号采用光耦检测；供电模块11采用24v开关电源供电，所述摄像头模块13选取500w像素的高清摄像头，图像处理与通讯选用wifi通讯功能的32位单片机；所述语音模块14选取喇叭，rs485通讯模块5的电路选取1mbit/s的电平转换芯片。
实施例
32.图4为本发明实施例提供的esp32模组内部集成复位电路、晶振电路的示意图，图5为本发明实施例提供的摄像头单元识别车辆的电路示意图。请参照图4、图5，本实施例提供一种控制方法，应用于实施例1中的可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统，该控制方法包括以下步骤：s1：位于充电桩的esp32模组通过高清摄像头h2以300ms一个周期的速，轮询对充电桩前面130度的区域范围拍照，摄像头单元通过图像处理算法，执行双hsv颜色阈值定位、车牌旋转矫正、字符分割和提取、车牌字符识别四个步骤识别出车辆信息（如图5所示）；s2：将识别出的车牌号与新能源车牌标准做比较，若比较结果与新能源车牌标准一致，认为该车为新能源车，否则为其他车辆；s3：若是检测到当前进入车位的为新能源车，摄像头单元的esp32模组通过2.4ghz频段的无线通讯的方式将数据流发送给车位锁单元的esp32wifi模组，并启通过pwm输出控制扬声器u7模组对用户进行语音提示（如图6所示）；s4：摄像头单元预留的rs485通讯模块，用于和充电桩控制的单元通讯；s5：车位锁单元的esp32wif模组作为从当在接收到主机发送来的落锁指令后，esp32通过控制io4、io5、io16、io17输出脉冲的的方式控制pnp型三极管的通断控制电机绕组上有电流通过间接控制五线四相单极性永磁步进电机u7正转或者反转，推动车位锁升起或落下（如图7所示）；具体地，该款电机的步距角为5.625
°
/64，旋转角度与脉冲之间的计算公式：pulse=(angle/5.625) * 64 ，例如，电机转动一圈，需要（360/5.625）*64 = 4096个脉冲；s6：车位锁单元拥有一个用于检测车位锁是否升降到位的光耦检测模块，用于检测车位锁是否升锁或者落锁完成。具体检测方式是，esp32开启外部输入中断，触发方式为电平变化。当落锁完成在光耦的u2的2号引脚与gnd短接，u2内部的发光二极管被点亮，u2的4号引脚与3号引脚导通，此时u2的4号引脚的电平与3号引脚的电平一致即padlock_in点为低电平，触发esp32的外部中断。经过算法上的滤波处理，辨识出该信号为稳定的落锁到位信号。车位锁单元通过自身的esp32的wifi模块将信息通知给摄像头单元，摄像头单元通过语音提示车主可以停车，防止剐蹭，如图9所示；s7：车位锁单元还拥有一个超声波测距模组，该模组用检测车地盘和超声波传感
器之间的距离，软件中设置距离阈值为40厘米。适用情景为，当新能源车辆进入停车位以后，此时车位锁是落锁的状态，是为了双重保证此时刻的车位锁不升起的，而加入的保护装置。具体检测方式是，当车位落锁以后，车位锁单元软件中提高超声波测距任务的任务优先级，esp32模组通过tr触发信号发送出一个大于10us的ttl信号给到超声波模组u6，超声波模u6组会发出8个频率为40khz的脉冲信号，这个脉冲信号通过超声波模块发出后，回响信号输出引脚ec会输出高电平。超声波遇到障碍物返回后，回响信号重新输出低电平，根据高电平的宽度计算距离，距离=回响信号高电平时间*声速/2，如图8所示。
33.基于上文的描述可知，本发明优点在于：本发明提供的可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统，减少燃油车停放在新能源车公共充电桩停车位的问题，提高充电桩的利用率；同时采用无线通讯的方式，减少现场布线的麻烦，也易于设备维护。
34.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统，其特征在于，包括摄像头单元（1）、车位锁单元（2）、mcu模块（3）、无线通讯模块（4）及rs485通讯模块（5）；所述摄像头单元（1）安装于充电桩上，所述车位锁单元（2）安装于所述充电桩前面的停车位上；所述摄像头单元（1）和所述车位锁单元（2）通过所述无线通讯模块（4）连接，所述摄像头单元（1）和所述mcu模块（3）通过所述rs485通讯模块（5）连接；所述摄像头单元（1）经过轮询方式采集车牌信息并运算处理，将运算数据的结果发送给所述车位锁单元（2），所述车位锁单元（2）的锁升降可被所述摄像头单元（1）无线通讯控制。2.根据权利要求1所述的可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统，其特征在于，所述摄像头单元（1）包括供电模块（11）、无线通讯模块（4）、摄像头模块（13）、语音模块（14）及rs485通讯模块（5）；所述供电模块（11）、所述无线通讯模块（4）、所述摄像头模块（13）、所述语音模块（14）及所述rs485通讯模块（5）均与所述mcu模块（3）连接；所述供电模块（11）用于给所述无线模块、所述摄像头模块（13）、所述语音模块（14）以及所述mcu模块（3）供电；所述摄像头模块（13）用于图像采集识别，并将数据传输给所述mcu模块（3）；所述mcu模块（3）通过pmw输出控制所述语音模块（14），所述rs485通讯模块（5）通过通用异步收发传输器和所述mcu模块（3）连接。3.根据权利要求1所述的可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统，其特征在于，所述车位锁单元（2）包括电池模块（21）、无线通讯模块（4）、步进电机模块（23）、距离传感器模块（24）及锁到位模块（25），所述电池模块（21）、所述无线通讯模块（4）、所述步进电机模块（23）、所述距离传感器模块（24）以及所述锁到位模块（25）均与所述mcu模块（3）相连接；所述电池模块（21）用于给所述无线通讯模块（4）、所述步进电机模块（23）、所述距离传感器模块（24）以及所述锁到位模块（25）供电；所述步进电机模块（23）通过通用可编程io接口和所述mcu模块（3）连接，所述mcu模块（3）通过通用可编程io接口外部中断输入来控制所述距离传感器模块（24）以及所述锁到位模块（25）。4.根据权利要求3所述的可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统，其特征在于，所述电池模块（21）采用可充电电池，所述步进电机模块（23）采用五线四相电机，所述距离传感器模块（24）采用超声波测距，所述锁到位模块（25）的信号采用光耦检测。5.根据权利要求2所述的可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统，其特征在于，所述供电模块（11）采用24v开关电源供电，所述摄像头模块（13）选取500w像素的高清摄像头，图像处理与通讯选用wifi通讯功能的32位单片机；所述语音模块（14）选取喇叭，rs485通讯模块（5）的电路选取1mbit/s的电平转换芯片。6.一种控制方法，应用于权利要求1-5中任意一项所述的可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：位于充电桩的esp32模组通过高清摄像头h2以300ms一个周期的速，轮询对充电桩前面130度的区域范围拍照，摄像头单元通过图像处理算法，执行双hsv颜色阈值定位、车牌旋转矫正、字符分割和提取、车牌字符识别四个步骤识别出车辆信息；
将识别出的车牌号与新能源车牌标准做比较，若比较结果与新能源车牌标准一致，认为该车为新能源车，否则为其他车辆；若是检测到当前进入车位的为新能源车，摄像头单元的esp32模组通过2.4ghz频段的无线通讯的方式将数据流发送给车位锁单元的esp32wifi模组，并启通过pwm输出控制扬声器u7模组对用户进行语音提示；摄像头单元预留的rs485通讯模块，用于和充电桩控制的单元通讯；车位锁单元的esp32wif模组作为从当在接收到主机发送来的落锁指令后，esp32通过控制io4、io5、io16、io17输出脉冲的的方式控制pnp型三极管的通断控制电机绕组上有电流通过间接控制五线四相单极性永磁步进电机u7正转或者反转，推动车位锁升起或落下；车位锁单元拥有一个用于检测车位锁是否升降到位的光耦检测模块，用于检测车位锁是否升锁或者落锁完成；车位锁单元还拥有一个超声波测距模组，该模组用检测车地盘和超声波传感器之间的距离，软件中设置距离阈值为40厘米。

技术总结
本发明涉及一种可识别新能源车牌的智能充电桩停车系统及控制方法，包括摄像头单元、车位锁单元、MCU模块、无线通讯模块及RS485通讯模块；所述摄像头单元安装于充电桩上，所述车位锁单元安装于所述充电桩前面的停车位上；所述摄像头单元和所述车位锁单元通过所述无线通讯模块连接，所述摄像头单元和所述MCU模块通过所述RS485通讯模块连接；所述摄像头单元经过轮询方式采集车牌信息并运算处理，将运算数据的结果发送给所述车位锁单元，所述车位锁单元的锁升降可被所述摄像头单元无线通讯控制。优点在于：减少燃油车停放在新能源车公共充电桩停车位的问题，提高充电桩的利用率；同时采用无线通讯的方式，减少现场布线的麻烦，也易于设备维护。也易于设备维护。也易于设备维护。


技术研发人员：张锋 赵凯 苏轩
受保护的技术使用者：上海华建电力设备股份有限公司
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/6/28