基于团划分的静态充电桩部署方法技术

本发明专利技术公开了一种基于团划分的静态充电桩部署方法，包括针对SEB和SCP建立网络模型；将若干个SEB分布图划分为相对密集区域和相对稀疏区域，确定若干个SEB分布图中的相对密集区域的交集区域为SCP充电范围；构建满足能够覆盖所有目标区域内所有SEB的最少SCP数量优化函数；解决优化函数问题得到SCP的初步部署位置；对SCP的初步部署位置进行优化得到最终的SCP的部署位置。本发明专利技术通过构建优化模型、对优化模型进行求解并进行优化的过程，确定了静态充电桩的部署位置，因此本发明专利技术方法能够更好的适用于动态变化的SEB分布情况，能够尽可能的最小化SCP部署数量，而且本发明专利技术方法的可靠性高，SCP部署的效果较好。

Static Charging Pile Deployment Method Based on Group Division

The invention discloses a static charging pile deployment method based on group partition, which includes establishing network model for SEB and SCP; dividing several SEB distribution maps into relatively dense areas and relatively sparse areas, determining that the intersection areas of relatively dense areas in several SEB distribution maps are SCP charging areas; and constructing the minimum number of SCPs that can cover all SEBs in all target areas. Optimize the function; solve the optimization function problem to get the initial deployment location of SCP; optimize the initial deployment location of SCP to get the final deployment location of SCP. The method of the invention determines the deployment position of the static charging pile by constructing the optimization model, solving the optimization model and optimizing the process. Therefore, the method of the invention can be better applied to the dynamic change of SEB distribution, and can minimize the number of SCP deployment as far as possible. Moreover, the method of the invention has high reliability and good effect of SCP deployment.

【技术实现步骤摘要】
基于团划分的静态充电桩部署方法
本专利技术具体涉及一种基于团划分的静态充电桩部署方法。
技术介绍
随着经济技术的发展，共享经济以一种新兴经济模式快速发展，而且也已经广泛的渗透人们生活的多个领域，其中，从共享单车开始，衍生出共享电单车SharedElectricBicycle(SEB)，共享汽车等一系列共享出行工具。相较于共享单车而言，能量问题是限制SEB发展的主要影响因素，因此，解决SEB的能量问题是促进SEB进一步发展的重要环节。目前市面上主要存在的SEB品牌，其主要的充电方式分为三类，分别是a)采用移动充电车为SEB进行充电，但是受到交通堵塞，移动充电车成本过高等问题，采用这一方式的运营公司并不多；b)通过人工携带电瓶进行人工能量补充，这一方式效率较低，需要大量人力物力投入，并不利于运营公司长期发展；c)通过部署静态充电桩StaticChargingPile(SCP)，通过定点归还SCP进行电量补充。目前，市面上采用SCP进行电量补充的方式较为常见，但是目前的SCP部署往往是根据SEB的最初投放情况进行确定的，而SEB具有高流动性的特点，只根据最初投放情况部署SCP并不适合，同时，SCP有较高的土地占用率，成本也较高，这将导致运营公司的前期投资成本较高，所以找到一种部署最少数量的SCP以适应SEB动态变化的优化部署方法，成为了当务之急。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可靠性高且效果较好的基于团划分的静态充电桩部署方法。本专利技术提供的这种基于团划分的静态充电桩部署方法，包括如下步骤：S1.针对共享电单车SEB和静态充电桩SCP建立网络模型；S2.针对步骤S1建立的网络模型，将若干个SEB分布图划分为相对密集区域和相对稀疏区域，并确定若干个SEB分布图中的相对密集区域的交集区域为SCP充电范围，所述的相对密集区域的定义为包含最多SEB的区域，如将SEB分布图划分为2个部分，区域A包含65个SEB，而区域B包含34个SEB，区域A相对于区域B而言包含更多的SEB，则区域A为相对密集区域，相应得，区域B为相对稀疏区域，即定义为包含较少SEB的区域；S3.构建满足能够覆盖所有目标区域内所有SEB的最少SCP数量优化函数；S4.基于团划分问题，解决步骤S3构建的优化函数问题，得到SCP的初步部署位置；S5.对步骤S4得到的SCP的初步部署位置进行优化，从而得到最终的SCP的部署位置。步骤S2所述的将若干个SEB分布图划分为相对密集区域和相对稀疏区域，具体为采用k-means算法将若干个SEB分布图划分为相对密集区域和相对稀疏区域。步骤S2所述的确定若干个SEB分布图中的相对密集区域的交集区域为SCP充电范围，具体为采用如下规则确定SCP充电范围：R1.若相对密集区域b1,b2,...,be不存在唯一的交集，则计算所有交集中的SEB个数的平均值，将包含SEB个数高于平均值的交集区域视为SCP充电范围Pimportant；R2.若相对密集区域b1,b2,...,be存在唯一的交集，则将该交集区域视为SCP充电范围Pimportant；R3.若相对密集区域b1,b2,...,be两两均互不相交，则计算相对密集区域b1,b2,...,be内SEB个数的平均值，将所包含的SEB个数不低于平均值的相对密集区域视为SCP充电范围Pimportant。步骤S3所述的构建满足能够覆盖所有目标区域内所有SEB的最少SCP数量优化函数，具体为采用步骤进行构建：A.采用如下算式计算SCP的待选部署区域D：D＝D∩∪Dal式中D∩＝{D∩1,D∩2,...,D∩s}表示SCP充电范围Pimportant区域内所有SEB的所属范围交集；表示所有与任意剩余SEB都不存在交集的SEB的所属范围；B.采用如下算式计算待选部署区域Dj内的SEB集合Gj：式中|N|为SEB个数；di为SEBi的所属范围；C.采用如下模型作为最少SCP数量优化函数：约束条件：式中i∈{1,2,...,|G|}，xj∈{0,1}，cij∈{0,1}，|D|为待选部署区域的个数；步骤S4所述的基于团划分问题，解决步骤S3构建的优化函数问题，具体为采用启发式算法解决团划分问题，从而解决步骤S3构建的优化函数问题。步骤S5所述的对步骤S4得到的SCP的初步部署位置进行优化，具体为采用如下规则进行优化：r1.若同一团内的SEB具有唯一的公共区域，则该公共区域的几何中心位置则为SCP的部署位置；r2.若同一团内的SEB不存在唯一的公共区域，则在该团内依次隔离任意一个SEB所属的区域，判断剩余的SEB是否存在唯一的公共区域：若存在唯一的公共区域，则将该唯一的公共区域的几何中心位置和被隔离的SEB所属区域的几何中心位置作为SCP的部署位置；若在该团内依次隔离任意一个SEB所属的区域均未找到唯一的公共区域，则在所产生的交集区域的几何中心位置部署SCP。r3.若在同一团内，3个SEB所属的范围形成了3个公共区域，且该3个公共区域相较于1点，则将该公共点作为SCP的部署位置。本专利技术提供的这种基于团划分的静态充电桩部署方法，通过构建优化模型、对优化模型进行求解并进行优化的过程，确定了静态充电桩的部署位置，因此本专利技术方法能够更好的适用于动态变化的SEB分布情况，能够尽可能的最小化SCP部署数量，而且本专利技术方法的可靠性高，SCP部署的效果较好。附图说明图1为本专利技术方法的方法流程图。图2为本专利技术方法的网络模型示意图。图3为本专利技术方法所构建的SEB无向图的示意图。图4为本专利技术方法的对SCP的初步部署位置进行优化的第一规则适用情况示意图。图5为本专利技术方法的对SCP的初步部署位置进行优化的第二规则适用情况示意图。图6为本专利技术方法的对SCP的初步部署位置进行优化的第三规则适用情况示意图。图7为本专利技术方法的实施例提供的SEB所属范围对SCP所需个数影响的效果示意图。图8为本专利技术方法的实施例提供的不同SEB分布情况图下Pimportant区域内SEB个数与所需SCP个数的效果示意图。具体实施方式如图1所示为本专利技术方法的方法流程图：本专利技术提供的这种基于团划分的静态充电桩部署方法，包括如下步骤：S1.针对共享电单车SEB和静态充电桩SCP建立网络模型；本专利技术将SEB视为无线可充电传感器网络中的传感器节点，SCP视为静态能量源；假设部署若干规格相同的SCP于二维区域内，不考虑障碍物的存在；SCP有半径为r的充电覆盖范围，这是指存在于SCP充电覆盖范围内的SEB将由该SCP负责充电(如图2所示)；假设有N个规格相同的SEB(N>1)，用Ni表示每个SEB，SEB集合为N＝{N1,N2,...,NN}；不考虑障碍物的存在，采用一对一充电方式，即一个SEB仅能由一个SCP进行充电，因此，每个SEB有其所属充电范围di；S2.针对步骤S1建立的网络模型，将若干个SEB分布图划分为相对密集区域和相对稀疏区域，并确定若干个SEB分布图中的相对密集区域的交集区域为SCP充电范围；所述的相对密集区域的定义为包含最多SEB的区域，如将SEB分布图划分为2个部分，区域A包含65个SEB，而区域B包含34个SEB，区域A相对于区域B而言包含更多的SEB，则区域A为相对密集区域，相应得，区域B为相对稀疏区域，即定义为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于团划分的静态充电桩部署方法，包括如下步骤：S1.针对共享电单车SEB和静态充电桩SCP建立网络模型；S2.针对步骤S1建立的网络模型，将若干个SEB分布图划分为相对密集区域和相对稀疏区域，并确定若干个SEB分布图中的相对密集区域的交集区域为SCP充电范围；所述的相对密集区域的定义为包含最多SEB的区域；S3.构建满足能够覆盖所有目标区域内所有SEB的最少SCP数量优化函数；S4.基于团划分问题，解决步骤S3构建的优化函数问题，得到SCP的初步部署位置；S5.对步骤S4得到的SCP的初步部署位置进行优化，从而得到最终的SCP的部署位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于团划分的静态充电桩部署方法，包括如下步骤：S1.针对共享电单车SEB和静态充电桩SCP建立网络模型；S2.针对步骤S1建立的网络模型，将若干个SEB分布图划分为相对密集区域和相对稀疏区域，并确定若干个SEB分布图中的相对密集区域的交集区域为SCP充电范围；所述的相对密集区域的定义为包含最多SEB的区域；S3.构建满足能够覆盖所有目标区域内所有SEB的最少SCP数量优化函数；S4.基于团划分问题，解决步骤S3构建的优化函数问题，得到SCP的初步部署位置；S5.对步骤S4得到的SCP的初步部署位置进行优化，从而得到最终的SCP的部署位置。2.根据权利要求1所述的基于团划分的静态充电桩部署方法，其特征在于步骤S2所述的将若干个SEB分布图划分为相对密集区域和相对稀疏区域，具体为采用k-means算法将若干个SEB分布图划分为相对密集区域和相对稀疏区域。3.根据权利要求2所述的基于团划分的静态充电桩部署方法，其特征在于步骤S2所述的确定若干个SEB分布图中的相对密集区域的交集区域为SCP充电范围，具体为采用如下规则确定SCP充电范围：R1.若相对密集区域b1,b2,...,be不存在唯一的交集，则计算所有交集中的SEB个数的平均值，将包含SEB个数高于平均值的交集区域视为SCP充电范围Pimportant；R2.若相对密集区域b1,b2,...,be存在唯一的交集，则将该交集区域视为SCP充电范围Pimportant；R3.若相对密集区域b1,b2,...,be两两均互不相交，则计算相对密集区域b1,b2,...,be内SEB个数的平均值，将所包含的SEB个数不低于平均值的相对密集区域视为SCP充电范围Pimportant。4.根据权利要求3所述的基于团划分的静态充电桩部署方法，其特征在于步...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟萍，徐爱昆，奎晓燕，张艺雯，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43