基于计算机视觉与CIM的无感充电桩交易可视化管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于计算机视觉与CIM的无感充电桩交易可视化管理系统。该系统基于充电桩城市信息模型实现充电桩可视化管理，包括：感知子系统、充电准备子系统、电子商务子系统、可视化管理子系统；感知子系统，用于感知车辆信息；充电准备子系统，用于当车辆进入相机视野时，基于停车区域校准以及用户权限核准结果进行充电准备；电子商务子系统，用于进行充电服务计费和费用支付；可视化管理子系统，用于显示区域的充电桩占用状态，便于管理员监管。利用本发明专利技术，可以在停车场充电场景中，实现充电桩自动启动、计费、扣费等操作，简化操作流程、设备维护成本低，不仅可以异地充电，而且便于集中管理。

Visual management system of senseless charge point transaction based on computer vision and CIM

【技术实现步骤摘要】
基于计算机视觉与CIM的无感充电桩交易可视化管理系统
本专利技术涉及城市信息模型CIM、电子商务、计算机视觉领域，具体涉及一种基于计算机视觉和CIM的无感充电桩交易可视化管理系统。
技术介绍
近年来具有绿色、低碳、高效等特点的新能源汽车应运而生。随着技术的发展，各种类型的新能源电车层出不穷，新能源汽车的出现减少了汽车尾气中温室气体的排放，有利于保护人类赖以生存的生态环境。新能源汽车以电能作为能源，因此需要大量充电桩作为能源补充。目前充电桩使用“加油站式”一次性交易的逻辑，充电桩需要二维码，或NFC等显示验证设备，这种设备容易受到恶意破坏，当显示、验证的设备发生损坏时，充电桩无法使用，同时使用流程过于繁琐。当使用一次性交易逻辑时，用户首先要一次性支付费用，用户中间临时有事断电驾车离开，剩余充电金额无法再次续用，完成不了断电异地续充，给用户带来经济损失。充电桩分布较为分散，充电桩公司无法直观地对充电桩进行监督管理，不仅维护困难，而且存在着一定的安全隐患。因此，现有充电桩交易管理技术存在流程繁琐、设备维护成本大、无法实现异地充电、缺少集中管理等问题。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于计算机视觉和CIM的无感充电桩交易可视化管理系统，该系统实现了CIM信息模型、无感停车、可视化管理、电子商务的融合，简化操作流程、设备维护成本低、能够异地充电、实现可视化集中管理。一种基于计算机视觉和CIM的无感充电桩交易可视化管理系统，该系统基于充电桩城市信息模型CPCIM实现充电桩可视化管理，充电桩城市信息模型CPCIM包括充电桩所在停车场的地理位置、充电桩ID以及对应车位感兴趣区域地理坐标、单应矩阵，该系统包括感知子系统、电子商务子系统、可视化管理子系统：感知子系统，用于感知车辆信息，感知子系统包括：车辆型号感知单元，用于基于第一深度神经网络推理模块对画面中车辆的图像进行分类，得到车型信息；车牌号感知单元，用于基于第二深度神经网络推理模块进行车牌号检测；车牌二维位姿感知单元，用于基于第三深度神经网络推理模块获取车辆轮胎关键点位置信息；充电准备子系统，用于当车辆进入相机视野时进行充电准备，包括：停车区域校准单元，用于根据单应矩阵将车辆轮胎关键点坐标变换到充电桩城市信息模型CPCIM的地理坐标系，对车辆进行停车区域校准；权限核准单元，用于根据车牌号、车型信息对车辆的充电权限进行核准；充电就绪单元，用于当监测到车辆进入车位感兴趣区域且具有充电权限时，命令充电桩解锁，进入充电就绪状态；电子商务子系统，用于进行充电服务计费和费用支付；可视化管理子系统，用于显示区域的充电桩占用状态，便于管理员监管，可视化管理子系统包括：数据获取单元，用于获取车辆充电状态信息并传送至充电桩城市信息模型CPCIM，车辆充电状态信息包括车辆型号、车牌号、汽车功率、充电状态；显示单元，用于结合WebGIS与CIM技术对充电桩城市信息模型CPCIM进行渲染，并将车辆充电状态信息展示在前台Web页面；管理单元，用于基于Web界面超控充电桩状态。第二深度神经网络推理模块采用文字检测深度卷积神经网络。电子商务子系统包括：计费单元，用于基于充电计费标准进行充电计费，当使用结束时即时扣费；支付单元，用于在充电服务使用完毕后进行即时扣费，扣费方式可以使用免密支付方式。停车区域校准单元包括：关键点位置获取模块，从车辆二维位姿感知单元获取车辆轮胎四个关键点位置为[Plf,Prf,Plb,Prb]，Plf对应车辆的左前轮，Prf对应右前轮，Plb对应左后轮，Prb对应右后轮；坐标变换模块，根据单应矩阵H对四个关键点的坐标进行透视变换：其中，(u,v)是第三深度神经网络推理模块得到的关键点位置，(u′,v′)是经透视变换后的关键点位置，是单应矩阵，用于将关键点图像坐标映射至城市信息模型中的地理坐标，变换后的关键点坐标为[P′lf,P′rf,P′lb,P′rb]。停车区域校准单元还包括：校准模块，用于校准车辆的轮胎位置[P′lf,P′rf,P′lb,P′rb]是否位于充电桩对应车位的感兴趣区域ROIn＝[x0,y0,x1,y1]内。管理单元包括：电源控制模块，用于对停车区域内的充电桩进行电源接通及断开操作；计费估算模块，用于当充电桩发生计费故障，管理员结合感知子系统的数据对充电费进行估算、打折处理。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术使用深度神经网络对车辆进行二维位姿检测，将二维姿态与充电桩城市信息模型CPCIM进行比对，自动找出对应充电桩，只需人工进行插拔插头即可完成充电桩启动、交易扣费，减少操作流程。在车辆二维位姿检测中，本专利技术使用深度神经网络对车辆轮胎关键点进行检测，相比于现有技术中的包围框boundingbox检测，能够更准确地判定车辆是否进入充电桩对应的停车区域，以此作为充电准备的依据，能够带来更好的用户体验。2、本专利技术采用感知子系统进行用户车辆验证，只需对摄像头进行日常维护，降低了设备维护成本。3、本专利技术对感知子系统获得的车型、车牌信息进行验证，以此确认用户是否具有充电权限，不仅减少套牌充电的可能性，而且能够实现异地续充，降低一次性交易逻辑为用户带来的损失。4、本专利技术构建充电桩城市信息模型CPCIM，结合WebGIS和CIM技术对实现整个城市充电桩的实时监视，实现智能的、实时的充电桩集中管理。附图说明图1为基于计算机视觉和CIM的无感充电桩交易可视化管理系统信息交换示意图；图2为透视变换后的车辆关键点位置示意图；图3为WebGIS可视化界面示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图以及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种基于计算机视觉和CIM的无感充电桩交易可视化管理系统，下面通过具体实施例来进行说明。实施例一：一种基于计算机视觉和CIM的无感充电桩交易可视化管理系统，基于充电桩城市信息模型实现充电桩可视化管理。CIM(CityInformationModeling)即城市信息模型，是能够有效组织海量城市信息的模型，是BIM技术的进一步升级，能够结合GIS技术实时呈现城市各种信息状态。充电桩城市信息模型CPCIM(ChargingPile)包括：充电桩所在停车场的地理位置、充电桩信息、单应矩阵。充电桩信息包括充电桩ID、充电桩对应的停车位的车位感兴趣区域地理坐标等信息。充电桩城市信息模型CPCIM还包括用户及绑定的车辆的车型车牌信息。用户及绑定车型车牌信息是用于验证是否存在套牌现象的，避免账户盗用的发生。系统包括感知子系统、充电准备子系统、电子商务子系统、可视化管理子系统。感知子系统，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于计算机视觉和CIM的无感充电桩交易可视化管理系统，其特征在于，该系统基于充电桩城市信息模型CPCIM实现充电桩可视化管理，充电桩城市信息模型CPCIM包括充电桩所在停车场的地理位置、充电桩ID以及对应车位感兴趣区域地理坐标、单应矩阵，该系统包括感知子系统、电子商务子系统、可视化管理子系统：/n感知子系统，用于感知车辆信息，感知子系统包括：/n车辆型号感知单元，用于基于第一深度神经网络推理模块对画面中车辆的图像进行分类，得到车型信息；/n车牌号感知单元，用于基于第二深度神经网络推理模块进行车牌号检测；/n车牌二维位姿感知单元，用于基于第三深度神经网络推理模块获取车辆轮胎关键点位置信息；/n充电准备子系统，用于当车辆进入相机视野时进行充电准备，包括：/n停车区域校准单元，用于根据单应矩阵将车辆轮胎关键点坐标变换到充电桩城市信息模型CPCIM的地理坐标系，对车辆进行停车区域校准；/n权限核准单元，用于根据车牌号、车型信息对车辆的充电权限进行核准；/n充电就绪单元，用于当监测到车辆进入车位感兴趣区域且具有充电权限时，命令充电桩解锁，进入充电就绪状态；/n电子商务子系统，用于进行充电服务计费和费用支付；/n可视化管理子系统，用于显示区域的充电桩占用状态，便于管理员监管，可视化管理子系统包括：/n数据获取单元，用于获取车辆充电状态信息并传送至充电桩城市信息模型CPCIM，车辆充电状态信息包括车辆型号、车牌号、汽车功率、充电状态；/n显示单元，用于结合Web GIS与CIM技术对充电桩城市信息模型CPCIM进行渲染，并将车辆充电状态信息展示在前台Web页面；/n管理单元，用于基于Web界面超控充电桩状态。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机视觉和CIM的无感充电桩交易可视化管理系统，其特征在于，该系统基于充电桩城市信息模型CPCIM实现充电桩可视化管理，充电桩城市信息模型CPCIM包括充电桩所在停车场的地理位置、充电桩ID以及对应车位感兴趣区域地理坐标、单应矩阵，该系统包括感知子系统、电子商务子系统、可视化管理子系统：
感知子系统，用于感知车辆信息，感知子系统包括：
车辆型号感知单元，用于基于第一深度神经网络推理模块对画面中车辆的图像进行分类，得到车型信息；
车牌号感知单元，用于基于第二深度神经网络推理模块进行车牌号检测；
车牌二维位姿感知单元，用于基于第三深度神经网络推理模块获取车辆轮胎关键点位置信息；
充电准备子系统，用于当车辆进入相机视野时进行充电准备，包括：
停车区域校准单元，用于根据单应矩阵将车辆轮胎关键点坐标变换到充电桩城市信息模型CPCIM的地理坐标系，对车辆进行停车区域校准；
权限核准单元，用于根据车牌号、车型信息对车辆的充电权限进行核准；
充电就绪单元，用于当监测到车辆进入车位感兴趣区域且具有充电权限时，命令充电桩解锁，进入充电就绪状态；
电子商务子系统，用于进行充电服务计费和费用支付；
可视化管理子系统，用于显示区域的充电桩占用状态，便于管理员监管，可视化管理子系统包括：
数据获取单元，用于获取车辆充电状态信息并传送至充电桩城市信息模型CPCIM，车辆充电状态信息包括车辆型号、车牌号、汽车功率、充电状态；
显示单元，用于结合WebGIS与CIM技术对充电桩城市信息模型CPCIM进行渲染，并将车辆充电状态信息展示在前台Web页面；
管理单元，用于基于Web界面超控充电桩状态。


2.如权利要求1所述的基于计算机视觉和CIM的无感充电桩交易可视化管理系统，其特征在于，所述第二深度...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丽纳，程兰芝，钟大成，刘楚然，胡文莉，张颢倚，于春平，
申请(专利权)人：郑州铁路职业技术学院，
类型：发明
国别省市：河南;41