本发明涉及物联网平台技术领域，具体涉及一种应用于应急电源与智能交通领域的物联网平台。
背景技术：
物联网最初在1999年提出：即通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”。
国家科学技术部在2012年印发了电动汽车科技发展“十二五”专项规划，将进一步加大对电动汽车科技研发的投入，使我国成为节能及新能源汽车的强国。工信部牵头制定的《节能与新能源汽车产业发展规划（2011～2020年）》草案中明确中国未来的新能源汽车发展规划将以插电式混合动力汽车及纯电动汽车为战略方向。分两个阶段实施，第一阶段到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车初步实现产业化，市场保有量超过50万辆。第二阶段是从2015年到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车实现产业化，市场保有量达到500万辆，充电站网络支撑纯电动汽车实现城际间和区域化运行。
目前各大城市开始大规模安装充电装置，然而驾驶员在驾驶电动汽车出行时，仍然会遇到在行驶过程中电容容量不足的情况。例如，驾驶员在出发的时候电池的剩余容量可以使电动汽车行驶到目的地，然而在行驶过程中出现了状况，例如拥堵加剧、气温骤降，导致电池剩余容量无法使得电动汽车行驶到目的地。此时，用户就需要寻找行驶路线沿线的应急电源进行应急充电，以保证电动汽车可以顺利到达目的地。此时的应急电源应当具备大电流输出，一般为3C-10C。而用户在应急电源充电的时间也不用太久，一般为3-10分钟，只需将电动汽车的电池充至能够顺利到达目的地的容量即可。
现有技术中已出现将电动汽车和充电桩进行协调的物联网平台，然而该物联网平台仅推送电动汽车附近的当前空闲充电桩以供用户进行选择，并不是应急充电，也不能有效利用正在充电的充电桩，不能保证当前空闲的充电桩在电动汽车到达之后依然保持空闲。还有，现有充电桩都是利用电力网直接进行电力输出，当大量充电桩进行大功率输出充电时，则会对电力网产生影响；同时电动汽车充电一般都在白天进行，无法利用晚上电力网低谷的电力，进而造成浪费。
技术实现要素：
为此上述所涉及的问题，本发明提出一种应用于应急电源与智能交通领域的物联网平台。该物联网平台能够有效地为电动汽车进行应急充电，保证用户顺利到达目的地，并有效地供用户进行选择，还可以充分利用电力网的日夜差别，减少用电费用，缩减用户等待时间，提高充电效率。
本发明提供了一种应用于应急电源与智能交通领域的物联网平台，其包括云处理模块、多个电动汽车、多个应急电源、以及无线网络；云处理模块包括地图单元、云处理单元、云通信单元、实时路况获取单元，云通信单元包括云信号发射单元、云信号接收单元，实时路况获取单元获取实时路况；电动汽车包括车载通信单元、GPS导航单元、触摸显示屏、车载电池检测单元、车载中央处理单元、充电输入接口和车载射频单元，车载通信单元包括车载信号发射单元和车载信号接收单元，车载通信单元通过无线网络与云通信单元进行信号传输，车载电池检测单元对车载电池的温度、电压、电流和容量进行检测和监控；应急电源包括输入模块、输出模块、储能模块、通信模块和管理模块，输入模块包括太阳能电池板、太阳能发电单元、电力网输入口、AC-DC转换单元，输出模块包括DC-DC充电模块、充电输出接口，储能模块的输出电流为4C，通信模块包括电源射频单元，通信模块通过无线网络与云通信单元进行信号传输，管理模块包括智能电能表、刷卡器及电费结算卡；用户在触摸显示屏输入目的地之后，车载通信单元将目的地和出发地的信息传输给云处理模块，云处理单元根据地图单元提供的地图规划出行驶路线，并将行驶路线传输给电动汽车，在电动汽车行驶过程中，车载电池检测单元对车载电池的容量进行监控，车载中央处理单元通过车载通信单元将监控的车载电池剩余容量信息传输到云处理模块，云处理单元根据车载电池剩余容量信息和获取的实时路况计算出电动汽车的目的地续航里程，当云处理单元判断出目的地续航里程不足以达到目的地时，云处理单元计算出安全里程。当电动汽车的安全里程不大于5公里时，云处理单元为电动汽车分配手动模式，将电动汽车的安全里程内的所有应急电源推送至电动汽车的触摸显示屏上，当电动汽车2的安全里程大于5公里时，云处理单元为电动汽车分配自动模式，为电动汽车自动分配行驶路程5公里之外但在安全里程之内的所有可用的应急电源中的某一应急电源。
进一步地，安全里程=目的地续航里程*安全因子，安全因子取值如下：当计算安全里程时的时间为7:00-10:00和17:00-20:00时，安全因子取值0.6，当计算安全里程时的时间为10:00-11:00和16:00-17:00时，安全因子取值0.7，当计算安全里程时的时间为11:00-16:00、21:00-24:00和0:00-6:00时，安全因子取值0.8。
进一步地，在手动模式下，应急电源的充电时间按照每个整点之间的每一小时划分小时时间段，每个小时时间段又划分为6个分钟时间段，每个分钟时间段的时长都是10分钟，云处理单元将电动汽车到达时间之后的小时时间段和分钟时间段推送给电动汽车的触摸显示屏上，其中分钟时间段包括空余时间段和占用时间段且空余时间段和占用时间段的长度都是10分钟，用户通过点击触摸显示屏来选择所要的应急电源和所需的空余时间段，每个小时时间段内只允许6辆电动汽车进行充电。
进一步地，用户选择应急电源和空余时间段之后，如果云处理单元在所选择的空余时间段的前10分钟计算出电动汽车无法在所选择的空余时间段按时到达应急电源，则选择的空余时间段被取消并被云处理单元分配给已到达应急电源的其他电动汽车，若没有已经到达的其他电动汽车，则将该取消的时间段再次显示为空余时间段，同时，云处理单元自动为迟到的电动汽车选择时间最近的空余时间段。
进一步地，在自动模式下，每个可用应急电源的充电时间按照每个整点之间的每一小时划分小时时间段，每个小时时间段内只允许6辆电动汽车进行充电，云处理单元计算出电动汽车到达各个应急电源的时间，从而判断出电动汽车将于应急电源的某个小时时间段内进行充电，并且根据每个应急电源的每个小时时间段的预约占比，为电动汽车自动分配电动汽车到达的小时时间段内预约占比最小的应急电源进行充电，如果预约占比相同，则自动分配到达所需时间最少的应急电源。
进一步地，当在手动模式下预约应急电源的某个分钟时间段，则云处理单元在应急电源的分钟时间段内的小时时间段的占用数加1，也即占用比提高了1/6；当云处理单元在自动模式下自动选择了应急电源的某个小时时间段，则在手动模式下的触摸显示屏上显示为该某个小时时间段内的最后一个空余时间段被预约。
进一步地，在手动模式或自动模式下进行了预约之后，云处理单元分别向电动汽车和应急电源分别发送两个不同的八位数字，当电动汽车驶入应急电源的充电位时，电动汽车和应急电源通过车载射频单元和电源射频单元交换各自的八位数字，并将获得的八位数字上传至云处理单元进行验证。
进一步地，验证通过后，应急电源启动管理模块进行计量计费，智能电能表用于记录充电车辆的电量，并将电量信息传输给刷卡器，刷卡器用于根据电量信息扣除电费结算卡的费用。
进一步地，行驶路线沿线是指应急电源到行驶路线的最短直线距离不超过3公里。
进一步地，云处理单元规划出多条行驶路线，并通过电动汽车的触摸显示屏显示，以提用户进行选择。
进一步地，太阳能发电单元连接太阳能电池板并将太阳能电池板所发的电进行电压调节后给储能模块进行充电。
进一步地，AC-DC转换单元连电力网输入口并将电力网的交流电转换成直流电后给储能模块充电。
进一步地，当电力网处于夜间低谷时，通过AC-DC转换单元将电力网输入口获得的交流电转换成直流电并储存到储能模块，当白天用电高峰时再将储能模块的电能通过DC-DC充电模块进行电压调节后给电动汽车进行快速充电。
进一步地，无线网络包括2G通信网络、3G通信网络、4G通信网络。
本发明具有以下优点：
1、本发明的可以有效整合应急电源，为电动汽车进行应急充电，有效地保证电动汽车的行驶安全，而又不会降低用户的选择余地。
2、本发明将电动汽车到达应急电源之后的空余时间段在电动汽车上的触摸显示屏上显示，从而使得用户可以根据需要选择出适合自己的充电时间段，并进行预约，从而有效地减少用户等待，节约用户时间。
3、本发明根据应急电源的占比，自动为不同续航里程的电动汽车分配应急电源，为智能化交通提供了一种选择。
4、本发明中的电动汽车辆和应急电源之间的验证无需通过硬件ID识别，仅通过随机生成的数字进行验证，节约了成本，提高了可靠性。
5、本发明中的应急电源采用储能模块，在晚上利用电力网对储能模块充电，白天则用储能模块对电动汽车充电，从而有效利用电网，降低充电成本，减少对电动汽车充电时对电力网的冲击。
附图说明
图1是本发明的应用于应急电源与智能交通领域的物联网平台的组成示意图。
图2是本发明的云处理模块、电动汽车、应急电源的组成示意图。
图3是本发明的电动汽车的触摸显示屏上显示的供用户预约的应急电源和时间段的示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。参见图1，一种应用于应急电源与智能交通领域的物联网平台，包括云处理模块1、多个电动汽车2、多个应急电源3、以及无线网络4。
参见图2，电动汽车2包括车载通信单元21、GPS导航单元22、触摸显示屏23、车载电池检测单元24、车载中央处理单元25、充电输入接口26和车载射频单元27，车载通信单元21包括车载信号发射单元和车载信号接收单元（未示出），车载通信单元21通过无线网络4与云通信单元1进行信号传输，车载电池检测单元24对车载电池的温度、电压、电流和容量进行检测和监控。
应急电源3包括输入模块31、输出模块32、储能模块33、通信模块34和管理模块35，输入模块31包括太阳能电池板、太阳能发电单元、电力网输入口、AC-DC转换单元（未示出），输出模块32包括DC-DC充电模块、充电输出接口（未示出），储能模块33的输出电流为4C，通信模块34包括电源射频单元（未示出），通信模块34通过无线网络4与云通信单元13进行信号传输，管理模块35包括智能电能表、刷卡器及电费结算卡（未示出）。
当电动汽车2启动时，用户在触摸显示屏23上输入目的地，车载通信单元22将目的地和出发地（用户输入或者根据GPS定位获得）的信息传输给云处理模块1，其中云处理单元12根据地图单元11提供的地图规划出行驶路线，并将行驶路线传输给电动汽车2。
在电动汽车2行驶过程中，车载电池检测单元24对车载电池的容量进行监控，车载中央处理单元25通过车载通信单元22将监控的车载电池剩余容量信息传输到云处理模块1，实时路况获取单元14获取实时路况，云处理单元12根据车载电池剩余容量信息和获取的实时路况计算出电动汽车2的目的地续航里程。计算目的地续航里程的方法如下：根据实时路况，将规划路线参照预定的实时车速区间划分为多个路线分段，其中每个路线分段内的平均实时车速属于同一个实时车速区间；例如，可按照时速为0-20公里／小时、时速20-40公里／小时、时速40-60公里／小时、时速60-80公里／小时、时速80公里／小时划分以上共5个实时车速区间（也可以按照每10公里或5公里的时速间距来对实时车速区间进行划分）；实时路况获取单元14从规划路线沿线设立的各个实时车速监测点获取该监测点的平均实时车速（例如，监测点利用测速摄像或测速线圈获得通过该监测点的每辆车的实时车速，并且在统计时间段内，例如每3分钟为一个统计时间段，统计该时间段经过该点的全部车辆的平均实时车速），再根据监测点的平均实时车速所属于的实时车速区间，将该监测点对应的路段归入相应的路线分段；最后，统计各实时车速区间对应的路线分段的总长度，如，在规划路线上，时速为0-20公里／小时的路线分段总长度5公里，时速40-60公里／小时的路线分段总长度7公里，时速60-80公里／小时的路线分段总长度15公里；车载电池检测单元24将内置的不同时速下的每公里容量消耗值上传至云处理模块1，云处理模块1根据不同时速下的每公里容量消耗值、与实时车速区间对应的各个路线分段总长度以及电池剩余容量，计算出电动汽车2的目的地续航里程。为了适应路况的变化，云处理模块1每隔一个预定的时间段（例如5分钟、10分钟）即重新计算和更新电动汽车2的目的地续航里程。
当云处理单元12判断出目的地续航里程不足以达到目的地时，云处理单元12将为电动汽车2提供可用于充电的应急电源3。而现有技术中，会根据行驶路线沿线上的每个应急电源，规划出电动汽车当前位置到每个应急电源的行驶路线，再根据行驶路线上的实时路况和车载电池剩余容量判断出电动汽车的续航里程是否能够到达应急电源，从而挑选出电动汽车可到达的应急电源，该续航里程的计算方法与上面所介绍的目的地续航里程相同。
本文所述的“行驶路线沿线”是指应急电源到行驶路线的最短直线距离不超过3公里。
然而本发明的研究人员发现，由于上下班的高峰拥堵情况经常变化，例如拥堵加剧等因素，导致云处理单元12当时计算出的可到达应急电源3的续航里程不足以行驶至较远处的应急电源。因此，本发明研究人员将目的地续航里程乘以安全因子，从而得到安全里程，该安全里程是电动汽车2能够不受拥堵情况变化影响，而能够保证电动汽车使用电池剩余电量行驶的里程。云处理单元12计算出到行驶路线沿线的应急电源3的路程，从而判断出行驶路线沿线的哪些应急电源可以作为用户进行应急充电的应急电源。显然，安全里程较大的时候，可用的应急电源也就较多；安全里程较小的时候，可用的应急电源也就较少。
安全里程的计算方法为，目的地续航里程*安全因子=安全里程。安全因子是本发明研究人员根据大数据分析获得的经验值，其值如下：当计算安全里程时的时间为7:00-10:00和17:00-20:00时，安全因子取值0.6；当计算安全里程时的时间为10:00-11:00和16:00-17:00时，安全因子取值0.7；当计算安全里程时的时间为11:00-16:00、21:00-24:00和0:00-6:00时，安全因子取值0.8。举例如下：云处理单元12计算出电动汽车2到达目的地的目的地续航里程是30公里，此时计算安全里程时的时间是7:30，则此时安全因子取值为0.6，则该电动汽车2的安全里程18公里。如果该电动汽车2到达某个应急电源的行驶路程为20公里，则云处理单元12将不会选择该应急电源为电动汽车充电；如果该电动汽车2到达该应急电源的行驶路程为15公里，则云处理单元12将选择该应急电源为用户充电的备选之一。
对于安全里程小的电动汽车2来说，可用的应急电源也就较少，因此应当优先使用就近的应急电源3。因此，当电动汽车2的安全里程不大于5公里时，云处理单元12为电动汽车2分配手动模式，将该电动汽车2安全里程内的所有应急电源推送至该电动汽车2的触摸显示屏23上；当电动汽车2的安全里程大于5公里时，云处理单元12为电动汽车2分配自动模式，为该电动汽车2分配行驶路程5公里之外但在安全里程之内的所有可用应急电源中的某一应急电源。
下面参见图3进一步说明手动模式，在手动模式下，每个可用应急电源的预约充电时间按照每个整点之间的每一小时划分小时时间段，每个小时时间段又划分为6个分钟时间段，每个分钟时间段的时长都是10分钟。云处理单元12将所有选出后的应急电源通过云通信单元13传送给电动汽车2，同时，云处理单元12计算出电动汽车2到达相应应急电源3的时间，并在电动汽车的触摸显示屏23上显示出该电动汽车到达的分钟时间段及该分钟时间段之后的分钟时间段。云处理单元12将用户到达应急电源3的时间之后分为两个部分，一部分是其他用户已经预约的预约时间段，另一部分是空余时间段。这两个部分的时间段可以不连续，但是其时间长度都是10分钟，且与分钟时间段重合。由于应急电源的输出电流是4C，所以充电10分钟可以使车载电池的容量补充50%以上，一般足够电动汽车行驶至目的地。例如，云处理单元12预计用户到达A应急电源的时间是11:54，则在触摸显示屏23上的应急电源起始时间是11:50，在这之后12:00-12:10是空余时间段，12:10-12:40是其他用户预约时间段，12:40-13:30又是空余时间段，13:30-13:50也是其他用户预约时间段，13:50之后都是空余时间段。云处理单元12将上述信息推送至电动汽车2，电动汽车2的车载中央处理单元25将其显示在触摸显示屏23上。单个应急电源3的相应时间段以一条水平轴的方式显示，该水平轴以两种颜色分别标出其他用户已经预约的时间段以及空余时间段。这时触摸显示屏23上显示了多条时间轴，以表示多个应急电源3的时间段，以供用户进行选择。用户仅需点击想要去的应急电源3，并点击相应的时间段，即可前往该应急电源3进行充电。然而在行驶过程中路况会不断变化，可能导致用户无法在预约时间段到达该应急电源。如果云处理单元在所选择的空余时间段的前10分钟计算出电动汽车无法在所选择的空余时间段按时到达应急电源，则选择的空余时间段被取消并被云处理单元分配给已到达应急电源的其他电动汽车，云处理单元自动为迟到的电动汽车选择时间上最近的空余时间段。如果该用户再次迟到，则以此类推。例如，用户点击选择了12:40-12:50进行充电，然而由于拥堵，云处理单元在该电动汽车的所选择的空余时间段的前10分钟计算出电动汽车无法在所选择的空余时间段按时到达应急电源。此时，云处理单元12将该电动汽车占用的时间段取消，并分配给已到达应急电源的其他电动汽车，若没有已经到达的其他电动汽车，则将该取消的空余时间段再次显示为空余时间段；同时由于12:50-13:10是占用时间段，13:10-14:00是空余时间段，则云处理单元12将13:10-13：20分配给该无法按时到达的电动汽车。
在自动模式下，每个可用应急电源的预约充电时间按照每个整点之间的每一小时划分小时时间段，每个小时时间段内只允许6辆电动汽车进行充电。云处理单元12计算出电动汽车到达各个应急电源的时间，从而判断出该电动汽车将于该应急电源的某个小时时间段内进行充电，并且根据每个应急电源的每个小时时间段的预约占比，为电动汽车自动分配该电动汽车到达的小时时间段内预约占比最小的应急电源进行充电。如果预约占比相同，则自动分配到达所需时间最少的应急电源。本文的预约占比指的是，在某个小时时间段内，已分配预约充电的电动汽车数占该时间段最大允许电动汽车数的比例。例如，电动汽车到达应急电源A的时间为12:20，应急电源A的小时时间段是12:00-13:00，该小时时间段已预约了3辆电动汽车，其预约占比为3/6；电动汽车到达应急电源B的时间为11:50，应急电源B的小时时间段是11:00-12:00，该小时时间段已预约了5辆电动汽车，其预约占比为5/6；。电动汽车到达应急电源C的时间为12:50，应急电源A的小时时间段是12:00-13:00，该小时时间段已预约了3辆电动汽车，其预约占比为3/6。因此，云处理单元12最终为电动汽车自动分配应急电源A。而对于应急电源中的小时时间段内已预约的所有电动汽车，则按照先到先充的原则进行充电。
下面介绍手动模式和自动模式的相互关联。当用户A在手动模式下选择了应急电源D的某个分钟时间段，则云处理单元12在该应急电源的该分钟时间段内的小时时间段的占用数加1，也即占用比提高了1/6；当云处理单元12在自动模式下为用户B自动选择了应急电源E的某个小时时间段，则在手动模式下的所有用户的触摸显示屏上显示为该小时时间段内的最后一个空余时间段被预约。
当在手动模式或自动模式下进行了预约之后，云处理单元12分别向电动汽车2和应急电源3分别发送两个不同的八位数字，并规划路线引导电动汽车2行驶至相应的应急电源3。当电动汽车2驶入应急电源3的充电位时，电动汽车2和应急电源3通过车载射频单元26和电源射频单元交换各自的八位数字，并将获得的八位数字上传至云处理单元12进行验证。
验证通过后，应急电源3启动管理模块进行计量计费，智能电能表用于记录充电车辆的电量，并将电量信息传输给刷卡器，刷卡器用于根据电量信息扣除电费结算卡的费用。
本发明的应急电源3中的太阳能发电单元连接太阳能电池板并将太阳能电池板所发的电进行电压调节后给储能模块进行充电。AC-DC转换单元连电力网输入口并将电力网的交流电转换成直流电后给储能模块充电。当电力网处于夜间低谷时，通过AC-DC转换单元将电力网输入口获得的交流电转换成直流电并储存到储能模块，当白天用电高峰时再将储能模块的电能通过DC-DC充电模块进行电压调节后给电动汽车2进行快速充电。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，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，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。