本发明涉及充电桩领域，尤其涉及一种多应用充电桩。
背景技术：
当前，为了保护环境，降低对传统能源的消耗，很多国家和地区都在积极推行新能源汽车。其中，电动汽车是新能源汽车中的主要类型。
电动汽车的发展过程中，限制其大规模使用的瓶颈之一在于配套的充电设备无法满足电动汽车的需求。对电动汽车进行充电的设备为充电桩，由于电动汽车行驶在各条道路上，每一条道路都可能存在即将耗尽电力的电动汽车，因此，实际上电动汽车对充电桩的需求应该是铺设在每条道路附近。然而，如果电动汽车的管理者或推广者如果真正将充电桩设置在每条道路附近，则对城市公共空间的占据量是一个庞大的数字，影响其他公共设备的安置，也给车辆和行人带来不便，同时，大量的充电桩的铺设也耗费大量运营成本，实际上在运行中，即使很少有电动汽车前来充电，不少充电桩仍然不间断运行，这同样会花费大量的运营成本。
由此可见，现有技术中缺乏均衡电动汽车需求和节省运营成本的具体设备，而且，现有技术中的充电桩充电结构落后，除了充电，很少有其他应用功能，从而导致了充电桩的充电效率低下，无法满足电动汽车用户的日益增长的各种需求。
因此，需要一种新的充电桩，能够为解决均衡电动汽车需求和节省运营成本提供有价值的参考数据，同时为能够扩展其自身的应用范围，方便电动汽车用户的使用，减少对城市公共资源的占用。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种多应用充电桩，以改良电路结 构和增加应用功能设备的充电桩主体作为硬件平台，在其上集成红外线传感阵列和排气管检测设备分别对附近的汽车总量和非电动汽车数量进行统计，并进一步获得电动汽车数量，之后引入lcd显示设备对汽车类型数据进行显示，为决策者提供充电桩分布设置的重要参考数据。
根据本发明的一方面，提供了一种多应用充电桩，所述充电桩包括充电允许开关、防雷跳闸、充电插座、凌阳spce061a芯片、红外线传感阵列、排气管检测设备和lcd显示器，充电允许开关用于控制充电插座是否能够对电动车进行充电，充电插座用于对电动车进行交流充电，凌阳spce061a芯片与红外线传感阵列、排气管检测设备和lcd显示器分别连接，用于基于红外线传感阵列和排气管检测设备的输出控制lcd显示器的显示。
更具体地，在所述多应用充电桩中，包括：充电桩主体架构，包括充电允许开关、防雷跳闸、急停开关和防盗开关、lcd显示器、触摸屏、指示灯、控制按键、打印机、ic卡读写设备、模拟量采集设备、开关量采集设备和充电插座；lcd显示器与凌阳spce061a芯片连接，用于显示充电桩主体架构的各种工作状态；触摸屏与凌阳spce061a芯片连接，用于接收电动车用户的各种输入；指示灯与凌阳spce061a芯片连接，用于显示充电插座是否连接上电动汽车的电池；控制按键与凌阳spce061a芯片连接，用于接收电动车用户的各种输入；打印机与凌阳spce061a芯片连接，用于在凌阳spce061a芯片的控制下，打印各类报表；ic卡读写设备与凌阳spce061a芯片连接，用于在凌阳spce061a芯片的控制下对电动车用户的ic卡进行读写操作，以实现对电动车用户充电操作的计费；模拟量采集设备与凌阳spce061a芯片连接，用于采集充电桩主体架构充电的输入电压、输出电压、输出电流以及采集充电插座的连接状态，并将充电桩主体架构充电的输入电压、输出电压、输出电流以及采集充电插座的连接状态发送给凌阳spce061a芯片；开关量采集设备与凌阳spce061a芯片、充电允许开关、防雷跳闸、急停开关和防盗开关分别连接，用于对充电允许开关、防雷跳闸、急停开关和防盗开关的开关量进行数据采集，并将采集到的数据发送给凌阳spce061a芯片；红外线传感阵列，水平设置在充电站附近道路位置，由多个红外线传感单元组成，根据同时被触发的红外 线传感单元的数量确定充电站附近道路是否存在汽车行驶通过，当确定存在汽车行驶通过时发出汽车通过信号；sd存储卡，预先存储了排气管灰度上限阈值、排气管灰度下限阈值和各类排气管基准模版，排气管灰度上限阈值和排气管灰度下限阈值用于将图像中的排气管与背景分离，所述各类排气管基准模版为对各类用油汽车的基准排气管预先进行拍摄所得到的各个图像，所述排气管灰度上限阈值和所述排气管灰度下限阈值的取值范围均为0-255，所述排气管灰度上限阈值大于所述排气管灰度下限阈值；ccd拍摄设备，用于对充电桩附近道路进行拍摄，以获得附近道路图像，所述附近道路图像的分辨率为3840×2160；排气管检测设备，与sd存储卡和ccd拍摄设备分别连接，包括边缘增强子设备、haar小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备；所述边缘增强子设备与所述ccd拍摄设备连接，用于对所述附近道路图像执行边缘增强处理以获得边缘增强图像；所述haar小波滤波子设备与所述边缘增强子设备连接，用于对所述边缘增强图像采用基于2阶haar小波基的小波滤波处理，以滤除所述边缘增强图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像；所述中值滤波子设备与所述haar小波滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以获得中值滤波图像；所述尺度变换增强子设备与所述中值滤波子设备连接，用于对所述中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得对比度增强图像；所述目标分割子设备与所述尺度变换增强子设备连接，将所述对比度增强图像中像素灰度值在排气管灰度上限阈值和排气管灰度下限阈值之间的所有像素组成排气管子图像；所述目标识别子设备与所述目标分割子设备连接，将所述排气管子图像与各类用油汽车的排气管基准模版逐一匹配，匹配成功，则输出存在排气管信号，并输出匹配成功的排气管基准模版对应的用油汽车类型，匹配失败，则输出不存在排气管信号；凌阳spce061a芯片，与红外线传感阵列和排气管检测设备分别连接，当接收到汽车通过信号时，汽车数量自加1，当接收到汽车通过信号且接收到存在排气管信号时，非电动车数量自加1，电动车数量为汽车数量减去非电动车数量，汽车数量、电动车数量和非电动车数量每月自动清零；其中，lcd显示器还与凌阳spce061a芯片连接，用于实时显示汽车数量、 电动车数量和非电动车数量。
更具体地，在所述多应用充电桩中：红外线传感阵列的水平宽度大于等于最长汽车的长度。
更具体地，在所述多应用充电桩中：多个红外线传感单元为等间隔均匀分布。
更具体地，在所述多应用充电桩中：凌阳spce061a芯片采用内置定时器实现定时操作。
更具体地，在所述多应用充电桩中，还包括：定时器，与凌阳spce061a芯片连接，用于提供定时信号。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的多应用充电桩的结构方框图。
附图标记：1充电允许开关；2防雷跳闸；3充电插座；4凌阳spce061a芯片；5红外线传感阵列；6排气管检测设备；7lcd显示器
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的多应用充电桩的实施方案进行详细说明。
电动汽车优点在于：技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。电动汽车缺点：蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些使用价格比汽车贵，有些价格仅为汽车的1/3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。
从电动汽车的驱动电机来对电动汽车进行分类，可分为直流电动汽车和交流电动汽车。对于电动汽车来说，限制其发展的主要原因之一在于，无法配置每条道路都拥有的充电桩的充电网络，实际上，并非技术问题无法配置，而是如果真正配置下来，运营方的成本较高，而且占据了大量的城市公共资源。同时，即使是现有的充电桩，也无法根据附近道路的电动汽车的行驶数量决定其是否进入省电模式，这样导致了充电桩需要不简单工作，如果充电桩的数量一多，浪费的电力较为可观。同时，充电桩的结 构不够合理，应用范围较窄，无法迎合用户的需求。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种多应用充电桩，通过优化充电桩的结构设计一套高效、多应用的充电桩主体作为硬件平台，在充电桩主体上集成了高精度、有针对性的汽车类型检测设备并进行本地显示，从而克服了上述技术问题。
图1为根据本发明实施方案示出的多应用充电桩的结构方框图，所述充电桩包括充电允许开关、防雷跳闸、充电插座、凌阳spce061a芯片、红外线传感阵列、排气管检测设备和lcd显示器，充电允许开关用于控制充电插座是否能够对电动车进行充电，充电插座用于对电动车进行交流充电，凌阳spce061a芯片与红外线传感阵列、排气管检测设备和lcd显示器分别连接，用于基于红外线传感阵列和排气管检测设备的输出控制lcd显示器的显示。
接着，继续对本发明的多应用充电桩的具体结构进行进一步的说明。
所述充电桩包括：充电桩主体架构，包括充电允许开关、防雷跳闸、急停开关和防盗开关、lcd显示器、触摸屏、指示灯、控制按键、打印机、ic卡读写设备、模拟量采集设备、开关量采集设备和充电插座。
lcd显示器与凌阳spce061a芯片连接，用于显示充电桩主体架构的各种工作状态；触摸屏与凌阳spce061a芯片连接，用于接收电动车用户的各种输入；指示灯与凌阳spce061a芯片连接，用于显示充电插座是否连接上电动汽车的电池；控制按键与凌阳spce061a芯片连接，用于接收电动车用户的各种输入。
打印机与凌阳spce061a芯片连接，用于在凌阳spce061a芯片的控制下，打印各类报表；ic卡读写设备与凌阳spce061a芯片连接，用于在凌阳spce061a芯片的控制下对电动车用户的ic卡进行读写操作，以实现对电动车用户充电操作的计费；模拟量采集设备与凌阳spce061a芯片连接，用于采集充电桩主体架构充电的输入电压、输出电压、输出电流以及采集充电插座的连接状态，并将充电桩主体架构充电的输入电压、输出电压、输出电流以及采集充电插座的连接状态发送给凌阳spce061a芯片。
开关量采集设备与凌阳spce061a芯片、充电允许开关、防雷跳闸、急停开关和防盗开关分别连接，用于对充电允许开关、防雷跳闸、急停开 关和防盗开关的开关量进行数据采集，并将采集到的数据发送给凌阳spce061a芯片。
所述充电桩包括：红外线传感阵列，水平设置在充电站附近道路位置，由多个红外线传感单元组成，根据同时被触发的红外线传感单元的数量确定充电站附近道路是否存在汽车行驶通过，当确定存在汽车行驶通过时发出汽车通过信号。
所述充电桩包括：sd存储卡，预先存储了排气管灰度上限阈值、排气管灰度下限阈值和各类排气管基准模版，排气管灰度上限阈值和排气管灰度下限阈值用于将图像中的排气管与背景分离，所述各类排气管基准模版为对各类用油汽车的基准排气管预先进行拍摄所得到的各个图像，所述排气管灰度上限阈值和所述排气管灰度下限阈值的取值范围均为0-255，所述排气管灰度上限阈值大于所述排气管灰度下限阈值。
所述充电桩包括：ccd拍摄设备，用于对充电桩附近道路进行拍摄，以获得附近道路图像，所述附近道路图像的分辨率为3840×2160。
所述充电桩包括：排气管检测设备，与sd存储卡和ccd拍摄设备分别连接，包括边缘增强子设备、haar小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备。
所述边缘增强子设备与所述ccd拍摄设备连接，用于对所述附近道路图像执行边缘增强处理以获得边缘增强图像；所述haar小波滤波子设备与所述边缘增强子设备连接，用于对所述边缘增强图像采用基于2阶haar小波基的小波滤波处理，以滤除所述边缘增强图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像；所述中值滤波子设备与所述haar小波滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以获得中值滤波图像。
所述尺度变换增强子设备与所述中值滤波子设备连接，用于对所述中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得对比度增强图像；所述目标分割子设备与所述尺度变换增强子设备连接，将所述对比度增强图像中像素灰度值在排气管灰度上限阈值和排气管灰度下限阈值之间的所有像素组成排气管子图像。
所述目标识别子设备与所述目标分割子设备连接，将所述排气管子图像与各类用油汽车的排气管基准模版逐一匹配，匹配成功，则输出存在排 气管信号，并输出匹配成功的排气管基准模版对应的用油汽车类型，匹配失败，则输出不存在排气管信号。
所述充电桩包括：凌阳spce061a芯片，与红外线传感阵列和排气管检测设备分别连接，当接收到汽车通过信号时，汽车数量自加1，当接收到汽车通过信号且接收到存在排气管信号时，非电动车数量自加1，电动车数量为汽车数量减去非电动车数量，汽车数量、电动车数量和非电动车数量每月自动清零。
其中，lcd显示器还与凌阳spce061a芯片连接，用于实时显示汽车数量、电动车数量和非电动车数量。
可选地，在所述多应用充电桩中：红外线传感阵列的水平宽度大于等于最长汽车的长度；多个红外线传感单元为等间隔均匀分布；凌阳spce061a芯片采用内置定时器实现定时操作；以及所述多应用充电桩还可以包括：定时器，与凌阳spce061a芯片连接，用于提供定时信号。
另外，小波(wavelet)这一术语，顾名思义，“小波”就是小的波形。所谓“小”是指他具有衰减性；而称之为“波”则是指它的波动性，其振幅正负相间的震荡形式。与fourier变换相比，小波变换是时间(空间)频率的局部化分析，他通过伸缩平移运算对信号(函数)逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分，低频处频率细分，能自动适应时频信号分析的要求，从而可聚焦到信号的任意细节，解决了fourier变换的困难问题，成为继fourier变换以来在科学方法上的重大突破。有人把小波变换称为“数学显微镜”。
小波分析的应用是与小波分析的理论研究紧密地结合在一起地。他已经在科技信息产业领域取得了令人瞩目的成就。电子信息技术是六大高新技术中重要的一个领域，他的重要方面是图像和信号处理。现今，信号处理已经成为当代科学技术工作的重要部分，信号处理的目的就是：准确的分析、诊断、编码压缩和量化、快速传递或存储、精确地重构(或恢复)。从数学地角度来看，信号与图像处理可以统一看作是信号处理(图像可以看作是二维信号)，在小波分析地许多分析的许多应用中，都可以归结为信号处理问题。对于其性质随时间是稳定不变的信号，处理的理想工具仍然是傅立叶分析。但是在实际应用中的绝大多数信号是非稳定的，而特别 适用于非稳定信号的工具就是小波分析。
采用本发明的多应用充电桩，针对现有技术充电桩布局缺乏参考数据且充电桩应用范围较窄的技术问题，对充电桩的充电平台进行结构优化和功能引进，满足用户的各种需求，通过引入高精度的汽车类型统计设备对附近道路上的汽车和电动汽车进行类型识别，并对结果进行本地显示，从而解决了上述技术问题。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。