本发明涉及一种实现私人充电桩的充分利用且防止充电车位被占用的采用远程控制技术的电动汽车充电桩系统。
背景技术：
随着全球范围内的电动汽车发展提速，国际充电基础设施的发展也驶入快车道，2016年全球电动汽车充电设施总数为189万个，根据目前主要企业的布局规划，预计2017年全球充电设施以中国为主要代表建设总数将会进一步增长约为245万个。根据全球电动汽车行业发展规划，到2020年全球电动汽车有望达到600万辆，按照车桩比1∶1计算，预计2020年全球电动汽车充电桩建设规模达到600万桩，至2022年全球充电桩市场规模有望达到800万桩。
但新能源车的普及也面临如下问题：充电排长队，不能有效利用充电桩资源；车位锁不匹配充不了电，充电桩技术落地赶不上电池“升级”速度，当前处于空置的充电桩，有相当一部分是因为充电太慢，这是由于新能源汽车充电倍率提升所导致的。在商业地产及住宅小区，燃油车霸占充电桩停车位的现象也极为普遍。而且目前分散式的充电桩的运营维护难度也大，充电桩的故障率极高。
虽然面临上述问题，新能源汽车替代传统燃料汽车也许只是时间问题。随着油价高起、能源日益短缺，以节能环保为标志的新能源汽车呼之欲出，世界各国对电动汽车、太阳能汽车、混合动力汽车等新能源汽车的热情高涨，各国纷纷加快发展新能源汽车的步伐，上至政府下至企业都在开足马力发展这种车型及其配套设施。在金融危机下，它更成为拉动汽车产业、刺激经济复苏的重要一环。而电动汽车在众新能源汽车之战中脱颖而出。
随着新能源电动汽车的普及，现在路边的充电桩也已经四处可见了。但是问题也随之而来，车辆的普及导致了车位紧张，从而使有些车主盯上了能源车充电桩的车位，使得新能源车无法及时充电。并且各处的私人充电桩也缺乏有效管理，没有将其效能最大化。
技术实现要素：
本发明的目的是：使得私人充电桩能够得到有效利用，同时防止充电车位被传统的燃油车所占据。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于远程控制的电动汽车充电桩系统，包括分布在各处的私人充电桩及与每个私人充电桩相对应的停车位，其特征在于，还包括：
位于每个停车位入口处的显示单元，用于显示固定二维码及动态二维码，其中：固定二维码包含有当前私人充电桩的id信息；动态二维码包含有费用信息，费用包括停车费用及充电费用；
位于每个停车位入口处的车牌识别单元，包括红外传感器一及车牌识别设备，其中：红外传感器一用于识别是否有车辆接近当前停车位的入口，若有，则向车牌识别设备发送指令信号；车牌识别设备，在接收到红外传感器一的指令信号后，对位于当前停车位入口处车辆的车牌进行识别，判断当前车辆是否为新能源车辆，仅在当前车辆为新能源车辆的情况下，车牌识别设备向车位锁单元发送开启车位锁指令信号；
位于每个停车位的车位锁单元，包括主控设备二、车位锁、红外传感器二，其中：主控设备二仅在同时接收到车牌识别设备发送的开启车位锁指令信号及位于远端的车联网平台发送的开启车位锁指令信号后，使能红外传感器二；红外传感器二，用于识别是否有车辆接近当前停车位的车位锁，若有，则向主控设备二发送指令信号，指令信号发送后红外传感器二关闭；车位锁，在解锁状态与锁止状态之间切换，当车位锁处于锁止状态时，车辆无法进入当前停车位，当主控设备二收到车联网平台发送的付费完成指令信号后，控制车位锁由解锁状态向锁止状态切换，当车位锁处于解锁状态时，车辆可自由出入当前停车位，当主控设备二收到红外传感器二发送的指令信号后，控制车位锁由锁止状态向解锁状态切换，当车位锁由锁止状态完成切换至解锁状态后，主控设备二向车联网平台发送停车计费开始指令信号，并向私人充电桩发送充电允许指令信号；
私人充电桩包括充电设备、信息采集设备、主控设备三及计量计费设备，其中：主控设备三，仅在同时接收到主控设备二发送的充电允许指令信号及车联网平台发送的充电允许指令信号后，使能充电设备，并在收到充电设备反馈的充电开始指令信号后，使能信息采集设备及计量计费设备；充电设备，在被使能后，若当前新能源车辆与充电设备正确连接，则向主控设备三反馈充电开始指令信号，并在主控设备三的控制下向当前新能源车辆充电，主控设备三向车联网平台反馈充电开始指令信号；信息采集设备，在被使能后，采集当前新能源车辆的充电状态，由主控设备三将实时充电状态通过网络发送给车联网平台，若当前新能源车辆充至a％的满电量时，由车联网平台通知当前新能源车的车主取车，a≥70；计量计费设备，在被使能后，开始对充电费用进行计费，若当前新能源车辆电量充满后或接收到车联网平台发送的停止充电计费指令信息后，将充电费用信息发送给车联网平台；
移动终端app，对于私人充电桩的所有者而言：通过移动终端app向车联网平台注册私人充电桩用户，并由车联网平台为私人充电桩分配一个唯一的id；接收由车联网平台发送的私人充电桩使用请求信息，对该使用请求信息确认后，向车联网平台反馈允许使用指令信息或不允许使用指令信息；
对于新能源汽车的车主而言：通过移动终端app向车联网平台注册新能源车用户，并至少上传所拥有的新能源汽车的车牌号；向车联网平台发送指定的私人充电桩的私人充电桩使用请求信息，并接收车联网平台反馈的允许使用指令信息或不允许使用指令信息；在接收到允许使用指令信息后，通过移动终端app扫描固定二维码向车联网平台反馈确认使用指令信息；通过移动终端app向车联网平台发送完成充电指令信息及完成停车指令信息；通过移动终端app扫描动态二维码后，完成付费，并向车联网平台反馈费用已支付信息；
车联网平台，位于远端，用于存储已注册的私人充电桩用户以及新能源车用户的信息；当车联网平台接收到私人充电桩用户反馈的允许使用指令信息，并接收到新能源车用户反馈的同一私人充电桩的确认使用指令信息后，向当前私人充电桩对应的车位锁发送开启车位锁指令信号，并向当前私人充电桩的主控设备二发送充电允许指令信号；当车联网平台接收到车位锁单元的主控设备二向车联网平台发送的停车计费开始指令信号后，以价格b开始计停车时间t1，当车联网平台接收到新能源车用户的完成停车指令信息后，计算正常停车费＝t1×b，且根据正常停车费生成动态二维码；当车联网平台接收到新能源车用户的完成充电指令信息后，向私人充电桩的计量计费设备发送停止充电计费指令信息，并根据计量计费设备反馈的充电费用信息生成动态二维码；当车联网平台接收到私人充电桩的计量计费设备反馈的充电费用信息，且未收到使用同一私人充电桩的新能源车用户发送的完成停车指令信息，以收到充电费用信息的时间为止，先计算正常停车费，再以价格c开始计停车时间t2，c远大于b，直至收到当前新能源车用户发送的完成停车指令信息，计算超时停车费＝t2×c，并将超时停车费与正常停车费的和作为停车费，生成动态二维码；当车联网平台接收到车位锁单元的主控设备二向车联网平台发送的停车计费开始指令信号后，在一定时间阈值t内未收到充电开始指令信号，则计算正常停车费＝t×b，再以价格c开始计停车时间t2，直至收到当前新能源车用户发送的完成停车指令信息，计算超时停车费，并将超时停车费与正常停车费的和作为停车费，生成动态二维码；当车联网平台接收到新能源车用户的费用已支付信息后，向车位锁单元的主控设备二发送付费完成指令信号。
优选地，所述车牌识别设备包括图像获取设备及主控设备一，其中：图像获取设备用于获取包含有车牌的车辆图像；主控设备一根据图像获取设备获得的图像，对图像中车牌的车牌号和/或颜色进行识别，根据车牌颜色和/或当前区域对新能源车车牌的编码规则，判断当前车辆是否为新能源车，或者主控设备一根据图像获取设备获得的图像，对图像中车牌的车牌号进行识别，将识别到的车牌号经由网络发送至远端的车联网平台，与车联网平台中已注册新能源车用户的车牌号进行匹配，根据匹配结果判断当前车辆是否为新能源车辆。
优选地，所述私人充电桩的所有者通过所述移动终端app向所述车联网平台注册私人充电桩用户时，向所述车联网平台发送当前私人充电桩的位置信息及充电条件信息。
优选地，当所述新能源车用户向车联网平台发送私人充电桩使用请求信息后，车联网平台根据所述私人充电桩的位置信息及充电条件信息，向所述新能源车用户推荐可以使用的私人充电桩，所述新能源车用户在推荐的私人充电桩中选择至少一个私人充电桩后，再次向所述车联网平台发送针对指定的私人充电桩的私人充电桩使用请求信息。
本发明具有如下优点：
1)将新能源车牌识别系统与车联网平台进行联网，始新能源车牌与燃油车牌有所区分，从而防止了燃油车乱停入车位导致充电桩被占用的现象，提高了充电桩的利用率；
2)将用电量与停车时间分开计费，从而缓解了新能源车只停车不充电而导致其他需要充电的新能源车无法及时充电的现象，提高了充电桩的利用率；
3)完成付费后，在一定时限内自动收起车位锁，防止付费后的车辆仍然停在原地不走从而形成恶意停车的现象，提高了充电桩的利用率；
4)记录了车子入库和出库的前后时间差，额外算费，侧面提高了充电桩的利用率；
5)提前告知车主取车，使车主能更快的来取走车辆，方便下一辆车充电，节约了充电期间等待的时间，提高了充电桩的利用率。
附图说明
图1为本发明的系统主要设计模块图；
图2为本发明的系统流程图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
结合图1及图2，本发明提供了一种基于远程控制的电动汽车充电桩系统，包括：
分布在各处的私人充电桩及与每个私人充电桩相对应的停车位，其中：
私人充电桩包括充电设备、信息采集设备、主控设备三及计量计费设备。主控设备三，仅在同时接收到车位锁单元(下文介绍)的主控设备二发送的充电允许指令信号及车联网平台(下文介绍)发送的充电允许指令信号后，使能充电设备。充电设备仅在被主控设备三使能后，才能开始工作。主控设备三在收到充电设备反馈的充电开始指令信号后，使能信息采集设备及计量计费设备。主控设备三可以采用现有的mcu实现，下文论述到的主控设备一、主控设备二也同样可以采用现有的mcu实现。
充电设备，在被主控设备三使能后，持续查看其是否与当前停车位的新能源车辆正确连接。在确认正确连接的情况下，向主控设备三反馈充电开始指令信号，并在主控设备三的控制下向当前新能源车辆充电。同时，主控设备三向车联网平台反馈该充电开始指令信号。充电设备采用现有充电桩的充电设施，无须另外搭建新的硬件设备。
信息采集设备，在被主控设备三使能后，采集当前新能源车辆的充电状态，由主控设备三将实时充电状态通过网络发送给车联网平台。这里可以通过有线网络进行数据的传输，但由于车联网平台通常位于远端，采用有线网络可能需要涉及线路的铺设，因此，推荐采用无线网络进行数据的传输，例如现有3g/4g网络，或者无线网络与有线网络相结合的方式。
主控设备三及车联网平台通过信息采集设备持续监视新能源车辆的充电量，当充电量达到80％时，由车联网平台通过移动终端app通知当前新能源车的车主取车。使用本系统时，新能源车的车主必须在车联网平台上进行注册，所使用的私人充电桩也必须在车联网平台上进行注册。注册后，当新能源车的车主需要使用私人充电桩时，由车联网平台建立新能源车的车主与私人充电桩之间的映射关系，通过这种映射关系，使得车联网平台可以通知到正确的车主。
计量计费设备，在被主控设备三使能后，开始对充电费用进行计费。由两种方式可能导致充电计费的停止：一种方式是新能源车的车主主动停止计费，此时新能源车的车主需要通过移动终端app向车联网平台发送相应指令，再由车联网平台根据接收到的指令向计量计费设备发送停止充电计费指令信息，计量计费设备收到停止充电计费指令信息后，停止计费，并将充电费用发送至车联网平台，由车联网平台根据充电费用生成动态二维码；第二种方式是计量计费设备主动停止计费，若当前新能源车辆电量充满后，此时若新能源车的车主还未向车联网平台发送相应指令，则计量计费设备主动停止计费。对于第二种方式造成的停止计费，当前的新能源车可能会长时间占用停车位，而造成资源的浪费，此时应该增加停车费，使得车辆尽快驶离(下文详细说明)。
本发明提供的系统还包括设置在每个停车位入口处的显示单元及车牌识别单元。
显示单元用于两种类型的二维码，一种是固定二维码，另一种则是动态二维码。固定二维码包含有当前私人充电桩的id信息。动态二维码包含有费用信息，费用包括停车费用及充电费用。
车牌识别单元包括红外传感器一及车牌识别设备。红外传感器一用于识别是否有车辆接近当前停车位的入口，若有，则向车牌识别设备发送指令信号。当车辆完全进入停车位后，红外传感器一就不会被触发。
车牌识别设备：在接收到红外传感器一的指令信号后，对位于当前停车位入口处车辆的车牌进行识别，判断当前车辆是否为新能源车辆，仅在当前车辆为新能源车辆的情况下，车牌识别设备向车位锁单元发送开启车位锁指令信号。车牌识别设备包括图像获取设备及主控设备一。图像获取设备用于获取包含有车牌的车辆图像，主控设备一则通过多种方式可以判断当前车辆是否为新能源车辆：
方式一)根据各个地方的政策，新能源车的车牌颜色与其他颜色是不同的，以上海为例，燃油汽车的车牌为蓝色，新能源车的车牌则为绿色与白色。主控设备一可以对图像中车牌的颜色进行识别，从而判断当前车辆是否为新能源车辆。
方式二)根据各个地方的政策，新能源车的车牌的车牌号与普通的燃油汽车的车牌号有不同的编码规则。主控设备一可以对图像中车牌的车牌号进行识别，依据不同的编码规则判断当前车辆是否为新能源车辆。
方式三)使用本系统时，新能源车的车主必须在车联网平台上进行注册。因此，在注册时，可以要求新能源车的车主上传车牌号，主控设备一可以对图像中车牌的车牌号进行识别，并将识别到的车牌号与车联网平台上已经存储的车牌号进行匹配，根据匹配结果判断当前车辆是否为新能源车辆。
当前本领域技术人员也可以将上述三种方式混合使用，来判断当前车辆是否为新能源车辆。
本发明提供的系统还包括位于每个停车位的车位锁单元，包括主控设备二、车位锁、红外传感器二。主控设备二仅在同时接收到车牌识别设备发送的开启车位锁指令信号及位于远端的车联网平台发送的开启车位锁指令信号后，使能红外传感器二。
红外传感器二，被主控设备二使能后，可以识别是否有车辆接近当前停车位的车位锁，若有，则向主控设备二发送指令信号，指令信号发送后红外传感器二关闭。
车位锁，在解锁状态与锁止状态之间切换。当车位锁处于锁止状态时，车辆无法进入当前停车位。当主控设备二收到车联网平台发送的付费完成指令信号后，控制车位锁由解锁状态向锁止状态切换。当车位锁处于解锁状态时，车辆可自由出入当前停车位。当主控设备二收到红外传感器二发送的指令信号后，控制车位锁由锁止状态向解锁状态切换。当车位锁由锁止状态完成切换至解锁状态后，主控设备二向车联网平台发送停车计费开始指令信号，并向私人充电桩发送充电允许指令信号。
车位锁也可以采用多种现有的结构来实现，例如可以采用升降式的车位锁，在此就不再赘述。
要实现本系统，还需要有移动终端app，例如安装在手机上的app。
对于私人充电桩的所有者而言：通过移动终端app向车联网平台注册私人充电桩用户，并由车联网平台为私人充电桩分配一个唯一的id。注册是，向车联网平台发送当前私人充电桩的位置信息及充电条件信息。
私人充电桩用户还可以接收由车联网平台发送的私人充电桩使用请求信息，对该使用请求信息确认后，向车联网平台反馈允许使用指令信息或不允许使用指令信息。
对于新能源汽车的车主而言：1)通过移动终端app向车联网平台注册新能源车用户，并至少上传所拥有的新能源汽车的车牌号。
2)向车联网平台发送指定的私人充电桩的私人充电桩使用请求信息，并接收车联网平台反馈的允许使用指令信息或不允许使用指令信息。当新能源车用户向车联网平台发送私人充电桩使用请求信息后，车联网平台根据私人充电桩的位置信息及充电条件信息，向新能源车用户推荐可以使用的私人充电桩，新能源车用户在推荐的私人充电桩中选择至少一个私人充电桩后，再次向车联网平台发送针对指定的私人充电桩的私人充电桩使用请求信息。
3)新能源车用户通过移动终端app接收到允许使用指令信息后，通过移动终端app扫描固定二维码向车联网平台反馈确认使用指令信息。
4)当完成充电，并需要将车辆驶离停车位时，新能源车用户通过移动终端app向车联网平台发送完成充电指令信息及完成停车指令信息。
5)新能源车用户通过移动终端app扫描动态二维码后，完成付费，并向车联网平台反馈费用已支付信息。
车联网平台，位于远端，可以利用现有的云平台来实现，其：
1)用于存储已注册的私人充电桩用户以及新能源车用户的信息。
2)当车联网平台接收到私人充电桩用户反馈的允许使用指令信息，并接收到新能源车用户反馈的同一私人充电桩的确认使用指令信息后，向当前私人充电桩对应的车位锁发送开启车位锁指令信号，并向当前私人充电桩的主控设备二发送充电允许指令信号。
3)当车联网平台接收到车位锁单元的主控设备二向车联网平台发送的停车计费开始指令信号后，以价格b开始计停车时间t1，当车联网平台接收到新能源车用户的完成停车指令信息后，计算正常停车费＝t1×b，且根据正常停车费生成动态二维码。
4)当车联网平台接收到新能源车用户的完成充电指令信息后，向私人充电桩的计量计费设备发送停止充电计费指令信息，并根据计量计费设备反馈的充电费用信息生成动态二维码。
5)当车联网平台接收到私人充电桩的计量计费设备反馈的充电费用信息，且未收到使用同一私人充电桩的新能源车用户发送的完成停车指令信息，以收到充电费用信息的时间为止，先计算正常停车费，再以价格c开始计停车时间t2，c远大于b，例如价格c可以是价格b的两倍，直至收到当前新能源车用户发送的完成停车指令信息，计算超时停车费＝t2×c，并将超时停车费与正常停车费的和作为停车费，生成动态二维码。
6)当车联网平台接收到车位锁单元的主控设备二向车联网平台发送的停车计费开始指令信号后，在一定时间阈值t内未收到充电开始指令信号，则计算正常停车费＝t×b，再以价格c开始计停车时间t2，直至收到当前新能源车用户发送的完成停车指令信息，计算超时停车费，并将超时停车费与正常停车费的和作为停车费，生成动态二维码。
7)当车联网平台接收到新能源车用户的费用已支付信息后，向车位锁单元的主控设备二发送付费完成指令信号。