行之知识产权综合服务平台

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种变电站的智能化巡检终端。

背景技术

变电站用电信息巡检终端，实时传输变电站进出线关口电能数据、电 能表运行状态等重要信息，一旦出现异常情况，将严重影响电能计量及电 费核算工作。目前，尚未有此类产品问世。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种变电站的智能化巡检终端，设置于 基于转弯自动行驶的电动汽车，所述电动汽车包括温度传感器、主控制器、 超声波检测设备和转弯控制设备，温度传感器用于检测周围环境温度，超 声波检测设备与温度传感器连接，用于基于周围环境温度来实现车身周围 距离测量，主控制器与超声波检测设备和转弯控制设备分别连接，用于基 于超声波检测设备的测量结果确定发送给转弯控制设备的控制信号。

更具体地，在所述基于转弯自动行驶的电动汽车中，包括：FLASH存 储芯片，设置在电动汽车的前端仪表盘内，用于预先存储第一预设电量阈 值、第二预设电量阈值和预设距离阈值；伽利略导航仪，用于接收伽利略 导航定位卫星实时发送的、电动汽车的当前伽利略导航位置；左侧超声波 测距设备，位于电动汽车的车身左侧的下端，用于检测电动汽车左侧分别 距离车身左侧障碍物或道路左侧边沿的实时距离，并作为左侧实时距离输 出；右侧超声波测距设备，位于电动汽车的车身右侧的下端，用于检测电 动汽车右侧分别距离车身右侧障碍物或道路右侧边沿的实时距离，并作为 右侧实时距离输出；CMOS高清摄像设备，由多个CMOS高清摄像头组成， 用于拍摄多个电动汽车周围环境图像，其中，多个CMOS高清摄像头分别 设置在电动汽车的车身不同位置；方向电机控制器，设置在电动汽车的前 端仪表盘内，与MSP430单片机连接，用于基于电动汽车的驱动车轮的转 弯角度或驱动方向计算电动汽车的转向齿轮转角；转向电机驱动器，设置 在电动汽车的驱动车轮上方，与方向电机控制器连接，用于基于电动汽车 的转向齿轮转角确定电机驱动控制信号；转向驱动电机，设置在电动汽车 的驱动车轮上方，与转向电机驱动器和电动汽车的驱动车轮分别连接，用 于基于电机驱动控制信号实现电动汽车的驱动车轮的转弯角度；温度传感 器，位于电动汽车的车身外侧，用于检测电动汽车所在环境的实时温度； 齿轮齿条转向器，设置在电动汽车的驱动车轮上方，用于将转向驱动电机 与电动汽车的驱动车轮连接；MSP430单片机，设置在电动汽车的前端仪 表盘内，与左侧超声波测距设备、右侧超声波测距设备、CMOS高清摄像 设备和方向电机控制器分别连接，基于CMOS高清摄像设备发送的多个电 动汽车周围环境图像构建电动汽车的全局图像，基于全局图像、左侧实时 距离和右侧实时距离确定电动汽车的驱动车轮的转弯角度；电量检测设 备，设置在电动汽车的蓄电池上，用于检测蓄电池的实时剩余电量；行驶 控制仪，设置在电动汽车上，与电动汽车的方向电机控制器和速度电机控 制器连接，用于接收位置控制信号，基于位置控制信号确定驱动方向和驱 动速度，并将驱动方向和驱动速度分别发送给方向电机控制器和速度电机 控制器；图像识别设备，用于对电动汽车前方景象进行拍摄以获得前方图 像，并对前方图像进行图像识别以确定前方是否存在充电桩，相应地，发 出存在充电桩信号或不存在充电桩信号；超声波检测设备，设置在电动汽 车前部，用于检测电动汽车前部距离充电桩的实时相差距离；ZIGBEE通 信设备，设置在电动汽车上，用于与充电桩的ZIGBEE通信接口进行握手 操作，握手成功则发出充电桩合格信号，握手失败则发出充电桩不合格信 号；自动充电设备，设置在电动汽车上，包括定位器、位移驱动器、机械 手和充电头，定位器、位移驱动器和充电头都设置在机械手上，定位器用 于检测机械手与充电桩的充电插座之间的相对距离，位移驱动器与定位器 连接，用于基于相对距离驱动机械手前往充电桩的充电插座，机械手用于 在抵达充电桩的充电插座后将充电头插入充电桩的充电插座中；其中， MSP430单片机还与FLASH存储芯片、电量检测设备、行驶控制仪、伽利 略导航仪、图像识别设备、超声波检测设备、ZIGBEE通信设备和自动充 电设备分别连接，当实时剩余电量小于等于第一预设电量阈值时，进入自 动导航模式；其中，MSP430单片机在自动导航模式中，启动伽利略导航 仪和图像识别设备，接收当前伽利略导航位置，基于当前伽利略导航位置 和预存电子地图中最近充电站的伽利略导航位置确定位置控制信号，将位 置控制信号发送给行驶控制仪以控制电动汽车前往预存电子地图中最近 充电站，当从图像识别设备处接收到存在充电桩信号时，启动超声波检测 设备和ZIGBEE通信设备，在接收到充电桩合格信号且实时相差距离小于 等于预设距离阈值时，启动自动充电设备以将充电头插入充电桩的充电插 座中，MSP430单片机退出自动导航模式；其中，MSP430单片机在实时 剩余电量大于等于第二预设电量阈值，控制自动充电设备的机械手以将充 电头拔离充电桩的充电插座，第二预设电量阈值大于第一预设电量阈值； 其中，超声波检测设备、左侧超声波测距设备和右侧超声波测距设备都与 温度传感器连接，基于超声波在空气中的传播速度来实现距离测量，超声 波在空气中的传播速度与电动汽车所在环境的实时温度相关；其中，图像 识别设备还包括图像采集器件和充电桩识别器件，图像采集器件借用 CMOS高清摄像设备中的前方CMOS高清摄像头，前方CMOS高清摄像 头设置在电动汽车的车身的正前方，用于对电动汽车前方景象进行拍摄以 获得前方图像，充电桩识别器件与前方CMOS高清摄像头连接，用于对前 方图像进行图像识别以确定前方是否存在充电桩，相应地，发出存在充电 桩信号或不存在充电桩信号。

更具体地，在所述基于转弯自动行驶的电动汽车中：第一预设电量阈 值、第二预设电量阈值和预设距离阈值都为固定数值。

更具体地，在所述基于转弯自动行驶的电动汽车中：第一预设电量阈 值、第二预设电量阈值和预设距离阈值都为可变数值。

更具体地，在所述基于转弯自动行驶的电动汽车中：采用MSP430单 片机内置的存储单元预先存储第一预设电量阈值、第二预设电量阈值和预 设距离阈值。

更具体地，在所述基于转弯自动行驶的电动汽车中：MSP430单片机 与FLASH存储芯片被集成在一块集成电路板上。

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基于转弯自动行驶的电动汽车的结 构方框图。

附图标记：1温度传感器；2主控制器；3超声波检测设备；4转弯 控制设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于转弯自动行驶的电动汽车的实施方 案进行详细说明。

无论是发展中国家进行的汽车化过程，还是目前发达国家面临的汽车 化发展，提高汽车安全性能，减少交通事故发生，同时避免污染，节省能 源都是需要同时解决的重要课题。

针对避免污染，节省能源这一课题，许多汽车制造商研发出各自的新 能源汽车，例如电动汽车，来替换传统能源汽车。电动汽车有以下优点： (1)零排放，电动汽车使用电能，在行驶中无废气排出，不污染环境； (2)电动汽车比汽油机驱动汽车的能源利用率要高；(3)因使用单一的 电能源，省去了发动机、变速器、油箱、冷却和排气系统，所以电动汽车 结构较简单；(4)噪声小，不会给附近居民带来噪声污染；(5)可在用 电低峰时进行汽车充电，可以平抑电网的峰谷差，使发电设备得到充分利 用。

针对提高汽车安全性能，减少交通事故发生这一课题，世界各国纷纷 在汽车安全性设计上下足了功夫。各大汽车制造商越来越多地注重提高汽 车的安全性能，各种主动安全措施和被动安全措施，例如安全气囊，都已 经被成功地应用在汽车上，同时还在汽车上增加了一些电子辅助系统，例 如自动泊车系统，在汽车上增加了一些电子导航系统，例如，伽利略导航 仪，用于方便汽车用户的操作，提高汽车用户的行驶乐趣。

然而，即使如此，现有技术中已采取安全措施的电动汽车仍具有以下 不足：缺乏自动转弯控制系统，无法替换人工驾驶操作完成准确的转弯控 制；缺乏道路检测设备，无法提取道路参数以用作转弯参考数据；只具有 简单的导航设备，无法自动驱车前往最近充电站的导航位置以实现自动充 电功能。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于转弯自动行驶的电动汽 车，引入了自动转弯控制设备和路面参数检测设备，以配合操作，实现完 全自动化的电子式转弯，同时，引入了导航设备、图像识别设备以及自动 充电设备，从而能够自动驱车前往最近充电站内最近充电桩，以机械化的 方式实现电动汽车的自动充电。

图1为根据本发明实施方案示出的基于转弯自动行驶的电动汽车的结 构方框图，所述电动汽车包括温度传感器、主控制器、超声波检测设备和 转弯控制设备，温度传感器用于检测周围环境温度，超声波检测设备与温 度传感器连接，用于基于周围环境温度来实现车身周围距离测量，主控制 器与超声波检测设备和转弯控制设备分别连接，用于基于超声波检测设备 的测量结果确定发送给转弯控制设备的控制信号。

接着，继续对本发明的基于转弯自动行驶的电动汽车的具体结构进行 进一步的说明。

所述电动汽车包括：FLASH存储芯片，设置在电动汽车的前端仪表盘 内，用于预先存储第一预设电量阈值、第二预设电量阈值和预设距离阈值； 伽利略导航仪，用于接收伽利略导航定位卫星实时发送的、电动汽车的当 前伽利略导航位置。

所述电动汽车包括：左侧超声波测距设备，位于电动汽车的车身左侧 的下端，用于检测电动汽车左侧分别距离车身左侧障碍物或道路左侧边沿 的实时距离，并作为左侧实时距离输出；右侧超声波测距设备，位于电动 汽车的车身右侧的下端，用于检测电动汽车右侧分别距离车身右侧障碍物 或道路右侧边沿的实时距离，并作为右侧实时距离输出。

所述电动汽车包括：CMOS高清摄像设备，由多个CMOS高清摄像头 组成，用于拍摄多个电动汽车周围环境图像，其中，多个CMOS高清摄像 头分别设置在电动汽车的车身不同位置。

所述电动汽车包括：方向电机控制器，设置在电动汽车的前端仪表盘 内，与MSP430单片机连接，用于基于电动汽车的驱动车轮的转弯角度或 驱动方向计算电动汽车的转向齿轮转角。

所述电动汽车包括：转向电机驱动器，设置在电动汽车的驱动车轮上 方，与方向电机控制器连接，用于基于电动汽车的转向齿轮转角确定电机 驱动控制信号；转向驱动电机，设置在电动汽车的驱动车轮上方，与转向 电机驱动器和电动汽车的驱动车轮分别连接，用于基于电机驱动控制信号 实现电动汽车的驱动车轮的转弯角度。

所述电动汽车包括：温度传感器，位于电动汽车的车身外侧，用于检 测电动汽车所在环境的实时温度；齿轮齿条转向器，设置在电动汽车的驱 动车轮上方，用于将转向驱动电机与电动汽车的驱动车轮连接。

所述电动汽车包括：MSP430单片机，设置在电动汽车的前端仪表盘 内，与左侧超声波测距设备、右侧超声波测距设备、CMOS高清摄像设备 和方向电机控制器分别连接，基于CMOS高清摄像设备发送的多个电动汽 车周围环境图像构建电动汽车的全局图像，基于全局图像、左侧实时距离 和右侧实时距离确定电动汽车的驱动车轮的转弯角度。

所述电动汽车包括：电量检测设备，设置在电动汽车的蓄电池上，用 于检测蓄电池的实时剩余电量；行驶控制仪，设置在电动汽车上，与电动 汽车的方向电机控制器和速度电机控制器连接，用于接收位置控制信号， 基于位置控制信号确定驱动方向和驱动速度，并将驱动方向和驱动速度分 别发送给方向电机控制器和速度电机控制器。

所述电动汽车包括：图像识别设备，用于对电动汽车前方景象进行拍 摄以获得前方图像，并对前方图像进行图像识别以确定前方是否存在充电 桩，相应地，发出存在充电桩信号或不存在充电桩信号；超声波检测设备， 设置在电动汽车前部，用于检测电动汽车前部距离充电桩的实时相差距 离。

所述电动汽车包括：ZIGBEE通信设备，设置在电动汽车上，用于与 充电桩的ZIGBEE通信接口进行握手操作，握手成功则发出充电桩合格信 号，握手失败则发出充电桩不合格信号。

所述电动汽车包括：自动充电设备，设置在电动汽车上，包括定位器、 位移驱动器、机械手和充电头，定位器、位移驱动器和充电头都设置在机 械手上，定位器用于检测机械手与充电桩的充电插座之间的相对距离，位 移驱动器与定位器连接，用于基于相对距离驱动机械手前往充电桩的充电 插座，机械手用于在抵达充电桩的充电插座后将充电头插入充电桩的充电 插座中。

其中，MSP430单片机还与FLASH存储芯片、电量检测设备、行驶控 制仪、伽利略导航仪、图像识别设备、超声波检测设备、ZIGBEE通信设 备和自动充电设备分别连接，当实时剩余电量小于等于第一预设电量阈值 时，进入自动导航模式；MSP430单片机在自动导航模式中，启动伽利略 导航仪和图像识别设备，接收当前伽利略导航位置，基于当前伽利略导航 位置和预存电子地图中最近充电站的伽利略导航位置确定位置控制信号， 将位置控制信号发送给行驶控制仪以控制电动汽车前往预存电子地图中 最近充电站，当从图像识别设备处接收到存在充电桩信号时，启动超声波 检测设备和ZIGBEE通信设备，在接收到充电桩合格信号且实时相差距离 小于等于预设距离阈值时，启动自动充电设备以将充电头插入充电桩的充 电插座中，MSP430单片机退出自动导航模式。

其中，MSP430单片机在实时剩余电量大于等于第二预设电量阈值， 控制自动充电设备的机械手以将充电头拔离充电桩的充电插座，第二预设 电量阈值大于第一预设电量阈值；超声波检测设备、左侧超声波测距设备 和右侧超声波测距设备都与温度传感器连接，基于超声波在空气中的传播 速度来实现距离测量，超声波在空气中的传播速度与电动汽车所在环境的 实时温度相关。

其中，图像识别设备还包括图像采集器件和充电桩识别器件，图像采 集器件借用CMOS高清摄像设备中的前方CMOS高清摄像头，前方CMOS 高清摄像头设置在电动汽车的车身的正前方，用于对电动汽车前方景象进 行拍摄以获得前方图像，充电桩识别器件与前方CMOS高清摄像头连接， 用于对前方图像进行图像识别以确定前方是否存在充电桩，相应地，发出 存在充电桩信号或不存在充电桩信号。

可选地，在所述电动汽车中：第一预设电量阈值、第二预设电量阈值 和预设距离阈值都为固定数值；第一预设电量阈值、第二预设电量阈值和 预设距离阈值都为可变数值；采用MSP430单片机内置的存储单元预先存 储第一预设电量阈值、第二预设电量阈值和预设距离阈值；以及可以将 MSP430单片机与FLASH存储芯片集成在一块集成电路板上。

另外，CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)，中文学 名为互补金属氧化物半导体，他本是计算机系统内一种重要的芯片，保存 了系统引导最基本的资料。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差 别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存 着带N(带-电)和P(带+电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电 流即可被处理芯片纪录和解读成影像。后来发现CMOS经过加工也可以作 为数码摄影中的图像传感器。

对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS技 术具有一个明显的优势：CMOS图像传感器是针对5V和3.3V电源电压而 设计的。而CCD芯片则需要大约12V的电源电压，因此不得不采用一个 电压转换器，从而导致功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成 到CMOS传感器中将带来另一个好处：他去除了与其他半导体元件的所有 外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭弃用，这是因为在芯片内部进行 通信所消耗的能量要比通过PCB或衬底的外部实现方式低得多。

CMOS传感器也可细分为被动式像素传感器(PassivePixelSensor CMOS)与主动式像素传感器(ActivePixelSensorCMOS)。

被动式像素传感器(PassivePixelSensor，简称PPS)，又叫无源式像 素传感器，他由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。光敏二极 管本质上是一个由P型半导体和N型半导体组成的PN结，他可等效为一 个反向偏置的二极管和一个MOS电容并联。当开关管开启时，光敏二极 管与垂直的列线(Columnbus)连通。位于列线末端的电荷积分放大器读 出电路(Chargeintegratingamplifier)保持列线电压为一常数，当光敏二极 管存贮的信号电荷被读出时，其电压被复位到列线电压水平，与此同时， 与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电荷输出。

主动式像素传感器(ActivePixelSensor，简称APS)，又叫有源式像 素传感器。几乎在CMOSPPS像素结构发明的同时，人们很快认识到在像 素内引入缓冲器或放大器可以改善像素的性能，在CMOSAPS中每一像素 内都有自己的放大器。集成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表 面积，降低了“封装密度”，使40％～50％的入射光被反射。这种传感器 的另一个问题是，如何使传感器的多通道放大器之间有较好的匹配，这可 以通过降低残余水平的固定图形噪声较好地实现。由于CMOSAPS像素内 的每个放大器仅在此读出期间被激发，所以CMOSAPS的功耗比CCD图 像传感器的还小。

采用本发明的基于转弯自动行驶的电动汽车，针对现有技术无法为电 动汽车用户提供自动转弯功能以及无法实现自动充电的技术问题，通过引 入导航设备、图像识别设备和自动化充电设备以帮助电动汽车自动行驶到 附近充电站的充电桩旁进行自动充电，从而提升电动汽车的充电效率；更 重要的是，还通过引入各个路面检测设备和各个自动驾驶辅助设备实现电 动汽车的完全自动化的电子转弯，提供转弯的准确性，避免碰撞事故发生， 提高电动汽车的安全性能。

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。