一种基于大数据的汽车充电桩安全监测系统的制作方法

本发明涉及充电桩安全监测，具体为一种基于大数据的汽车充电桩安全监测系统。

背景技术：

1、随着新能源汽车产业的快速发展，汽车充电桩作为新能源汽车充电基础设施的重要组成部分，其安全性和稳定性直接影响用户体验和公共安全。然而，充电桩在实际运行中存在诸多问题，特别是温度异常、发热过载、散热性能不足等问题，容易导致充电桩故障甚至安全事故，因此对充电桩进行安全监测是重要的方向之一。

2、经检索，中国专利（公开号：cn117928741a）公开了一种充电桩热源异常监测方法，该专利通过在被测充电桩周向上的若干测量位置获取由红外光和可见光融合而成的温度面图像，提高采集到的温度数据的分辨率和幅度精度；并通过贝叶斯推理算法对温度面图像中每个像素点所映射的热源实值进行解算，筛选出每个测量位置所对应的最大温度点以及最大温度点的像素坐标，进而结合周向上多个测量位置的最大温度点，能快速准确定位整个被测充电桩的异常发热点。

3、在现有技术中，对汽车充电桩的监测参数较为单一，并且监测数据的精细化程度不高，并且由于热量从充电桩内部电子元件传导至表面存在一定的时间延迟，需要对温度响应的时间延迟进行分析，因此本发明提出了一种基于大数据的汽车充电桩安全监测系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种基于大数据的汽车充电桩安全监测系统，以解决上述背景技术中提到的问题。

2、本发明可以通过以下技术方案实现：一种基于大数据的汽车充电桩安全监测系统，包括监测模块和信息处理模块；

3、所述监测模块包括多个电力监测单元和温度监测单元；

4、各个所述电力监测单元分别匹配一组汽车充电桩，并对汽车充电桩的电力信息进行监测，包括汽车充电桩的电流、电压、功率，以获得电力数据，有助于信息处理模块判断对应的汽车充电桩是否在工作；

5、温度监测单元设置在各个汽车充电桩的外侧，并且温度监测单元的识别范围覆盖各个汽车充电桩，并用于获取各个汽车充电桩表面的温度数据；

6、所述信息处理模块用于接收电力数据和温度数据，并作为实时监测数据，并且信息处理模块对温度数据进行分析，获得各个汽车充电桩的热源部位，以及各个热源部位的升温速度和扩散速度；

7、并且信息处理模块将热源部位与对应汽车充电桩进行匹配，以判断对应汽车充电桩的发热是否与对应汽车充电桩内部的电子元件分布有关联；

8、同时信息处理模块基于大数据，分析对应汽车充电桩的各个热源部位的升温速度和扩散速度，通过对比同型号充电桩的历史数据和实时监测数据，以对汽车充电桩的安全性进行判断。

9、本发明的进一步技术改进在于：所述信息处理模块对汽车充电桩的安全性判断包括以下方向：

10、发热延迟时间的判断，即在汽车充电桩工作后，电力监测单元监测到电力数据，并且随着汽车充电桩的持续工作，电力负荷增加会导致汽车充电桩内部发热，但由于热量传导至表面需要一定时间，对影响汽车充电桩的表面温度变化有一定的时间延迟，通过对比电力数据的变化时间与温度变化的时间延迟，可以辅助判断汽车充电桩的热响应和散热性能；

11、热源位置的判断，信息处理模块通过监测各个汽车充电桩表面不同区域的温度变化，定位热源位置，并进一步将该热源位置与充电桩内部电子元件的分布情况进行比对，判断热源位置与汽车充电桩内电子元件的分布位置是否相匹配，进而判断是否出现异常热源；

12、温度扩散的判断，信息处理模块通过对各个热源部位的热量扩散速度和温度分布，并与预设标准进行对比，以判断充电桩是否具备足够的散热能力，以确保安全运行，或者异常热源位置是否具有安全隐患。

13、本发明的进一步技术改进在于：所述信息处理模块对发热延迟时间的判断，包括以下步骤：

14、a1、电力监测单元采集对应汽车充电桩的电力信息，分析对应汽车充电桩的电力负荷变化；

15、同时温度监测单元获取对应汽车充电桩的表面温度，以监测对应汽车充电桩的表面温度变化；

16、并且信息处理模块基于对应区域的环境数据，对温度变化进行校正；

17、采用的公式为：；

18、其中，为对应汽车充电桩的表面温度变化；为功率负荷产生的热量；c为汽车充电桩的比热容；

19、为环境影响函数，包括：

20、，环境温度；h，环境湿度；k，空气流通系数；

21、a2、将电力负荷变化与汽车充电桩的表面温度变化进行对比；

22、a3、通过交叉相关分析，计算电力负荷变化和表面温度变化之间的延迟时间；

23、交叉相关分析公式为：；

24、其中，为时间t时刻的电力负荷；为时间t+t时刻的表面温度；dt表示积分变量的时间微分元；为积分范围，表示对所有时间进行积分；为交叉函数数值；

25、延迟时间计算公式为：；

26、为交叉相关函数；

27、表示寻找使交叉相关函数最大的时间延迟；

28、a4、将交叉相关分析中最大相关性的延迟时间与预设的延迟时间范围进行匹配，判断延迟时间是否在预设的延迟时间范围内；

29、若延迟时间不在延迟时间范围内，则信息处理模块判定该汽车充电桩存在潜在故障。

30、本发明的进一步技术改进在于：信息处理模块对热源位置的判断方法，包括以下步骤：

31、s1、基于汽车充电桩内部电子元件的分布，预设识别点；

32、s2、通过温度监测单元监测汽车充电桩表面温度，并结合其在汽车充电桩表面的位置坐标，获得对应汽车充电桩表面的坐标温度；

33、s3、计算汽车充电桩表面的发热范围和发热速度；

34、发热范围通过计算汽车充电桩表面温度相对环境温度的增量获得；

35、发热速度通过计算表面温度随时间的变化速率获得；

36、s4、进行发热延迟计算；

37、s5、对热源位置进行匹配和判断，包括：

38、1）在温度分布数据中，通过计算温度变化速率最大的位置，获得发热中心；

39、2）热源位置中心与识别点匹配；

40、计算热源位置中心与识别点之间的空间距离；

41、当空间距离不大于预设的空间距离阈值，且发热延迟在延迟时间范围内，则判断发热为汽车充电桩正常工作所产生的热量；

42、若不满足条件，则判定存在异常发热。

43、本发明的进一步技术改进在于：多个汽车充电桩在共同工作时，温度监测单元将各个汽车充电桩的温度数据分别传输至信息处理模块，确保每个汽车充电桩的温度数据被独立监测；

44、所述信息处理模块通过时间序列分析对各个汽车充电桩的温度数据进行监测，获取不同汽车充电桩之间的温度数据离散度，以判断各个汽车充电桩的温度分布是否均匀；

45、若某汽车充电桩电力数据正常，但离散度大于预设的安全阈值，则判断是否环境数据对该汽车充电桩造成影响，例如出现阳光直射该汽车充电桩的问题。

46、本发明的进一步技术改进在于：在电力数据正常时，所述信息处理模块通过预设正常热量分布模型，对表面温度与热源位置进行匹配；

47、其中，正常热量分布模型基于正常工作状态下的汽车充电桩热源位置与温度分布规律进行建立；

48、若某汽车充电桩的表面温度不连续，出现局部“热岛”或“冷斑”现象，则生成对应汽车充电桩的警告信息，以提醒工作人员及时对该汽车充电桩进行检修，以避免汽车充电桩表面出现裂纹或破损的问题。

49、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

50、本发明通过电力监测单元和温度监测单元，分别采集充电桩的电流、电压、功率和表面温度数据，实现对充电桩工作状态和温度分布的综合监测，提升了监测的准确性和全面性，并且通过电力数据与温度数据的时间延迟分析，量化了内部电子元件发热与表面温度变化之间的关系，有助于判断充电桩的热响应性能和散热能力是否正常；

51、同时信息处理模块能够通过温度数据分析热源位置，并与充电桩内部电子元件的识别点进行匹配，精确判断是否存在异常发热。此外，通过计算发热速度和热量扩散范围，进一步分析充电桩的散热性能，并且通过引入环境数据，对充电桩的温度变化进行校正，有效避免了因外部环境影响导致的误判。