一种基于AI辅助的氢能充装管控系统
技术领域
本申请涉及氢能充装技术领域，具体而言，涉及一种基于AI辅助的氢能充装管控系统。
背景技术
当前，氢能利用产业正加速发展，如何将氢气安全、精准、快速的加注到高压储罐以及如何更加方便、快捷地进行氢气的充装是目前急需解决的问题。申请号为CN201620356162.3的专利文件提供了一种具有指纹和人脸识别支付功能的加氢机，其通过现有的人工服务、加注卡支付、银联卡支付方式、二维码、个人指纹关联付款和通过人脸识别方式进行付款，用户可根据需求自由选取合适的付费方式。但是其仅仅提供了多种支付方式，并不能保证加气过程中的安全性和可靠性。
实用新型内容
本申请的目的在于提供一种基于AI辅助的氢能充装管控系统，用以实现在安全、可靠地进行氢能充装的同时使充装过程更加方便、快捷的技术效果。
本申请提供了一种基于AI辅助的氢能充装管控系统，包括加氢机；与所述加氢机连接的云服务器；与所述加氢机通信连接的加氢车辆；所述加氢机包括控制器；与所述控制器连接的指纹采集模块；与所述控制器连接的人脸采集模块；与所述控制器连接的第一红外通信模块；与所述控制器连接的流量计；所述加氢车辆包括车载控制器；与所述车载控制器连接的温度传感器、压力传感器；与所述车载控制器连接的第二红外通信模块；所述温度传感器、所述压力传感器设置在所述加氢车辆的高压储气瓶上；所述云服务器用于获取所述人脸采集模块采集到的用户人脸图像和所述指纹采集模块采集到的用户指纹，进行双重验证；所述车载控制器用于获取所述温度传感器、所述压力传感器采集到的数据信息并通过所述第二红外通信模块和所述第一红外通信模块发送给所述控制器。
在上述实现过程中，需要加气时，用户先将加气机的加气枪头与高压储气瓶的管口准确对接，然后通过人脸采集模块采集用户的人脸图像，控制器将该人脸图像发送给云服务器，云服务器根据该人脸图像调取对应的账户信息并发送给控制器，然后在加气机的显示器上进行显示，用户对账户信息进行确认后，就可以使用指纹采集模块采集用户指纹信息，云服务器再将用户指纹与用户人脸图像进行分析，进行双重验证；若两者相匹配则云服务器向控制器发送加气启动指令，进行加氢授权。在加气时，加氢汽车的高压储气瓶上的温度传感器、压力传感器会实时采集高压储气瓶的温度、压力等信息，并通过第二红外通信模块和第一红外通信模块发送给控制器。设置在加氢机上的流量计检测加氢过程中的管路流量并发送给控制器。控制器根据高压储气瓶的温度、压力、管路流量等信息动态调整加气参数，使加气过程更加安全、可靠；同时在加气结束时，云服务器还可以根据加气量从用户的账户中自动扣除相应的费用，更加方便、快捷。
进一步地，所述加氢机还包括设置在所述加氢机的加气枪头上的脱枪检测模块；所述脱枪检测模块与所述控制器连接，用于检测所述加气枪头与所述高压储气瓶管口的连接状态。
在上述实现过程中，因为快速充装会使高压储气瓶的温度快速上升，长期、反复加注会使金属材质产生热疲劳，容易发生脱枪等危险。所以在加气机的加气枪头上还设置了与控制器连接的脱枪检测模块，当脱枪检测模块检测到加气枪头脱离高压储气瓶的管口时，停止加气。
进一步地，所述加氢机还包括与所述控制器连接的报警装置，用于进行报警提示。
在上述实现过程中，为了在加气枪头脱离高压储气瓶的管口或者高压气瓶的温度、压力等超过上限时及时进行报警提示，加氢机上还设置了与控制器连接的报警装置。
进一步地，所述氢能充装管控系统还包括站控电脑；所述站控电脑与多个所述加氢机连接；所述云服务器与所述站控电脑连接；所述站控电脑用于记录所述加氢机的加气流程信息。
在上述实现过程中，氢能充装管控系统还包括站控电脑，站控电脑与多个加氢机连接，同时站控电脑与云服务器连接；通过站控电脑可以对各个加氢机加气过程中的加气流程信息进行记录，便于后期管理。
进一步地，所述氢能充装管控系统还包括与所述站控电脑连接的监控摄像头。
在上述实现过程中，加气站的监控摄像头还可以与站控电脑连接，通过站控电脑识别监控摄像头获取到的图像信息，分析加气过程中加气机附近是否存在异常情况。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种氢能充装管控系统拓扑结构示意图。
图标：10-氢能充装管控系统；100-加氢机；110-控制器；120-指纹采集模块；130-人脸采集模块；140-第一红外通信模块；150-脱枪检测模块；160- 报警装置；170-流量计；200-加氢汽车；210-车载控制器；220-高压储气瓶；221-温度传感器；222-压力传感器；230-第二红外通信模块；300-云服务器； 400-站控电脑；410-监控摄像头。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参看图1，图1为本申请实施例提供的一种氢能充装管控系统拓扑结构示意图。
本申请实施例提供的氢能充装管控系统10包括加氢机100；与加氢机100连接的云服务器300；与加氢机100通信连接的加氢车辆；加氢机100 包括控制器110；与控制器110连接的指纹采集模块120；与控制器110连接的人脸采集模块130；与控制器110连接的第一红外通信模块140；加氢车辆包括车载控制器210；与车载控制器210连接的温度传感器221、压力传感器222和流量计170；与车载控制器210连接的第二红外通信模块230；温度传感器221、压力传感器222和流量计170设置在加氢车辆的高压储气瓶220上；云服务器300用于获取人脸采集模块130采集到的用户人脸图像和指纹采集模块120采集到的用户指纹，分析用户人脸图像与用户指纹是否相匹配；若用户人脸图像与用户指纹相匹配，则向加氢机100发送加气启动指令；加氢机100根据加气启动指令为高压储气瓶220加气；车载控制器210用于获取温度传感器221、压力传感器222分别采集到的数据信息并通过第二红外通信模块230和第一红外通信模块140发送给控制器 110；设置在加氢机100上的流量计170检测加氢过程中的管路流量并发送给控制器110。控制器110还用于根据上述数据信息调整加气参数；云服务器300还用于在加气结束时根据加气量从用户的账户中扣除相应的费用。
在加气时，用户先将加氢机100的加气枪头与加氢汽车200的高压储气瓶220的管口准确对接，然后将脸对准人脸采集模块130，人脸采集模块 130采集用户的人脸图像，控制器110将该人脸图像发送给云服务器300，云服务器300根据该人脸图像调取对应的账户信息并发送给控制器110，然后在加气机的显示器上进行显示，用户对账户信息进行确认后，就可以使用指纹采集模块120采集用户指纹信息，云服务器300再将用户指纹与用户人脸图像进行分析，若两者相匹配则云服务器300向控制器110发送加气启动指令，进行加氢授权。在加气时，加氢汽车200的高压储气瓶220 上的温度传感器221、压力传感器222会实时采集高压储气瓶220的温度、压力等信息，并通过第二红外通信模块230和第一红外通信模块140发送给控制器110，设置在加氢机100上的流量计170可以检测加氢过程中的管路流量并发送给控制器110；控制器110根据高压储气瓶220的温度、压力、和加氢机100的管路流量等信息动态调整加气参数，使加气过程更加安全、可靠；同时在加气结束时，云服务器300还可以根据加气量(管路流量) 从用户的账户中自动扣除相应的费用，更加方便、快捷。
在一种实施方式中，用户可以携带行驶证、驾驶证、身份证到各个加氢站进行注册，通过加氢站的站控电脑400录入上述信息，然后上传至云服务器300。注册时，把用户的人脸信息当作账号，指纹信息当作密码。完成注册后，可以通过微信、支付宝或银行卡对账号进行预充值。加氢车辆来到加氢站，用户将加氢机100的加气枪头与加氢汽车200上的高压储气瓶220的管口准确对接；然后通过加氢机100上的人脸采集模块130(人脸采集模块130包括至少一个摄像头)采集用户的人脸图像，然后云服务器 300对该人脸图像进行识别，将该人脸图像对应的车辆信息和账户余额信息发送给站控电脑400和加氢机100；用户在加氢机100(加氢机100设有显示器)上对车辆信息进行确认，当确认无误后就通过指纹采集模块120(指纹采集模块120可以选用指纹采集器)采集用户指纹并发送给云服务器300。云服务器300分析该用户指纹是否与用户人脸图像相匹配；若该用户指纹与用户人脸图像相匹配，则云服务器300向通过站控电脑400向加氢机100 发送加气启动指令，进行加氢授权。加氢过程中，设置在高压储气瓶220 上的温度传感器221实时检测高压储气瓶220的温度并发送给车载控制器 210；设置在高压储气瓶220上的压力传感器222实时检测高压储气瓶220 的压力并发送给车载控制器210；车载控制器210将高压储气瓶220的温度、压力等信息通过第二红外通信模块230传输给第一红外通信模块140，加氢机100上的控制器110(该控制器110可以选用龙芯系列处理器)根据接收到的上述信息调整加气参数。在加气结束时，用户将加氢机100的加气枪头拔出，放置在加氢机100的加气枪头放置架上，就可以开车离去；云服务器300会在加气结束时，根据流量计170检测到的加气量(管路流量) 从用户的账户中扣除对应的费用，实现真正意义上的无感支付。云服务器 300在扣除了相应的费用后还会向用户发送通知信息，让用户了解本次加氢过程的高压气瓶运行状况及加氢消费金额。
加氢站的站控电脑400可以与多个加氢机100连接，用于记录并备份加氢机100的加气流程信息，同时上传给云服务器300；上述加氢信息包括账户、加气时间、加气量、加气费用、高压气瓶加气过程中的温度和压力等。加氢站用于监控的监控摄像头410也可以与站控电脑400连接，站控电脑可以对加气站的运行状况进行监控，同时储存监控数据。站控电脑400 也可以对监控摄像头410获取到的图像进行识别，分析加气过程中，加气机100附近是否存在异常情况，若存在异常情况，则启动报警装置160进行报警提示。例如可以使用站控电脑分析是否有人员在加气站附近吸烟；当有人员在加气站附近吸烟时，站控电脑启动报警装置进行报警提示。
因为快速充装会使气瓶温度快速上升，长期、反复加注会使金属材质产生热疲劳，容易发生脱枪等危险。本申请提供的实施例中还设置了脱枪检测模块150，该脱枪检测模块150设置包括检测本体，检测本体上设有检测孔，检测孔处设有激励环和检测环，其中激励环和检测环分别连接控制电路。在加注枪的软管上设置的一根线缆，当进行加注时，可使该线缆、加注枪及被加注设备(如汽车)连接良好并导通。加注枪从检测装置的检测孔中穿过，不影响加注枪的机械特性。采用电磁感应原理，由控制电路控制激励环向加注枪发送一个脉冲磁场，如果加注枪与被加注设备(如汽车)良好连接，就能够在该线缆及加注枪上产生一个脉冲电流，否则就产生不了脉冲电流。通过检测环检测有无脉冲电流反馈给控制电路输出相应的检测信号，从而实现脱枪检测。
在加氢机100上还可以设置报警装置160，该报警装置160与控制器 110连接，控制器110可以在高压储气瓶220的温度、压力等出现异常时启动报警装置160进行报警提示。报警装置160可以选用声光报警器，在高压储气瓶220的温度、压力等出现异常时进行声光报警提示。在一种实施方式中，可以根据高压储气瓶220的压力承受上限和温度提升速率上限设置对应的阈值，当高压储气瓶220的压力或者温度提升速率超过设置的阈值时，控制器110就启动声光报警装置160进行语音提示，并闪烁报警灯。
为了更好地使用氢能充装管控系统，使氢能充装过程更加方便快捷，本申请实施例还提供了一种氢能充装管控方法。其具体内容如下所述。
步骤S101，获取用户人脸图像，根据所述用户人脸图像调取对应的账户信息。
用户在加氢时，先将加氢机的加气枪头与加氢汽车上高压储气瓶的管口准确对接，然后脸部对准人脸采集模块的摄像头采集用户的人脸图像，控制器获取到该人脸图像后发送给云服务器，云服务器对该人脸图像进行分析后从数据库中调取该人脸图像对应的账户信息，该账户包括用户(驾驶员)的基本身份信息、驾驶的车型、车牌号、高压储气瓶型号、账户余额等。
步骤S102，获取用户指纹，分析所述用户指纹是否与所述用户人脸图像相匹配；若所述用户指纹与所述用户人脸图像相匹配，则向加氢机的控制器发送加气启动指令。
云服务器调取到用户的人脸图像对应的账户信息后就发送给加氢机和站控电脑，用户在加氢机上确认自己的账户信息是否正确，正确后就可以使用指纹采集模块采集用户指纹，控制器获取到该用户指纹后发送给云服务器；云服务器分析该用户指纹是否与数据库中所记录的指纹相匹配，若该用户指纹与用户的人脸图像相匹配，则云服务器直接向加氢机的控制器直接发送加气启动指令。
需要说明的是，需要说明的是，云服务器也可以先向站控电脑下发授权指令，站控电脑接收到该授权指令后，再向加氢机发送加气启动指令。
步骤S103，所述控制器根据所述加气启动指令为加氢车辆的高压储气瓶加气。
加氢机的控制器接收到加气启动指令后，就打开对应的调节阀为加氢汽车的高压储气瓶加气。为了更精准地控制氢气的流速，调节阀可以选用比例调节阀。
步骤S104，车载控制器获取加气过程中设置在高压储气瓶上的温度传感器、压力传感器分别检测到的数据信息，并通过第二红外通信模块和第一红外通信模块发送给所述控制器。
开始加气后，车载控制器就会获取加气过程中设置在高压储气瓶上的温度传感器、压力传感器分别检测到的数据信息，然后将该数据信息通过第二红外通信模块和第一红外通信模块发送给控制器，实现了加氢机控制器与高压储气瓶之间的实时通信。
步骤S105，所述控制器根据所述数据信息调整加气参数，并在所述高压储气瓶的压力达到预设值时停止加气，并分析加气量。
控制器在接收到高压储气瓶的温度、压力等参数后，就可以调整加气参数，并在高压储气瓶的压力达到预设值时停止加气，并分析加气量。具体地，若加气过程中高压储气瓶的温度上升过快(温度上升速度可以根据各种类型的气瓶的参数进行设置)，则降低加气的速度和流量。在加气过程中，还可以设置一个压力阈值(例如高压储气瓶上限压力的80％)，当高压储气瓶压力达到该阈值时，就将调节加氢机的调节阀，将气流流速和流量减半，再继续为高压储气瓶加气，当高压储气瓶的压力达到预设值时就停止加气，然后根据流量计检测到的管路流量得到对应的加气量。通过上述方式，加氢机可以根据高压储气瓶运行参数实时调整加气参数，加气过程更加安全可靠。
步骤S106，在加气结束时，云服务器根据加气量从用户的账户中扣除相应的费用。
当高压储气瓶的压力达到设置的上限压力时，加氢机就停止加气，用户将加气枪头放到规定位置后就可以开车离去；同时云服务器可以根据流量计检测到的加气量和对应的费率计算得到本次加气所用的费用，然后从账户的余额中扣除相应的费用。
快速充装会使气瓶温度快速上升，长期、反复加注会使金属材质产生热疲劳，容易发生脱枪等危险，所以还可以在加氢机的加气枪头上设置脱枪检测模块，控制器还可以获取加氢机的加气枪头上的脱枪检测模块检测到的接触状态信息；若加气枪头脱离高压储气瓶的管口，则停止加气并启动报警装置进行报警提示。
在加气过程中，站控电脑还可以记录加气流程信息，例如账户、加气时间、加气量、加气费用、高压气瓶加气过程中的温度和压力等，为后期的数据分析提供数据支撑。为了更安全、方便地加气，还可以使用云服务器对加氢汽车在各个加氢站的历史加气流程信息进行分析，为加氢汽车的高压储气瓶提供最优的加气方案。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
