基于總線的新能源公交車健康監(jiān)控管理平臺(tái)應(yīng)用

肖大偉，王 剛，王志民

基于總線的新能源公交車健康監(jiān)控管理平臺(tái)應(yīng)用

肖大偉，王 剛，王志民

（東方電氣自動(dòng)控制工程有限公司，四川 德陽(yáng) 618000）

為滿足新能源公交車終端用戶整車級(jí)安全管理需求，充分利用新能源公交車的控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）、RS-485等各種總線打造新能源公交車整車級(jí)健康監(jiān)控平臺(tái)對(duì)安全管理具有十分重要意義。文章在純電動(dòng)公交車上，基于車載終端CAN、RS-485等總線成功打通車端數(shù)據(jù)鏈路，匯聚各種設(shè)備數(shù)據(jù)、調(diào)度數(shù)據(jù)等，進(jìn)而構(gòu)建整車級(jí)健康監(jiān)控管理平臺(tái)。通過(guò)管理平臺(tái)實(shí)際應(yīng)用表明其實(shí)時(shí)在線監(jiān)控、故障快速定位與處理、分類匯總等功能為整車高效管理與維護(hù)提供了諸多便利。

新能源公交車；總線網(wǎng)絡(luò)；監(jiān)控管理平臺(tái)

傳統(tǒng)的故障診斷，早期往往采用的是人工憑借經(jīng)驗(yàn)診斷，后期通過(guò)串口等通信方式實(shí)現(xiàn)單一部件就地診斷，診斷后往往采用人工記錄方式進(jìn)行管理。受技術(shù)條件和管理模式的限制，遠(yuǎn)程整車級(jí)車輛故障跟蹤、快速診斷與閉環(huán)管理都無(wú)法實(shí)現(xiàn)。隨著新能源汽車技術(shù)的發(fā)展，促使整車不斷向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的故障診斷與管理方式已無(wú)法滿足定位準(zhǔn)、處理快、管理方便的使用要求。因此，開發(fā)高效、方便、快捷、全面的整車級(jí)健康監(jiān)控管理技術(shù)顯得十分必要，更符合終端用戶需求。目前應(yīng)用于新能源汽車整車級(jí)的監(jiān)控平臺(tái)比較少，比較典型的是文獻(xiàn)[1]設(shè)計(jì)的新能源公交車遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，但其數(shù)據(jù)主要為三電系統(tǒng)和整車的狀態(tài)信息，并未包含車輛其他關(guān)鍵信息，數(shù)據(jù)完整性不足。此外一些監(jiān)控平臺(tái)主要是針對(duì)特定方向領(lǐng)域[2-3]或汽車制造商[4]開發(fā)的監(jiān)控平臺(tái)，并非面向終端用戶的整車級(jí)監(jiān)控管理平臺(tái)。終端用戶的整車級(jí)健康監(jiān)控管理平臺(tái)不僅需滿足故障定位快、準(zhǔn)的要求，還要實(shí)現(xiàn)高效管理的目的。針對(duì)該要求，本文設(shè)計(jì)開發(fā)出基于總線的新能源公交車健康監(jiān)控管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了整車級(jí)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，故障快速定位與處理、高效管理等功能。

1 新能源公交車系統(tǒng)構(gòu)成

新能源公交車由多個(gè)子系統(tǒng)組成，包括電池系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、主動(dòng)安全系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)等。各系統(tǒng)部件通過(guò)控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network, CAN）、RS-485等總線連接并進(jìn)行數(shù)字信息交互，這為構(gòu)建整車級(jí)健康監(jiān)控管理平臺(tái)提供了技術(shù)保障。因此，本文設(shè)計(jì)基于CAN、RS-485等總線的新能源公交車健康監(jiān)控管理平臺(tái)從整車實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障快速定位與處理、高效管理等方面為終端用戶提供便利。

2 健康監(jiān)控管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

基于總線的新能源公交車健康監(jiān)控管理平臺(tái)由車輛信息匯聚、服務(wù)管理平臺(tái)、用戶交互三部分構(gòu)成。

2.1 車輛信息匯聚

利用車載智能信息終端CAN、RS-485等總線網(wǎng)絡(luò)打通各系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議采集匯聚實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，依靠5G/4G無(wú)線通信技術(shù)向服務(wù)管理平臺(tái)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，示意如圖1所示。

2.2 服務(wù)管理平臺(tái)

服務(wù)管理平臺(tái)利用信息化技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、WEB技術(shù)等對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行健康審計(jì)、顯示、記錄、存儲(chǔ)、分類匯總等處理。服務(wù)管理平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括登錄模塊、審計(jì)模塊、存儲(chǔ)顯示模塊、過(guò)程記錄模塊、分類匯總模塊等，如圖2所示。

圖1 車輛信息匯聚系統(tǒng)連接示意圖

圖2 服務(wù)管理平臺(tái)功能模塊示意圖

1.登錄

服務(wù)管理平臺(tái)采用后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中的用戶信息、長(zhǎng)密碼管理機(jī)制及動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼進(jìn)行驗(yàn)證登錄，實(shí)現(xiàn)安全保障。利用公司層級(jí)、生產(chǎn)制造商、運(yùn)營(yíng)主體、運(yùn)營(yíng)線路等關(guān)系對(duì)不同用戶設(shè)置不同的權(quán)限等級(jí)，實(shí)現(xiàn)不同層級(jí)用戶對(duì)數(shù)據(jù)信息的查看與操作權(quán)限，如圖3所示，上一層級(jí)能夠完全查看下一層級(jí)的所有信息并進(jìn)行管理，這樣不僅保證了數(shù)據(jù)安全，還提升了管理效率。

圖3 用戶層級(jí)管理

2.審計(jì)

根據(jù)車輛各子系統(tǒng)零部件特性制定審計(jì)規(guī)則對(duì)零部件運(yùn)行情況進(jìn)行健康審計(jì)，并結(jié)合審計(jì)結(jié)果給出指導(dǎo)性處理措施。如電池單體壓差過(guò)大審計(jì)規(guī)則可定為：?jiǎn)误w壓差大于100 mV為一級(jí)報(bào)警；單體壓差大于200 mV為二級(jí)報(bào)警；單體壓差大于300 mV為三級(jí)報(bào)警。此外，用戶可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求啟用和禁用相應(yīng)的審計(jì)規(guī)則，如圖4所示。

圖4 審計(jì)規(guī)則管理設(shè)計(jì)

3.存儲(chǔ)顯示

依據(jù)健康審計(jì)規(guī)則審計(jì)出的故障報(bào)警信息不僅直觀展示給用戶，還存儲(chǔ)于后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中向用戶提供歷史數(shù)據(jù)查詢操作，實(shí)現(xiàn)溯源管理。

4.過(guò)程記錄

按照故障報(bào)警閉環(huán)管理原則設(shè)計(jì)報(bào)警信息處理過(guò)程記錄表，實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警處理全過(guò)程記錄與查詢，如圖5所示為故障報(bào)警處理過(guò)程記錄。

圖5 故障報(bào)警處理過(guò)程記錄

5.分類匯總

服務(wù)管理平臺(tái)利用各種數(shù)據(jù)處理技術(shù)及時(shí)對(duì)車輛故障報(bào)警信息進(jìn)行分類匯總，匯總結(jié)果不僅以柱狀圖的形式直觀展示，還生成日分類匯總報(bào)表、月分類匯總報(bào)表為用戶提供決策數(shù)據(jù)支撐。

6.用戶交互

根據(jù)不同層級(jí)人員權(quán)限設(shè)計(jì)事件推送規(guī)則，以短信、公眾號(hào)等方式向其推送事件通知信息，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與用戶間的交互。

3 健康監(jiān)控管理平臺(tái)應(yīng)用

基于總線的新能源公交車健康監(jiān)控管理平臺(tái)開發(fā)完成后已成功應(yīng)用于某公交公司購(gòu)置的上千臺(tái)新能源公交車中，提高了用戶的監(jiān)控管理效率。

首先，健康監(jiān)控管理平臺(tái)成功打通了公交車各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)鏈路，實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)間的信息匯聚與動(dòng)態(tài)更新，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)20次/秒，配合虛擬儀表、燈光等在線模擬車輛運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，為用戶掌握車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及司機(jī)操作提供了便利。車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示如圖6所示，包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、制動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、電池系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、集中潤(rùn)滑系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、煙霧報(bào)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、箱內(nèi)滅火器數(shù)據(jù)信息、駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)（Driver Monitoring System, DMS）數(shù)據(jù)信息、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driving Assistance System, ADAS）數(shù)據(jù)信息、緊急剎車輔助系統(tǒng)（Advanced Emergency Braking System, AEBS）數(shù)據(jù)信息、位置信息、虛擬儀表等。

圖6 健康監(jiān)控管理平臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

其次，健康監(jiān)控管理平臺(tái)通過(guò)故障報(bào)警審計(jì)規(guī)則實(shí)現(xiàn)了公交車輛各系統(tǒng)零部件的遠(yuǎn)程健康審計(jì)，有力地幫助用戶快速準(zhǔn)確地掌握并處理車輛故障信息，使故障排查、處理效率顯著提升。電池單體壓差過(guò)大審計(jì)規(guī)則如圖7所示，用戶不僅可以對(duì)審計(jì)規(guī)則的啟用和禁用進(jìn)行自由操作，還可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況及需求對(duì)故障等級(jí)、故障閾值進(jìn)行靈活選擇與配置，并根據(jù)指導(dǎo)性措施快速解決問(wèn)題，提升工作效率，最大限度為客戶提供便利。車輛健康審計(jì)結(jié)果如圖8所示，不僅直觀展示了各類故障報(bào)警閾值、故障發(fā)生時(shí)的實(shí)際值與超限值等信息，還與車輛編號(hào)、牌照、生產(chǎn)單位、運(yùn)營(yíng)單位、運(yùn)營(yíng)線路、司機(jī)信息等進(jìn)行關(guān)聯(lián)，為安全運(yùn)營(yíng)管理提供便利。此外，用戶根據(jù)報(bào)警信息還可進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢、審計(jì)規(guī)則查詢、處理過(guò)程記錄和查詢操作。

圖7 電池單體壓差過(guò)大審計(jì)規(guī)則

圖8 健康審計(jì)結(jié)果

隨后，健康監(jiān)控管理平臺(tái)對(duì)報(bào)警故障信息實(shí)現(xiàn)了分類匯總，如圖9所示。分類匯總包括各故障類型發(fā)生總頻次、單車各故障類型發(fā)生總頻次。用戶在制定安全舉措、管理設(shè)備供應(yīng)商時(shí)已將分類匯總數(shù)據(jù)作為重要參考依據(jù)，對(duì)管理效率有了顯著提升。

圖9 報(bào)警故障統(tǒng)計(jì)

最后，健康監(jiān)控管理平臺(tái)根據(jù)推送規(guī)則將事件信息及時(shí)推送用戶，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與用戶間的實(shí)時(shí)交互，聯(lián)動(dòng)考核機(jī)制，使司機(jī)超速頻次顯著降低，甚至沒(méi)有。如圖10所示為平臺(tái)與司機(jī)間的交互，平臺(tái)將超速信息直接以短信的形式推送司機(jī)并經(jīng)司機(jī)確認(rèn)，實(shí)現(xiàn)超速管理。

圖10 平臺(tái)與司機(jī)交互

健康監(jiān)控管理平臺(tái)經(jīng)過(guò)運(yùn)行驗(yàn)證，平臺(tái)不僅能實(shí)時(shí)顯示各車輛數(shù)據(jù)，完成各種審計(jì)、故障統(tǒng)計(jì)、分類匯總等工作，還能在故障快速定位、排查與處理中縮短處理時(shí)間，形成過(guò)程記錄，構(gòu)成完整的閉環(huán)，也能與運(yùn)營(yíng)管理相結(jié)合提升運(yùn)營(yíng)管理效率。

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)開發(fā)的基于總線的新能源公交車健康監(jiān)控管理平臺(tái)不僅打破了車輛系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)了整車級(jí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，還為故障快速定位、處理提供了便利，更為用戶決策等提供了數(shù)據(jù)支撐，提升了管理效率。

[1] 王曉慧,李宏峰.基于互聯(lián)網(wǎng)+的新能源公交車遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)研究[J].汽車實(shí)用技術(shù),2021,46(3):15-17.

[2] 胡舟宇,李媛媛,DU N K.新能源汽車實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)在燃料電池汽車領(lǐng)域的應(yīng)用[J].汽車實(shí)用技術(shù),2022, 47(11):12-15.

[3] 柏興濤.基于數(shù)據(jù)挖掘的新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2021.

[4] 程前.新能源汽車監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京:北京交通大學(xué),2020.

[5] 陳川,夏麗娜,康澤軍,等.新能源汽車監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景及展望[J].新能源汽車,2022(6):108-110.

[6] 王文揚(yáng),陳正,陳祥威.新能源汽車監(jiān)控平臺(tái)軟件的設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù),2014(14):46-48.

Based on Bus Network Health Monitoring and Management Platform Applications in New Energy Bus

XIAO Dawei, WANG Gang, WANG Zhimin

( DongFang Electric Autocontrol Engineering Company Limited, Deyang 618000, China )

In order to meet the needs of vehicle-level safety management requirements for end-users in new energy buses, it is of great significance to make full use of controller area network(CAN), RS-485 and other buses to build a vehicle-level health monitoring platform. In this paper, based on the vehicle terminal CAN, RS-485 and other buses in the new energy bus, the data link is opened up, and all kinds of equipment data and dispatching data are gathered, and then the vehicle level health monitoring and management platform is constructed. Practical application indicates that the functions of real-time monitor, fault diagnosis and treatment, classified summation brings the huge convenience to the management and maintenance.

New energy bus; Bus network; Monitoring and management platform

TP273

A

1671-7988(2023)10-17-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.010.004

肖大偉（1985—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)橹悄芙煌?，E-mail:xiao153066@126.com。