基于總線的新能源公交車健康監(jiān)控管理平臺應用

肖大偉，王 剛，王志民

基于總線的新能源公交車健康監(jiān)控管理平臺應用

肖大偉，王 剛，王志民

（東方電氣自動控制工程有限公司，四川 德陽 618000）

為滿足新能源公交車終端用戶整車級安全管理需求，充分利用新能源公交車的控制器局域網(wǎng)絡（CAN）、RS-485等各種總線打造新能源公交車整車級健康監(jiān)控平臺對安全管理具有十分重要意義。文章在純電動公交車上，基于車載終端CAN、RS-485等總線成功打通車端數(shù)據(jù)鏈路，匯聚各種設備數(shù)據(jù)、調(diào)度數(shù)據(jù)等，進而構建整車級健康監(jiān)控管理平臺。通過管理平臺實際應用表明其實時在線監(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提供了諸多便利。

新能源公交車；總線網(wǎng)絡；監(jiān)控管理平臺

傳統(tǒng)的故障診斷，早期往往采用的是人工憑借經(jīng)驗診斷，后期通過串口等通信方式實現(xiàn)單一部件就地診斷，診斷后往往采用人工記錄方式進行管理。受技術條件和管理模式的限制，遠程整車級車輛故障跟蹤、快速診斷與閉環(huán)管理都無法實現(xiàn)。隨著新能源汽車技術的發(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法滿足定位準、處理快、管理方便的使用要求。因此，開發(fā)高效、方便、快捷、全面的整車級健康監(jiān)控管理技術顯得十分必要，更符合終端用戶需求。目前應用于新能源汽車整車級的監(jiān)控平臺比較少，比較典型的是文獻[1]設計的新能源公交車遠程監(jiān)控平臺，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鍵信息，數(shù)據(jù)完整性不足。此外一些監(jiān)控平臺主要是針對特定方向領域[2-3]或汽車制造商[4]開發(fā)的監(jiān)控平臺，并非面向終端用戶的整車級監(jiān)控管理平臺。終端用戶的整車級健康監(jiān)控管理平臺不僅需滿足故障定位快、準的要求，還要實現(xiàn)高效管理的目的。針對該要求，本文設計開發(fā)出基于總線的新能源公交車健康監(jiān)控管理平臺，實現(xiàn)了整車級各系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時監(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)構成

新能源公交車由多個子系統(tǒng)組成，包括電池系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、主動安全系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)等。各系統(tǒng)部件通過控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network, CAN）、RS-485等總線連接并進行數(shù)字信息交互，這為構建整車級健康監(jiān)控管理平臺提供了技術保障。因此，本文設計基于CAN、RS-485等總線的新能源公交車健康監(jiān)控管理平臺從整車實時監(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)控管理平臺設計

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

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)絡打通各系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路，通過標準化通信協(xié)議采集匯聚實時數(shù)據(jù)，依靠5G/4G無線通信技術向服務管理平臺實時傳輸數(shù)據(jù)，示意如圖1所示。

2.2 服務管理平臺

服務管理平臺利用信息化技術、大數(shù)據(jù)技術、數(shù)據(jù)挖掘技術、WEB技術等對實時數(shù)據(jù)進行健康審計、顯示、記錄、存儲、分類匯總等處理。服務管理平臺采用模塊化設計，主要包括登錄模塊、審計模塊、存儲顯示模塊、過程記錄模塊、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 服務管理平臺功能模塊示意圖

1.登錄

服務管理平臺采用后臺數(shù)據(jù)庫中的用戶信息、長密碼管理機制及動態(tài)驗證碼進行驗證登錄，實現(xiàn)安全保障。利用公司層級、生產(chǎn)制造商、運營主體、運營線路等關系對不同用戶設置不同的權限等級，實現(xiàn)不同層級用戶對數(shù)據(jù)信息的查看與操作權限，如圖3所示，上一層級能夠完全查看下一層級的所有信息并進行管理，這樣不僅保證了數(shù)據(jù)安全，還提升了管理效率。

圖3 用戶層級管理

2.審計

根據(jù)車輛各子系統(tǒng)零部件特性制定審計規(guī)則對零部件運行情況進行健康審計，并結合審計結果給出指導性處理措施。如電池單體壓差過大審計規(guī)則可定為：單體壓差大于100 mV為一級報警；單體壓差大于200 mV為二級報警；單體壓差大于300 mV為三級報警。此外，用戶可根據(jù)實際應用需求啟用和禁用相應的審計規(guī)則，如圖4所示。

圖4 審計規(guī)則管理設計

3.存儲顯示

依據(jù)健康審計規(guī)則審計出的故障報警信息不僅直觀展示給用戶，還存儲于后臺數(shù)據(jù)庫中向用戶提供歷史數(shù)據(jù)查詢操作，實現(xiàn)溯源管理。

4.過程記錄

按照故障報警閉環(huán)管理原則設計報警信息處理過程記錄表，實現(xiàn)故障報警處理全過程記錄與查詢，如圖5所示為故障報警處理過程記錄。

圖5 故障報警處理過程記錄

5.分類匯總

服務管理平臺利用各種數(shù)據(jù)處理技術及時對車輛故障報警信息進行分類匯總，匯總結果不僅以柱狀圖的形式直觀展示，還生成日分類匯總報表、月分類匯總報表為用戶提供決策數(shù)據(jù)支撐。

6.用戶交互

根據(jù)不同層級人員權限設計事件推送規(guī)則，以短信、公眾號等方式向其推送事件通知信息，實現(xiàn)平臺與用戶間的交互。

3 健康監(jiān)控管理平臺應用

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

首先，健康監(jiān)控管理平臺成功打通了公交車各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)鏈路，實現(xiàn)了各系統(tǒng)間的信息匯聚與動態(tài)更新，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達20次/秒，配合虛擬儀表、燈光等在線模擬車輛運營狀態(tài)，為用戶掌握車輛實時數(shù)據(jù)及司機操作提供了便利。車輛實時數(shù)據(jù)展示如圖6所示，包括驅(qū)動系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、制動系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、電池系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、轉向系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、集中潤滑系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、煙霧報警系統(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)控管理平臺實時數(shù)據(jù)

其次，健康監(jiān)控管理平臺通過故障報警審計規(guī)則實現(xiàn)了公交車輛各系統(tǒng)零部件的遠程健康審計，有力地幫助用戶快速準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。電池單體壓差過大審計規(guī)則如圖7所示，用戶不僅可以對審計規(guī)則的啟用和禁用進行自由操作，還可以根據(jù)實際應用情況及需求對故障等級、故障閾值進行靈活選擇與配置，并根據(jù)指導性措施快速解決問題，提升工作效率，最大限度為客戶提供便利。車輛健康審計結果如圖8所示，不僅直觀展示了各類故障報警閾值、故障發(fā)生時的實際值與超限值等信息，還與車輛編號、牌照、生產(chǎn)單位、運營單位、運營線路、司機信息等進行關聯(lián)，為安全運營管理提供便利。此外，用戶根據(jù)報警信息還可進行歷史數(shù)據(jù)查詢、審計規(guī)則查詢、處理過程記錄和查詢操作。

圖7 電池單體壓差過大審計規(guī)則

圖8 健康審計結果

隨后，健康監(jiān)控管理平臺對報警故障信息實現(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、管理設備供應商時已將分類匯總數(shù)據(jù)作為重要參考依據(jù)，對管理效率有了顯著提升。

圖9 報警故障統(tǒng)計

最后，健康監(jiān)控管理平臺根據(jù)推送規(guī)則將事件信息及時推送用戶，實現(xiàn)平臺與用戶間的實時交互，聯(lián)動考核機制，使司機超速頻次顯著降低，甚至沒有。如圖10所示為平臺與司機間的交互，平臺將超速信息直接以短信的形式推送司機并經(jīng)司機確認，實現(xiàn)超速管理。

圖10 平臺與司機交互

健康監(jiān)控管理平臺經(jīng)過運行驗證，平臺不僅能實時顯示各車輛數(shù)據(jù)，完成各種審計、故障統(tǒng)計、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間，形成過程記錄，構成完整的閉環(huán)，也能與運營管理相結合提升運營管理效率。

4 結語

本文設計開發(fā)的基于總線的新能源公交車健康監(jiān)控管理平臺不僅打破了車輛系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)壁壘，實現(xiàn)了整車級數(shù)據(jù)實時監(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)+的新能源公交車遠程監(jiān)控平臺研究[J].汽車實用技術,2021,46(3):15-17.

[2] 胡舟宇,李媛媛,DU N K.新能源汽車實時監(jiān)控系統(tǒng)在燃料電池汽車領域的應用[J].汽車實用技術,2022, 47(11):12-15.

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

[4] 程前.新能源汽車監(jiān)控平臺的設計與實現(xiàn)[D].北京:北京交通大學,2020.

[5] 陳川,夏麗娜,康澤軍,等.新能源汽車監(jiān)控數(shù)據(jù)應用場景及展望[J].新能源汽車,2022(6):108-110.

[6] 王文揚,陳正,陳祥威.新能源汽車監(jiān)控平臺軟件的設計[J].裝備制造技術,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，研究方向為智能交通，E-mail:xiao153066@126.com。