一种用于超级电容客车的车载远程监控方法与流程

1.本发明涉及公交远程监控技术领域，特别是涉及一种用于超级电容客车的车载远程监控方法。


背景技术：

2.新能源公交正进入全面大规模推广阶段，是市场培育和产业化发展的关键时期。在这个过程中，不仅需要对新能源公交运营的安全性、可靠性进行深度保障，也需要对投放车辆的技术性能与运营情况进行全面评估与分析。新能源公交运行监控数据具有数据体量大、数据类型多、数据来源广、数据处理要求速度高等特点，且运行过程中信息孤立分散，缺乏车辆安全预警和隐患识别及排除能力，难以满足现代公交系统尤其是新能源公交推广应用的需求。
3.虽然远程监控已经在工业控制、电力系统、远程医疗、智能建筑、交通及农业生产中均有成熟应用，但在新能源汽车远程监控方面仍然处于发展期。欧美国家比较流行使用智能手持设备控制汽车，而国内对于监控中心式的研究则比较多。汽车工业发达的美国、日本、德国等均推出了用于汽车远程监控的产品或服务。博世的子公司etas和iva等企业生产的一套远程监控系统得到了几乎德国所有汽车厂商的青睐。通用汽车将智能手机远程控制汽车的功能集成于名为onstar的增值服务之中，实现对车辆信息的远程监控及对车辆的简单控制。onstar车联网服务利用对于车辆及基础设施的数据监控，建立自有云进行大数据分析，涵盖包括常规的汽车保养、车辆保险、道路救援、能耗、车主驾驶行为的分析评估等，可以为车主定制化保险提供定价依据。特斯拉公司将大数据分析应用于电动汽车的设计研发、生产管理质量监控、服务维修、用户习惯等方面，用于超级充电站布局、车主驾驶行为分析过程中。
4.同济大学于2005年开发了电动汽车示范运行无线远程监控管理系统，该系统基于gprs和internet可对电动车的主控制器、电机、电池、车载记录仪、车载智能信息单元的状态进行远程监控，具有关键参数在线绘图、故障查找和预警、电动车控制参数的远程设定、车辆的电子地图远程跟踪和定位、数据回放与分析等功能。2012年合肥国轩高科动力能源有限公司自主研发了一套电动汽车远程监控系统，该系统通过gprs网络可实现对电动汽车及锂电池组进行实时监控，监控内容包括电池组的温度、电压、电流等参数。
5.目前阶段我国已经推向市场的新能源车辆远程监控系统的主流是基于gsm/gprs(cdma)/gps技术特征架构的系统，其功能、性能也在不断完善之中，但是在系统实时性、可靠性等核心技术方面与国外相关产品仍存在一定差距。超级电容客车目前还处于初步发展阶段，还存在较多不成熟的地方，所面临的问题也会更多。因此为保证超级电容客车安全、高效的运行，对超级电容客车的整车和关键零部件以及驾驶员的操作行为等实时信息的全面监控和管理就显得尤为重要。
6.因此，针对上述技术问题，有必要提供一种用于超级电容客车的车载远程监控方法。


技术实现要素：

7.为解决以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种用于超级电容客车的车载远程监控方法，通过对目前运营的超级电容客车技术状态的评估，开展动力系统匹配、失效模式等分析，进一步完善动力系统控制策略，通过主动安全技术实现辅助智能驾驶，并通过开发智能化车载远程监控模块与运营数据平台相结合，实现超级电容安全预警以及车辆的智能化调度等，进一步保障车辆安全、高效运营。
8.本发明可通过以下技术方案予以实现：
9.一种用于超级电容客车的车载远程监控方法，所述方法包括：
10.s1、确定所述超级电容客车的车辆技术状态评估参数和评估方案；
11.s2、确定所述超级电容客车的动力系统失效模式以及分析方案；
12.s3、通过所述动力系统失效模式分析，开发所述超级电容客车主动安全策略；
13.s4、开发智能化远程监控技术与运营数据平台的设计方案；
14.s5、开发用于所述超级电容客车的车载远程监控模块。
15.进一步地，所述步骤s1中，确定的所述超级电容客车的车辆技术状态评估参数和评估方案为通过大数据分析、数据挖掘的办法评估所述超级电容客车的动力性、经济性及可靠性。
16.进一步地，所述步骤s2中，确定的所述超级电容客车动力系统的失效模式主要为超级电容失效、电驱动系统的失效，采用的失效分析方法为pfmea。
17.进一步地，所述步骤s3中，所述超级电容客车主动安全策略主要包括动力系统零部件安全隐患分析、动力系统容错设计、动力系统工作状态管理策略制定、动力系统失效应急策略制定。
18.进一步地，所述步骤s4主要包括：
19.s41、通过车载超级电容离线与在线数据分析，设计超级电容车辆安全预警方案；
20.s42、通过车辆与基础设施监控数据分析，建立车辆智能化调度算法。
21.进一步地，所述步骤s41中主要包括系统框架设计、安全预警逻辑设计、安全预警策略制定和软件仿真测试。
22.进一步地，所述步骤s42中主要内容包括传统调度策略研究、智能调度算法开发和智能调度算法测试。
23.进一步地，所述步骤s5中，根据详尽的车辆技术状态方案及动力系统失效模式分析方案，确定所述车载远程监控模块的通信接口形式、通信速度，并与运营数据平台相匹配，搭建所述车载远程监控模块。
24.进一步地，所述步骤s5中，用于超级电容客车的车载远程监控模块的开发包括模块功能设计、性能指标设计、架构设计、软硬件设计选型、通讯建立以及集成测试。
25.有益效果
26.本发明通过分析超级电容客车运营数据，确定超级电容客车的车辆技术状态评估参数和评估方案，确定超级电容客车的动力系统失效模式以及分析方案；进而通过动力系统失效模式分析，开发超级电容客车主动安全策略；在此基础上，开发智能化远程监控技术与运营数据平台的设计方案；最终，结合车辆技术状态评估方案、动力系统失效模式分析方案及运营数据平台方案开发用于超级电容客车的车载远程监控模块；被监控车辆、车载远
程监控模块、监控中心外部的成功对接一起构成了用于超级电容客车的车载远程监控系统。本发明的各步骤详尽具体，结合车辆实时运营数据，可靠性、数据完整性以及实时性都较强。
附图说明
27.图1为一种用于超级电容客车的车载远程监控系统，实现的主要流程图；
28.图2为智能化远程监控技术及运营数据平台设计方案示意图；
29.图3为车载远程监控模块的架构示意图；
30.图4为车载远程监控模块的功能树示意图；
31.图5为车载远程监控模块的硬件架构示意图；
32.图6为车载远程监控模块的软件架构示意图；
33.图7为车载远程监控模块的工作流程示意图。
具体实施方式
34.以下通过特定的具体实施来说明本发明的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
35.一种用于超级电容客车的车载远程监控方法，实现的主要步骤参照图1所示。
36.根据超级电容客车的运营数据，确定的超级电容客车的车辆技术状态评估参数和评估方案为，通过大数据分析、数据挖掘的办法评估超级电容城市客车的动力性、经济性及可靠性。
37.采用pfmea(潜在失效模式及后果分析)的方法对超级电容客车的潜在失效模式的原因、频率及危害度进行分析，主要包括超级电容的失效和电驱动系统的失效。比如，超级电容的失效模式包括超级电容的自然老化失效、击穿失效、开路失效、单体电压不一致等。
38.根据分析所得的超级电容客车的失效模式及其危害度，对各种失效模式进行危害度分级，制定失效模式分级表。开发超级电容客车主动安全策略，需要保证危害度高的失效模式优先得到安全控制，在失效发生时控制器主动控制车辆安全应对。
39.根据离线和在线数据得到动力系统零部件安全隐患分析结果，开发针对性的安全预警系统。主要内容包括：系统框架设计、安全预警逻辑设计、安全预警策略制定、软件仿真测试等。开发适用于快充型超级电容城市客车的车辆智能调度算法，实现智能调度，提高整车运行效率。主要内容包括：传统调度策略研究、智能调度算法开发、智能调度算法测试等。这两者是开发的智能化远程监控技术与运营数据平台的设计方案的主要实现部分，具体设计方案参照图2所示。
40.车辆远程监控系统的关键技术在于车载远程监控模块的设计。设计与被监控车辆和监控中心相匹配的车载远程监控模块，对车辆远程监控系统的构建具有重大意义。所设计的车载远程监控模块的架构参照图3所示。
41.车载远程监控模块应当具体完成如下功能：
42.(1)数据采集：定时(如15ms)采集车辆状态数据。
43.(2)数据处理：将采集到的数据报文按照拟定的数据协议解析成统一格式的数据，便于数据存储和数据传送。
44.(3)数据传送：定时(如10s)传送数据至监控中心。
45.(4)数据存储：数据本地暂存并能离线使用。
46.基于以上功能，制定车载远程监控模块的功能树参照图4所示。
47.车载远程监控模块有3个主要性能指标：可靠性、数据完整性、实时性。其中，可靠性和数据完整性是保证模块完成设计功能的基础，也是模块设计的基本要求，实时性是模块设计的优化方向。可靠性用平均无故障时间(mtbf)表示，要求mtbf≥6
×
103h；数据完整性采用差错报文的残留概率表示，要求其差错报文残留概率低于10-10
；实时性是表示平台在限定时间内做出响应的能力，数据延迟时间不得超过1分钟。
48.车载远程监控模块硬件架构和车载远程监控模块的软件架构参照图5和图6所示。
49.车载远程监控模块的工作流程参照图7所示。需要注意的是：提取信号统一存入sd卡，作为一组数据，同时计数器加1。只有在计数器溢出的时候，才开始检测4g模块的tcp连接是否建立，否则，继续采集数据，不进行4g无线网络上传。计数器触发值为车载远程监控模块的数据发送周期与数据采集周期之比。4g模块发送的所有采集数据是指sd卡内未发送的全部数据。
50.针对制定的车辆技术状态评估方案、动力系统失效模式分析方案及运营数据平台方案，开发用于超级电容客车的车载远程监控模块，并在此基础上不断完善车载远程监控模块的接口信息及容量。完成所有设计工作以及建立通讯之后，根据硬件选型结果进行采购、改装设备，并进行集成测试。
51.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。