基于总线的新能源公交车健康监控管理平台应用

肖大伟，王 刚，王志民

基于总线的新能源公交车健康监控管理平台应用

肖大伟，王 刚，王志民

（东方电气自动控制工程有限公司，四川 德阳 618000）

为满足新能源公交车终端用户整车级安全管理需求，充分利用新能源公交车的控制器局域网络（CAN）、RS-485等各种总线打造新能源公交车整车级健康监控平台对安全管理具有十分重要意义。文章在纯电动公交车上，基于车载终端CAN、RS-485等总线成功打通车端数据链路，汇聚各种设备数据、调度数据等，进而构建整车级健康监控管理平台。通过管理平台实际应用表明其实时在线监控、故障快速定位与处理、分类汇总等功能为整车高效管理与维护提供了诸多便利。

新能源公交车；总线网络；监控管理平台

传统的故障诊断，早期往往采用的是人工凭借经验诊断，后期通过串口等通信方式实现单一部件就地诊断，诊断后往往采用人工记录方式进行管理。受技术条件和管理模式的限制，远程整车级车辆故障跟踪、快速诊断与闭环管理都无法实现。随着新能源汽车技术的发展，促使整车不断向数字化、智能化方向发展，传统的故障诊断与管理方式已无法满足定位准、处理快、管理方便的使用要求。因此，开发高效、方便、快捷、全面的整车级健康监控管理技术显得十分必要，更符合终端用户需求。目前应用于新能源汽车整车级的监控平台比较少，比较典型的是文献[1]设计的新能源公交车远程监控平台，但其数据主要为三电系统和整车的状态信息，并未包含车辆其他关键信息，数据完整性不足。此外一些监控平台主要是针对特定方向领域[2-3]或汽车制造商[4]开发的监控平台，并非面向终端用户的整车级监控管理平台。终端用户的整车级健康监控管理平台不仅需满足故障定位快、准的要求，还要实现高效管理的目的。针对该要求，本文设计开发出基于总线的新能源公交车健康监控管理平台，实现了整车级各系统数据实时监控，故障快速定位与处理、高效管理等功能。

1 新能源公交车系统构成

新能源公交车由多个子系统组成，包括电池系统、驱动系统、转向系统、制动系统、调度系统、主动安全系统、视频系统等。各系统部件通过控制器局域网（Controller Area Network, CAN）、RS-485等总线连接并进行数字信息交互，这为构建整车级健康监控管理平台提供了技术保障。因此，本文设计基于CAN、RS-485等总线的新能源公交车健康监控管理平台从整车实时监控、故障快速定位与处理、高效管理等方面为终端用户提供便利。

2 健康监控管理平台设计

基于总线的新能源公交车健康监控管理平台由车辆信息汇聚、服务管理平台、用户交互三部分构成。

2.1 车辆信息汇聚

利用车载智能信息终端CAN、RS-485等总线网络打通各系统数据链路，通过标准化通信协议采集汇聚实时数据，依靠5G/4G无线通信技术向服务管理平台实时传输数据，示意如图1所示。

2.2 服务管理平台

服务管理平台利用信息化技术、大数据技术、数据挖掘技术、WEB技术等对实时数据进行健康审计、显示、记录、存储、分类汇总等处理。服务管理平台采用模块化设计，主要包括登录模块、审计模块、存储显示模块、过程记录模块、分类汇总模块等，如图2所示。

图1 车辆信息汇聚系统连接示意图

图2 服务管理平台功能模块示意图

1.登录

服务管理平台采用后台数据库中的用户信息、长密码管理机制及动态验证码进行验证登录，实现安全保障。利用公司层级、生产制造商、运营主体、运营线路等关系对不同用户设置不同的权限等级，实现不同层级用户对数据信息的查看与操作权限，如图3所示，上一层级能够完全查看下一层级的所有信息并进行管理，这样不仅保证了数据安全，还提升了管理效率。

图3 用户层级管理

2.审计

根据车辆各子系统零部件特性制定审计规则对零部件运行情况进行健康审计，并结合审计结果给出指导性处理措施。如电池单体压差过大审计规则可定为：单体压差大于100 mV为一级报警；单体压差大于200 mV为二级报警；单体压差大于300 mV为三级报警。此外，用户可根据实际应用需求启用和禁用相应的审计规则，如图4所示。

图4 审计规则管理设计

3.存储显示

依据健康审计规则审计出的故障报警信息不仅直观展示给用户，还存储于后台数据库中向用户提供历史数据查询操作，实现溯源管理。

4.过程记录

按照故障报警闭环管理原则设计报警信息处理过程记录表，实现故障报警处理全过程记录与查询，如图5所示为故障报警处理过程记录。

图5 故障报警处理过程记录

5.分类汇总

服务管理平台利用各种数据处理技术及时对车辆故障报警信息进行分类汇总，汇总结果不仅以柱状图的形式直观展示，还生成日分类汇总报表、月分类汇总报表为用户提供决策数据支撑。

6.用户交互

根据不同层级人员权限设计事件推送规则，以短信、公众号等方式向其推送事件通知信息，实现平台与用户间的交互。

3 健康监控管理平台应用

基于总线的新能源公交车健康监控管理平台开发完成后已成功应用于某公交公司购置的上千台新能源公交车中，提高了用户的监控管理效率。

首先，健康监控管理平台成功打通了公交车各系统间的数据链路，实现了各系统间的信息汇聚与动态更新，数据传输速率最高可达20次/秒，配合虚拟仪表、灯光等在线模拟车辆运营状态，为用户掌握车辆实时数据及司机操作提供了便利。车辆实时数据展示如图6所示，包括驱动系统数据信息、制动系统数据信息、电池系统数据信息、转向系统数据信息、集中润滑系统数据信息、烟雾报警系统数据信息、箱内灭火器数据信息、驾驶员监控系统（Driver Monitoring System, DMS）数据信息、先进驾驶辅助系统（Advanced Driving Assistance System, ADAS）数据信息、紧急刹车辅助系统（Advanced Emergency Braking System, AEBS）数据信息、位置信息、虚拟仪表等。

图6 健康监控管理平台实时数据

其次，健康监控管理平台通过故障报警审计规则实现了公交车辆各系统零部件的远程健康审计，有力地帮助用户快速准确地掌握并处理车辆故障信息，使故障排查、处理效率显著提升。电池单体压差过大审计规则如图7所示，用户不仅可以对审计规则的启用和禁用进行自由操作，还可以根据实际应用情况及需求对故障等级、故障阈值进行灵活选择与配置，并根据指导性措施快速解决问题，提升工作效率，最大限度为客户提供便利。车辆健康审计结果如图8所示，不仅直观展示了各类故障报警阈值、故障发生时的实际值与超限值等信息，还与车辆编号、牌照、生产单位、运营单位、运营线路、司机信息等进行关联，为安全运营管理提供便利。此外，用户根据报警信息还可进行历史数据查询、审计规则查询、处理过程记录和查询操作。

图7 电池单体压差过大审计规则

图8 健康审计结果

随后，健康监控管理平台对报警故障信息实现了分类汇总，如图9所示。分类汇总包括各故障类型发生总频次、单车各故障类型发生总频次。用户在制定安全举措、管理设备供应商时已将分类汇总数据作为重要参考依据，对管理效率有了显著提升。

图9 报警故障统计

最后，健康监控管理平台根据推送规则将事件信息及时推送用户，实现平台与用户间的实时交互，联动考核机制，使司机超速频次显著降低，甚至没有。如图10所示为平台与司机间的交互，平台将超速信息直接以短信的形式推送司机并经司机确认，实现超速管理。

图10 平台与司机交互

健康监控管理平台经过运行验证，平台不仅能实时显示各车辆数据，完成各种审计、故障统计、分类汇总等工作，还能在故障快速定位、排查与处理中缩短处理时间，形成过程记录，构成完整的闭环，也能与运营管理相结合提升运营管理效率。

4 结语

本文设计开发的基于总线的新能源公交车健康监控管理平台不仅打破了车辆系统间的数据壁垒，实现了整车级数据实时监控，还为故障快速定位、处理提供了便利，更为用户决策等提供了数据支撑，提升了管理效率。

[1] 王晓慧,李宏峰.基于互联网+的新能源公交车远程监控平台研究[J].汽车实用技术,2021,46(3):15-17.

[2] 胡舟宇,李媛媛,DU N K.新能源汽车实时监控系统在燃料电池汽车领域的应用[J].汽车实用技术,2022, 47(11):12-15.

[3] 柏兴涛.基于数据挖掘的新能源汽车远程监控管理系统研究[D].合肥:合肥工业大学,2021.

[4] 程前.新能源汽车监控平台的设计与实现[D].北京:北京交通大学,2020.

[5] 陈川,夏丽娜,康泽军,等.新能源汽车监控数据应用场景及展望[J].新能源汽车,2022(6):108-110.

[6] 王文扬,陈正,陈祥威.新能源汽车监控平台软件的设计[J].装备制造技术,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

肖大伟（1985—），男，硕士，工程师，研究方向为智能交通，E-mail:xiao153066@126.com。