CN115941735A

CN115941735A - 一种实现远程监控的方法

Info

Publication number: CN115941735A
Application number: CN202211523513.1A
Authority: CN
Inventors: 胡钱坤; 刘小娅; 俞泽轩; 陆建山; 刘志洋
Original assignee: Zhejiang Hydrot Tech Co ltd
Current assignee: Zhejiang Hydrot Tech Co ltd
Priority date: 2022-12-01
Filing date: 2022-12-01
Publication date: 2023-04-07

Abstract

本发明公开了一种实现远程监控的方法，通过对T‑BOX功能的重新规划，让T‑BOX称为一个仅执行数据重组打包的终端设备，实现可以应对各个场景不同数据需求的固定化产品；通过定义应用层数据协议，实现FCU来控制T‑BOX的流量费用，同时数据的不丢失和确定的数据顺序。在燃料电池系统有新的信号数据需要被监控时，FCU仅需增加一个数据标识符或者在原本有剩余空间的数据内容中增加该新信号，并发送到CAN网络上即可；此时增加的信号数据，对应T‑BOX来言是没有任何影响的，依然会根据获取数据单元的方式组成应用层数据上传给监控服务器。

Description

一种实现远程监控的方法

技术领域

本发明涉及燃料电池系统技术领域，特别涉及一种实现远程监控的方法。

背景技术

随着国家对氢能的重视与推动，燃料电池系统的应用场景也被越来越多地挖掘出来，如道路车辆、航空航天、储能站、船舶等场景。针对于不同场景，在设计燃料电池系统的远程监控系统时，通常会实现如图1的通讯架构，T-BOX接收来自FCU的数据，将这些数据统一传输给监控服务器，监控服务器将这些数据进行处理存储后通过各种方式（如WEB、APP、小程序等）展示给用户。

FCU：燃料电池系统控制器，用于监控和控制燃料电池系统的正常工作；

T-BOX：远程通信终端，实现集成局域网和无线通讯功能产品，车载局域网通常使用CAN网络；

监控服务器：统一化管理各个T-BOX的数据，并以不同形式展示给用户。

目前，由于燃料电池系统在车载的应用场景最为广泛，FCU所处的车载局域网通常由CAN网络组成，因此FCU与T-BOX之间的通讯方式采用CAN通讯的方式，T-BOX与监控服务器的通讯方式往往采用的是无线通讯模式，如4G。

为了能够将CAN网络的数据有效地通过无线通讯的手段转发到监控服务器上，T-BOX依据CAN帧（参考ISO11898；组成：帧起始+仲裁段+控制端+数据段+CRC段+ACK段+帧结束；仲裁段：ID+识别符）的ID来接收CAN网络指定的帧数据，在接收这些帧数据后，T-BOX通过无线通讯方式统一将数据打包发送给服务器上。

现有技术存在如下问题：

1、T-BOX在接收CAN帧过程中，绑定了帧ID，当出现CAN网络上有新ID的CAN帧需要被接收并监控时，将不得不去修改T-BOX来实现该需求。

2、T-BOX为了把控无线通讯的流量费用，会进行定频打包数据、忽略周期内重复CAN帧等手段来发送数据给监控服务器，这将不可避免地出现数据丢失的情况。

3、监控服务器在收到T-BOX中的数据包时并解析时，会无法确定数据包中各个CAN帧的先后顺序。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现远程监控的方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请公开了一种实现远程监控的方法，具体包括如下步骤：

S1、燃料电池系统控制器根据燃料电池系统的运行，产生各种数据，形成数据单元；所述数据单元的数据域为8个字节，所述数据单元由数据标识符和数据内容组成；

S2、燃料电池系统控制器将数据单元通过CAN网络发送；CAN网络中需要被监控的数据单元的CAN帧的ID为监控指定ID；

S3、远程通信终端时刻监听CAN网络上的CAN帧，当监听到CAN帧的ID符合监控指定ID时，远程通信终端获取该CAN帧的数据单元，提取该数据单元的数据域；

S4、远程通信终端提取到数据单元的数据域后，将其进行存储，并将该数据单元的数据域插入到已有数据的最末端，形成应用层数据；

S5、当远程通信终端达到发送阈值后，将其存储的应用层数据发送给监控服务器；

S6、监控服务器接收到应用层数据后，将应用层数据中的数据按照8字节等长度分割，得到若干个数据单元；

S7、将步骤S6中得到的数据单元按照时间顺序，依次分离成为数据标识符和数据内容的格式；依照数据标识符对相应的数据内容进行解析，得到燃料电池系统信号数据，并按照时间顺序依次存储。

作为优选，步骤S1中数据单元的数据标识符由数据单元的第一字节以及第二字节的高4位组成，数据单元的剩余字节组成数据内容。

作为优选，步骤S4中具体包括如下子步骤：

S41、远程通信终端预留存储空间；所述存储空间的大小为8字节的若干倍；

S42、远程通信终端提取到数据单元的数据域；

S43、判断存储空间是否已满；若存储空间已满，进入步骤S44；若存储空间未满，将该数据单元的数据域插入到已有数据域的最末端；

S44、对存储空间进行扩充，判断是否扩充成功；若扩充成功，则返回步骤S43；若扩充失败，将存储空间中最早接收到的数据单元的数据域剔除，返回S43。

作为优选，步骤S5中远程通信终端达到发送阈值包括如下情况：

S51、当远程通信终端内存储的应用层数据大小大于字节阈值；则将应用层数据发送给监控服务器；

S52、当远程通信终端在第一时间阈值内，存储的应用层数据大小未达到字节阈值；则将已存储的应用层数据发送给监控服务器；

S53、当远程通信终端在第二时间阈值内，未在CAN网络收到数据单元，则将已存储的应用层数据发送给监控服务器。

作为优选，步骤S51中字节阈值为1~10Kb。

作为优选，步骤S52中第一时间阈值为1~5分钟。

作为优选，步骤S53中第二时间阈值为5~30秒。

本发明的有益效果：

1、在燃料电池系统有新的信号数据需要被监控时，FCU仅需增加一个数据标识符或者在原本有剩余空间的数据内容中增加该新信号，并发送到CAN网络上即可。此时增加的信号数据，对应T-BOX来言是没有任何影响的，依然会根据获取数据单元的方式组成应用层数据上传给监控服务器。此时仅需对监控服务器所使用的监控协议进行更新即可。

2、假如在燃料电池系统某些信号无需被监控时，FCU只需不发送该信号所对在的数据标识符的数据单元即可。

3、FCU根据获取燃料电池系统的各个信号数据的时间顺序，按顺序组成数据单元发送到CAN网络上，T-BOX接收到数据单元后按顺序组成应用层数据，监控服务器就可以获得对应的协议应用层数据，拆分后解析后依然可以得到具有时间先后顺序的信号数据。

4、在这种通讯模式下，FCU可以自由地控制发送哪些必要数据，哪些不必要数据，如FCU可以根据燃料电池系统自身状态来决定发送到CAN网络的数据单元的频率；间接实现了无线通讯的流量的控制。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

图1是现有技术燃料电池系统的远程监控系统的通讯架构；

图2是本发明FCU、T-BOX、监控服务器三者之间的交互关系；

图3是本发明T-BOX的接收、处理、存储的流程示意图；

图4是本发明T-BOX发送数据的流程示意图；

图5是本发明监控服务器处理数据和存储数据流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

参阅图2，FCU、T-BOX、监控服务器三者之间的交互关系；FCU产生数据，并通过CAN网络将数据发送到网络上；T-BOX监听CAN网络并接收需要的数据，根据要求处理数据并将数据进行存储，等待合适时机通过无线通讯将数据上传；监控服务器监听到有数据上传并进行接收数据，按照要求处理数据后可以得到数据定义和数据顺序，并进行存储数据。

下面将介绍各个流程点该如何处理：

FCU产生数据：

根据燃料电池系统上电运行后，FCU就将产生各种各样数据；

FCU与T-BOX的通讯方式：

1、采用CAN2.0B所定义的经典格式，每次通讯要求数据域固定为8字节长度；

2、CAN网络上要被监控的报文数据，其CAN帧ID应为一个确定的值（下称监控指定ID），如扩展帧格式下要求ID为0x1801DBFF，标准帧格式下要求ID为0xDB；

FCU发送数据：

1、将需要发送的数据通过CAN网络发送，且其CAN帧的ID为监控指定ID ；

2、其CAN帧数据域协议格式应遵守监控协议；

监控协议：

监控协议是基于CAN2.0B的数据链路层基础上直接设计的一种应用层通信协议（跳过了中间层），由8字节组成数据单元，一个有效的应用层数据包含若干个数据单元，且应用层数据中的数据单元由时间顺序依次排列下来。如CAN网络上依次出现了数据单元X、数据单元Y、数据单元Z，则将组成一个应用数据单元XYZ。

一个数据单元由8个字节组成，即字节1~8；

监控针针对数据单元进行了分离，形成了数据标识符+数据内容的模式：

将字节1、字节2的高4位一起组成数据标识符（占12位）；后续剩余的6.5字节为数据内容（占52位）。在此分离的情况下下，协议至少能够包含26624字节的数据量，2^12 *6.5 = 4096 * 6.5 = 26624；

在一种可行的实施例中，具体的数据标识符和数据内容该怎么规划可以自由定义。

例如：

X：

Y:

Z:

那么组成的XYZ：

针对于数据单元X，其数据标识符则为0x213；数据单元Y，其数据标识符则为0xAAB；数据单元Z，其数据标识符则为0x996；

如图3所示，T-BOX接收数据：

时刻监听CAN网络上的CAN帧，当监听到CAN帧的ID符合监控指定ID时，T-BOX将该帧的数据域，也就是8个字节的数据，即监控协议的数据单元获取过来；这里结合监控协议，就实现了当有新的数据要被监控时，不需要对T-BOX进行改动的目的；

T-BOX存储数据：

1、T-BOX预留好存储空间，该存储空间应为8的倍数，如1024个字节；

2、收到数据后，将CAN帧的8字节数据依次填入T-BOX的预留存储空间中；

3、在T-BOX预留存储空间填满后，应首先尝试扩充存储空间，扩充的量应也要为8的倍数；若无法扩充存储空间，T-BOX将最早收到的数据单元丢弃以便存储最新收到的CAN-8字节数据；

此时T-BOX中已经形成了一定量的监控协议下的应用层数据。

参阅图4，T-BOX发送数据：

1、在存储空间中有效数据，即应用层数据，大于字节阈值后，T-BOX就按照无线通讯协议将存储空间中有效数据原封不动地发送给监控服务器；字节阈值根据T-BOX与监控服务器之间定义的通讯模式来确定，一般取1~10kb；

2、当由于T-BOX接收到有效数据（即应用层数据）过少，在第一时间阈值内达不到所要求的数据长度而未与监控服务器通讯时，为保证T-BOX与监控服务器正常通讯，T-BOX将会把存储空间中已有的有效数据（即应用层数据）通过无线通讯发送给监控服务器；第一时间阈值一般取1~5分钟。

3、当T-BOX在第二时间阈值内未在CAN网络收到有效数据（即数据单元）时，为了保证所接受到的数据实时性，T-BOX将会把存储空间中已有的有效数据通过无线通讯发送给监控服务器；第二时间阈值一般取5s~30s。

参阅图5，监控服务器接受数据：

1、接收到数据后，监控服务器将获得包含监控协议下应用层数据的数据包；

监控服务器处理数据和存储数据：

1、将获得包含监控协议下应用层数据的数据包中的应用层数据提取出来；

2、将应用层数据进行8字节等长度分割，形成若干个数据单元，数据单元在应用层数据所处的字节位置越大，其数据单元越新；

3、按照时间顺序，依次将数据单元分离成数据标识符+数据内容的格式，并依照数据标识符对相应的数据内容进行解析；

4、解析得到的燃料电池系统信号数据，依据时间顺序依次存储下来。

本发明通过对T-BOX功能的重新规划，让T-BOX称为一个仅执行数据重组打包的终端设备，实现可以应对各个场景不同数据需求的固定化产品；通过定义应用层数据协议，实现FCU来控制T-BOX的流量费用，同时数据的不丢失和确定的数据顺序。

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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种实现远程监控的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种实现远程监控的方法，其特征在于：步骤S1中数据单元的数据标识符由数据单元的第一字节以及第二字节的高4位组成，数据单元的剩余字节组成数据内容。

3.如权利要求1所述的一种实现远程监控的方法，其特征在于，步骤S4中具体包括如下子步骤：

S42、远程通信终端提取到数据单元的数据域；

4.如权利要求1所述的一种实现远程监控的方法，其特征在于，步骤S5中远程通信终端达到发送阈值包括如下情况：

5.如权利要求4所述的一种实现远程监控的方法，其特征在于，步骤S51中字节阈值为1~10Kb。

6.如权利要求4所述的一种实现远程监控的方法，其特征在于，步骤S52中第一时间阈值为1~5分钟。

7.如权利要求4所述的一种实现远程监控的方法，其特征在于，步骤S53中第二时间阈值为5~30秒。