汽车监控（共9篇）
汽车监控 篇1
近日, 科技部、财政部、工信部和发改委等四部委, 联合发布新能源汽车示范推广"安全令", 其中强调要对示范运行的新能源汽车进行安全监控, 特别是加强对动力电池和燃料电池工作状态的监控。
四部委在《关于加强节能与新能源汽车示范推广安全管理工作的函》中要求, 新能源汽车试点城市要立即开展全面、系统、彻底的安全隐患排查, 对发现的安全隐患, 必须限期改正。所有示范运行的节能与新能源汽车应与《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》确认的技术状态严格一致, 对投入示范运行的插电式混合动力汽车、纯电动汽车要全部安装车辆运行技术状态实时监控装置, 特别是要加强对动力电池和燃料电池工作状态的监控。对混合动力汽车按一定比例进行实时监控。另外, 试点城市要建立事故预警信息系统及事故紧急处置机制。
四部委还要求试点城市根据车辆示范运行实际情况, 积极组织车辆制造、运营单位开展安全技术专项研究, 特别是针对载客量大的电动公交客车, 应在运行实践中不断摸索和应用行之有效的主动安全和被动安全产品技术, 加强阻燃型车用新材料和车载快速灭火装置的研发应用。而节能与新能源汽车整车及关键零部件设计、制造单位, 要牢固树立"质量至上"的意识, 建立汽车产品质量责任制, 强化产品安全技术研究, 强化产品安全试验, 严格按照国家相关产品管理要求和技术标准为市场提供安全、可靠的产品, 保证产品一致性, 在源头上杜绝安全隐患。
链接:2011年4月, 一辆众泰朗悦纯电动车出租车在杭州街头营运时发生自燃。发生自燃的电动出租车是杭州市首批投放营运的30辆新能源纯电动力出租车之一, 这是在中国发生的第一起纯电动汽车自燃事件, 因此引起各方强烈关注。
事后公布的调查结果显示, 此次事故发生不能认定电池单体设计、制造方面存在质量问题, 而是电池成组后不能完全满足车辆使用环境的需求, 在应用过程中, 出现了电池漏液、绝缘受损以及局部短路的情况, 且未能及时发现, 在经过多次重复使用以后, 隐患显现, 引发事故。
但众泰电动车自燃事件还是给刚刚起步的新能源汽车产业蒙上阴影。有电动车零部件企业向南方日报记者表示, 受到这一事件的影响, 整个行业和其企业本身, 已经放缓了发展步伐。
汽车监控 篇2
作者:德宝科技
一、租车公司GPS车辆管理系统介绍
1、租车公司GPS车辆管理系统需求分析
基于汽车租赁和设备租赁行业，因为租赁方无法掌握资产位置和实际使用状态，普遍存在的用户骗租、过期不还、过度使用等情况对租赁企业效益造成严重的经济损失和发展影响。针对租赁行业管理难题，专门为行业设计了特制功能，使租赁公司能够及时了解出租资产的动向，提高管理效率，降低资产损失，有效提高企业车辆管理促进行业良性发展。
2、租车公司GPS车辆管理系统应用效益
■ 实时掌控车辆运营情况，防范杜绝骗租、过期不还行为； ■ 提高企业市场竞争力，保障经营（车辆）财产安全； ■ 降低企业经营风险成本、提高服务水平，增强公司实力； ■ 为汽车租赁行业管理提供了强大而有效的工具
二、租车公司GPS车辆管理系统总体设计
1、租车公司GPS车辆管理系统设计原则
在设计系统的技术实现方案时我们遵循了以下原则： ●实时监控：随时掌握车辆的当前位置、运动轨迹。
●远程断油：必要时中心下发指令锁车，车辆一旦停车就无法使用。●远程恢复：车主交纳款项后立即解除锁车。
●可靠性高：不易损坏。
●方便维护：可以远程让设备重启，方便维护。
●体积小巧：方便隐蔽安装。
租车公司GPS车辆管理系统经济性
租车公司GPS车辆管理系统设计在性能最优的情况下尽量降低成本，追求性价比的最大化；租车公司GPS车辆管理系统全部独力开发，便于长期合作，也保证软件系统的经济性。
2、租车公司GPS车辆管理系统定制的功能：
（1）定位追踪
●即时定位。
●连续记录车辆位置默认30秒。
●记录的参数包括：车速、位置、行驶方向、报警状态。
（2）远程断油
●停车断油：中心下发指令给设备，设备判断车速为0时才执行断油指令，有密码权限保护。
●分级管理：高级用户才能远程断油操作，监控员只能定位。;●断油恢复：中心下发远程指令可恢复车辆正常，解除锁车。
（3）防盗报警
●自定义防盗报警：设备提供和原车防盗器对接的自定义检测线束，防盗器发出盗警信号，报警数据上传到中心。
（4）行车范围管理
●区域报警：车辆超出规定的行车范围后报警。
●报警报表：车辆所有报警记录自动生成文档。
（5）防拆机保护
●断电报警： GPS被切断电源后上传断电报警。
●后备电池： 断电后设备可连续工作2小时。
3、租车公司GPS车辆管理系统组成监控中心是在整个租车公司GPS车辆管理系统的“神经中枢”，集中实现监控、调度、接/处警，图像处理功能和其他信息服务，并对整个租车公司GPS车辆管理系统的软硬件进行协调、管理。
4、车载终端功能
负责车载终端与监控中心间的数据传输，该部分主要为GPRS/CDMA公共数据网，只要GSM或CDMA可以覆盖的地方，该系统都可以稳定的运行。常见的功能包含了以下方面：
（1）车辆定位：固定时间连续定位、测速、运动方向等。
（2）监控报警：超速、疲劳驾驶、卸料、意外长时间停车等。
（3）远程监听：用于抢劫报警后的现场判断。
（4）断油断电：用于紧急情况下的远程锁车。
（5）SOS紧急求助：驾驶员感到危险时人工触发，级别最高的报警。（可选）车载电话：免提通话、手柄通话、显屏通话（外接耳麦）。（可选）文字调度：外接调度屏、手柄等。
（可选）语音播报：外接语音播报器，带喇叭。
（可选）图像传输：1-4路摄像头，带夜视。
（可选）自定义报警：由用户根据需要连接各种检测开关，触发报警，例如防盗器报警。
三、监控中心系统功能介绍
1、监控违章报警
●线路报警：车辆超出预先规划好的线路报警。
●围栏报警：车辆超出规定行车范围报警；
●紧急报警：车主危险时按报警开关报警，中心必须人工干预才能取消。
●超速报警：超过公司设置的速度阀值上传报警，有声光提示。●自定义报警：支持1-2路自定义报警，如卸料是报警，车辆要接检测开关。
●断电报警：电瓶拆除或者设备断电报警，必须人工干预解除。
2、车辆定位追踪、多车同时追踪
●立即定位：点名定位，查询车辆当前时间的位置；
●最后位置：查询车辆主动上传的最新位置
●车辆跟踪：对车辆进行连续定位，并在地图上画出轨迹。●多车追踪：在新开窗口实现对多车同事追踪比较。
3、支持4种地图
●支持标准的Mapinfor地图
●支持在Google Map地图上直接显示车辆位置标志；
●Google Map：卫星地形图、平面标注地图、混合标注地图。
4、轨迹回放
●轨迹数据保存：轨迹数据保存在服务器上，与车机无关； ●轨迹数据下载：由服务器下载到客户电脑。
●轨迹回放：回放一段时间内的车辆运动轨迹；
●回放暂停：回放过程中暂停，用于详细观察某路段的行车过程。
5、电子围栏
●行驶范围：车辆有规定的营运范围；
●电子围栏：把行驶范围转换成电子围栏，支持矩形、圆形等区域。
6、实时拍照
●普通拍照：对指定车辆进行实时拍照
●多路拍照：最大支持4路摄像头轮流拍照
7、语音通信、监听
●远程监听：在紧急情况下直接拨打车载设备卡号进行语音监听； ●车载电话：高级配置可添加车载电话，实现和车辆的日常语音通讯。
8、全部报警种类介绍
●紧急报警：车主危险时按报警开关报警，中心必须人工干预才能取消。
●超速报警：超过公司设置的速度阀值上传报警，有声光提示。●断电报警：电瓶拆除或者设备断电报警，必须人工干预解除。●自定义报警：支持1-2路自定义报警，如卸料是报警，车辆要接检测开关。
●围栏报警：车辆超出规定行车范围报警；
●线路报警：车辆超出预先规划好的线路报警。
9、车辆远程设置
●设置查询：查询设备内部设置的GPS参数；
●远程重启：让设备重新启动，可排除故障；
●远程改IP：服务器因故更换时可远程修改车机设置。
四、汽车租赁公司GPS车辆管理系统
汽车监控 篇3
大功率锂电池系统面临挑战
锂离子电池的性能取决于电池温度和老化程度、电池充电和放电速率、以及充电状态 (SOC)。这些因素不是相互独立的。因此，锂离子电池充电状态一般限制在 20% ～ 90% 的范围，从而能够有效地提供一个达规定容量 70% 的可用容量。
为了从一个电气系统提供大量功率，诸如需要加速一辆汽车就需要高达数百伏的电压。如：在 1V 时提供 1kW 功率需要 1000A 电流，在 100V 时提供 1kW 功率仅需要 10A 电流。系统布线和互连线中的固有电阻将转化为 IR 损耗，因此，设计师采用了可实现的最高电压/最低电流。就一个基于电池的系统而言，典型锂离子电池的满充电电压为 4.2V，很多节电池必须串联连接成一长串才能提供足够高的电压而任一节电池的故障都会使整个电池组失效，而且电池组中每增加一节电池都会进一步提高这种风险。
同时克服高压电池组的挑战和锂离子电池的细微差别是一个非常复杂的问题。锂离子电池组不能像单个电源那样充电和放电。就那些容量稍微低于其它电池容量的电池而言，经过多个充电和放电周期后，其充电状态将逐渐偏离其它电池。如果每节电池的充电状态不是周期性均等或平衡的，那么某些电池最终将进入深度放电状态，从而导致损坏，并最终形成电池组故障。
因此一个电池控制系统必须仔细监视和控制每节电池的状态。这个问题可以划分成两个独立的任务：控制任务和数据采集任务。控制任务涉及为系统中每节电池充电和放电而设计的算法和方法。这在很大程度上取决于应用，并常常涉及受到高度保护的知识产权。
数据采集任务涉及电池组接口。这种接口必须快速和准确地沿着高压电池组测量每一节电池的电压。这需要具备从一个 0V 至高于 1000V (当提升电池组电压) 的共模电压中抽取一个小幅差分电压的能力。这是一个很大的难题，需要结合一些高性能模拟器件。
具备高集成度的LTC6802电池监控芯片面试
近日凌力尔特公司开发了可克服现有挑战的IC——多节电池监控 IC LTC6802，能测量多达12 个单独的电池。该器件的专有设计使得能够把多个LTC6802 串联起来 (无需使用光耦合器或光隔离器)，以实现长串串接电池中每节电池的精准电压监视。长电池串能够实现高功率和可再充电应用，例如：电动汽车、混合动力汽车、单脚滑行车、摩托车、高尔夫球车、轮椅、小船、叉式升降机、机器人、便携式医疗设备和不间断电源 (UPS) 系统。
LTC6208 能够对每节电池的电压进行快速而准确的测量 (即使在电池组电压超过 1000V 的情况下也不例外)，最大总测量误差在-40℃～85℃的温度范围内保证小于 0.25%，而且电池组中每节电池的电压测量都可以在 13ms 之内完成。对每节电池均进行了欠压和过压条件监视，并提供了一个相关联的 MOSFET 开关，用于对过充电电池进行放电。每个 LTC6802 通过一个 1MHz 串行接口进行通信，并包括温度传感器输入、GPIO 线和一个精准的电压基准。
LTC6802 专为解决汽车和工业应用所面临的环境和可靠性难题而设计。其技术规格针对 -40℃～ 85℃的工作温度范围进行了全面拟订，并提供了诊断和故障检测功能。LTC6802 是一款采用小外形 8mm x 12mm 表面贴装型封装的器件。
提高汽车电源集成电路监控功能 篇4
东京-- (美国商业资讯) --东芝公司 (Toshiba Corporation, TOKYO:6502) 今天宣布推出可增强普通汽车应用监控功能的多输出系统电源集成电路“TB9042FTG”。样品将从2013年11月1日开始提供, 批量生产计划从2014年5月开始。
《道路车辆功能安全》国际标准ISO 26262的重要性日益提高, 要求对电源集成电路的功能进行监控。这款新集成电路整合了多种能够检测集成电路和外部微控制器任何故障的监控功能。它还整合了可以将监控状态数据传输至外部微控制器的传输功能, 这可以进一步提高安全性。
汽车应用需要越来越高的电流。该集成电路的内置高电力效率直流-直流变换器可降低功耗, 并且其串联稳压器可实现低噪声电源。
新产品的主要功能
1、更强大的监控功能
该产品整合了对每次输出进行异常检测的功能, 并且可以传输来自SPI终端或者专注于异常信号的特殊终端的检测数据。
通过对比集成电路的数据和来自微控制器的信号, 集成式诊断功能可以监控集成电路的故障, 这有助于实现汽车功能安全。
2、内置双通道直流-直流变换器 (单路输出)
一个直流-直流变换器可以使车辆用蓄电池的电源降低至6V;另一个变换器可以将微控制器核的电源降低至1.2V或1.5V (可选) 。
3、针对外部电源的内置3通道串联稳压器 (3路输出)
两个串联稳压器可以转换直流-直流变换器的6V供应, 并独立提供恒定的5V供应:400m A电流容量用于微控制器, 100m A电流容量用于传感器或其他接口。
汽车监控 篇5
关键词：涂装车间,厂房通风,PLC,PROFINET,PN/PN Coupler,WinCC
0 引言
汽车涂装车间要求空气经过处理后,具有一定的温度、气流速度、洁净度,厂房部分区域空气还需具备一定的湿度条件。采用厂房通风系统可以为涂装车间提供合适的工艺喷涂环境、员工工作环境和设备运行环境［1］。基于西门子S7 - 300PLC和组态软件Win CC的厂房通风监控系统保证了厂房内的温度在理想范围内变化。该系统在实际生产中不但节省了大量的现场操作和维护管理人员,而且提供了满足要求的空气,为企业的健康持续生产创造了条件。
1 系统机组组成
典型的机组由进风段、过滤段、加热段、表冷段、风机段、消声段和出风段组成。进风段有两个电动风阀,一个控制厂房外部进入厂房内的新鲜空气,另一个则控制从厂房内部进入的循环空气,风阀执行器状态与引风机运行状态具有连锁控制; 进风段设置温湿度仪表,可以现场观察。过滤段采用袋式过滤器,外侧安装有压差表,当压力达到一定值时,需要清洁过滤袋［1］7。在加热段和表冷段,冷旁管和热旁管在结构上相似: 其管道上均有一个循环泵,为水在管道中的流动提供源源不断的动力; 连接进水管道和出水管道的回水管道上有一个单向阀。不同的是冷旁管中进水口处的温度为6℃ ,热旁管的进水口处的温度为90℃ 。风机段采用西门子变频器控制风机转速。消声段采用折片式复合消声器,内填吸音材料,消声效果好［1］8。出风段装有温度传感器检测机组处理后空气的温度。该厂房通风系统由六个机组组成,单个机组结构如图1 所示。
2 控制系统硬件设计
在控制系统硬件组态中,CPU模块选择运算能力较强、速度较快的西门子S7 - 300 CPU 317 - 2PN/DP。电源模块主要是为CPU及接口模块供电,要求I/O模块、接口模块和CPU模块所需电流之和小于电源模块的额定电流。选用电源模块PS307 5 A,通过背部总线给机架上其它模块提供5 VDC和24 VDC电源［2］。PROFINET是一种基于工业以太网技术的现场总线,是TCP / IP技术在现场总线的应用［3］。主控PLC通过PROFINET总线扩展六台ET200S( IM151 - 3 PN HF V7. 0) 接口模块实现远程I/O读写。风机段采用SINAMICS G120 系列变频器来控制离心风机的转速。
PN / PNCoupler用于连接两个PROFINET网络进行数据交换［4］,实现厂房通风PLC与面漆喷房PLC的连锁。在两个项目中单独组态PN/PN Coupler时,地址映射区组态为Universal mod-ule类型,输入数据和输出数据的大小均组态为16 字节。在确定了网络组态和物理层连通的前提下,PROFINET通过IP地址来建立主站PLC与分布式I/O分站之间的通讯。通讯前给主控PLC和分布式I/O设备分配单独且唯一的IP地址［5］。系统硬件结构如图2 所示。
3 系统的软件设计
3. 1 系统控制要求
系统使用STEP 7 结构化编程方法进行编程。在编写程序前,需要编写与设备对应的功能块FB,其内部包括HMI基本信息、使能、故障及警告、运行模式、设备控制、信息/信号( 如复位故障、报警灯) 六项内容; FC需要通过调用对应的FB来实现对设备的控制。控制系统根据室外温度分为冬季模式和夏季模式,既可以自动控制,也可以在上位机上手动操作。根据工艺要求,系统单位时间内处理的空气量恒定,出风口处空气的温度稳定在20℃ 。
3. 2 控制程序设计
由于六台机组的控制程序相似,控制程序以机组1 为例进行说明。机组程序按功能分为进风段FC1000、加热段FC1001、表冷段FC1002、风机段FC1003、出风段FC1004 五部分。根据每部分的控制设备相对独立的特点编写子程序。子程序通过背景数据块DB内部的标志位或状态位实现程序间的连锁,从而实现系统自动控制。
OB1、OB35、OB100 是组织块。OB1 是系统主程序,OB35 为10 ms的闪烁脉冲,OB100 是重新启动。当CPU从Stop状态到Run状态时,首先执行OB100 - > OB1 - > OB35［6］。OB35 按设定的时间循环调用,与OB1 无关。OB1 根据程序执行时间依次循环调用: 1. 循环的基本功能FC403 2. PROFINET I/O诊断管理功能FC418 3. 项目中央控制功能FC404 4. 基本功能结束功能FC404 5. 系统故障诊断功能块FB218。OB35 循环组织块是严格按照固定周期运作的中断程序,符合PID功能块对采样周期均等的要求,在设定循环时间10 ms后,OB35 调用执行PID的功能FC。这些FC均是调用闭环控制器功能块FB320 进行PID控制算法,实现对变频器频率、冷水阀和热水阀开合度的控制,从而实现在一定风量下达到对出口段空气温度的控制。
OB1 调用FC500 实现主控PLC电气柜监控。FC600 为机组1 的顺序启动,FC602 为机组1 的顺序停止; FC600 和FC602 均两次调用8 步序列功能块FB227 和故障诊断功能块FB221。FC900对机组1 的电气柜监控。FC550 为与面漆喷房的连锁功能,FB209 接收与发送连锁信号,FB214、FB221 监控诊断连锁时故障。程序结构如图3 所示。
3. 3 自动控制流程
在机组自动启动后,程序将依次自动执行开风门、热旁管预热、开送风机和引风机、热水阀使能、冷水阀使能五个步骤。利用PID控制器调节引风机频率,使进入厂房的风量保持恒定;通过比较出风段温度值与设定温度值,利用PID控制器调节热水阀或冷水阀的开合度,实现出口段空气恒温控制的目的。程序流程图如图4 所示。
4 人机界面设计
系统采用SIEMENS公司的Win CC作为上位机。除故障、报警、操作信息采用M点触发外,上位机通过DB块号从PLC中读取信息,方便系统调整参数。由于故障和报警信息已经存在于PLC的FB中,每一次相同功能块的调用,其背景数据块DB中故障报警信息都具有相同的结构,编写批处理程序,为上位机处理故障报警信息节省大量人力物力。
上位机开机运行后显示主画面( 如图5 所示) ,所有能够进入车间的工作人员均可以查看上位机画面,而只有管理员或获得用户权限人员才可以登陆、修改监控系统参数,实现上位机与PLC的交互。界面上的多个按钮是监控子画面的切换键。子画面包括系统概览、六台机组的结构图、报警、连锁等。画面设备通过鼠标左键事件连接小画面。小画面包含设备状态、手动操作按钮、故障报警信息。在维修员解决报警或故障后,可以通过小画面上的“复位”按钮复位系统报警或故障。报警画面分为信息画面、报警画面、故障画面,方便维修员快速查找。所有模拟量开关点包括最小值故障、最小值警告、10 个备用开关点、最大值警告、最大值故障,允许有权限人员在画面上修改14 个模拟量开关点的设定值; 所有模拟量都有实时趋势图形和历史记录,报表画面提供每间隔5 分钟记录一次的数据,可以有选择性的导出、打印数据记录信息。
为了保证生产的顺利进行,一旦设备出现故障,上位机上将会出现故障信息,电气柜三色灯塔红色亮起,同时蜂鸣器发出声音警告,维修人员会根据故障信息进行紧急处理［7］。
5 结束语
汽车监控 篇6
汽车电子技术已成为当今汽车工业创新的主要手段。从信息处理的角度讲,未来汽车将是一个具有交通功能的移动信息终端。汽车的绝大多数功能将通过支持这个信息终端的汽车电子技术实现,软件在汽车价值中的比重越来越大。过去的汽车电子软件子系统相对独立,产生的故障也易于在小范围内隔离和处理。而随着新一代汽车电子的发展,更大规模的互联、更复杂的软件功能为汽车故障处理带来了巨大的挑战。软件健康管理(Software Health Management,SHM)从硬件的PHM发展而来[1]。软件健康管SHM是一个基于实时在线监测的反馈循环过程。常用的软件故障恢复策略可分为冗余策略、恢复点策略、构件修复策略、系统重构策略[2]。文献[3]阐述了一个面向安全关键系统软件和传感器集成健康管理系统,其收集硬件传感器、软件传感器、操作系统等多种来源的信息,使用贝叶斯网络进行融合分析;文献[4]认为安全系统的故障从产生阶段、系统边界现象原因、尺度、日标、意图、能力和持续八个方面分为16个基础分类:开发故障、操作故障、内部故障、外部故障、自然故障、人为故障、硬件故障、软件故障、恶意故障、非恶意故障、故意故障、非故意故障、意外故障、不适当故障、持久故障、瞬时故障。文献[5]采用状态监测器和环境监测器,分别对软件的内部状态信息和外部环境信息进行监测;本文中以面向汽车电子的实时操作系统内核为基础,对健康管理系统主要分为控制流、数据流、实时性这三个方面触,因为任何一方面的违背都会造成系统的故障,因此目前主要从这三个方面并结合全局错误处理机制进行健康监控管理的设计和实现。首先,本文对健康监控管理系统进行总体设计和描述;其次,本文对控制流、数据流、实时性和全局错误处理机制的详细设计和实现进行阐述;最后,对本文中所提到的健康管理系统进行总结。
2健康管理系统总体架构(General framework of health management system)
健康管理是一个系统性的过程,是提高实时系统可靠性和安全性的重要保障,它通过在故障诊断基础上结合更多的信息进行故障预测、预防和恢复,提高系统可靠性并降低运行维护成本[6]。在汽车电子软件领域已经得到广泛关注和应用的AUTOSAR标准[7]需求规范文档4.0版本中已明确指出了健康管理的重要性,本文拟结合汽车电子软件标准体系AUTOSAR/OSEK[8]等规范,研究面向汽车电子的实时系统健康管理;文献[9]的健康监控通过对三个健康监控表的管理来实现:系统健康监控表,模块健康监控表和分区健康监控表。
本文针对汽车电子系统的领域需求,参照AUTOSAR/OSEK规范,提出了一种面向汽车电子实时操作系统的健康监控管理方法[10]。其架构的健康管理系统的总体设计思路如图1所示。
该健康管理系统基于汽车电子领域主流处理器平台,面向汽车电子的实时操作系统内核进行扩展,主要包括健康监控、故障处理、自主容错等部分。本文重点对健康监控模块进行了设计实现,通过对实时系统的数据流、控制流、实时性的监控,并结合全局错误处理机制实现有效管理,实时监管汽车电子软件系统的健康状态,降低系统运行的错误风险。
3健康监控管理设计思路(Design of health monitoring management)
面向汽车电子的实时操作系统的健康管理模块主要从控制流、数据流、实时性,以及全局错误处理模块进行阐述,健康管理模块的功能逻辑设计如图2所示。
3.1数据流监控
对于一个函数来说,传入参数的正确与否直接影响着该函数的执行结果,因此在函数执行前对传入参数的检测是必不可少的。由于每个函数需要检测的内容不同,同时每个函数的参数各异,本文通过分析,确定将函数检测部分放在函数执行代码之前,由用户来进行检测。通过提供一种全局的错误处理机制,用户检测到错误后,向Error Manager报告错误类型,由Error Manager进行统一处理。
函数参数的检测目前没有和函数的执行分离开来,主要是考虑到参数的作用域问题。除了参数检测之外,通过提供对全局关键数据的实时检测,提供统一的函数入口,具体检测代码由用户来实现。这个功能的好处就是用户可以在任何时间任何地方检测全局关键数据,不需要记住相关函数,只需要向全局关键数据检测函数中传入变量即可。
在全局错误处理机制和全局关键数据的检测外,同时提供关键数据的存取服务。可以实现在程序运行的过程中动态的保存某一个变量的值,随时访问保存的数据。保存时用户需要按照固定的结构体进行封转(包括:函数名、变量名、变量类型、变量值),读取时只需提供变量名和函数名(之所以要求同时提供变量名和函数名是为了防止变量名的重复)。数据流监控相关API描述如表1所示。
3.2控制流监控
从实时操作系统运行的角度来观察,任何任务的实质就是若干函数的顺序执行。保证函数按顺序执行是完成任务的首要工作,因此控制流健康监控的主要作用就是防止不合理任务调度,保证任务按序执行。
本文将任务(包括多干函数)中函数的执行看作是一个控制流,在运行之前将每一个任务中的函数注册到一个控制流(Control Flow)中,该功能也可以通过配置工具来实现(因为任务中函数的执行顺序是事前确定的)。在一个函数执行之前,调用Hook函数检测该函数的前驱是否已执行,若已执行就执行该函数,否则报错;执行完该函数之后调用Hook函数将其标记为已执行。控制流监控相关API描述如表2所示。
3.3实时性监控
从实时操作系统的高安全性角度考虑,仅仅执行顺序正确以及得到正确的运算结果还不够,仍需保证每一个任务必须在规定的时间内(deadline之前)得到执行完毕,这样才能保证整个系统的安全性。对于实时性的监控,可利用该实时操作系统实现的时间保护机制完成。
在操作系统配置工具中,针对每一个Task对应生成一个Alarm,alarm名称跟任务名一一对应。同时配置好Alarm的回调函数(callback),该回调函数的参数中设置了Task ID,以及对应的错误等级,发生错误时由回调函数将发生错误的Task ID,以及错误等级报告给错误管理器(Error Manager)。实时性监控的API描述如表3所示。
3.4全局错误管理机制
前面分别对控制流监控、数据流监控和实时性监控三方面做了阐述,本小节将具体阐述全局错误管理机制。错误类型分为系统级错误和用户级(控制流、数据流、实时性)错误,错误码为四位十进制正整数组成:第一位是错误类型,后面三位为具体的错误代码。比如1002代表第一类错误2号错误。目前规定1代表系统级错误、2代表控制流错误、3代表数据流错误、4代表实时性错误。在启动健康监控之前,需要定义好各种错误的解决方案,当在系统运行过程中错误管理中心接收到错误报告时,根据相应的错误类型调用不同的解决方案。
全局错误管理的好处在于将以前分散的错误处理集中起来,提高错误处理的效率,同时便于管理。全局错误管理机制的示例API如表4所示。例如当需要更新某种错误类型的解决方案时,只需要更新全局错误管理中对应错误的解决方案。
4健康监控管理功能实现及应用分析(Realization and application analysis of health monitoring and management function)
健康监控管理模块的功能实现依据上述的健康监控管理模块的设计思路。在实现中采用了C语言实现,在本文利用伪代码描述了数据流监控、控制流监控、实时性监控、全局错误管理机制的实现框架。
4.1数据流监控
以全局关键数据为例,在数据流监控实现中,为需要监控的全局变量进性统一编号。本文中的全局关键数据编号是在操作系统配置时,将需要检测的全局变量全部定义成宏。在需125要检测指定的全局关键数据时,需要将关键数据的ID作为参数传入函数Check Global Var,该函数根据不同的ID对关键数据监测或调用回调函数进行检测和检测结果反馈。Check Global Var函数的实现如下所示:
4.2控制流监控
控制流的监控主要监控函数的执行顺序,为此需要为每一个函数执行节点分配如表5所示结构,记录整个函数的执行序列。在执当前结点时,首先检测整个执行流中该函数的前驱节点(第一个函数节点除外)是否已经成功执行,若成功执行继续执行后续节点,否则向系统发出执行流紊乱警告,整个执行流成功运行完成后,需要对执行流中的函数节点进行释放和复位。
4.3实时性监控
实时性监控主要针对任务或者函数的执行时间的监控,该功能的实现需要借助实时系统的Alarm机制,因实时系统的Alarm机制是建立在硬件定时器之上,保证了硬实时的要求。为了监督任务或函数的执行时间,需在任务或函数的执行开始和结束位置分别调用相应的Hook函数,如下所示,最终通过计算前后时间的差值,检测任务或函数的执行是否在指定时间范围内正常结束。
4.4全局错误管理机制
全局错误管理机制将将数据流错误、控制流错误、超时错误、系统错误进行分类,针对不同的错误类型和错误代码采用不同的错误处理策略,能够尽早发现、并提交错误报告给实时系统,降低后续因脏数据、执行流紊乱等错误带来系统运行风险的进一步放大。以下以伪代码方式描述了全局错误管理机制的策略选择过程。针对具体的错误的应对策略可以根据需求进行完善。
5结论(Conclusion)
本文提出了一种面向汽车电子实时系统健康管理理论架构和流程体系,阐述了基于数据流、控制流、实时性和全局错误处理的健康监控管理模块功能方案,实现了对汽车电子实控系统的健康监管,在一定程度上降低了实时系统的错误运行风险。后续的健康管理相关算法和应用研究,如基于人工智能的故障预测推理、基于服务的汽车CPS应用等,都可以在此基础上进行有效的开展。
摘要：随着汽车整车安全性、经济性等方面的发展,本文结合汽车电子软件平台化的需求,建立了车控实时系统健康管理方法理论架构和流程体系,实现了面向汽车电子实时系统的健康监控管理模块。本文中的健康监控模块通过AUTOSAR/OSEK系统服务API获取车控实时系统运行时任务、资源、事件、中断等软件状态信息,通过环境和应用系统状态检测器读取运行环境信息和车控应用对象的状态信息,利用相应的hook函数实现信息的监测、收集和发送。
关键词：计算机软件,汽车电子,实时系统,健康管理,软件监控
参考文献
[1]Faeze Eshragh,Mehdi Kargahi.Analytical architecture-based performability evaluation of real-time software systems[J].Journal of Systems and Software,2013,86(1):233-246.
[2]李宁波,等.嵌入式RTOS健康监控技术研究[J].计算机工程,2009,35(3):260-262.
[3]陈光,等.服务软件系统的健康管理综述[J].计算机科学与探索,2013,7(7):577-591.
[4]J Schumann,OJ Mengshoel,T Mbaya.Integrated Software and Sensor Health Management for Small Spacecraft[C].Fourth IEEE International Conference on Space Mission Challenges for Information Technology(SMC-IT 2011),2011:77-84.
[5]A Avizienis,et al.Basic Concepts and Taxonomy of Dependable and Secure Computing[J].IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing,2004,1(1):23.
[6]Kai Wang,et al.A Prognostics and Health Management Based Method for Refurbishment Decision Making f o r E l e c t r o m e c h a n i c a l S y s t e m s[J].I F A C-P a p e r s On Line,2015,48(3):454-459.
[7]J Park,G Yoo,E Lee.A Reconfiguration Framework for SelfHealing Software[C].International Conference on Convergence and Hybrid Information Technology,2008:83-91.
[8]AUTOSAR.Automotiveopen System ARchitecture[DB/OL].http://www.autosar.org,2014.
[9]OSEK/VDX.OSEK/VDX Operating System Specification Version 2.2.2[S].http://www.osek-vdx.org,2014.
汽车监控 篇7
目前, 随着全球环保形势越来越严峻, 以绿色新能源为指导思想的电动汽车成为未来汽车发展的主要方向。而在电动汽车的快速发展下, 如何保证电动汽车能源的安全有效供给, 成为国家发展绿色新能源的重要一环。
在电动汽车的普及过程中, 为了保证电动汽车充电、换电的及时、方便、安全, 国家电网公司积极引导和推进电动汽车充换电设施的建设。如何快速有效地对电动汽车充换电业务进行监控的问题浮出水面[1,2]。传统监控方式下现场工作人员碰到的首要困扰, 就是为大量动力电池的监控进行画面组态耗费巨大精力与时间, 以及监控操作中监控对象过多而导致的操作量过大问题。
1 监控方式分析
目前电动汽车监控方式多基于SCADA传统监控方式, 以中型电动汽车充换电站临沂站状况为例进行现场组态工作量的统计。针对电动汽车动力电池的监控内容包括:电流、电压、电量等至少11个数据。针对充电机的监控则包括:充电模式、工作阶段、各个电池温度等至少80个数据。一辆车需要一组电池, 一个电池组包含9块电池, 临沂站内至少提供20组电池组即180块电池进行整车换电, 2个电池架进行电池充电, 配备2套换电机械工具进行换电。对于直接充电的电动汽车, 至少配备30个充电机进行充电。按照传统监控方式, 工作人员需要制作2张充电架充电监控、2张换电监控, 至少包含180个电池的11个数据, 即1 980个数据。还要制作30张充电机监控图像, 包含30个充电机的约2 400个数据。
因图像的相似性导致工作量大又重复枯燥, 工作人员身心俱疲的同时犯下错误, 且这种错误很难被发现, 只有在系统上线应用出现问题后才能反映出来, 从而埋下了现场安全隐患[3,4]。为了避免以上情况的发生, 本文提出了一种新的基于模板组态的监控方式。所谓的模板就是将上述极其类似的监控图像按照位置抽象出来, 与特定的、属性相同又不需要同时显示的一组数据关联起来, 用模板的方式去组态需要的监控内容对象。
按照这种方式, 上面的充换电站只需要制作以下内容:一张充电架监控图像, 一张换电监控图像, 总共包含990个数据;一张充电机监控图像, 总共包括80个数据。监控数据量对比表如表1所示。
根据这个简单运算对比, 我们还可发现, 如果需要监控更多的电池和充电机, 那么传统方式与模板方式之间的差距会更加明显。
2 设计与实现
经过分析, 在电动汽车动力电池监控环境下, 需要运用模板方式实现的有效组态监控环境一般有充电监控、换电监控、充电机监控3种情况。其中, 充电监控专指对各个电池架的充电机位监控;换电监控专指对各个换电车道的换电机位监控;充电机监控专指对各个离散充电机监控。该3种情况都有相同的特点:监控数据类别属性相同, 监控画面基本相同, 同类监控画面同一时间只需监控一个[5]。使用模板组态方式可以极大地提高组态配置效率, 方便监控操作。
如果传统监控方式组态需要将特定数据与画面显示的特定位置绑定在一起, 那么模板监控组态方式则是将特定的同类别、同属性数据与画面显示的特定位置绑定在一起, 因此如何确定在同一位置显示的测点是否为同类别属性, 如何确定画面上的位置稳定有序, 成为模块组态方式在设计实现中最主要的改进。
基于模板的电动汽车动力电池监控方式设计, 其主要实现流程分别在数据库编辑模块、画面编辑模块以及人机监控界面3个功能模块中实现。其中, 数据库编辑模块负责在数据库中新建编辑测点, 这些测点分别对应现场物理装置需要上传到监控界面上显示的各个数据;画面编辑模块负责根据现场监控需求对需要监控的对象进行画面组态, 画面包括各个监控画面以及统计分析画面;人机监控界面提供给操作人员监控的环境与对象。实现流程如图1所示。
2.1 画面组态
画面组态中进行的工作主要为确定目标监控画面的内容与分布, 以及在固定位置上显示的测点位置。画面编辑器中组成画面的各个部分为图元, 表示需要显示在图元上的数据的位置为位置号。图元分成普通图元、数据图元以及设备图元。普通图元为常用的点线面等平面图形;数据图元为可直观显示数据数值或状态的图元或图元的组合;设备图元为直接对应现场具体装置自动具备该类型装置电气属性的图元。根据基于模板的电动汽车监控需求, 普通图元以及数据图元需要具备绑定位置号的属性。
具体流程如下:
(1) 在画面编辑器中新建图形文件, 在图形文件新建属性中选择图形的监控类型, 分别为普通图形、充电监控、换电监控以及充电机监控。其中后3种监控图形类型一旦被选择后, 再新建图形文件时, 图形监控类型中该类型不可选, 除非原该类型文件被删除。
(2) 按照现场需求用各种图元布置监控画面, 并在需要显示数据的图元的属性中设置相应的位置号。没有绑定位置号的图元在该监控类型切换监视对象中显示的测点保持不变。
(3) 保存并上传数据库。
2.2 数据组态
数据库编辑器主要进行的工作就是生成测点, 这些测点有序且唯一, 对应现场需要观察的各电池及相关装置的数据, 设置这些测点的属性以确保监控系统与现场环境通讯及时顺利, 同时确保测点数据准确地显示在监控画面的正确位置上。
在数据库编辑器中, 有逻辑概念设备对应现场的电池等装置, 装置与装置之间的层次关系通过设备树来确定。需要监控的装置中的每个目标数据对应于设备概念下的测点, 测点用于显示上送的数据, 并按照数据库编辑器的组织方式定时将具体数据存储在数据库中。需要显示同样数目同样属性的测点通过信息表组织设计, 而信息表根据现场监控需求制作好后与设备关联以此生成测点。生成测点后对应监控画面的分布绑定对应的位置号。
考虑到位置号与成组测点的对应关系, 设置位置号时有以下限制要求:
(1) 一个测点可以对应一个位置号列表, 但是这个位置号列表的图形监控类型必须与该测点相同, 一个位置号只能对应一个测点。
(2) 一个通讯总控下的测点设置好位置号后, 同样装置类型的其他通讯总控下的测点根据相对地址, 自动获取该通讯总控下相对位置测点的位置号, 该位置号可维护。
具体流程如下:
(1) 新建通讯规约, 规定装置与系统通讯采用的规约。
(2) 新建通道, 通道用于保证各通讯总控以及其设备与现场各个装备的数据传输, 设置内容包括通讯口类型的相关设置以及采用的规约类型。
(3) 新建装置类型, 装置类型包括装置的功能分类, 如通讯总控、保护或者数据采集, 采用的信息表以及图形监控类型, 与画面编辑器中设置相对应。
(4) 新建通讯总控及其管理的设备, 设置装置类型, 设置即将生成测点列表相对地址对应的物理地址, 该地址默认设置且可维护。
(5) 生成测点, 选择同类型的一个通讯总控下需要显示的测点, 对其设置相应的位置号, 该位置号与画面编辑器中同类型监控画面中的位置号相对应。
(6) 设置保存设置后, 在系统引导下确认更新同类型其他通讯总控测点的位置号, 并根据实际需求对其进行个别修改。
(7) 保存并上传数据库。
2.3 监控操作
人机监控界面负责显示画面, 并根据用户需求快捷地切换对各个监控目标的监控。其中普通画面可同时打开多个, 如果是基于模板的监控类画面则通过监控画面提供的设备列表对监控目标进行点击, 在没有打开新图形文件的前提下刷新当前图形文件显示的各个数据状态。
基于模板组态实现的监控方式, 在传统的画面文件列表中加入了设备节点, 在模板图形文件下加入了设备树, 通过选择设备树节点来切换当前图像显示的数据, 不需要重新打开另一个监控图像。模板组态运用的优势环境为:对同类别不同装置进行监控, 监控画面相同, 仅显示的对象数据不同;同类监控不需要同时进行多个监控。
3 应用与展望
基于模板组态实现的监控方式, 目前已在山东临沂充换电站使用。模板组态监控界面如图2所示。
基于模板的电动汽车动力电池监控方式极大地提高了同类监控图像的组态效率, 降低了长期监控中对监控站的资源负担, 同时让监控切换等操作更加快捷方便。
这种模板组态思想, 不但可以应用于以图形文件为单位的组态方式中, 还可扩展到以图元为单位的组态中, 使监控画面与普通画面相结合, 从而进一步提高组态效率, 丰富显示效果。同时, 不仅在电动汽车监控电池方面, 且在其他类型监控方式设计中, 加入模板组态思想, 皆可达到类似效果。
参考文献
[1]王健, 姜久春.电动汽车充电站信息管理系统的设计与实现[J].微计算机信息, 2006, 22 (15) :16～17
[2]王康元, 黄武浩, 刘宇, 等.设计模式在电网监控系统软件框架设计中的应用[J].电力系统自动化, 2003, 27 (13) :50～53
[3]王云艳, 姜久春, 牛利勇.电动汽车充电站管理系统[J].微机发展, 2005, 15 (11) :57～59
[4]李竟成.电动汽车智能充电站研究与开发[D].杭州:浙江大学, 2006
汽车监控 篇8
远程监控系统是集数据采集、数据传输、数据分析及报警为一体的智能监控系统。它能够实时采集电动汽车在钥匙上电和充电状态下所有的整车CAN信息及车辆卫星定位信息,并通过无线通信网络将数据上传到平台服务器。企业单位、政府部门、个人用户等可通过远程电脑客户端、手机APP等途径访问监控平台,即可掌握在线电动汽车实时运营状况。同时,通过在监控平台设置阀值,当上传的参数值超过阀值或者经过逻辑判断后达到报警值时就会立即报警,以便企业技术人员迅速发现车辆故障,及时分析和解决问题,提高电动汽车安全保障。
1.1 远程监控系统组成
远程监控系统由车载终端、无线通信网络、监控平台三大部分组成。车载终端安装在电动汽车上,主要负责采集整车CAN总线数据及接收车辆定位信息,同时通过其内置的通信模块将数据往外发送,由运营商提供的无线通信网络负责将车载终端发出的数据传输到监控平台服务器;监控平台作为系统的末端,主要负责接收车载终端发来的数据,并按照相应的协议规则转换后通过显示屏展示出来。电动汽车远程监控系统框架如图1所示。
1.2 远程监控系统的作用
远程监控系统是互联网快速发展的产物。它的主要作用是实时监控整车数据状态,并且能及时地对车辆安全做出预警,最大限度地保障电动汽车的安全。对于电动汽车企业而言,远程监控系统的应用贯穿于整个电动汽车项目开发流程,包括研发阶段、销售阶段、售后维修及售后维护、市场公关等。对于政府部门用户和个人用户而言,远程监控系统也同样可以为他们创造价值,实现企业实时监控、政府安全监管、个人安全行驶。
2 远程监控系统助力电动汽车企业实现安全监控
2.1 项目研发阶段
企业在研发阶段,为了摸清本项目车辆的功能、性能情况,基本上都会有几个批次的样车造车计划,而且在前期很多零件方案没有完全确定的情况下,通过前期造车跑路试,可以对整车性能、电池性能、电机性能、充电性能等进行摸底实验。在路试过程中,远程监控系统可以提供实时的整车CAN数据采集和整车定位信息,工程师通过监控平台界面即可实时查看到路试车辆的各参数状态。例如,通过对路试过程中远程监控系统采集回来的数据进行分析,可以掌握各电池厂家提供的动力电池样件质量、性能的好与坏,为评估供应商实力提供数据支持,远程监控系统为评价动力电池的好与坏提供了最直接的数据依据。远程监控系统能够实时记录样车的行驶状态和充电状态及位置状态。当样车有潜在故障时,可以通过远程监控系统调出这些潜在问题发生的时间、频次和范围。这些数据将为企业优化零件的质量和性能提供最真实的依据。当路试样车出现故障时,远程监控平台迅速报出故障发生时间、所在车辆及所涉及的零部件范围,为技术人员快速找到问题提供最快捷的数据支持,大大节约了问题查找的时间。同时,在项目开发前期,潜在问题发现得越早,对企业造成的损失越小。此外,远程监控系统为真实评估供应商的产品质量提供数据支持,方便企业辨别应商的实力,尽可能地把电池安全的隐患在研发阶段就暴露出来,实现企业利益的最大化。
2.2 销售阶段
在销售阶段,有一部分潜在用户会对电动汽车的安全性或多或少地存在顾虑。在汽车销售过程中,销售人员通过给用户介绍远程监控系统功能及其对电动汽车的安全保障作用,让用户知道从车辆交付用户的那刻起,用户的用车安全都是有保障的。通过演示等方式,以实际运用场景消除用户的疑虑,以实现企业和用户的双赢。
2.3 售后维护阶段
车辆交付用户后,电动汽车生产企业有责任掌握已售车辆的实时运营状况,并且每天、每月、每季度、每年生成相应的统计报告。车辆一旦售出,由于用户分布比较分散,所以对于售后维护跟踪相对困难。而远程监控系统能够准确地定位车辆所在的城市和具体的位置信息,一旦电池等重要零部件出现故障时,监控平台即刻显示故障发生的时间、地点及故障描述,技术人员根据故障等级进行分析、做出判断并给出相应的处理措施。远程监控系统主要的理念是做到事前预警及为事后故障排查提供数据支持。通过查询历史数据,分析事故发生时、发生前后驾驶员的操作意图及相关零部件的工作状态,最大限度地还原事故现场。其实,远程监控系统更关注事故发生前的车辆和人员状况。在出现一般故障时,远程监控平台检测到故障,当技术人员分析该故障可能引发严重事故时,则会及时通知用户并采取有效措施,比如停车,远离车辆,开去“4S店”等,避免发生严重事故。即便事故发生,也可以最大限度地保护人的生命和财产安全,让损失降到最低。
远程监控系统可以节约公关部门对电动汽车安全方面的额外投入。电池等关键零部件出现故障,且车辆本身紧急断电等措施失效。由此引起的重大事故,让企业损失惨重,也让企业形象受损,用户会对企业的信任感下降,使潜在客户转移,广西销量大幅下滑。出现重大事故时,公关部门需要投入大量人力、物力向广大用户和媒体等解释原因,做好善后工作,即便如此,重新获得用户对企业的信任,也将是一个较为漫长的过程。
3 远程监控系统助力政府部门对区域电动汽车实现安全监管
政府部门可以实时掌握所管辖区域的电动汽车运营安全状况。安全生产作为考核地方政府的重要指标,电动汽车在本辖区内是否安全运营也是地方政府的主要关注点。目前,国家层面通过各种优惠政策大力推进电动汽车的发展。北京、上海、深圳等大城市已经纷纷进入电动汽车推广试点城市。由于电动汽车还处于快速发展阶段,所以很多不可预知的情况均有可能发生,政府部门也希望能实时掌握所有在本市试点的电动汽车的运营状况,以便及时掌握电动汽车的示范运营情况,以及为政府部门进一步做出正确的决策提供数据支持。此外,远程监控系统可以通过历史轨迹回放,展示车辆之前的行车轨迹,对公安机关部门侦破汽车盗窃和某些刑事案件提供有力的数据支撑。
4远程监控系统保障电动汽车用户行驶安全
个人用户可通过手机客户端实时查看车辆的基本信息。电动汽车的安全关系到每个用户的切身利益。远程监控系统正是为打消用户的顾虑而诞生。随着智能手机的快速普及,手机互联网与车联网已经深入老百姓的生活,各种手机APP应运而生,人与汽车之间不再局限于驾驶本身,而是增加了不少娱乐体验功能,用户与汽车的互动更加丰富,通过掌握电动汽车实时的基本数据,比如车辆位置、里程显示、车速、剩余电量等信息,提升用户的安全感。此外,用户通过手机APP查看车辆定位信息,可以及时了解车辆是否被盗开,以及车辆发生定位异常后可以跟踪其行车轨迹,为用户提供全方位的安全保障。而且,当电动汽车在运行过程中存在严重的安全隐患时,手机APP或者手机短信可接收到管理员发出的报警信息,信息提示会指导车主做出正确的处理方法,从而避免车辆安全风险进一步扩大。
5 远程监控系统报警机制
远程监控系统主要监控电动汽车行驶过程和充电过程中是否安全,只要监控的参数值到达预设的报警限值,则通过声音或者视觉报警的方式提示管理人员。本系统对电动汽车安全提供保障主要体现在以下3个方面。
5.1 事前预警
车辆行驶或者充电过程中,车载终端实时采集整车CAN数据并上传到监控平台,监控平台通过统计分析在线车辆是否正常运行,当实时上传的某个参数值达到设置的预警阀值时,则监控平台通过明显的标志呈现在监控平台上,或者以声音、短信形式提醒技术人员及时查看报警信息,评估后做出判断。对于报警等级为轻度、偶发性报警的情况,通过分析报警值出现前后各项参数的情况找出原因。对于报警等级为轻度且经常性复现的报警,通过对比报警发生的时间及相关参数,分析是零件设计问题还是预警阀值设置问题。若为零件本身设计缺陷所引起,则及时反馈给零部件供应商及时整改,反复推敲设计方案,深入论证,缜密考虑技术,确保无设计缺陷,以免引起重度严重事故。对于在较短时间内监控平台即发生严重报警的情况,监控平台管理员应能第一时间联系到车主,疏散车主及周边人员远离故障车辆,协调就近的维修店派遣维修人员赶往现场处理,故障解除后方可继续使用车辆。远程监控系统最大的特点是事前预警。当出现故障预警,技术人员通过分析数据,判断问题的严重等级,即可决策是否需要紧急处理。这是因为一旦事故发生,必然会造车人员或者财产方面的损失。相比事后报警,不管是对于企业还是对用户而言,事前预警需要付出的代价是最低的。
5.2 事中报警
当事故不可避免地发生时,对于事故发生的确切时间、引起事故的原因、事故责任的认定、事故材料的收集及事故报告出炉等都相当困难。而远程监控系统的数据采集部件,即车载终端,能够将事故发生瞬间之前的数据记录下来存储到本地的存储器中,并上传到监控平台。事故发生时,监控平台发出报警信息,或者即便事故发生时,数据没有及时上传到监控平台,也可以通过技术手段导出存储器中的数据进行分析,还原事故发生现场。
5.3 事后响应
事故发生后,远程监控系统可以提供紧急救援服务。因为远程监控系统具备及时触发报警和定位功能,所以.它可以在第一时间发现事故发生的时间和地点,可以协助呼叫救援车辆、救援人员赶赴现场。同时,技术人员根据上传监控平台的历史数据进行分析,可快速定位引发本次事故的源头,并协调安排离事故发生地较近的维修人员到事故现场解决技术问题。对于涉及设计缺陷引起的重大安全事故,远程监控系统能提供最直接的证据,这也为主机厂技术部门优化设计方案提供数据依据。
6 结语
综上所述,远程监控系统可以通过实时采集电池相关信息、整车运行数据,随时掌握车辆的运行状态,通过建立事前预警、事中报警、事后紧急响应等处理机制,完善远程监控系统的故障预警报警流程及配套措施,保障电动汽车的运营安全。
摘要：随着传统汽油车引起的环境污染问题日趋严重及石油等不可再生资源的日益枯竭,政府开始重点关注新能源汽车的发展。但是,锂离子电池技术目前尚未完全成熟,一些技术上的瓶颈尚未取得突破性进展,而且近年来电动汽车发生自燃、爆炸等报道见诸各大媒体,引发人们对电动汽车安全性的极大担忧。文章通过剖析远程监控系统工作原理及分析该系统如何为电动汽车提供安全保障,以消除广大用户对电动汽车的安全顾虑。
关键词：远程监控,电动汽车,安全
参考文献
[1]周雪松,许立瑾,邵宝福,等.基于GPRS远程监控系统的研究[J].机械设计与制造,2010(1):148-149.
[2]卜峰,李传江,李欢,等.基于GPS/GPRS的客车远程监控系统设计与实现[J].计算机测量与控制,2014(1):79-81.
[3]周新宇,姜久春,牛利勇,等.基于GPRS的纯电动汽车远程监控终端研究与设计[J].电测与仪表,2013(1 1):96-101.
[4]邱新红.基于GPS+GPRS的电动汽车运营监控系统设计研究[J].河北能源职业技术学院学报,2013(4):58-59.
汽车监控 篇9
项目来自上海汽车集团技术中心自主品牌研发中心。根据业主要求,本系统为加油区提供93#、97#、98#汽油、乙醇汽油和0#、-10#柴油。系统分为油罐区和实验区,油罐区分布有1 0个油罐,满足实验区的用油需求。系统中汽油和柴油的输送采用空气隔离泵(1:1),通过调节压缩空气进气压力来调节泵出口的压力。隔离泵的空气压缩管道上分别安装电磁阀,发生火灾时报警系统自动关闭压缩空气管道上的电磁阀,使空气隔离泵停止工作,确保安全。在试验区共有16个实验室,每个实验室的输油管路上安装有电磁阀,均能通过启动、停止和急停按钮控制电磁阀的开闭。项目要求当有危险情况发生时,能够使系统停止运行,实现系统的安全控制。
2 安全控制的实现方法
油品具有易燃、易爆、燃烧速度快、扑救难、损失大的特点,油品的也容易对环境造成污染,所以一旦发生意外事故保证系统处于安全状态,是保证油罐区和实验区的安全必不可缺少[1]。
系统中采用安全继电器来实现安全保护功能。将安全信号(急停开关)接入继电器,出现意外事故时,按下紧急停止按钮,使继电器动作,切断各回路的电源,系统停止运行,保证人员和现场环境的安全。
3 控制方案
监控系统结构示意图如下:
监控系统的主控制器采用SIEMENS S7-300系列PLC结合触摸屏HMI,实现对该实验中心输油系统的实时监控和操作。本控制系统设有两个电气控制柜,一个是汽油库油罐区P L C控制柜(主控柜),一个是实验区PLC控制柜。两个控制柜均采用SIEMENS S7-300PLC。在每个控制柜内均接有安全继电器和紧急停止按钮,一旦发生危险,就可以按下急停按钮使系统停止运行,实现安全控制功能。
4 硬件系统构成
该输油系统上位机采用S I E M E N S的多功能面板(MP),下位机采用S7-300 PLC。下位机负责采集现场各个油罐液位传感器的信号,读取电磁阀控制信号和电磁阀状态信息等。输出信号包括各个油罐的液位值,各个电磁阀的开闭状态,故障报警信号等。触摸屏可以显示各油罐的液位信息和报警信息,控制实验是电磁阀的开闭和实现系统参数的在线设定。S7-300 PLC与触摸屏之间采用M P I通讯。两个控制柜的P L C之间通过PROFIBUS-DP总线连接。
4.1 上位机硬件
本系统采用的是西门子的M P 3 7 0多功能面板MP370 12"触摸屏,像素600*800,256色的TFT触摸型显示器,宽屏幕335*275。MP370有一个RS-232/TTY接口、一个RS-232接口、一个RS-422/RS-485接口、一个以太网接口和一个USB接口。此外,还有一个PC卡插槽和一个CF卡插槽等[2]。
4.2 下位机硬件
本控制系统主要有两个PLC控制柜组成,一个是汽油库油罐区PLC控制柜,一个是实验区PLC控制柜。油罐区控制柜接入的是各个油罐阀的开闭状态的信号、各个汽油罐的液位信号、紧急停止和油罐区消防报警信号等。实验区控制柜接入的是各实验室的电磁阀的控制信号以及实验区的消防报警信号和各电磁阀状态的指示信息。
本系统中两个控制柜均选用CPU 313C-2DP分布式结构紧凑型CPU,具有内置的数字量I/O可以直接连接过程信号,2个模拟量输入模块,5个数字量输入模块,2个数字量输入输出模块,1个数字量输出模块。两个P L C控制柜中硬件模块如下:
4.3 双CPU结构
系统采用双CPU结构,两个CPU之间采用主从通信方式。油罐区S7-300 PLC为主站,实验区PLC为从站。
4.3.1 网络组态
在STEP 7中建立两个S7-300站,分别配置主从站的硬件组态,设置主、从站的工作模式,设置主站地址为2,从站地址为3。设置主从站的传输率1.5Mbps,配置文件设为DP,各模块输入输出地址为系统默认[3]。最终得到的组态如图2所示。
5 油罐液位计算
由于本系统采用的液位计输出的是4-20mA的模拟电流,并非实际的液位值,需要将电流信号转换为对应的液位值。STEP7软件的系统库中提供了用于模拟量转换的块FC105和FC106。以1#油罐为例,系统中液位计采用2线制接法,油罐液位的范围是0-240cm,则调用块FC105,输出结果到MD22,如图3。
液位处理报警线附近时,由于液位波动,系统就会一直报警。采用比较指令和脉冲定时器(SP)实现。若实际液位连续超过报警液位30s,就会发出报警信息,否则不报警。程序如下(以1#油罐为例)。
6 组态界面
监控系统的功能
(1)主画面切换:实现各监控画面的转换。根据需要实现在触摸屏上画面之间的转换,例如在主画面、汽油罐、实验室电磁阀控制画面、参数设定、报警画面之间的切换。
(2)油罐区汽油罐监控:通过棒图、I/O域显示各个汽油罐的液位、上下限报警值、用油量和剩余油量等参数信息。
(3)实验区电磁阀监控:通过功能按钮实现对实验室电磁阀的开启、停止以及急停操作,并能实现电磁阀开启和关闭状态的显示。如图5所示。
图5实验室监控画面
(4)参数设定:具有修改参数设定值权限的操作员可以进入参数设定界面,进行参数的设定和修改,例如油罐液位超高低位报警和高低位报警值的设定。
(5)报警功能:PLC采集到的油罐的液位值与设定的报警值进行比较,根据设定的报警值产生相应的报警信息,在显示屏上显示出来。
7 进一步的改进方法
系统中对危险情况的处理是通过安全继电器切断各回路电源是整个系统停止运行,在保证安全的情况下也见降低了系统的运行效率。对此,可以采用1点或多点的安全控制策略,发生危险时,使危险区域的系统处于停止状态,而安全区域的系统处于可运行状态,提高系统的效率。可以采用安全集成系统,通过一条总线将安全信号和标准信号接入控制器,节省了外部的接线成本。同时控制器可以通过安全总线Profisafe与上位机通讯,使安全控制从现场控制层扩展到网络层,保证整个监控网络的安全[4]。
8 结束语
本文介绍了汽车发动机试验台供油系统,介绍了系统的硬件和软件组成,系统实现安全控制的措施,满足所希望的监控要求,实现了对整个系统的安全监控。最后提出了应用安全集成系统改进安全控制的措施。
参考文献
[1]张卫华,吴重光,姜春明.油库灌区安全生产监控系统[J].石油化工自动化,2004(5):32-33.
[2]廖常初.西门子西门子人机界面组态与应用技术[M].北京:机械工业出版社,2008.
[3]S7-300系列PLC和WINCC组态软件使用手册[Z].SIEMENS公司.