[發明專利]基于以太網的燃料電池遠程監控系統及實時監控方法

無效

• 申請號: 201110421874.0
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102496731A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 石英;全書海;全睿;朱琛;余珍珠;馮倩;魏飛
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H04L29/08
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

技術領域

本發明屬于燃料電池的監控領域，具體的是一種基于以太網的燃料電池遠程監控系統及實時監控方法。

背景技術

燃料電池是一種把存儲在燃料和氧化劑中的化學能轉化為電能的能量轉換裝置，作為一種新型的綠色能源，其特有的高效率、工作溫度低、發電效率高、噪聲低零排放等諸多優點受到人們的普遍關注，已逐步成為新能源開發利用的一個重要方向。燃料電池的諸多優點決定了它在固定發電系統、現場用電源、分布式電源、空間飛行器電源及交通工具用電源方面有廣闊的應用前景。

由于燃料電池系統存在結構復雜、運行使用過程中變化較大、運行需要具備不間斷工作的特性，必須對燃料電池的運行參數進行實時監測和控制。如果出現故障，未能及時檢測，并采取相應處理措施，將會導致系統無法正常工作，甚至使燃料電池電源受到不可恢復的永久性損壞或重大安全事故。

我國燃料電池研發起步晚、規模小、技術實力薄弱，特別是監控系統的研究尚處于起步階段，研發一套低成本、高可靠、可擴展的燃料電池遠程監控系統具有十分重要的意義。通過本發明的現場監控單元或遠程監控站，可以隨時了解到燃料電池的各種運行參數，如溫度、濕度、電壓、電流等。因此實現對燃料電池系統高效、全面、實時的監測和控制功能，對燃料電池系統的可靠、穩定運行具有很好的現實意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以實現對N個不同地點的燃料電池電源系統數據進行實時采集和快速集中，還可通過以太網遠程監測燃料電池電源系統的運行參數，并遠程監控現場設備的基于以太網的燃料電池遠程監控系統及實時監控方法，以克服現有技術的不足。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種基于以太網的燃料電池遠程監控系統，

包括現場監控器、中央服務器以及遠程監控站，其特點是：

現場監控器：獲取燃料電池電源系統的現場主控制器和巡檢單元發送的燃料電池電源系統總電壓、總電流、凈輸出電流、進口溫度、出口溫度、氫氣高壓壓力、氧氣進口壓力、風機給定、控制方式等實時數據，并將其發送至中央服務器；

中央服務器：接收并存儲由現場監控器提供的燃料電池現場的實時數據，將其以網頁形式發布到以太網。

遠程監控站：通過以太網監測中央服務器發布的燃料電池現場實時信息，還可發出控制指令，經中央服務器轉發至現場監控器。

所述現場監控器包括嵌入式終端、CAN通信模塊、以太網模塊、顯示和用戶操作單元，嵌入式終端是核心監控單元，嵌入式終端擴展了Flash、SDRAM存儲器、電源模塊、看門狗和實時時鐘單元；CAN通信模塊由CAN控制器來實現CAN總線的讀寫操作，CAN控制器與嵌入式終端之間通過SPI總線進行讀寫；以太網模塊由以太網MAC控制器和物理層接口兩大部分組成；顯示和用戶操作單元由電阻式觸摸屏和液晶顯示屏組成，其中觸摸屏接收本地操作人員的操作指令，液晶顯示器顯示實時數據和圖形化界面。

所述現場監控器中的嵌入式終端通過CAN通信模塊連接至CAN總線，實時獲取現場主控制器和巡檢單元發送的燃料電池運行參數及狀態數據；嵌入式終端通過以太網模塊和中央服務器建立網絡連接，向中央服務器發送燃料電池的運行參數及狀態，同時來自遠程監控站的指令也可以通過中央服務器發送至嵌入式終端，從而進行遠程控制；嵌入式終端通過接口與顯示和用戶操作單元相連，進行狀態、信號顯示和操作指令傳輸。

本發明還提供了一種基于以太網的燃料電池遠程實時監控方法，其方法是：所述現場監控器采用CAN數據接收線程、監控參數刷新線程以及遠程數據發送線程的3個線程來實現實時監控，具體為：

首先，設定CAN讀寫緩沖區，數據塊字節數，啟動CAN數據接收線程：考慮到嵌入式終端的處理速度，為了實時顯示最新狀態的數據，對來自CAN總線的數據進行分批讀取和存儲，在嵌入式終端中開辟空間均為n個字節的寫緩沖區和讀緩沖區，將來自CAN總線的數據寫入寫緩沖區，檢測寫緩沖區是否已滿，若否，則繼續讀取；若是，則將寫緩沖區寫入讀緩沖區，并清空寫緩沖區，將讀緩沖區數據寫入二進制文件進行存儲，發送刷新消息和遠程發送消息，初始化監控參數，啟動監控參數刷新線程：當收到刷新消息時，對讀緩沖區數據采樣，讀取一幀合法數據后，進行處理和顯示；同時，操作人員可根據顯示數據進行相應操作，設定遠程監控中心IP地址，端口號，建立連接，啟動遠程發送線程：當收到遠程發送消息時，將讀緩沖區數據經置亂加密、密鑰隱匿生成TCP數據包后發送到中央服務器；