[发明专利]基于以太网的燃料电池远程监控系统及实时监控方法

说明书

技术领域

本发明属于燃料电池的监控领域，具体的是一种基于以太网的燃料电池远程监控系统及实时监控方法。

背景技术

燃料电池是一种把存储在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的能量转换装置，作为一种新型的绿色能源，其特有的高效率、工作温度低、发电效率高、噪声低零排放等诸多优点受到人们的普遍关注，已逐步成为新能源开发利用的一个重要方向。燃料电池的诸多优点决定了它在固定发电系统、现场用电源、分布式电源、空间飞行器电源及交通工具用电源方面有广阔的应用前景。

由于燃料电池系统存在结构复杂、运行使用过程中变化较大、运行需要具备不间断工作的特性，必须对燃料电池的运行参数进行实时监测和控制。如果出现故障，未能及时检测，并采取相应处理措施，将会导致系统无法正常工作，甚至使燃料电池电源受到不可恢复的永久性损坏或重大安全事故。

我国燃料电池研发起步晚、规模小、技术实力薄弱，特别是监控系统的研究尚处于起步阶段，研发一套低成本、高可靠、可扩展的燃料电池远程监控系统具有十分重要的意义。通过本发明的现场监控单元或远程监控站，可以随时了解到燃料电池的各种运行参数，如温度、湿度、电压、电流等。因此实现对燃料电池系统高效、全面、实时的监测和控制功能，对燃料电池系统的可靠、稳定运行具有很好的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以实现对N个不同地点的燃料电池电源系统数据进行实时采集和快速集中，还可通过以太网远程监测燃料电池电源系统的运行参数，并远程监控现场设备的基于以太网的燃料电池远程监控系统及实时监控方法，以克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于以太网的燃料电池远程监控系统，

包括现场监控器、中央服务器以及远程监控站，其特点是：

现场监控器：获取燃料电池电源系统的现场主控制器和巡检单元发送的燃料电池电源系统总电压、总电流、净输出电流、进口温度、出口温度、氢气高压压力、氧气进口压力、风机给定、控制方式等实时数据，并将其发送至中央服务器；

中央服务器：接收并存储由现场监控器提供的燃料电池现场的实时数据，将其以网页形式发布到以太网。

远程监控站：通过以太网监测中央服务器发布的燃料电池现场实时信息，还可发出控制指令，经中央服务器转发至现场监控器。

所述现场监控器包括嵌入式终端、CAN通信模块、以太网模块、显示和用户操作单元，嵌入式终端是核心监控单元，嵌入式终端扩展了Flash、SDRAM存储器、电源模块、看门狗和实时时钟单元；CAN通信模块由CAN控制器来实现CAN总线的读写操作，CAN控制器与嵌入式终端之间通过SPI总线进行读写；以太网模块由以太网MAC控制器和物理层接口两大部分组成；显示和用户操作单元由电阻式触摸屏和液晶显示屏组成，其中触摸屏接收本地操作人员的操作指令，液晶显示器显示实时数据和图形化界面。

所述现场监控器中的嵌入式终端通过CAN通信模块连接至CAN总线，实时获取现场主控制器和巡检单元发送的燃料电池运行参数及状态数据；嵌入式终端通过以太网模块和中央服务器建立网络连接，向中央服务器发送燃料电池的运行参数及状态，同时来自远程监控站的指令也可以通过中央服务器发送至嵌入式终端，从而进行远程控制；嵌入式终端通过接口与显示和用户操作单元相连，进行状态、信号显示和操作指令传输。

本发明还提供了一种基于以太网的燃料电池远程实时监控方法，其方法是：所述现场监控器采用CAN数据接收线程、监控参数刷新线程以及远程数据发送线程的3个线程来实现实时监控，具体为：

首先，设定CAN读写缓冲区，数据块字节数，启动CAN数据接收线程：考虑到嵌入式终端的处理速度，为了实时显示最新状态的数据，对来自CAN总线的数据进行分批读取和存储，在嵌入式终端中开辟空间均为n个字节的写缓冲区和读缓冲区，将来自CAN总线的数据写入写缓冲区，检测写缓冲区是否已满，若否，则继续读取；若是，则将写缓冲区写入读缓冲区，并清空写缓冲区，将读缓冲区数据写入二进制文件进行存储，发送刷新消息和远程发送消息，初始化监控参数，启动监控参数刷新线程：当收到刷新消息时，对读缓冲区数据采样，读取一帧合法数据后，进行处理和显示；同时，操作人员可根据显示数据进行相应操作，设定远程监控中心IP地址，端口号，建立连接，启动远程发送线程：当收到远程发送消息时，将读缓冲区数据经置乱加密、密钥隐匿生成TCP数据包后发送到中央服务器；