一种基于云边端融合的燃料电池测试系统数据处理方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于云边端融合的燃料电池测试系统数据处理方法，包括终端设备、边缘服务器、本地数据库、云服务器以及客户端；所述终端设备为燃料电池状态测试系统，利用传感器获取状态数据，并将所述状态数据发送至所述边缘服务器；所述边缘服务器对由所述终端设备发送的状态数据进行实时的数据处理和状态分析，同时将状态数据实时发送至所述本地数据库和所述云服务器中进行储存；所述云服务器提供计算能力，实现对目标数据的储存、分析，并将处理之后的数据反馈至所述客户端进行可视化展示。本发明专利技术采用“云+边+端”的管理和解决方案，可以对燃料电池运行状态实时采集并进行分析，优化燃料电池测试系统的数据采集和分析决策功能。功能。功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于云边端融合的燃料电池测试系统数据处理方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池测试系统数据处理
，特别涉及一种基于云边端融合的燃料电池测试系统数据处理方法。

技术介绍

[0002]当今世界已进入数字化技术大变革时期，新一代信息技术发展迅猛，为产业结构、社会治理和生活方式都带来了重大变化，而随着产业政策的逐步实施，我国工业互联网市场规模逐年扩大，增长率保持在10％以上的高水平发展。为了满足对数据采集和储存的需求，使得数据共享在更大范围内安全、可靠、便携，就离不开云平台技术的支持。
[0003]燃料电池作为一种电化学产品，其健康状态受实际充放电特性、环境温度、放电深度、荷电状态等诸多因素影响，特别在燃料电池组应用中，随着各单体电池间参数差异逐渐扩大，整个电池组的性能将急剧恶化。目前燃料电池技术虽均取得了长足的进步发展，但市场上的燃料电池测试系统在数据采集的兼容性和实时性上都还存在很多的问题。
[0004]因此，实现燃料电池单体、电堆及系统综合测试台实时数据采集，对电池系统的管理、维护以及预防故障的发生具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于云边端融合的燃料电池测试系统数据处理方法，其目的是为了解决
技术介绍
中对燃料电池测试系统状态数据采集不够科学、不够客观的技术问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供的一种基于云边端融合的燃料电池测试系统数据处理方法，包括终端设备、边缘服务器、本地数据库、云服务器以及客户端；
[0007]所述终端设备为燃料电池状态测试系统，利用传感器获取包括燃料电池单体、电堆及系统综合测试台的状态数据，并将状态数据发送至所述边缘服务器；其中，利用传感器获取的包括温度、湿度、电压、电流在内的参数为状态数据；
[0008]所述边缘服务器对由所述终端设备发送的状态数据进行实时的数据处理和状态分析，同时所述边缘服务器将燃料电池单体、电堆及系统综合测试台的状态数据实时发送至所述本地数据库和所述云服务器中进行储存；
[0009]所述本地数据库用于储存来自所述边缘服务器发送的状态数据，在网络中断或所述云服务器遭受攻击，导致所述云服务器无法使用时，提供可靠的数据储存服务，防止数据丢失；
[0010]所述云服务器提供计算能力，实现对来自所述边缘服务器发送的状态数据的储存、分析，并将处理之后的数据反馈至所述客户端进行可视化展示；
[0011]所述客户端包括局域网客户端及互联网客户端，所述局域网客户端与所述本地数据库连接，所述互联网客户端与所述云服务器连接。
[0012]优选地，所述终端设备中的所述传感器按照能量供应方式包括有线传感器、微功耗无线传感器、低功耗无线传感器；
[0013]对局部放电、包括振动在内的采样频率低、单次采集功耗大的低功耗传感器，采用低功耗传感网进行组网，所述低功耗无线传感器可以直接与所述边缘服务器进行连接，也可以经由一个或者多个汇聚节点，最终对接至所述边缘服务器端进行数据处理和传输；
[0014]对包括温度、压力、湿度和电流在内的，电池供电、自取能、数据量小的微功耗无线传感器，通过所述微功耗无线传感网与汇聚节点连接，汇聚节点与所述边缘服务器端采用低功耗无线传感网组网进行连接；
[0015]将所述有线传感器与汇聚节点通过有线通讯协议进行连接，汇聚节点与所述边缘服务器端采用有线通讯协议组网。
[0016]优选地，所述终端设备中的所述传感器按照测量的物理量分类包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、电流计、电压计、位移传感器。
[0017]优选地，所述云服务器对目标数据分析具体包括：
[0018]步骤S31、获取燃料电池单体、电堆及系统综合测试台的包括电池电压、电流、温度、湿度的状态数据；
[0019]步骤S32、根据评价方向确定燃料电池电压指标、电流指标、温度指标和湿度指标以及对应的权重；
[0020]步骤S33、对燃料电池单体、电堆及系统综合测试台的运行状态和性能进行评估和状态分级。
[0021]优选地，所述步骤S33中的状态性能评估和状态分级具体为：
[0022]状态性能评估中，燃料电池健康等级判定规则为：集合A中为依据端电压筛选出的异常电池，集合B中为依据温升筛选出的异常电池，集合C中为依据内阻筛选出的异常电池；
[0023]对应的状态分级包括I级、II级及III级；健康等级为III级的燃料电池为失效程度最高的电池，为满足集合A、集合B和集合C中三项标准的电池；健康等级为II级的燃料电池为满足集合A、集合B和集合C中两项标准的电池；健康等级I级的燃料电池为只符合集合A、集合B和集合C中一项标准的电池；不属于集合A、集合B和集合C任何一个集合的则归类为健康电池。
[0024]优选地，所述边缘服务器对由所述终端设备发送的状态数据进行实时的数据处理和状态分析包括燃料电池系统数据反馈及燃料电池系统异常数据识别；
[0025]其中燃料电池系统数据反馈具体为：燃料电池单体、电堆及系统综合测试台的关键数据由两个传感器进行反馈；
[0026]燃料电池系统异常数据识别包括：
[0027]步骤S221、对传感器数据进行检查，传感器设备状态异常时判定数据异常；
[0028]步骤S222、对传感器数据进行界限值检查，传感器数据超出规定范围时判定数据异常；
[0029]步骤S223、对传感器数据进行时间一致性检查，传感器数据发生跳变或长时间不变时判定数据异常；
[0030]步骤S224、对两个传感器数据序列的变化趋势、数据偏差采用相关性检验和差异性检验的方法进行判断，若通过两个检验，则进行数据采集。
[0031]优选地，所述两个传感器反馈的数据相关性检验适用于Kendall秩相关(Kendall Rank Correlation,肯德尔相关系数，也称为Kendall
’
s tau coefficient，通常用希腊字
母τ表示)检验方法进行判断，所述Kendall秩相关检验方法的原理为：
[0032]n对温度反馈值(x1,y1),(x2,y2),
…
,(x
n
,y
n
)，若(x
j
‑
x
i
)
×
(y
j
‑
y
i
)＞0对于i,j＝1,2,
…
,n，则(x
i
,y
i
)与(x
j
,y
j
)是一致的；反之，则两者不一致；
[0033]其中，i为传感器的第i次测试，j为传感器的第j次测试；x
i
为第一个传感器的第i次测试，x
j
为第一个传感器的第j次测试；y
i
为第二个传感器的第i次测试，y
j
为第二个传感器的第j次测试；Kenda本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于云边端融合的燃料电池测试系统数据处理方法，其特征在于：包括终端设备、边缘服务器、本地数据库、云服务器以及客户端；所述终端设备为燃料电池状态测试系统，利用传感器获取包括燃料电池单体、电堆及系统综合测试台的状态数据，并将状态数据发送至所述边缘服务器；其中，利用传感器获取的包括温度、湿度、电压、电流在内的参数为状态数据；所述边缘服务器对由所述终端设备发送的状态数据进行实时的数据处理和状态分析，同时所述边缘服务器将燃料电池单体、电堆及系统综合测试台的状态数据实时发送至所述本地数据库和所述云服务器中进行储存；所述本地数据库用于储存来自所述边缘服务器发送的状态数据，在网络中断或所述云服务器遭受攻击，导致所述云服务器无法使用时，提供可靠的数据储存服务，防止数据丢失；所述云服务器提供计算能力，实现对来自所述边缘服务器发送的状态数据的储存、分析，并将处理之后的数据反馈至所述客户端进行可视化展示；所述客户端包括局域网客户端及互联网客户端，所述局域网客户端与所述本地数据库连接，所述互联网客户端与所述云服务器连接。2.根据权利要求1所述的一种基于云边端融合的燃料电池测试系统数据处理方法，其特征在于，所述终端设备中的所述传感器按照能量供应方式包括有线传感器、微功耗无线传感器、低功耗无线传感器；对局部放电、包括振动在内的采样频率低、单次采集功耗大的低功耗传感器，采用低功耗传感网进行组网，所述低功耗无线传感器可以直接与所述边缘服务器进行连接，也可以经由一个或者多个汇聚节点，最终对接至所述边缘服务器端进行数据处理和传输；对包括温度、压力、湿度和电流在内的，电池供电、自取能、数据量小的微功耗无线传感器，通过所述微功耗无线传感网与汇聚节点连接，汇聚节点与所述边缘服务器端采用低功耗无线传感网组网进行连接；将所述有线传感器与汇聚节点通过有线通讯协议进行连接，汇聚节点与所述边缘服务器端采用有线通讯协议组网。3.根据权利要求2中所述的一种基于云边端融合的燃料电池测试系统数据处理方法，其特征在于，所述终端设备中的所述传感器按照测量的物理量分类包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、电流计、电压计、位移传感器。4.根据权利要求1所述的一种基于云边端融合的燃料电池测试系统数据处理方法，其特征在于，所述云服务器对目标数据分析具体包括：步骤S31、获取燃料电池单体、电堆及系统综合测试台的包括电池电压、电流、温度、湿度的状态数据；步骤S32、根据评价方向确定燃料电池电压指标、电流指标、温度指标和湿度指标以及对应的权重；步骤S33、对燃料电池单体、电堆及系统综合测试台的运行状态和性能进行评估和状态分级。5.根据权利要求4所述的一种基于云边端融合的燃料电池测试系统数据处理方法，其特征在于，所述步骤S33中的状态性能评估和状态分级具体为：
状态性能评估中，燃料电池健康等级判定规则为：集合A中为依据端电压筛选出的异常电池，集合B中为依据温升筛选出的异常电池，集合C中为依据内阻筛选出的异常电池；对应的状态分级包括I级、II级及III级；健康等级为III级的燃料电池为失效程度最高的电池，为满足集合A、集合B和集合C中三项标准的电池；健康等级为II级的燃料电池为满足集合A、集合B和集合C中两项标准的电池；健康等级I级的燃料电池为只符合集合A、集合B和集合C中一项标准的电池；不属于集合A、集合B和集合C任何一个集合的则归类为健康电池。6.根据权利要求1所述的一种基于云边端融合的燃料电池测试系统数据处理方法，其特征在于，所述边缘服务器对由所述终端设备发送的状态数据进行实时的数据处理和状态分析包括燃料电池系统数据反馈及燃料电池系统异常数据识别；其中燃料电池系统数据反馈具体为：燃料电池单体、电堆及系统综合测试台的关键数据由两个传感器进行反馈；燃料电池系统异常数据识别包括：步骤S221、对传感器数据进行检查，传感器设备状态异常时判定数据异常；步骤S222、对传感器数据进行界限值检查，传感器数据超出规定范围时判定数据异常；步骤S223、对传...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁小芳，陈羿宗，李哲，王金磊，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：