基于以太网的燃料电池远程监控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及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；其中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；中央服务器包括Web服务器模块、数据传输模块和数据存储模块；嵌入式终端通过CAN控制总线接收来自现场主控器和巡检单元发送的燃料电池实时数据，然后将接收到的数据通过以太网模块发送，网络架构采用C/S模式。本实用新型专利技术能应用于不同地点N个燃料电池电源系统的远程监控与故障诊断，通过以太网能同时监控N个地点的燃料电池电源系统，提高燃料电池使用过程中的安全性，方便维护。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术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。
技术介绍
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。通过本技术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。
技术实现思路
本技术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，以克服现有技术的不足。为实现上述目的，本技术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、中央服务器和远程监控站，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，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。所述远程监控站可为接入以太网并配置了网页浏览器的计算机、手机或其他能够接入以太网并配置了网页浏览器的装置。所述中央服务器与远程监控站之间采用B/S结构建立网络构架，两者通过以太网进行通信，遵守TCP/IP网络协议；远程监控站作为浏览器，中央服务器作为服务器端；远程 监控站向中央服务器发出服务请求，服务器收到请求后，提供相应的服务。本技术能应用于不同地点N个燃料电池电源系统的远程监控与故障诊断，通过以太网能同时监控N个地点的燃料电池电源系统，提高燃料电池使用过程中的安全性，方便维护。附图说明图I是本技术的系统结构框图。图2是本技术的现场监控器结构框图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步详细描述。本技术的基于以太网燃料电池远程监控系统可以同时监控不同地点的N个燃料电池电源系统，该系统包括现场监控器、中央服务器和远程监控站(图I)。基于以太网燃料电池用远程监控系统的现场监控器由嵌入式终端、CAN通信模块、以太网模块、显示和用户操作单元组成，如图2所示。现场监控器用于获取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。嵌入式终端采用三星的S3C2440作为ARM9微处理器，其扩展了 NOR FLASH、NANDFLASH、SDRAM存储器、电源模块、看门狗和实时时钟单元；N0R FLASH用来存储BIOS，NANDFLASH用来存储Windows CE系统镜像，SDRAM则作为系统运行的内存，三种存储器通过地址总线和数据总线同ARM9处理器相连；电源模块用来给整个嵌入式终端供电；看门狗单元的作用就是当系统“跑飞”而进入死循环时，恢复系统的运行，增加系统的稳定性；实时时钟单元包括一个高精度32. 768KHz晶振和电阻电容，可以提供可靠的系统时间。CAN通信模块由CAN控制器MCP2510来实现CAN总线的读写操作，MCP2510与嵌入式终端之间通过SPI总线进行读写。嵌入式终端通过CAN控制器MCP2510和CAN收发器MCP2551连接至CAN总线，MCP2510用来发送和接收标准或扩展报文，MCP2551作为MCP2510与物理总线的接口，把CAN控制器生成的数字信号转换成为适合总线传输的差分信号。嵌入式终端通过CAN控制总线接收来自现场主控单元和巡检单元发送的实时数据。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。嵌入式终端通过以太网模块和中央服务器建立网络连接。数据传输过程中，先由S3C2400完成DM9000A的初始化，将S3C2400中来自燃料电池现场的数据进行以太网帧封装发送，对接收到的数据帧，去掉以太网头并进行CRC校验，并存入接收缓存；DM9000A通过RJ-45接收中央服务器中的指令，或发送来自现场监控器的燃料电池实时数据，再由RJ-45传送到中央服务器。显示和用户操作单元由液晶显示屏和电阻式触摸屏组成。其中，液晶显示屏用于显示图形化界面，触摸屏可以接收本地操作人员的操作指令。嵌入式终端通过ADC&触摸屏接口及IXD CONTROLLER与显示和用户操作单元相连，进行信号显示和操作指令的传输。中央服务器由Web服务器模块、数据传输模块和数据存储模块组成，负责接收、存储燃料电池电源系统的现场实时数据，并将其以网页形式发布到以太网。Web服务器模块包括登录、监控和系统设置3个功能模块，用以实现WEB服务器的远程登录和数据传输模块联机。首先，中央服务器中数据传输模块通过以太网接收现场监控器采集的实时数据，然后通过数据存储模块存储。中央服务器中Web服务器模块可远程登录多个现场监控器，用于对一台或多台燃料电池的运行状态进行监视和控制，通过数据传输模块从燃料电池现场设备获取数据，并将命令通过数据传输模块转发给燃料电池现场设备。现场监控器与中央服务器之间采用交互性强的C/S结构建立网络构架，两者通过以太网进行基于TCP/IP协议的通信；现场监控器为客户端，中央服务器作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于 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、进ロ温度、出口温度、氢气高压压力、氧气进ロ压力、风机给定以及控制方式实时数据，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。2.如权利要求I所述的基于以太网的燃料电池远程监控系统，其特征在于所述现场监控器包括嵌入式終端、CAN通信模块、以太网模块、显示和用户操作単元，嵌入式终端是核心监控单元，CAN通信模块由CAN控制器来实现CAN总线的读写操作，CAN控制器与嵌入式終端之间通过SPI总线进行读写；以太网模块由以太网MAC控制器和物理层接ロ两大部分组成；显示和用户操作単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...

【专利技术属性】
技术研发人员：石英，程姝，全书海，全睿，王影，张爽，张晓琳，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：实用新型
国别省市：