何承禹
四川天喜车用空调股份有限公司 637000
摘要：为了获取空调的实时运行数据，分析空调的运行性能,开发一种基于CAN总线与WiFi数据传输的远程监控系统具有十分重要的意义。通过CAN总线,获取空调在电动大巴行驶过程中的各种运行数据,然后通过移动无线网络（由安卓、苹果手机设置的WiFi共享热点或由独立的3G/4G无线路由建立的WiFi热点），将数据传输到构建于阿里云的数据平台上，对空调运行状态进行实时监控。基于该技术方案最终建立车载空调远程监控系统,实时采集空调运行数据，实现车载空调数据的远程传输，通过运行性能分析促进车载空调控制策略的优化。通过实际试车验证，数据传输模块能够在整车环境中稳定的传输数据，远程监控系统能够正常运行。该方案为电动大巴空调的远程监控提供了一种参考，具有一定的应用价值。
关键词：电动大巴空调；SEAJ1939；数据分析;远程监控
引言
本文的项目背景来源于深圳市汇川技术股份有限公司的工程项目，现已完成电动大巴车载空调ECU与控制面板的开发，为了实现对已投放南充公交运行的空调ECU运行情况进行连续检测，决定开发一种车载空调远程监控系统。本设计基于深圳市汇川技术股份有限公司已开发的WiFi模块，车载空调的运行数据通过CAN总线收集并整理，然后通过UART接口将数据传输给WiFi模块，最后由WiFi模块通过路由（由安卓或者苹果手机设置的热点，或者公交车上的无线热点），将空调数据通过移动网络发送到深圳市汇川技术股份有限公司工业互联网监控平台，进行数据存储、分析。现阶段已经完成数据传输模块的软硬件设计，并且于2018年9月份在南充公交试验，并实现了数据的远程传送。
1·电动大巴车载空调远程监控系统原理
车载空调远程监控系统由数据传输模块、WiFi模块、手机路由和后台数据分析系统构成。空调数据通过CAN总线从空调ECU采集，传向数据传输模块，然后由串口将数据送到WiFi模块。WiFi模块通过路由（由2G/3G/4G手机设置的WLAN）连接凯内网络科技的iHA数据平台，最后由后台进行数据分析。本方案与传统的远程监控系统相比，具有结构简单，成本低廉，不需要嵌入3G/4G模块，利用已经发的WiFi模块，无线热点可以由手机生成或者连接车上的WiFi，即可实现数据的采集。数据传输模块中8位微处理器即可满足要求，可以降低开发成本；同时具有数据传输速率快的优点。
1.1空调与数据传输模块间的通讯协议设计
为了保证通讯双方，即空调ECU和数据传输模块之间能够准确的进行数据通信，根据SAEJ1939帧格式及参数组的定义，对传输的各种信号设计了合理的应用层协议。
为了准确的了解空调的实时运行状态，不仅仅需要将与空调相关的数据上传，还需要将电动大巴相关的数据上传，有助于了解当时空调的运行环境。根据不同信号本身的变化频率和波动，其发送的周期也应该不一样。例如，压缩机的转速，为了提高信息的实时性，可以将周期定义为50ms；而像压缩机的工作电压这类变化缓慢的数据，可以将周期定义为1s。SAE-J1939协议方便设计信号的优先级别，所以根据信的重要程度，可以将各种信号的优先级别设置的不一样。由于SAE-J1939有的参数组（PGN）已经被定义。
2数据传输模块
本模块的主要功能是收集电动大巴空调的运行数据，并且将数据传输到平台上。由于电动大巴上存在较强的电磁干扰，所以对空调ECU与数据传输模块之间的通讯可性和抗干扰性提出了较高的要求。
因此两者之间采用了CAN通讯的方式，并且硬件设计和PCB板布线需要认真考虑。本模块中的处理器采用美国微芯（Micro?chip）公司的PIC18F25K80单片机，该单片机带有CAN控制器，符合CAN2.0BActive规范，带有6个可编程接收/发送缓冲区，3个带有优先级的专用发送缓冲区，2个专用接收缓冲区，16个可动态关联的29位完全接收过滤器，3个29位完全接收屏蔽器。TJA1042是一款高速CAN收发器，是CAN控制器和物理总线之间的接口，为CAN控制器提供差动发送和接收功能。该收发器专为汽车行业的高速CAN应用设计，具有极低的电磁辐射（EME）特性，超强的抗电磁干扰（EMI）性能，传输速率高达1Mbit/s。LM2596-ADJ是具有3A电流负载能力的单片降压开关稳压器（Buck），有着极好的线性和负载调节特性，外围电路简单，大大简化了开关电源电路的设计。
本电路包含：控制器、收发器、保护电路三大部分。CAN控制器可以实现物理层和数据链路层的所有功能，通讯协议主要通过它完成。本设计中采用内嵌CAN总线控制器的单片机PIC18F25K80，收发器TJA1042。保护部分对电
路的稳定性和抗干扰能力有较大的影响。
4测试分析
为了验证所研发的远程监控系统数据传输的稳定性，同时验证空调性能，分析控制策略的合理性。进行实车验证测试，测试人员在监控平台可以实时查看电动大巴空调运行情况，并且可以通过指令进行远程控制空调。空调控制系统的控制策略是根据公式Tval=SET-TR-0.1TAM来决定压缩机、蒸发风机的转速，冷凝风机由压力开关的压力值决定，其中，SET是设定温度，TR是车内温度,TAM是车外温度。假如Tval的值小于1，则空调开始工作；若Tval大于1则空调停止工作，进而对车内的温度
进行调控。测试开始时先获取电动大巴车载环境相关数据，例如车内温度、空调系统的压力值，然后通过监控软件设定温度，发送指令，命令空调工作。然后获取空调的实时运行数据，分析空调实际运行是否符合控制策略，空调性能如何。
5结语
为了验证新开发的空调控制系统运行是否正常，结合了电动大巴空调监控的实际需要和情况，设计了整个监控系统软硬件，包括了数据传输模块的软硬件设计、监控软件界面、空调监控系统。测试结果表明，不论是空调性能、空调的控制策略以及数据传输的稳定性都达到了设计的要求。所设计的电动大巴空调远程监控系统可以为自动化检测系统设计提供一定的参考。
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