北京市纯电动汽车

北京市纯电动汽车远程（实时）监控通信协议规范（试用版）北京交通大学北京理工大学二○一一年十月11引言1.1目的遵循功能齐全、可靠性高、实用性强的原则，制定用于描述纯电动汽车远程（实时）监控系统中，车载信息采集与传输终端（以下简称车载终端）与远程监控中心服务器（以下简称服务器）之间的通信协议规范。1.2规范性引用文件GB/T19056：汽车行驶记录仪JT/T794-2011：道路运行车辆卫星定位系统YD/T1214：900/1800MHzTDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务（GPRS）设备技术要求—移动台QC/T413：汽车电气设备基本技术条件SAEJ1939/11：CAN通信协议1.3术语和缩写1）车载终端:安装在电动汽车上，用来采集纯电动汽车运行数据并向远程监控中心无线传输数据的专用设备。2）服务器：运行在监控中心的计算机系统，用于接收并存储车载终端发送来的数据，同时可向车载终端发送控制命令。3）TCP：TransferControlProtocol,传输控制协议。4）ASCII码：AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美国信息互换标准代码，是基于拉丁字母的一套电脑编码系统。它主要用于显示现代英语和其他西欧语言。它是现今最通用的单字节编码系统，并等同于国际标准ISO/IEC646。22监控数据2.1电动汽车电池数据1）电压：每节单体电池电压及其位置、最高单体电压及其位置、最低单体电压及其位置、总电压、电池绝缘。2）温度：每个温度采集点的温度及其位置、最高温度采集点温度及其位置、最低温度采集点温度及其位置。3）电池报警：主要包括电池组过压报警、单体欠压报警、电池组欠压报警、单体过压报警、电池组过压报警、SOC低报警、温度差异报警、高温报警。4）总电流。2.2整车数据具体包括：车速、挡位、加速踏板值、制动踏板值、电机故障代码、车辆系统故障状态、里程。2.3GPS数据具体包括：经度、纬度、方向、速度。3功能体系3.1注册注册主要是对连接监控中心的车载终端进行身份识别，功能包括：1）TCP连接建立，车载终端向服务器发送注册报文，服务器返回注册响应给车载终端。2）只有注册成功，通信才能进行，否则服务器拒绝与车载终端通信。注册数据流程如图1。3图1注册数据流程示意图3.2控制命令控制命令由服务器向车载终端发送，实现下述功能：1）设置车载终端数据上报时间周期：车载终端按照该周期定时地向服务器无线发送电池数据等车辆数据。2）设置车载终端本地存储数据时间周期：车载终端按照该周期定时存储CAN总线上的数据。3）设置GPS上报周期：车载终端按照该周期定时地向服务器无线发送GPS数据。4）服务器单步查询命令：服务器要求车载终端立即上报车辆当前时刻的整车、电池、GPS等车辆数据。5）服务器IP地址和端口号设置命令：远程修改车载终端所连接的服务器的IP地址和端口号。命令控制的消息流程见图2。图2命令控制消息流程示意图3.3电池数据上报电池数据上报实现的功能如下：41）车载终端将要监控的电池数据组成一条报文发送给服务器。2）按照设定的时间周期车载终端向服务器定时上报电池数据。3）车载终端接收单步查询命令，立即上报电池数据。电池数据上报消息流程见图3。车载终端服务器上报周期T=0单步查询电池数据TT电池数据电池数据电池数据上报周期T≠0图3电池数据上报消息流程示意图3.4整车数据上报整车数据上报实现功能如下：1）车载终端将要监控的整车数据组成一条报文发送给服务器。2）按照设定的时间周期车载终端向服务器定时上报整车数据。3）车载终端接收单步查询命令，立即上报整车数据。整车数据上报消息流程如图4。5车载终端服务器上报周期T=0单步查询整车数据TT整车数据整车数据整车数据上报周期T≠0图4整车数据上报消息流程示意图3.5GPS数据上报GPS数据上报实现功能如下：1）车载终端将经度、纬度、方向、速度等GPS数据组成一条报文发送给服务器。2）按照设定的时间周期车载终端向服务器定时上报GPS数据。3）车载终端接收单步查询命令，立即上报GPS数据。GPS数据上报消息流程如图5。6车载终端服务器上报周期T=0单步查询GPS数据TTGPS数据GPS数据GPS数据上报周期T≠0图5GPS数据上报消息流程示意图4协议报文协议报文由报文头和报文体构成。4.1报文头格式报文头采用ASCII编码，使用字符串表示相关含义，由图6所示。图6报文头示意图报文头共52个字节1)车号：长度为15字节，预留最后一个字节存放字符串结束符‘\0’。由车辆型号、车牌号、车载终端编号组成。格式如图7所示。图7车号示意图7车辆型号长度为2字节，如h1(表示2吨电动环卫车)，h2（表示8吨电动环卫车），G1（表示电动公交车）。车牌号长度为8个字节：其中汉字按区位码编码，占2个字节。车载终端编号的长度为4个字节。2）预留：长度为12个字节，预留最后一个字节存放字符串结束符‘\0’。例如可用来存储通信用的SIM卡号。便于后期扩展使用，若不使用可置为0。3）日期：长度为9字节，预留最后一个字节存放字符串结束符‘\0’。使用字符串“YYYYMMDD”（年月日）格式表示日期，如“20110719”表示2011年7月19日。4）时间：有效长度固定为7字节，预留最后一个字节存放字符串结束符‘\0’。使用字符串“HHMMSS”（小时分秒）表示时间，如“234310”表示23点43分10秒。车载终端的日期时间要定期受车载终端的GPS时间校正，以下同。5）报文类型：有效长度5Byte，预留最后一个字节存放字符串结束符‘\0’。使用小写英文单词（缩写）表示报文类型：“rego”—注册报文“comd”—控制命令报文“batc”—单体电池数据报文“batm”—电池极值数据和报警报文“batt”—电池温度数据报文“vehi”—整车数据报文“gpsd”—GPS数据报文6）报文体长度：长度4Byte，预留最后一个字节存放字符串结束符‘\0’。如“100”表示报文体长度为100Byte。“0”表示报文体长度为0。4.2注册报文注册报文只由报文头构成，如图8所示。车载终端将该报文发送给服务器，服务器接收到注册报文后，向车载终端发送同样的报文作为响应。8图8注册报文示意图4.3控制命令报文控制命令报文是监控中心发给车载终端的命令报文，控制命令响应报文是车载终端发给监控中心的命令执行结果的报文。控制命令共有4种，包括车辆数据本地存储周期设置命令、车辆数据上报周期设置命令、点名查询车辆数据命令、设置车载终端所连接的服务器IP和端口号命令。控制命令报文中的所有数据都采用ASCII编码，格式如图9所示。图9控制命令报文示意图控制命令的报文体说明如下：1)报文类型设置为comd.2）命令类型的长度5Byte，预留最后一个字节用于存放字符串结束符‘\0’。使用小写英文单词（缩写）表示控制命令类型：“reco”—车辆数据存储周期“tran”—车辆数据上报周期“ones”—点名查询车辆数据“serv”—设置服务器IP和端口号3）参数1的长度为16字节，预留最后一个字节用于存放字符串结束符‘\0’。参数2的长度为6个字节，预留最后一个字节用于存放字符串结束符‘\0’。对不同类型的控制命令，设计“参数1”与“参数2”有不同的具体含义，详见后面具体的控制命令报文。4）状态的长度为3个字节，预留最后一个字节用于存放字符串结束符‘\0’。在控制命令9报文，状态值设为00；在控制命令响应报文中，状态设置为“ok”时表示命令执行成功，为“er”时表示命令执行失败。5）校验：长度1个字节，将校验位之前的所有字节进行异或校验，以下同。4.3.1车辆数据本地存储周期设置命令报文的格式如图10所示图10车辆数据本地存储周期设置命令示意图说明：1)命令类型设置为reco；2)参数1设置为存储周期，使用十进制字符串“HHMMSS”表示时间，长度为6个字节，余下的9个字节置为0，如“000000000000134”表示采集周期为1分34秒，当设置为“000000000000000”时，表示存储周期为0，此时车载终端不再进行本地存储数据；3)参数2未使用，设置为0；4)报文体长度设置为31字节。4.3.2车辆数据上报周期设置命令报文的格式如图11所示图11车辆数据上报周期设置命令示意图说明：1）命令类型设置为tran；2）参数1设置为定时上报数据时间周期，使用十进制字符串“HHMMSS”表示时间，长度为6个字节，余下的9个字节置为0，如“0000000000000120”表示采集周期为1分20秒，当设置为“000000000000000”时，表示上报数据的时间周期为0，此时车载终端不再定时上报数据；3）参数2未使用，全部置为0；4）报文体长度设置为31字节。104.3.3单步查询命令报文的格式如图12所示图12单步查询命令示意图说明：1）命令类型设置为ones；2）参数1和参数2都未使用，全置为0。4.3.4服务器IP地址和端口号设置命令31comd***.***.***.*******serv图13服务器IP地址和端口号设置命令示意图说明：1）命令类型设置为serv；2）参数1用来存放服务器的IP地址，IP地址的有效长度最大为15字节，尾随其后的参数1中的其他多余的字节均设置为‘\0’。使用十进制字符串表示IP地址，如“202.112.145.81”表示服务器的IP地址为202.112.145.81；3）参数2用来存放服务器的端口号，范围1-65535，端口号的有效长度最大5Byte，尾随其后的参数2中的其他多余字节均设置为’\0’（至少预留一位用于存放字符串结束符’\0’）。如“10081”，表示端口号为10081；4）车载终端收到该命令后，仍然以修改前的服务器IP地址和端口号返回命令响应报文。然后以新的服务器IP地址和端口与服务器建立TCP连接。4.4单体电池电压数据报文单体电池数据报文格式如图14所示。11batc图14电池数据报文示意图图14中的电池电压的报文格式如图15所示。图15电池电压报文示意图说明：1）报文类型设置为batc；2）单体电池总块数：长度为1个字节，如0x78表示单体电池总数为120块；3）某一箱某一块的电池电压：，格式如图16所示。长度7个字节，电池箱编号4个字节，块号1个字节，电压值2个字节。电池箱编号4个字节，格式为B3B2B1B0，意义如下：B3字节：表示电池生产商类，如00：盟固力，01：普莱德，02：北大先行，……。B2字节：表示电池的类别，如00：锰酸锂，01：磷酸铁锂，02：铅酸电池，……。B1B0两个字节表示电池管理系统的编号，范围是0—65535。块号1个字节，范围0—255。电压值2个字节，精度为0.01，偏移量为0。如电压值为0x0185389*0.01-0=3.89伏。图16某一箱某一块电池电压值示意图4.5电池温度数据报文电池温度的报文格式如图17所示。整车数据采用十六进制编码方式，数据长度是变长的。12图17电池温度警数据报文示意图图17中的电池温度的报文格式如图18所示。图18电池温度报文示意图说明：1)报文类型设置为batt；2）温度探针总数：长度为1个字节，范围0—255，如0x24表示温度探针总数为36个；3）某一箱某一探针的温度值：长度7个字节，格式如图19所示。电池箱编号的长度4个字节，参见4.4节中电池箱号编码。探针序号的长度为1个字节，表示范围0—255。温度值的长度为1个字节，精度为1，偏移量为40。如若温度值为0x44，则温度值68*1-40=28摄氏度。图19某一箱某一块探针温度值示意图4.6电池极值和报警数据报文电池极值和报警数据的报文格式如图20所示。13batm图20电池极值和报警数据报文示意图图20中的电池极值和报警数据的报文格式如图21所示。图21电池极值和报警报文示意图说明：1）报文类型设置为batm；2）最高电压电池的位置：长度为5个字节，由电池箱编号和块号构成。箱号长度4个字节，块号长度1个字节，参见4.4节中的电