华录智达科技股份 张晗 邹译谆
一、方案背景
气候变化是人类面临的全球性问题，“碳达峰、碳中和”已经成为全球发展的共识。为深入贯彻落实《中共中央、国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和《2030年前碳达峰行动方案》相关要求，2022年1月18日，国家发展改革委、工业和信息化部、住房和城乡建设部、商务部、市场监管总局、国管局、中直管理局联合印发了《促进绿色消费实施方案》,其中“大力发展绿色交通消费”一项中重点要求“大力推动公共领域车辆电动化，提高城市公交、出租(含网约车)、环卫、城市物流配送、邮政快递、民航机场以及党政机关公务领域等新能源汽车应用占比”；“深入开展公交都市建设，打造高效衔接、快捷舒适的公共交通服务体系，进一步提高城市公共汽电车、轨道交通出行占比”。
公共交通领域作为国家新能源战略先行先试的“试验田”，先后经历了燃油、天然气、混合动力、纯电动等多种动能运力的演进。在“双碳”的背景下，氢能源公交车又为公共交通领域带来了新的“运力革命”。天然气车辆存在动力和季节性供应不足等问题，纯电动车存在电池寿命短、续航里程短等问题，而氢能源公交车具有无污染零排放、充能快、续航更长，并且可实现-40℃存储、-30℃的低温启动等特点。因此多地公交企业纷纷加快了对氢能源车辆应用的布局，在北京、张家口、大连等多地，氢能源公交车已经展开批量化的运营。
二、方案价值
图1：氢能源公交闭环管控平台促进氢能源公交产业上下游协同发展
为更好地响应国家政策，推动氢能源的广泛应用，华录智达研发推出了氢能源公交闭环管控平台。平台实现氢能源车辆生产运营、加氢加燃、安全管理、维修保养等全流程管控和全生命周期数据的整合，构建了数据共享体系，实现氢能源车辆上下游产业链之间的融合和共享（图1所示）。
平台为整车厂、维保单位、加氢站提供相关数据，帮助整车厂识别车辆和车辆设备缺陷，优化工艺流程，进行整车和配套的智能软硬件设施迭代升级；帮助维保单位识别车辆和车辆故障，进行车辆保养和维修；帮助加氢站提升能源供给服务能力，从而更好地服务于公交企业，实现供需信息、制造资源、服务资源的汇聚整合，形成氢能源公交产业良性闭环发展。
三、方案设计
氢能源公交闭环管控平台基于云计算、物联网、大数据等技术，将氢能源公交车辆、加氢站的运营数据进行采集整理、清洗挖掘，打通氢气的储/用环节，实现车辆、加氢站的远程安全监控和数字化运营。
氢能源公交闭环管控平台采用分层分布式结构，主要由感知层、数据底座、应用层，可视化决策层构成（图2所示）。通过对氢能源公交车辆各种信息化终端设备、车辆can总线的数据采集，氢能源车辆运营相关系统数据接入，加氢站站级控制器、加氢站内信息化设备数据的采集整合，实现人、车、场、站等氢能源公交生产要素数据的实时接入。依托物联平台、数据中台等底座平台，将海量数据进行汇聚存储、计算分析、统一治理，构建氢能源公交车运营、维保、加氢、安全等公交核心业务域的数据资产，打造统一的数据共享与数据服务的能力。氢能源车辆、加氢站实时的运营情况及数据分析的结果会通过指挥中心大屏、监控屏、移动端进行可视化展现，为企业提供一系列多层级的可视化决策支持，满足用户从宏观治理到一线生产管理全域数据的监控展现、挖掘分析、决策展示等管理要求。
四、关键技术
1) 全栈式技术
具有“ICT智能化感知设备-数据底座平台-智能化氢能公交管控应用“全场景的解决方案，将物联网技术、大数据技术与行业信息化深度融合，实现了“端-管-云”全栈式技术创新。
2) 基于中台式技术
以中台式技术架构体系构建统一的、标准化的、API化的并可持续更新的氢能源公交相关数据资产管理平台。并通过微服务架构，实现功能组件化、模块结构化，围绕业务域实现可复用的高内聚、低耦合的数据服务集合，实现业务和数据的相互赋能，持续增值。
3) AI+物联
提供轻量可靠、高服务质量等级、安全高效的物联网传输机制，实现车辆can数据秒级回传，并通过引入深度学习技术实现对车辆部件运行、车辆故障维修等数据的智能化处理，实现对氢能源公交车辆的故障预测、维修点判断等智能化应用场景，实现人工智能和物联网的赋能融合。
4) 基于分布式技术
基于大数据分布式技术对氢能源车的Can数据和加氢站的实时状态数据从数据接入、数据存储、分析处理、可视化展示进行全流程高效处理，通过spark、flink、hadoop、hive、doris等大数据技术，开展多维度、全时段、多来源的氢能源数据快速汇集与融合处理，实现数据接入、数据分析和可视化展示达到秒级响应效能。
5) 3D数据可视化技术
3D数据可视化技术通过虚拟仿真实现多维度可视化，为公交全面的数据分析，以酷炫的视觉效果、全面数据集成，场景化业务展示实现对氢能源车辆、加氢站的运营、安全状态的全方位监控与分析，科学有效支撑企业的管理决策。
五、氢能源公交闭环管控平台功能优势
氢能源公交闭环管控平台实现了氢能源公交车CAN数据的标准化采集、氢能源公交车辆360°的安全监控管理与氢能源公交加氢过程的监控管理能力。
（一）氢能源公交车CAN数据的标准化采集
随着氢能源公交车的逐步上路，氢能源车辆专业数据的远程监控、全程全天的安全运行预警逐渐成为公交企业的刚性需求（图3所示）。市场现有平台仅采集车辆定位信息和部分发动机转速、车速等基本参数指标的监控，无法满足氢能源车辆对燃料电池、动力电池、整车控制等特定指标的监控需求。
图3：车辆全天运行状态分时段展示
华录智达集客户之所需，对氢能源车辆的CAN数据采集进行标准化的定义，从数据源头保障公交企业的数据质量。CAN数据采集内容包括燃料电堆、氢燃料系统、动力电池、驱动电机、驾驶员操作、仪表监控等数据，这些数据按照秒级传输速率进行上传，进行统一处理分析和集中展示，支撑管理人员对氢能源车辆运行状态进行全程监控，为车辆故障分析提供有力的数据支撑，为实现氢能源公交车辆技术状态远程诊断奠定数据基础。
（二）氢能源车辆360°的安全监控管理
华录智达氢能源公交闭环管控平台不仅具备监控车内外视频监控、疲劳驾驶监测、防碰撞预警、360度全景环视和电子后视镜等先进设备，进一步实现了对氢能源车辆整车动力系统总成、燃料电池系统等多系统的综合状态监控和主要部件的单独子系统状态监控。
结合3D可视化呈现技术，平台对车辆氢燃料电池、全气候动力电池、双电机系统、空调系统及各部件工作流程、工作状态进行全景、实时、动态呈现，运营管理人员可第一时间直观的监控到主要设备工作状态、指标异常等情况（图4所示）。
图4：氢能源车辆主要设备概况
氢燃料电池在正常工作状态下会释放大量热量，在车辆同等运行条件下，氢燃料电池的散热量比传统燃油发动机高10%-20%左右。但燃料电池系统的运行温度低，环境温差小，决定氢燃料电池对车辆散热要求高。因此，提高氢燃料电池的热管理，有助于提高氢燃料电池系统的使用寿命，有助于综合利用氢燃料电池产生的热量。
华录智达氢能源公交闭环管控平台对氢燃料电池热管理系统循环过程进行全流程监控，同时关注电池散热对车厢温度和周边环境的影响，与车厢空调等系统联动，高效利用燃料电池的余热为车厢供暖，真正做到整车的节能减排，节能环保（图5所示）。
图5：氢燃料电池综合热管理
（三）氢能源车辆加氢过程的监控管理
加氢站是保障氢能源车辆可大规模产业化运营的基础建设。加氢站高效、安全、智能化的管理，是推动加氢行业快速安全发展的关键能力。
华录智达氢能源公交闭环管控平台对加氢站的设备状态及每个工艺流程进行实时监控和预警，实现对加氢站压缩机、储氢瓶、加注机等关键设备的核心生产数据如工作气压、温度进行实时采集，实现站级、中心级多级运行监测。平台同时接入加氢站重点区域视频监控设备，建立加氢站完整的安全监控体系。平台实现加氢站单车加氢量、交易类数据实时结算与统计分析，生成单车耗氢量、单日运营分析等报告。随着氢能源公交车在常规公交线路开展运营，氢能源公交闭环管控平台将氢能源和传统能源进行一体化资源管理与结算，方便公交运营管理人员进行精细化的运力与能源管理。（图6所示）
图6：加氢站工艺流程实时监控
六、典型案例
华录智达的氢能源公交闭环管控平台一经推出，即受到北京冬奥会的青睐，为冬奥期间氢能源公交车的运营、加氢、维保保驾护航，真正诠释了“绿色冬奥““科技冬奥”“人文冬奥”的办奥理念。作为保障冬奥期间氢能源车辆交通服务的管控平台，必须保障数据的准确性、实时性。氢能源公交闭环管控平台在冬奥期间提供了氢能源车辆运行轨迹实时跟踪、车辆及部件状态实时监控、驾驶员行为异常分析、路况实时监控；平台根据实时监测到的车辆燃料电池及其他重要部件的运行数据，及时发现车辆的异常状况，帮助整车厂及维修厂提高车辆问题定位的效率；平台将加氢站的信息与氢能源公交车有效连接，对加氢站工作状态进行实时监控，使用大数据定期分析相应的氢能源消耗情况，为加氢站的日常氢气调度、加氢保运提供了充分的保障。
七、前景展望
氢能源公交车的应用是“双碳”战略在公共交通行业践行的一个缩影，在“双碳”政策背景下，新能源车辆在交通行业应用已经驶入了“快车道”。华录智达立足于交通，服务于交通，以价值数据为引擎，以公共交通场景为核心，深度融合新能源全产业链，为客户提供新能源车辆运营的数字化管理与服务能力。华录智达愿意携手客户探索更多的新能源车辆应用场景，携手新能源产业链所有参与者探索更多产业价值，践行汽车革命、能源革命和数字革命的协同绿色发展。
