【团体标准】 超级电容公交车监控平台运营数据采集技术要求

本“标准”是依据上海市科委《公交行业超级电容系统运营数据精准管控平台》课题项目的，旨在推进精准管控平台建设的同时，并根据新能源公交车运行监管、统计分析等要求，提炼总结相应的数据采集技术要求，从数据采集的要素、内容、频次、格式、通信协议及存储格式等几个方面，对数据采集进行标准化、规范化，以及需要在进行数据分析及处理和进行清理操作，根据不同数据源的优先级权值来进行转换和汇聚，最后形成唯一的字段数据存入目的数据表中，其中计算量同数据源数量及其数据字段格式差异性正相关。通过本技术标准的制定，能够规范企业、政府在进行新能源公交车运营过程中，对车辆储能装置、电动机、DC-DC等核心部件的运行状态数据、SoC、温度、报警等数据的采集，指导相关信息系统的建设单位、承建单位的数据接入和开发，减少因数据规范不一致的数据转换开发工作量，节约开发成本、沟通成本和数据互联成本。此外，通过本技术要求的制定和推广应用，能够统一、约束公交车辆生产企业，新能源公交车核心部件生产企业，车载终端厂商的数据接口协议及数据类型，降低不同厂商、不同平台、不同设备间进行数据交互的难度，推进新能源公交车关键数据的互联互通和数据共享。面向超级电容公交车辆数据采集、监管及分析软件（平台）开发单位，指导其在进行新能源车辆监管数据接入时，所需要采集的数据要素、字段、格式等技术规范，确保“系统-设备”，“系统-系统”间数据传输、交换的标准性、规范性、开放性；面向超级电容公交车辆终端设施制造商，规范其在进行新能源车辆控制器、车载终端等设备数据采集、存储及传输的内容、频次、字段内容等，统一数据传输要求及格式，满足数据接入的规范性；面向行业主管部门及行业协会，便于其在进行项目立项、项目执行及课题研究时，可以有相应的技术规范作为参考依据。本标准立足超级电容车辆的运营管理和数据采集需求为目标，在行业团体标准的大框架下，注重于实际超级电容车辆数据采集、传输及分析处理的痛点难点问题，例如缺少有针对性的数据交换规则，自定义数据采集格式同国家、地方标准差异性较大等问题，通过本标准的制定可以满足行业对超级电容车辆动静态数据的采集需求。具体可包括国家层面包括GB/T32960《电动汽车远程服务与管理系统技术规范》，地方层面包括DB31/T845《新能源汽车公共数据采集规范》，DB31/T1313氢燃料电池汽车及加氢站公共数据采集技术规范》，行业层面包括T/CEC102《电动汽车充换电服务信息交换》等，上述协议基本上涵盖了新能源在整车、充电桩方面的公共数据类的采集要求，在本标准的编制过程中可以引用、参考相关标准内容。本标准采用通信连接规则为数据发送方和数据接收方之间进行数据交换的流程及要求进行了明确的规定，本技术要求规定了采用TCP作为数据传输的承载协议，并约定采用21701端口作为数据通信端口，在整个通信连接规则中，主要可以分为通信链路建立，通信链路检测，通信链路拆链断开、通信传输差错控制以及数据加解密方式等。其中通信链路建立要求有数据发送方作为TCP客户端主动发起TCP连接，在进行完成TCP连接后，再通过本技术规定的登录请求报文实现发送方的登录及注册。如完成数据发送任务或者因为校验错误需要断开连接，则由客户端或者服务端发起拆链并断开TCP连接。考虑到除了主动进行链路拆除以及TCP断开外，还可能存在由于链路中间设备或者对端设备突然重启、失电导致的链路中断，由于上述情况较为突然，往往无法进行拆链及断开操作，因此为了避免产生资源占用，需要使用链路监测机制来发现无效连接，并进行适当的操作，防止数据收发双方的资源耗尽。此外，虽然TCP层能够提供CRC校验来实现对数据传输的可靠性检查，但由于程序异常而导致的数据差错在传输层是无法发现的，因此在应用层需要增加相应的差错检测机制，来发现因程序异常导致的数据包组装错误。在数据安全管控方面，技术要求对外部数据平台身份验证以及数据传输加密方面做出了规定，形成了两级安全管控，其中对于外部数据平台的身份认证作为必要条件，而数据传输加密则作为可选项，原因是因为考虑到数据加密主要用于防窃听、防重放攻击，但是由于其需要消耗传输带宽和算力，在数据量较大时会影响系统性能，同时如果在外部数据平台采用专线或者VPN线路作为基础传输链路的情况下，在底层已经可以确保数据链路的唯一性，因此本技术要求将数据传输加密作为可选内容，从而提高其灵活性和适用性。数据传输格式及内容主要对本技术要求中实际使用的数据帧具体构成，字段定义及说明，字段编码及批量数据发送规则等数据帧传输细节进行了规定。其中命令字段由帧类型以及帧控制字构成，其中帧类型字节用于指示数据帧的类型，帧控制字则用来指示当前数据帧是否需要应答、是否加密的特性。在数据传输格式上，本技术要求的一个亮点是考虑了数据批量传输的需求，允许通过TLV的表示形式，在一次数据帧传送过程中携带有多个不同类型的数据对象，从而提高传输效率以及数据吞吐量；在数据结构上，本技术要求采用JSON封装形式，增加了数据的可读性，并且基于JSON的广泛应用，后期在进行数据解析、数据应用以及数据转发方面的开发时，可以更加方便。数据字段定义及格式章节则定义了各类数据帧的有效数据载荷构成要求，在进行数据载荷构成时，本技术要求充分考虑到当前数据接口和程序开发的特点，数据载荷主要按照JSON字符串的形式进行展开，从而满足数据发送的可扩展性，数据载荷对象包括：数据发送时间戳、数据对象数量、数据对象数组三个子项构成，其中数据对象数量，数据对象数组可以包括多个元素，从而支持数据批量的传输。数据对象数组的格式则同数据帧类型字段一一对应，本技术要求中目前规定了19种不同的数据对象，分别用于实现数据发送方登录注册，数据链路验证及回复，超级电容数据传输，整车数据传输，极值、报警数据传输，储能单元单体数据传输等不同的应用，通过数据类型、数据数量以及数据对象数组的组合，可方便的进行单条或多条数据传输，具备很高的扩展性，其次使用JSON格式进行数据对象的组装，数据可读性较好，便于数据接收处理程序的开发。在数据安全控制上，除了采用基于系统ID、密码的外部用户登录，差错控制以及链路检测外，还采用对数据体进行加密的方式实现数据的安全控制，本技术要求约定加密采用协商方式，在进行数据传输前，数据收发双方进行是否采用加密的协商，在双方同意使用加密后，此次加密密钥将会随着登录应答报文一同回复给数据发送方，并在后续的数据传输过程中对传输内容进行加密操作，需要注意的是加密密钥仅仅在此次登录会话中有效，当出现链路中断重新连接、登录时，需要再次进行加解密协商以及密钥分配。