基于OBD的車聯網監測系統

夏永生 張廷武

摘 要 現如今，隨著我國科技的快速發展，OBD的車聯網監測系統應用越來越官方。車輛狀態信息監測有助于及時發現車輛故障，對車輛進行檢修，減少交通事故的發生，為改善當前車輛狀態信息監測設備存在的體積大，價格昂貴的現狀。研發一款基于OBD的車聯網監測系統，設計了OBD-Ⅱ協議轉換模塊讀取汽車ECU狀態數據，設計了振動檢測模塊實時監測行車狀態。使用GPRS通信技術將狀態數據實時報送到云端。搭建了B/S架構下車聯網監測系統網頁，接收并顯示車輛狀態信息，將設備安裝到汽車上進行測試，記錄行駛過程中的實時油耗和駕駛習慣數據等，描繪車輛行駛的路線，能夠滿足對車輛的遠程監測要求。具有較好的穩定性和一定的實用性。

關鍵詞 OBD;車聯網;監測系統

引言

隨著互聯網時代的發展，現代汽車領域的發展中，最大的問題是如何將互聯網融合到汽車行業發展車聯網業務，使得汽車更加智能化，向用戶提供更好的服務體驗。在這之中，基于OBD盒子的移動應用應時代而崛起。由于OBD硬件能夠對汽車進行監測和檢測等功能目前，一度被認為成車聯網的最佳入口。然而由于其對用戶的陌生性質，用戶對其保持懷疑和觀望態度。同時，市場上的各種此類應用炒作偏離了OBD的初衷，真正關系到用戶切身痛點的功能被弱化或者忽略，車主的核心需求也沒有得到滿足。本文將從以為用戶為中心，從多角度出發提出建立基于OBD的車聯網系統服務平臺設計思路。

1系統整體方案設計

1.1 系統需求分析

隨著我國城市機動車數據的持續增加，其能源的消耗已經成為城市環境污染和CO2排放的主要來源之一。也造成大量的交通事故，嚴重影響人身安全和身體健康，車聯網監測系統實時監測汽車發動機狀態顯得尤為重要，車聯網主要利用涉車電子傳感裝置。通過信息網絡平臺，使車與路、車與車、車與城市網絡之間的信息互通，形成一個信息拓撲網絡體系。對車輛和交通狀況進行有效的智能監控，車聯網中的車輛運行速度快。要求節點之間通信的實時性和可靠性高?；谖恢玫碾[私保護技術?？梢愿玫靥岣叻召|量，排除用戶的心理擔憂，并為后續的源自車聯網的大數據提供前端感知保護的基礎。車聯網監測系統主要由車載智能終端模塊和智能云管理平臺兩部分組成，車載智能終端部分借助于OBD-Ⅱ技術和無線通訊技術。為車輛提供實時監控、維保監控、安防監控、駕駛行為分析和油耗分析及管理五大部分服務，實時監控功能要采集的數據包括車輛的位置、軌跡、耗油、時速、車況、發動機轉速等。維保監控功能是根據采集的數據分析。提供檢修提醒、保養提醒和遠程診斷，安防監控主要需要提供振動報警、碰撞報警、防盜報警和電子圍欄，分析車主的駕駛行為需要采集車輛的加速度、振動、超速駕駛等數據。油耗分析及管理是結合實時監控及駕駛行為分析對油耗進行綜合分析及管理，為車主提供更安全的行車方案。智能云管理平臺由管理平臺和云服務器組成。車載智能終端將采集的上述各部分根據CAN總線協議解析后的數據。通過無線網絡發送給遠程云服務器，云服務器可以接收并處理數據、響應管理平臺請求，用戶目前可通過網頁端瀏覽車輛信息。

2系統硬件設計

車載OBD診斷模塊使用STM32核心微處理器，是集OBD+GPRS/3G+GPRS+GSENSOR+FLASH+振動傳感器+WIFI+BIutooth于一體的一體化車載智能終端。在整個車聯網系統中，屬于數據采集部分，總體結構。

2.1 振動檢測模塊

振動檢測模塊采用了MPU6050姿態處理芯片，其內部融合了陀螺儀與加速度計，減少了大量的封裝控件，軸角速度測量精度可調，最高可為±20000/S（dps）.加速度計最大可測范圍為±16gn，MPU6050內部集成了一個可擴展的數字運動處理器DMP可通過12C接口連接一個第三方的數字傳感器，比如磁力計，擴展之后就可以通過其12C或SPI接口輸出一個9軸的信號。形成了一個完整的姿態檢測方案，能夠用于汽車姿態的監測。

2.2 GPRS定位模塊

UBLOX6M模塊具有高靈敏度、低功耗、小型化、極高追蹤靈敏度等特點。具有很短的冷啟動時間，較高的靈敏度，信號強度及穩定性。

3系統軟件設計

3.1 軟件整體設計

系統軟件分為OBD監測終端程序與遠程監測云平臺程序兩部分，OBD監測終端程序主要功能是通過AT指令集讀取汽車ECU內部傳感器的數據，采集車輛振動信息、GPS經緯度信息等。并通過TCP/IP協議連接服務器將數據發送到服務器，云平臺中的服務軟件將數據保存到數據庫中。并通過WEB網頁實時顯示車輛健康狀況，串口UART1中斷服務程序處理OBD數據傳輸，串口UART3中斷服務程序處理GC65的GPS信息和GSM短信的收發。

3.2 GPRS通信程序設計

通用分組無線服務技術GPRS是GSM移動電話用戶可用的一種移動數據業務。本系統OBD健康監測終端與云平臺通信采用了TCP/IP協議。終端開機之后首先連接GSM網絡。等待網絡連接穩定之后發起連接。首先向服務器發送鑒權數據包，服務器對鑒權數據進行解析，反饋鑒權結果。鑒權通過之后終端將數據打包。以JSON數據包格式發送到云平臺。等待云平臺對數據的反饋結果，如果反饋成功則斷開此次連接，準備下次連接，如果反饋失敗，則重新發送數據包。

4結語

本文設計了基于OBD的車聯網監測系統，設計并搭建了硬件電路，實時采集監測汽車發動機ECU的各項參數，并將數據實時上傳到服務器，進行了B/S架構下車聯網監測系統網頁界面設計、數據庫設計。通過實車測試表明，該系統能夠正常地讀取車輛信息、數據流、行車報告、故障碼等數據，并能在網頁端能夠查看數據和行車路線。實現對車輛排放系統的遠程監測和故障診斷，車主能夠實時地了解汽車發動機的健康狀態，為車主判斷汽車是否需要維修保養提供數據依據，達到了系統設計的目標及其推廣應用將大幅改善車輛和交通狀況。為駕乘人員提供一個良好的行車環境，對于推進我國車輛狀態監測技術和車輛安全輔助駕駛技術的發展和產業化進程具有重要實用價值。

參考文獻

[1] 康永林.朱國明.中國汽車發展趨勢及汽車用鋼面臨的機遇與挑戰[J].鋼鐵，2017.49（12）：1-7.

[2] 劉丹.基于JAVA的WEBGPS車輛監控系統設計與開發研究[D].成教：四川大學.2017.

[3] 劉宗巍.匡旭.趙福全.中國車聯網產業發展現狀、瓶頸及應對策略[J].科技管理研究.2018.36（4）：121-127