基于國六標準的遠程數據監控系統設計

王文揚 袁安錄 高夕冉 陳正

摘 要

隨著城市化，工業化進程加快，環境污染日益嚴重，我國汽車保有量還是在穩步提升。據統計機動車NOx排放占全國已統計量的32%，而其中重型車的NOx排放占NOx排放占所有汽車排放的84%，PM排放占所有汽車排放的85%，然而針對重型車的監管難度很大，所以為了增強對重型車的監管，針對該需求提出了一種滿足國六標準的重型車遠程監控系統和判斷方法。

關鍵詞

遠程監控系統;國六標準;車聯網

中圖分類號： TV698.1 ? ?? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.19.058

0 引言

隨著城市化，工業化進程加快，環境污染日益嚴重，2017年，我國汽車產量超過2900萬輛，連續九年穩居世界首位;2017年底，汽車保有量2.17億輛，僅次于美國，位居世界第二，雖然近兩年我國汽車產銷量有所下滑，但是汽車保有量還是在穩步提升。據統計機動車NOx排放占全國已統計量的32%，而其中重型車的NOx排放占NOx排放占所有汽車排放的84%，PM排放占所有汽車排放的85%，然而針對重型車的監管難度很大，所以為了增強對重型車的監管2018年發布的重型車國六標準中首次提出了遠程排放管理的要求。

1 遠程監控系統架構設計

1.1 遠程監控系統架構介紹

充分利用公有云技術，提供IAAS、PAAS、EI等能力，支撐平臺系統建設。專線/VPN：打通本地數據中心和公有云連接;負載均衡：車輛數據采用內網ELB，互聯網訪問采用外網ELB;分布式消息隊列采用組件間解耦，采用多級分層架構，高并發能力支持海量終端設備接入;基于微服務的架構設計;無狀態分布式系統，數據與業務分離;基于云平臺的平滑彈性擴容。系統部署采用生產環境和測試環境并行的架構，即代碼在測試環境測試通過之后，會通過專線自動發布到生產環境。通過消息隊列異步的同步方式當數據收端出現故障時，需要同步的數據都可以堆積在消息隊列，消息隊列具備百億級消息的堆積能力，當故障恢復時，數據消息會被接收端的取回，不會出現數據丟失的情況。同時也能在業務高峰起到削峰填谷的作用，避免瞬時的壓力對應用帶來沖擊。

隨著IT、信息技術的發展和進步，數據資源已經成為企業的核心資源。整合數據資源，構建大數據平臺，發現數據價值，成為企業經營的新趨勢和迫切訴求。而如何從海量數據中快速挖掘“價值”，成為助力客戶實現預測性分析的關鍵要素。應用支撐層架構于數據資源層和業務應用層之間，為上層業務應用提供各種平臺級別的應用功能支撐。應用支撐層包括企業級分布式應用、工作流引擎、安全認證機制、大數據分析平臺等通用支撐功能，以及電子地圖引擎等專業的支撐功能。企業級分布式應用為整個應用平臺提供了分布式架構支撐，方便快速構建分布式應用平臺，同時為整個平臺性能和穩定提供了保障。工作流引擎為業務應用平臺提供靈活的業務流程支撐，支持業務應用快速開發出符合實際需要的程序邏輯，并確保其穩定性、易維護性和彈性。安全認證機制為業務應用提供數據加密、權限認證等功能服務，為業務應用提供安全保障。大數據分析平臺解決了復雜的大數據分析處理邏輯并提供簡單的接口，為應用平臺快速構建大數據分析提供基礎支撐。電子地圖引擎主要提供定位、地圖、搜索、導航等服務，為應用平臺電子地圖相關應用提供專業支撐。數據處理部分采用數據云上數倉技術進行數據實現線上線下數據同步及遷移，支持大數據分析。數據倉庫是企業的重要數據分析系統，隨著業務量的增長，自建數倉性能逐漸不能滿足實際要求，同時擴展性差、成本高，也是擴容極為困難。DWS作為云上企業級數據倉庫，具備高性能、低成本、易擴展等特性，滿足大數據時代企業數據倉庫業務訴求。

數據資源層構建于基礎設施層之上，為上層的應用系統提供各種信息及數據服務，包括結構化數據資源與非結構化數據。平臺的數據資源層包括支撐、檔案、過程、歸檔、分析、文檔、緩存等幾類數據，存貯分布在多個數據庫中：生產數據庫、支撐數據庫、分析數據庫、歷史數據庫、備份數據庫、文檔數據庫、審計數據庫和CACHE持久化數據以及其他業務接口數據。其中，生產數據庫存放平臺的業務處理數據和主客體數據;支撐數據庫用來存儲組織、人員、權限、流程元數據、管理等支撐信息;接口數據來源于業務系統數據庫。備份數據庫用來存儲平臺生產數據庫的備份數據，平臺每天定時將公共服務區的生產數據庫向備份數據庫做增量備份。

1.2 遠程監控系統功能介紹

重型燃油車車輛實時監控管理系統，收錄重型燃油車車輛行駛過程中的排放相關狀態參數，以及車輛運行數據，搭建與以上有關的參數的數據庫。通過比對、分析采集到的數據，一方面有助于發覺車輛排放技術當前存在的問題，進而進行技術改進;另一方面，有助于及時發覺車輛潛在的排放超標問題，監控系統發送預警提醒企業和監管單位，從而盡可能地規避車輛排放超標而無人治理的問題。

2 數據判定方法設計

采用以最小公里數Smin進行片段分割，分析瞬時濃度、t秒移動的超標情況，首先進行片段選取，連續行駛Smin當做一個形式片段，然后在一個形式片段內，NOx的T秒移動移動平均濃度超標率大于A%或瞬時濃度超標率大于A%，則判斷該行駛片段超標，最后針對超標的車輛進行統計周期的記錄，在一個周期內的所有定時片段中，超標片段超過B%，則判斷車輛NOx排放超標進行數據超標報警。針對車輛遠程診斷系統連續超過T天不上線的特殊情況，則直接進行預警。

3 遠程排放監控終端設

遠程排放監控終端是遠程排放監控系統的關鍵組成部分。所有重型燃油車的相關數據信息都是通過監控終端進行采集，經由4G數據網絡傳輸到云平臺控制中心。主要包括，傳感器采集電路、CAN網關網絡采集車輛自身運行情況以及采集排放要求的相關附件信息，通過EMMC保存采集到的數據信息。通過USB通信、USB HOST結構技術完成車載電子裝置與外部的數據交換，GPS/BD定位技術，采用車載GPS/BD技術，完成車輛的實時有效定位。LTE通信技術，完成車載電子設備與實時監控平臺中心服務器的數據傳輸交換。

5 結語

本文針對國六標準進行遠程監控系統的設計，其中針對遠程傳輸來的數據通過設計的數據判斷方法進行了瞬時濃度和t秒移動平均超標濃度的數據判斷算法實現重型車輛的排放數據超標的預警算法。當前國內多家整車廠家與運營公司的重型燃油車均安裝了此監控管理系統，包含皮卡、輕卡、重卡、重卡等車型，監控管理平臺運行情況正常，能夠實時顯示重型燃油車的位置、排放、基礎數據等信息，而且實現了短信報警，數據分析等功能，對重型燃油車的排放監管起到保障作用，并通過數據分析為重型燃油車排放的技術改進提供了依據。

參考文獻

[1]生態環境部.2017年中國生態環境狀況公報[EB/OL].北京：中華人民共和國生態環境部，2018[2018-05-31].

[2]張燕.城市大氣污染與防治策略探析[J].環境與可持續發展， 2016 （1）：54-55.

[3]錢裕姚.重型車用柴油機排放標準概述[J].輕型汽車技術，2000（4）：52-60.

[4]龔金科.汽車排放及控制技術[M].北京：人民交通出版社，2012.

[5]羅源.基于國六標準的重型柴油車遠程排放監控系統研發[D].浙江大學，2019.