基于5G通信的電動汽車遠程監控系統設計與實現

于 征

（德科斯米爾（本溪）汽車電氣有限公司，遼寧 本溪 117000）

0 引 言

5G通信技術在新能源汽車遠程監控系統中的應用，可以準確定位車輛故障并分析處理故障數據，保證新能源電動汽車安全行駛。遠程監控系統的設計和應用可以評測整車安全，通過5G通信技術優化設計遠程監控系統，促進新能源電動汽車遠程監控系統的應用和發展。

1 系統功能需求分析

在5G通信技術的基礎上設計和研究新能源電動汽車的遠程監控系統，要實現對電動汽車全方位數據的監控和管理，并實現對電動汽車的位置定位。通過在車上安裝遠程監控終端的數據采集系統，采用CAN通信協議，實時采集電動汽車的位置信息和發動機的數據信息，在5G通信技術的支持下，把車載采集的數據發送到遠程監控系統中心。遠程監控系統將數據分類存放在系統的數據庫中，可以實時監控管理汽車的行駛狀態、車輛故障以及車輛的GPS定位等。這樣系統的客戶端通過5G網絡在網頁或APP上可以查看電動汽車的數據信息，方便用戶查詢[1]。

在5G通信技術的基礎上，設計電動汽車遠程監控系統，在車載終端讀取汽車CAN總線的數據信息，通過5G通信技術保證數據信息可安全地傳輸到遠程監控系統中心。系統的服務器要滿足對數據信息的安全存儲，并對數據進行分類和管理。系統的服務器數據庫采用MySQL技術作為支持，可更方便地管理數據，提高系統的數據庫存儲性能。系統的客戶端設計要滿足用戶操作的需求，在5G技術的支持下，用戶在客戶端通過瀏覽器或手機APP就可以實時監控和管理電動汽車。

2 系統設計研究

2.1 系統總體架構設計

遠程監控系統總體架構設計如圖1所示。車載終端系統通過CAN總線讀取遠程監控的數據信息，在車載終端系統上安裝GPS定位準確定位車輛的位置信息，然后通過5G通信網絡把數據傳輸到遠程監控中心系統。遠程監控中心接收到數據后，把數據信息存儲在系統的服務器端MySQL數據庫中。系統在滿足車輛安全操作的同時，也滿足用戶對系統功能的基本需要。用戶通過客戶端的網頁和APP實時監控和管理電動汽車的運行狀態，監控車輛的GPS定位數據和故障數據，實時觀察車輛運行狀態，及時處理相應的問題。這說明用戶可以通過遠程監控系統實時掌握車輛的運行數據[2]。

圖1 遠程監控系統的總體架構圖

2.2 系統功能設計

2.2.1 車載終端數據采集系統

車載終端數據采集系統結構圖如圖2所示。

圖2 車載終端數據采集系統結構圖

車載終端和CAN總線之間交換數據信息，讀取電動汽車運行的數據信息，通過車載終端數據采集系統中的GPS模塊準確獲取車輛的GPS定位信息。在5G通信技術的支持下，相關數據信息采用二進制報文的數據格式傳輸到遠程監控中心的服務器數據庫。在CAN總線技術的基礎上使用車載終端，通過CAN總線的接口接入整車，與車輛控制器進行數據交換。車載終端數據主要包括汽車發動機和電池的數據、汽車主控器的數據以及BMS系統的故障數據等。車載終端主要是面向用戶的，很多車輛功能的實現都離不開車載終端系統。車載終端的設計是系統實現的基礎。車載終端通過5G通信技術高速傳輸采集的數據，保證數據的傳輸速率。車載終端采集的有效數據信息通過5G通信技術傳輸到遠程監控中心，用戶可通過遠程監控中心查看汽車的運行數據并診斷汽車故障，實現車載終端系統采集數據的功能[3]。

2.2.2 基于5G技術的無線通信網絡

車載終端數據采集系統和遠程監控中心間的數據交換是通過5G通信技術實現的。5G通信技術實現了數據傳輸的高效性，為電動車遠程監控系統的實現提供了關鍵的技術支持[4]。5G通信技術具有高效性，保證了數據傳輸的速度，滿足了系統對數據采集和傳輸的基本需求。通過5G通信技術可以不受限制地為遠程監控系統提供服務，完成數據采集和遠程監控等基本功能。5G通信技術保證了遠程監控系統的數據傳輸速度和傳輸質量，數據傳輸更加穩定快捷，是較為成熟的移動通信技術。

2.2.3 客戶端和服務器功能設計

系統服務器數據庫主要是分析處理系統的數據，并將其保存到MySQL數據庫中，供系統客戶端讀取服務器數據庫的數據。服務器數據庫采用SQL數據庫管理數據和信息，從而保證數據信息的安全性，避免數據庫信息被泄露。服務器數據庫對信息的存儲在滿足系統設計需要的同時，還要滿足數據存儲的安全性，更好地滿足系統安全需要。服務器數據庫在設計上要具有可維護性和可擴展性。系統的數據庫中心采用Navitcat for MySQL，客戶端用戶對服務器讀取數據時要及時響應。客戶端和服務器架構設計采用B/S三層架構，如圖3所示。

圖3 B/S三層架構

表示層面向用戶提供系統的遠程監控界面，實現客戶端用戶查詢服務器數據并管理客戶端頁面。業務邏輯層接收表示層的用戶請求，然后從服務器數據庫讀取數據。如果數據庫中存在相應的請求數據，那么可以建立數據查詢。客戶端和服務器采用C/S的服務架構，在系統運行過程中更加穩定和安全，可以滿足用戶對系統訪問的基本需要。數據訪問層提供數據庫MySQL的數據訪問接口，實現數據庫MySQL和服務器WEB間數據信息的交換[5]。

2.2.4 遠程監控中心

在遠程監控中心的界面上查詢系統的數據信息，用戶可實時掌握車輛的運行狀態，并通過WEB功能實現對車輛的遠程監控。遠程監控中心功能結構，如圖4所示。

圖4 遠程監控中心功能結構圖

遠程監控中心通過WEB端或APP軟件直接在系統界面上顯示汽車的運行數據。汽車遇到故障時，遠程監控中心的界面上會出現紅色報警，用戶接收到報警信息后可及時采用相應的應對措施。遠程監控中心實時監控汽車的運行軌跡，為用戶提供回訪數據，用戶可以實時確定汽車的運行位置。遠程監控中心為用戶提供用戶信息和車輛信息的查詢功能，并可設置用戶賬號和密碼。

遠程監控中心搭建在Java JDK基礎，構建Java語言編程環境。遠程監控中心的開發是在MyEclipse環境下建立web project，合理配置Tomcat，實現對遠程監控中心各個功能的開發。遠程監控中心的界面顯示紅色報警是提示用戶車輛存在故障信息，以便用戶可及時進行處理。

3 結 論

5G通信技術在保證遠程監控系統數據信息采集準確性的同時，提高了遠程監控系統數據傳輸的速率，可實時監控車輛運行的數據信息，進一步提高車輛運行的穩定性和安全性。