車聯網在汽車故障檢測中的應用

勵敏

摘要：互聯網大數據時代將會給汽車維修檢測行業帶來根本性的變革，傳統汽車故障維修不透明、尋找故障困難以及檢測不精準等問題將會大大改善。在車聯網環境下，通過移動終端就可以實現汽車故障檢測，這將成為未來汽車故障檢測的主要方向。本文提出了一種基于Spring Boot 與 OBD的車聯網汽車故障檢測系統，對系統的應用進行了研究。

關鍵詞：車聯網;汽車故障檢測;在線診斷;智能汽車

0? 引言

中國汽車市場在三年前就已經實現了萬億規模，同時，汽車互聯網用戶市場正在逐漸形成，在線上進行汽車維修保養將會開啟21世紀汽車新紀元，車聯網將會成為汽車產業的新潮流。車聯網在汽車故障檢測中的應用關鍵是互聯網業務和大數據業務的融合，如何既提升其智能性，又給用戶帶來良好的用戶體驗，還能夠確保車聯網過程中汽車的安全就是本文要研究的主要問題。因此本文基于一種新的Spring Boot框架設計，該框架具有如下優點：自動配置和簡化配置，能夠創立獨立的程序，無冗余代碼生成，編碼功能強大，系統集成性好，能夠融合當前最新的數據庫，開發多個功能框架。

1? 車聯網對于汽車故障診斷的深刻影響

車聯網將會深刻地影響了整個汽車產業，創建新的智能交通網絡，推動智能汽車產業的發展。未來，隨著車聯網的發展，汽車之間將會實現網絡互通，汽車用戶甚至只需要一部智能手機就可以實現對汽車的控制以及故障檢測。尤其是AI技術將會大大地改變智能汽車系統，除了無人駕駛之外，機器學習等技術也在引入，這樣能夠極高地提升車輛的安全性，促進智能行駛的智能化水平提高。近年來，我國智能車載診斷系統發展迅速，比如上汽集團的SDL，吉利集團的CVC，技術水平日益提高。

相關統計顯示，當前運行的車輛中至少有30%存在故障或者故障隱患，駕駛員單靠經驗不能夠判斷汽車的故障，尤其是剎車片、方向助力、汽車散熱系統等方面的故障，很多汽車都是長期帶著故障運行，這給汽車帶來了嚴重的損害。因此智能OBD模塊應用在車聯網系統中，通過對汽車各個部件進行檢測，一旦發生故障就顯示故障碼，故障檢測較為精準。

電控技術的飛速發展讓車聯網代替了傳統的人工診斷，不僅故障檢測更為精準，檢測時間更短，而且功能更加強大。傳統汽車設備檢測是離線狀態下用設備的相關參數進行判斷，這種方面都是事后控制，在發生故障之后再進行診斷。而在線診斷系統在診斷上具有優勢，本文將OBD模塊將Spring框架結合起來，提出了一種新的應用方法。OBD即車載診斷系統，現有OBD系統仍然采用CARB標準，不但統一了診斷協議和通信協議，而且統一了DLC和DTC。數據分析能力強大，故障檢測效率高，上傳速度快。

2? 系統需求分析和整體架構

2.1 系統功能需求

用戶登錄模塊，系統給每個用戶設置了獨立的ID，在登錄時，一般都會對應自己的車輛。車輛信息模塊，包含車輛的基本信息、故障信息以及納入到車輛網方面的其它信息，故障信息應該產生完整的故障列表，對發動機性能、冷卻控制系統性能、供電控制系統性能等方面全方位進行分析，同時對車輛的健康狀態等因素進行評分，全面監管車輛的性能等因素。車輛數據模塊，對車輛的數據進行監控，采用CAN總線與OBD控制器相連，通過ELM327與無線設備連接實現數據采集。采集圖形要能夠直觀顯示，方便車主查看各方面的性能，界面具有親和力，而且圖形清晰。車輛監控模塊能夠滿足實時傳輸數據的要求，監控車輛的狀態，并且在發生異常之后能夠及時發出警報。同時對車輛的行駛記錄進行分析統計，系統記錄車輛的行駛次數和狀態，各項數據而易于統計。車輛監控信息要能夠實時查看車輛的報警次數和各項統計結果，方便車主實時監測車輛各方面的信息和記錄，尤其是對車輛維修保養的歷史數據和故障進行記錄。系統管理模塊，能夠對賬戶進行管理，方便用戶修改密碼，進行解綁和更新等操作。此外，系統管理模塊還能夠根據最新的應用進行車聯網管理，添加各種新的功能。

2.2 數據庫設計

數據庫設計中應該遵循以下幾個原則：

首先是對數據庫進行統一的設計，避免出現數據不一致的狀況，方便對數據進行交叉管理。其次是對數據庫進行規范化管理，方便開發人員的管理。因為字段類型豐富，要確保表的命名規范化，提升簡化程度。第三是車聯網系統要確保安全性，這是智能汽車網最重要的部分，既要保證系統不崩潰，能夠隨時恢復，又要防止外部攻擊。在此基礎上，要優化用戶信息表、車輛基本信息表、車輛數據表、車輛維修記錄表、車輛報警統計表、車輛總體評分表的設計。

2.3 系統其它設計

系統安全設計是車聯網的重點部分，這一部分的設計核心是系統的加密，本系統對token進行了DES算法加密，對密碼進行了MD5秘鑰加密。車聯網系統非常容易導致云端攻擊，針對這種情況，要在云端加裝防火墻，使用安全狗等防護軟件，使用殺毒軟件進行病毒防護。采用Memcached緩存設計來減少訪問的數據量，以緩存加載的方式提高網站的響應效率。采用Nginx負載均衡設計提升會話持久化和負載均衡。

2.4 系統開發框架

軟件采用Spring Boot框架進行開發，有無線和CAN總線兩種嵌接方式，數據采集通過在OBD上加載一個兼容ELM327控制器模塊，通過藍牙模塊實現數據交互。數據采集的傳輸格式為Json，傳輸過程中流量消耗小。系統總體開發要本著智能化的原則，提升交互性的同時，確保系統的安全。為了更好地實現開源性，方便開發，系統采用了MySQL數據庫。

在系統開發中，要對各個場景進行考慮。車輛在無信號情況下，無法實現對手機的控制，要依靠藍牙進行控制。具體綁定上，主要是靜態綁定和動態綁定有兩種方式。系統實現車、車聯網平臺和用戶移動端的數據交互，確保車輛故障診斷信息能夠暢通傳輸。在系統中，為了提升其智能性的水平，要逐步引入智能技術，提升遠程故障診斷的水平。同時系統還應該具有遠程消除故障的功能，提升診斷設備的精確性。但是需要注意的是車輛的故障碼較多，一輛車的故障碼會超過上萬條，很多故障碼都是自動生成，因此要準確檢測故障碼就需要提升技術水平，各個汽車巨頭之間完善通訊協議標準，建立更強大的數據庫，將各個故障信息都納入到其中，提升其匹配能力。

3? 核心功能軟件開發

3.1 系統登錄功能

采用了Mybatis框架，使用Restful風格的編碼方式，采用加密方法約束系統訪問權限，其加密的代碼如圖1所示。

3.2 車輛故障狀態模塊

當用戶點擊該按鈕時，頁面就會跳轉到車輛的故障狀態信息，將數據庫的信息存儲于ehicleFaultMapper.xml文件中。除了對故障展示之外，還有對車輛基本信息的評分，包括發動機、冷卻系統、供電系統、點火系統、維修保養等的評分。系統的評分主要包括三個邏輯，ScoreServiceImpl負責服務接口的定義操作，ScoreMapper對數據庫中的各項指標進行查詢，Score實現了數據庫中對Score表的映射。

3.3 車輛數據管理模塊

客戶端先得到OBD故障碼，當故障碼上傳到遠程服務器時，服務器對其進行解析，反應車輛的故障信息。車輛數據管理的處理流程和車輛故障信息的處理流程類似，對車速、冷卻液溫度、發動機負荷、發動機怠速等數據詳細記錄，記錄實時各數據時間。車輛數據分析圖因為數據量龐大，因此JFreeChart開發數據，這樣圖表顯示清晰，實例化程度高，尤其是能夠將圖片直接上傳到頁面，無需要耗費硬盤的資源。在行車記錄情況方面，為了避免數據龐大出現的冗余，要對數據庫進行優化，實時展示相關數據。

3.4 車輛信息監控模塊

監控管理要確保其實時性，因此對于車輛的報警信息統計要高度重視，將OBD集設備將收集到的數據發送到服務器，如果報警數據超過了設定值，則會給用戶推送報警信息，并且轉移到報警頁面。同時要提升車輛維修保養的信息實時性和準確性，將各大汽車維修保養商家信息納入到其中，其精確度應該包括各方面的保養數據，比如防凍液和機油是否保真等信息都應該納入到系統當中。

3.5 系統管理模塊

提升賬戶管理的水平，嚴格相關認證管理，不僅能夠對車輛已經綁定的設備進行登記，同時還要加強對不良用戶的審查。在關聯管理中，要能夠對其版本進行更新。系統管理的關鍵是實現和互聯網端的良好聯通和安全性，既要實現汽車儀表數字化，能夠實現對中控系統、網管系統、電控系統的全面控制，因此在系統管理上，要采用高速CAN總線，完善相關硬件，強化各項控制指令的應用。

4? 結語

未來車聯網的智能化程度越來越高，不但能夠實現系統的遠程診斷和故障檢測，甚至還能夠實現遠程控制和故障消除等，在線就可以提出系統解決方案。在車聯網系統中，要利用好大數據技術，將互聯網技術融合到汽車診斷技術之中，提升故障識別的精準度，促進其智能化水平。

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