基于互聯網＋的新能源公交車遠程監控平臺研究*

王曉慧，李宏峰

基于互聯網＋的新能源公交車遠程監控平臺研究*

王曉慧1，李宏峰2

（1.浙江工貿職業技術學院，浙江 溫州 325000；2.廈門金龍新能源汽車研究所，福建 廈門 510420）

文章根據實車調研提出了關于新能源公交車的遠程監控系統，并設計了一種基于互聯網+的新能源公交車遠程監控平臺系統。該系統車載終端的控制器利用 CAN總線采集車輛的整車狀態和三電系統狀態信息，并通過數據分析確定是否存在故障并進行故障預警，再利用 GPS 獲取公交車的位置信息，通過互聯網終端即可掌握車輛運行狀態。最后通過實車實驗，驗證了該系統的高效和實用性。

互聯網＋；新能源公交車；遠程監控；數據分析

引言

車聯網作為一個新興產業，創造了一個新的市場，世界各國都在進行車聯網及其衍生產品的研發和推廣，中國巨大的汽車市場以及政策的扶持進一步推動我國車聯網的快速發展。專業的新能源車輛監管平臺是實現新能源車輛安全性、可靠性的重要手段，是實現新能源車輛及零部件全生命周期管理的基礎[1]。在電動汽車動力電池狀態遠程監控的設計研究方面，文獻[2]中設計了多輛電動汽車運動狀態的遠程監控系統[2]，具有良好的實時性，但監控中心沒有汽車導航功能，不能預計電動汽車行駛路線的距離，無法判斷電池 SOC 是否能完成行駛任務；文獻[3]中設計了電動公交車鋰電池遠程監測系統[3]，穩定性好、成本低、可靠性高，但監控界面只是在 PC 端，監控方式單一，存在一定局限性。為了解決不能預計電動汽車行駛路線的距離和監控方式單一的問題，本文設計了一種基于互聯網+的電動公交車遠程監控平臺系統。該系統車載終端的控制器利用 CAN總線采集車輛的整車狀態和三電系統狀態信息，并通過數據分析確定是否存在故障并進行故障預警，再利用 GPS 獲取公交車的位置信息。該系統可以有效推動運輸企業用戶向運輸解決方案提供商的轉變，給乘客提供更優質，更周到的增值服務。通過該系統可以提高客車的安全性和節能性，保障人民財產的安全，提升道路運輸企業的信息化管理水平。

1 確定監控系統所要采集的參數信息

根據實車調研以及國家標準，確定對目前新能源公交車的車輛位置信息、整車信息及新能源三電系統等數據進行采集，特別是動力電池的相關信息，包括電池總電壓、單體溫度、單體最高或最低電壓、SOC及電流等參數進行單獨采集，并對新能源汽車由于電池問題而出現的事故進行調查分析，從中確定監控采集的參數信號。

根據調研，本系統確定了對新能源公交車運行時各方面需要采集的數據，主要包括動力電池相關的重要數據，包括總電壓、總電流、充放電狀態以及荷電率SOC，其中極值信息數據包括單體電池最高電壓、最低電壓蓄電池組序號、最低電壓單體電池序號、最高溫度、最低溫度、電池絕緣電阻等重要信息非常重要。除此之外，通過GPS還對公交車的實時位置信息及車輛狀態進行采集，以及對故障報警與處理、能耗分析、維修保養、售后服務等信息進行采集并通過互聯網終端即可掌握車輛運行狀態。

圖1 采集動力電池狀態參數

圖2 采集的動力電池極值信息

圖3 采集的車輛位置信息

平臺采用互聯網+實現新能源車輛聯網聯控，滿足運輸企業用戶、整車廠、各地監管部門等對新能源車輛的監管需求，包括：位置查詢、實時監控（三電系統重要數據）、故障報警與處理、能耗分析、維修保養、售后服務及與各地運管平臺的數據對接工作。

車輛位置信息、整車信息及新能源三電系統等數據的采集頻率平均維持在1s以內，數據采集的及時性、準確性、完整性有保障，數據采集完畢后，車載終端會先在本地做緩存壓縮處理合并上傳到云端進行存儲，云端采用了關系型數據庫和Hadoop等分布式大數據存儲系統架構，確保車輛數據高效、穩定、安全存儲。

利用該系統可以有效對車輛的位置、車輛狀態，特別是對網聯汽車的高壓電器件及電池參數、傳感器信號等參數實時監控，建立了故障報警、停機、斷電等分級處理機制，通過互聯網終端即可掌握車輛運行狀態，下圖展示了整車運行狀態的監控圖。

圖4 整車運行狀態的監控圖

2 搭建新能源公交車遠程監控平臺

2.1 系統總體結構的設計

針對新能源公交車所搭建的遠程監控系統由車載終端和云端信息服務平臺構成。服務中心對新能源公交車整車信息、位置信息以及動力電池等相關重要數據進行分析處理，通過遠程分析實時數據，為車輛運行、故障預測等提供依據。該遠程監控平臺主要由車載終端、管理中心、服務中心、監控中心和平臺客戶端等部分組成。

圖5 遠程監控平臺

平臺運行原理如下圖所示：

圖6 平臺運行原理

2.2 車載終端設計

車載終端結構如圖5 所示，主要是由公交車動力電池、電池管理系統、整車控制器、GPRS/GPS 功能模塊和車載顯示模塊等部分組成[4]。整車控制器通過 CAN 總線采集電動汽車動力電池狀態信息和故障信息，并將電池信息顯示在車載顯示模塊上，同時通過 UART 接口采集公交車位置信息，最后發送整車信息到遠程監控中心。

圖7 車載終端結構

2.3 云端信息服務中心設計

云端信息服務中心是新能源公交車遠程監控系統的信息共享中心，由通信服務系統、數據庫服務系統和應用服務系統組成。通信服務系統讀取來自車載終端的數據，將抽取轉換后的數據入庫，同時在數據庫服務系統中讀取需要發送的數據，根據應用層協議打包發送到車載終端；數據庫服務系統存儲新能源車輛的實時信息和歷史信息；應用服務系統為監控人員提供形象化的監控管理交互界面及數據分析功能。

圖8 云端服務中心功能設計

3 采集數據的分析判斷及故障預警

車輛位置信息、整車信息以及動力電池系統等數據的采集頻率平均維持在1s以內，數據采集的及時性、準確性、完整性有保障，數據采集完畢后，車載終端會先在本地做緩存壓縮處理合并上傳到云端進行存儲，云端采用了關系型數據庫和Hadoop等分布式大數據存儲系統架構[5]，確保車輛數據高效、穩定、安全存儲。

根據車企制定的新能源車輛重大事故預案及處理的企業標準，定義了事故等級，并根據事故等級規定了信息報告程序，細分了各種情況的處置措施。該遠程監控平臺結合新能源公交車整車信息、三電系統等方面的專業數據的記錄、匯總、分析和統計，實時對車輛運行狀態進行監控，重點關注故障提醒，故障處理功能及時發現車輛存在的安全隱患并進行人為干預，確保車輛安全運行。

圖9 故障監控數據

圖10 故障處理情況數據

4 遠程監控系統的應用

圖11 應用該系統的車輛信息

圖12 應用此系統車輛

本項目建立的新能源公交車遠程監控系統以及動力電池數據分析系統已應用到部分溫州交運集團的新能源城西部分公交車上，共162輛入網，實驗證明該系統能夠監測公交車的運行狀態，實現故障診斷和特性分析，隨時了解車輛信息，及時發現新能源公交車存在問題，提高汽車運行的安全性，減少事故的發生。

圖13 應用此系統車輛運行情況

5 結論

（1）本文建立的該系統可以采集車輛的整車狀態和三電系統狀態信息，并通過數據分析確定是否存在故障并進行故障預警，再利用 GPS 獲取公交車的位置信息，通過互聯網終端即可掌握車輛運行狀態。

（2）本文搭建的遠程監控平臺可以利用Internet進行實時監控分析，并且通過實車實驗，驗證了該系統的高效和實用性。

[1] 黃曉波,姜振軍,熊樹生,等.基于GPRS的遠程診斷車載終端的設計與實現[J].工業儀表與自動化裝置, 2016(1):49-52.

[2] 陳燕虹,沈帥,劉宏偉,等.多輛電動汽車遠程監控系統[J].吉林大學學報:工學版,2013,43(2):285-290.

[3] 徐軍,王禹,賈志超,等.電動公交車鋰電池遠程監測系統設計與實現[J].北京工業大學學報,2014,40(9):1327-1333.

[4] 趙意鵬,趙河明,鄧星星,等.基于GPRS和百度地圖API的火災定位系統[J].自動化與儀表,2016,30(1):26-29,47.

[5] 張貝克,李文博,任麗靜,等.基于VC編程的換熱網絡綜合軟件設計[J].計算機與應用化學,2010,27(5):605-609.

Research on Remote Monitoring Platform of New Energy Bus Based on Internet +*

Wang Xiaohui1, Li Hongfeng2

( 1.Zhejiang Industry and Trade Vocational and Technical College, Zhejiang Wenzhou 325000; 2.Xiamen Jinlong New Energy Vehicle Research Institute, Fujian Xiamen 510420 )

This article proposes a remote monitoring system for new energy buses based on actual vehicle research, and designs a remote monitoring platform system for new energy buses based on Internet+ The controller of the vehicle-mounted terminal of this system uses CAN bus to collect the vehicle's vehicle status and the three-electric system status information, and through data analysis to determine whether there is a failure and early warning of the failure, and then use GPS to obtain the location information of the bus, via the Internet terminal Can grasp the vehicle running state. Finally, through the actual car experiment, the system's efficiency and practicability are verified.

Internet +; New energy buses; Remote monitoring; Data analysis

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.03.004

U469.7

A

1671-7988(2021)03-15-04

U469.7

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1671-7988(2021)03-15-04

王曉慧（1983.12-），女，山東菏澤人，碩士研究生，講師，就職于浙江工貿職業技術學院，主要從事汽車優化設計研究方面的研究。

浙江省教育廳高校訪問工程師項目FG（2019169）；項目名稱：基于遠程監控的動力電池數據分析研究。