电动客车远程监控平台的研究与应用.docx

1、电动客车远程监控平台的研究与应用摘 要 本文通过对视频监控系统的现状及前景，电动客车的远程监控平台的建立，远程监控诊断系统的分析与应用三个方面对电动客车的远程监控平台进行详细的论述。电动客车远程监控平台基于GPRS网络和Internet网络上的系统，通过具有车载智能信息单元CAN接口和GPRS接口，无线远程数据传输，实现多辆电动客车的监控，标定和定位，从而实现故障分析和处理。本文通过研究的电动客车远程监控平台架构组成的工作原理和建设原则提出了一些建议，技术配置要求和施工方法，研究具体的管理平台，为电动客车的安全运行提供有力的保障，促进电动客车产业的快速发展。关键词：电动客车，远程监控平台，研究

2、，应用Abstract Based on the video monitoring system status and prospects, build electric buses remote monitoring platform, the remote monitoring system analyzes three aspects of remote monitoring platform for electric buses will be discussed in detail. Electric bus systems on remote monitoring platform

3、 GPRS network and Internet-based networks, by having a vehicle intelligent information unit CAN interfaces and GPRS interface, a wireless remote data transmission, monitor and control multiple electric buses, the calibration and positioned to achieve fault analysis and processing . Through the const

4、ruction works and electric buses remote monitoring platform architecture composed of principle study made a number of recommendations, technical configuration requirements and construction methods to study specific management platform that provides strong protection for the safe operation of electri

5、c buses, electric buses promoting industrial the rapid development.Key words: Electric bus, Remote monitoring platform, Research, Application目 录前 言 11 视频监控系统的现状及前景 21.1 网络化侵袭，车载监控地位发生重要转变 21.2 纵观市场，车载监控七大目标有待实现 32 电动客车的远程监控平台的建立 42.1 平台建立的技术路线 42.1.1 电动汽车远程监控平台的技术路线 42.2 组成结构 52.2.1 车载终端 62.2.2 数据中心

6、 102.2.3 设备接口 102.2.4 客户端 112.2.5 系统采集的信号 122.3 平台建设 122.3.1 建设原则 122.3.2 车载智能信息终端技术要求 132.3.3 网络运行环境技术要求 132.2.4 软件系统技术要求 142.2.5 平台配置 152.4平台管理与应用 152.4.1远程监控数据库的设计 152.4.2应用管理 152.4.3车辆定位及状态监控 162.4.4研发应用 172.4.5 系统管理 173 远程监控诊断系统的分析与应用 193.1 远程监控诊断系统的缺点 193.2 远程监控诊断系统应用 193.2.1 管理方面的应用 193.2.2 客

7、车研发方面的应用 203.2.3培训方面的应用 21结 论 22致 谢 23参考文献 24前 言传统客车使用石化燃料作为能源带来很多问题:环境污染、全球变暖等。并且随着全球可开采的石油资源不断减少，石油日益枯竭，人类面临着无油可用的困境。世界各国也意识到发展新能源客车的重要性，相继出台各种政策扶持新能源汽车行业。新能源客车满足了人们的日常出行的需求并且污染少甚至无污染，被认为是实现节能减排的有效途径之一。但是新能源客车尤其是电动客车还处于研发和小批量生产阶段，技术积累相对较弱，难免存在技术缺陷。电动客车主要指纯电动客车和混合动力电动客车，因其具有污染小、能耗低、噪声低等传统客车不具备的优势，成

8、为我国重点推广和补贴的对象。但是，由于增加了动力电池和高压电传动系统，电动客车的安全性和可靠性成为产业化道路上的拦路虎。在示范运营阶段，多有因为高压系统故障、动力电池高温、系统通讯失败等故障导致车辆电动客车中途趴窝、着火等事故见诸报端。为了更好的研究使用电动客车，提前掌握电动客车的运行状态，并预先判断即将发生的故障，2012年的电动客车产业技术创新工程项目中明确要求，所有电动客车必须加装远程信息诊断系统进行车辆安全状态的监控。建设一个专门用于监测电动客车运行参数的远程监控平台成为各主机厂迫切需要攻关的技术。乘客使用化石燃料作为能源带来了很多问题：环境污染，全球气候变暖。而随着全球石油可采资源不

9、断减少的石油枯竭，人类面临着无油可供的窘境。世界各国也认识到发展新能源客车的重要性，纷纷出台各种政策来支持新能源汽车产业。新能源公交车每天行驶，以满足人民的需要，甚至污染少污染，被认为是有效的方法来达到节能的目的之一。但新能源客车，尤其是纯电动客车还处于开发和小批量生产，技术积累相对薄弱，难免有技术缺陷。此外，使用了大量的电池电动公交车电池串联和并联，以提供能量，大量的矛盾电池性能等方面的问题，可能会带来很多安全隐患。因此，电动公交车监视器的性能是非常必要的。1 视频监控系统的现状及前景1.1 网络化侵袭，车载监控地位发生重要转变 随着网络应用的普及，车辆监控正在质变。通过定性因素造成的，也有

10、两种，一种是内部，另一种是外部的，外部原因是事故频发的交通运输市场，如何更好的保证人民群众的生命和财产安全，交通行业需要面对的问题。为了加强，公路客运，特别是长途卧铺客车的安全监管，按照有关要求，卫生部会同公安，劳动安全，工业和信息化部管理的交通部发出“关于加强道路运输车辆动态监管工作的通知“中，卧铺客车必须安装在车辆载视频监控设备。副部长运输国家运输安全生产紧急电视电话会议部，还提出卧铺客车新的监管要求，要求卧铺客车必须强制安装车载视频装置，由企业监控器仓情况。在国家政策的影响下，车载移动监控行业的潜在需求驱动开始逐步显现，我相信在一年或两年的时间里这种情况会集中爆发。 再看内因，内部功率监

11、控市场的总体趋势高清和网络，720P，1080P或更高分辨率的监控产品已经成为主流市场监测，网络已经取代了传统的模拟传输方式，已经成为高清化最佳的载体，虽然传统的车辆监控系统模拟监控中发挥主导作用，但是从去年开始，一有部分勇于开拓的厂家开始逐步试点了全新的高清解决方案来解决车载监控行业整体监控效果不佳的局面，国外和国内的苏州科达，很早就进入车内监控领域，在一些展会在中国，高清车载监控图像效果更好激起观众的一致好评，原来的车辆监控系统的颠覆只能看得见，而没有看清这个问题。车辆NVR高清IPC的监控已经超出了传统的模拟控制，一些知名厂家如苏州科达，海康威视，深圳锐明包括同洲电子陆续推出了支持高清I

12、PC接入的车载NVR系统。也就是说，高清和网络正在改变这个市场的格局。 与此同时，在设备的智能发展是车载DVR吸引用户在将来。由于传统的视频监控系统是仅存储该数据信息的另一个重要方面，它可以提取通过购买审查有价值的信息。所以这无疑是很被动的工作.如果车载DVR给予更多的智能化功能，那么不仅自己可以有更多的独立工作能力。同时，它也可以被有效地集成到安全监控系统在城市中，在这种情况下。车辆监控的位置将发生重要变化。该车载DVR将迎来其新的使命，而汽车导航系统将在迎来变化。 随着移动互联网的快速发展，迅速增长的智能手机的普及，人们出行越来越方便，移动导航采取免费应用迅速赢得了庞大的用户群体，替代汽车

13、导航市场将变得越来越明显。目前，各大厂商纷纷加大多元化改造力度，其中，高德希望把重点放在移动互联网领域的发展，在移动互联网的优势积累，以促进前导航设备发展的车辆。但值得注意的是，由于车主对于汽车互联网的需求越来越旺盛，车联网催生更多的以用户为车辆导航服务中心，内容更加丰富，盈利模式更加多元。随着车联网技术的改进和创新相结合的互联网，国内汽车装载导航市场，其成熟发展的基础和商业模式之前将继续受到用户的青睐，对空间的需求依然不容小觑。可见，在中国乘用车保有量的持续增加，消费者的认可车载导航的逐步完善，目前，汽车导航前市场将呈现稳定的发展态势。1.2 纵观市场，车载监控七大目标有待实现 （1）车辆运

14、输过程的实时监控 3G GPS网络视频服务器可以实现多信息的实时监控，汽车驾驶记录终端可以是实时监控，或在车辆和其他信息，该系统的运行状态的自动任何时间采样的信息被处理和储存，可以了解运行状态和运行环境，环境或及时发现人为问题，包括免费停车，无关骑等实时车辆。 （2）运输过程中的信息查询 可随时查询危险品，有毒化学品生产和运输企业的信息，涉及剧毒化学品管理法律，法规的发布和有毒化学品清单。查询发货单位名称，运输单位名称和运输路线，运输车辆和运输相关人员的名称，数量和公路运输许可证的剧毒化学品运输是有效的。 （3）突发事件的应急响应 包括事故现场的交通管制，疏散周围人员的事故，事故应急搜救现场，

15、信息可实时监控和指挥中心，为及时对事故进行传输。 （4）运输结束后的信息处理和运输 当车辆到达目的地时，汽车行驶记录仪和视频文件可以通过有线/无线网络下载。该存储的图像和数据信息可以被打印和重放，以便检查车辆的行驶轨迹和该系统的操作日志. （5）有效促进服务，提高安全防范 乘客和我们的工作人员不时地之间的长途跋涉会产生一些矛盾和纠纷，导致公司经常有市民投诉，特别是一些乘客下了车的拿别人的行李和随身物品，因为那里没有强有力的证据表明，解决无法启动，公司的形象有很大的影响力。视频系统的安装后，可以随时为乘客客运站，个人收入的钱挪用行为形成有效的控制，提高服务质量。 （6）为了提高安全性，事故取证

16、长途客车旅行时间，交通和复杂的人事，更车匪路霸，容易出现安全问题。特别是在春运高峰偷，抢，转，恶劣交通事故，驾驶员违法行为和严重超载情况时有发生。通过网络远程视频监控和记录系统，客运公司和管理部门随时可以通过3G网络远程视频即时检查司机如果违反和过载，和视频数据可以在犯罪的犯罪证据。 （7）有效监督驾驶员的操作，严格按照文明的规则，提高行车安全。随着平安城市建设如火如荼，投入加大力度，对网络运营商的不断提高，以及运营商凭借平台和金融干预的优势，既为车辆监控系统的发展带来新的契机。2 电动客车的远程监控平台的建立2.1 平台建立的技术路线电动公交车的远程监控系统主要用于车辆远程监控，车辆管理，远

17、程诊断和故障管理，和汽车电池电机的电控系统的数据采集和数据分析。具体功能包括车辆定位，驾驶状态监控，历史轨迹回放，ECU数据监控，远程故障诊断，数据统计和分析，条件和报警等。远程监控平台的工作原理是密切相关的GPS定位技术的发展，GPRS数据传输技术和CAN总线数据采集和分析技术。首先，我们需要安装一个GPS模块，GPRS模块和CAN总线模块中的新能源汽车，其硬件结构示于图1 .车载终端的连接是通过CAN建立与汽车CAN总线接口总线网络，负责收集新能源汽车电机，电池和电控系统中，车载终端的相关数据根据通过GPRS网络标准协议转换机制，数据内置网关上传到因特网服务器，在同一时间上载GPS模块总线

18、的位置信息。通过实时接入互联网的网络管理人员掌握的车辆信息的操作，并安装在个人计算机中的数据分析软件包，软件包远程故障诊断，在线地图和校正软件包，驾驶习惯分析软件工具包为新能源车辆数据远程监控分析和发布数据分析报告。2.1.1 电动汽车远程监控平台的技术路线 主要的技术路线为信息采集终端将电动客车信息包括锂离子电池组及整车信息通过GPRS无线网络发送至监控中心服务器，且通过客户端单元对数据进行实时显示，显示内容包括电动汽车运行状态信息及预警、故障信息。信息采集终端可通过无线通信模块与监控中心服务器管理员进行语音通话，且语音通话是双向的。监控中心服务器单元可通过电池组信息采集处理单元内的GPS模

19、块单元精准查出异常锂离子电池组地理位置，并第一时间进行处理。 （1）系统包括信息采集、数据分析、故障预警及告警、GPRS数据传输、终端语音通话、短信对话、红外遥控拨号、GPS远程定位、终端数据备份、数据显示及存储等功能。 （2）信息采集终端预留CAN/RS232/RS485总线以兼容不同接口的管理系统。 （3）信息采集终端对所采集的电动客车车信息包括锂离子电池组及整车信息经过分析后将故障预警及告警信息通过GPRS无线网络发送至监控中心服务器，为减少数据传输量，正常数据为定时发送。 （4）通过客户端单元对数据进行实时显示，显示内容包括电动汽车运行状态信息及预警、故障信息，并实时存储。 （5）信息

20、采集终端可通过无线通信模块与监控中心服务器管理员进行语音通话，且语音通话是双向的。 （6）监控中心服务器单元可通过电池组信息采集处理单元内的GPS模块单元精准查出异常锂电池组地理位置，并第一时间进行处理。（7）GPRS离线时可利用信息采集终端上固态FLASH对数据实现备份存储，并可通过短信功能将预警及告警信息传至监控中心服务器。图2.1 车载智能信息终端硬件结构框图Fig.2.12.2 组成结构 完整的电动客车远程监控系统平台主要是由以下几个部分组成： （1）电动客车远程监控平台主要由车载终端、数据接口、设备接口、客户端等组成； （2）数据中心网络运行环境（服务器、操作系统和数据库软件等），如

21、图2.2 所示； （3）数据通信软件（与每个车载终端通信，将数据写入数据库，响应用户命令）； （4）管理服务平台软件（包含WEB车辆监控软件，数据分析软件包，远程故障诊断软 件包，在线地图及纠偏软件包等，驾驶习惯分析软件包，工况分析软件包），如图2.3所示；（5）监控中心显示屏及通信控制计算机。图2.2 网络服务器架构Fig.2.2图2.3 软件系统架构Fig.2.32.2.1 车载终端 车载终端是远程诊断系统的重要组成部分，主要组件包括中央控制器MCU的第二GPS接收模块GPRS无线通信模块和可模块存储模块和功率管理模块和显示终端。该模块实时监控车辆的运行数据信息。由客户端根据设置的策略进行

22、数据上报，平台将收集到的数据分类实时显示。包括以下实时信息：综合信息、整车信息、极值信息、电压报表、温度报表、电压状态图、温度状态图、总电压电流状态图、卫星定位信息。图2.4 车载终端Fig.2.4（1）嵌入式微控制器MCU MCU微控制器是车载终端的核心模块之一，微控制器（Microcontroller）又可简称MCU，也有人称为单芯片微控制器（SingleChip Microcontroller），将ROM、RAM、CPU、I/O集合在同一个芯片中,为不同的应用场合做不同组合控制。微控制器在经过这几年不断地研究、发展，历经4位、8位，到现在的16位及32位，甚至64位。产品的成熟度，以及投

23、入厂商之多、应用范围之广，真可谓之空前。目前在国外大厂因开发较早、产品线广，所以技术领先，而本土厂商则以多功能为产品导向取胜 在MCU开发方面,以架构而言,可分为两大主流;RISC（如HOLTEKHT48XXX系列）与CISC（如华邦W78系列）. RISC （Reduced Instruction SetComputer）代表MCU的所有指令都是利用一些简单的指令组成的，简单的指令代表 MCU 的线路可以尽量做到最佳化，而提高执行速率，相对的使得一个指令所需的时间减到最短。HOLTEK的HT46XX（A/D MCU系列） HT47XX（R to F MCU系列） HT48XX（一般I/O M

24、CU系列） HT49XX（LCD MCU系列） 便是采用 RISC 结构来设计。不管是 RISC 或是 CISC（Complex Instruction Set Computer），设计MCU的目的便是为人类服务的，对于 RISC 来说，因为指令集的精简，所以许多工作都必须组合简单的指令，而针对较复杂组合的工作便需要由编译程序（compiler） 来执行，而 CISC MCU因为硬件所提供的指令集较多，所以许多工作都能够以一个或是数个指令来代替，compiler 的工作因而减少许多。 （2）GPS模块GPS模块用于接收GPS卫星的定位信息,实时计算出移动车辆的位置坐标。目前,国际上通用的民用G

25、PS信号,均来自美国军方全球卫星定位系统的民用频段。GPS模块的生产厂商比较多,其中具有代表性的厂商及型号如美国Nav Man公司的jupiter J21,中国台湾SIRF公司的GPS50/ 52等。有的系统设计时选用Nav Man公司的Jupiter J21 GPS OEM板作为GPS模块。Jupiter J21 GPS OEM板是一个具有12个并行通道的单板接收制信号,如报警装置传来的信号等。因此对于CPU机,可跟踪所有可视范围内的GPS卫星,根据其产生的中断信号,进行相应的处理。它提供一个标准的串行接口用来监控中心与单片机、PC机进行通讯。 （3） GPRS通信模块 GPRS（Gener

26、al Packet Radio Service）是通用分组无线业务的简称,是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式。与原有GSM比较,GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势:通过多个GSM时隙的复用,支持的数据传输速率更高,理论峰值达115 kB/ s;不同的网络用户共享同一组GPRS信道,但只有当某一个用户需要发送或接收数据时才会占用信道资源。这样,通过多用户的业务复用,更有效地利用无线网络信道资源,特别适合突发性、频繁的小流量数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输,很好地适应数据业务的突发性特点;与无线应用协议（WAP）技术不同, GPRS能够随时为用户提供透明

27、的IP通道,可直接访问Internet中的所用站点和资源;相对于短消息等其他无线数据通信业务, GPRS的价格优势比较明显,而且用户可以根据自己的需要,以月租、包月等多种形式进一步降低GPRS通信的费用。使用GPRS实现远程数据的传送是非常经济实用的,而且其传送数据的特点正是车辆远程监测数据的特性,因此, GPRS特别适合于车辆监测系统的使用。市面上有很多种用于手机的GPRS模块都可以完成通讯功能。通讯模块通过UART总线通用异步接收/发送接口与中央处理芯片进行连接。其功能是传送的客车故障诊断仪测量的数据信息和GPS状态信息，并且将服务器发送的操作指令和诊断结果传回车载模块。 （4） CAN诊

28、断模块为适应客车产品多路CAN的发展趋势，远程诊断系统考虑采用3路CAN兼容，其中两路用来适配客车上不同波特率的CAN总线，其通讯波特率可通过配置文件进行设置；另外一路预留给外接数据采集器用于模拟量输入。系统采用三组PHILIPS公司SJA1000 CAN控制器芯片和Texas Instrument公司的SN65HVD230D CAN收发器芯片组合达到多路CAN采集功能，通过设置SJA1000的总线定时寄存器可设置对车辆CAN总线的采样频率，常用的采样频率为1Mb/s。 （5）电源管理模块用于对车载终端进行能耗管理，控制各模块的唤醒和休眠，以适应长时间、不同条件下的使用需求。系统应支持3种休眠

29、和唤醒方式：1本地休眠/唤醒：通过检测点火钥匙打开/关闭系统。2 远程休眠/唤醒：接收短信打开/关闭系统 3总线休眠/唤醒：收到CAN信号打开/关闭系统。（6）存储模块 存储模块由高度集成处理器为主控制器件，采用SD卡存储技术设计一款数据采集模块。该数据采集模块可与PC机共同实现数据采集与分析,也可长时间独立工作于客车上，并将采集数据存放于大容量SD卡（支持现有的最大SD卡 8G），便于数据收集并利用计算机分析。该数据采集模块仅采用一个主器件，结构简单,工作稳定，体积小，成本低，现已成功用于客车行业。 （7）单片机 单片机（微控制器）是一种集成电路芯片，是超大规模集成电路技术的中央处理单元的数

30、据处理能力的使用（CPU），随机存储器RAM，ROM和多种I/O口和中断系统，定时器/计数器功能（可能还包括显示驱动电路，脉宽调制电路，模拟多路复用器，A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小和提高微型计算机系统，广泛应用于工业控制。从上世纪80年代，从当时的4，8位微控制器，到目前的300高速单片机。 在该领域的一个重要分支，是计算机发展的一个单片机（微控制器），根据发展，从不同的角度，供应链管理大致可以通用/专用型，总线型/非总线和工业型/家电类型。 1）通用型 这是根据单片机（微控制器）的适用范围来区分的。例如，通用型单片机80C51，它不是一个具体的应用设计；专用型单片机是一类

31、产品或产品的设计和生产，如为了满足电子体温计的要求，在片内集成的ADC接口功能控制电路的温度测量。 2）总线型 这是根据单片机（微控制器）是否提供并行总线来区分的。总线的单片机普遍设置并行的的地址总线，数据总线和控制总线，这些引脚用来扩展并行外围设备可与单片机通过串口。此外，许多微控制器的外部设备和外设接口集成块的需要，所以在很多情况下不能并行扩展总线，大大降低了省包装成本，和芯片尺寸，这种单芯片称为非总线的单片机。 3）控制型 这是与单片机（微控制器）根据广泛用于领域来区分。一般来说，地址范围工业控制型大，计算能力强，单片机的家用电器的特殊类型，它通常是小包装，价格低，周边及外围接口高。显然

32、，以上分类并不是唯一的和严格的。例如，80C51单片机是常见的总线类型。图2.5 单片机Fig.2.52.2.2 数据中心后台数据中心由数据通讯单元、数据库服务器和WEB服务组成。数据通讯单元包括多台通信服务器和负载均衡服务器组成，如图2.6。通信服务器与多个GPRS模块建立连接并接收数据流并解析；负载均衡服务器计算各通讯服务器负载，将超出负载的请求转移给其它通讯服务器。图2.6 数据中心通讯单元Fig.2.6 数据库服务器运行mySQL数据库，按功能划分为2个数据库，一个保存终端上传的采集信号数据，另一个用于保存基本配置信息如用户的ID,终端ID，终端DBC配置文件。 Web服务通过一台IIS服务器实现，用户通过浏览器访问服务器ASP网页，可以实现数据的Web访问。2.2.3 设备接口诊断设备接口：目前主要通过符合ISO 15031-3的OBDII标准诊断A型接口（图2.7即通俗意义的故障诊断口）进行数据读取和记录。