Elektrikli araç uzaktan izleme ve servis sistemi geliştirme
Li Yalun1, Xu Jian1, Liu Wei2, Yang Shichun1
(1. Ulaşım Bilimi ve Mühendisliği Okulu, Beihang Üniversitesi, Pekin 100191; 2. Shanghai Volkswagen Automobile Co., Ltd., Shanghai 201805)
Elektrikli araçlar için uzaktan izleme ve servis sistemi tasarlanmıştır. Veri toplama ve kablosuz uzaktan veri aktarımına dayanan sistem, araç işletim parametrelerinin gerçek zamanlı yüklenmesini ve depolanmasını gerçekleştirir. Yerleşik kontrolör veri toplama ve iletimini tamamlar, sunucu verileri model nesnelerine göre depolar, analiz eder ve işler ve müşteri, araç izleme işlevlerini gerçekleştirmek için kullanıcılara izleme ve komut görünümleri sağlar. Sunucu, işletim verilerini analiz ederek ve işleyerek araç servis bilgisini elde eder ve aracın uzaktan servis işlevini gerçekleştirmek için araç terminali kontrolörüne gönderir. Sistem, Great Wall A0 sınıfı küçük şehir saf elektrikli otomobil test numunesinde test edilmiştir ve iyi bir uygulanabilirlik ve stabiliteye sahiptir.
Uzaktan izleme; uzaktan servis; araç kontrolörü; sunucu; istemci
U461.8
Belge tanımlama kodu: Bir
10.16157 / j.issn.0258-7998.2016.12.008
Çince alıntı biçimi: Li Yalun, Xu Jian, Liu Wei, vb. Elektrikli Araç Uzaktan İzleme ve Servis Sistemi Geliştirme Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2016, 42 (12): 34-36, 40.
İngilizce alıntı biçimi: Li Yalun, Xu Jian, Liu Wei, ve diğerleri.Elektrikli araç için uzaktan izleme ve hizmet sisteminin geliştirilmesi.Elektronik Tekniğin Uygulanması, 2016, 42 (12): 34-36, 40.
0 Önsöz
Temiz enerjiyle çalışan bir otomobil olarak elektrikli araçlar sektörün tanıtım dönemine giriyor. Elektrikli araçların temel bileşenlerinin çalışma parametrelerini ve arıza durumlarını gerçek zamanlı olarak tam olarak kavrayabilmek, gösteri operasyonu ve tanıtım sürecinde önemli bir bağlantı haline gelmiştir.Bu veriler, elektrikli araçların hükümet, otomobil üreticileri ve kullanıcılar tarafından değerlendirilmesi ve bakımı için önemli bir temel oluşturmaktadır.
Son yıllarda elektrikli araçlar için çok sayıda uzaktan izleme sistemi incelenmiştir. Tianjin Üniversitesi, GPRS ve internete dayalı elektrikli araçların gösterim operasyonu için kablosuz uzaktan izleme ve yönetim sistemi üzerine araştırma yaptı ve gösteri operasyonu sırasında uzaktan izleme sistemi için bir çözüm önerdi. Jilin Üniversitesi ve Tongji Üniversitesi, birden çok elektrikli aracın büyük ölçekli tanıtım operasyonu sırasında uzaktan izleme sistemini tasarladı ve gerçek operasyonda iyi sonuçlar elde etti.
Bu makale, elektrikli araç uzaktan izleme sisteminin mimarisini ve teknik şemasını detaylandırdı ve optimize etti. Bir yandan elektrikli araçların uzaktan izleme sistemi için uygun bir teknik çözüm önerilmiş, diğer yandan araç çalışma parametrelerinin analizi ve işlenmesine dayalı olarak sürücüler için bir uzaktan servis sistemi gerçekleştirilmiştir.
1 Temel sistem mimarisi ve çalışma prensibi
1.1 Sistem topolojisi
Sistem üç bölümden oluşur: elektrikli bir araca monte edilmiş uzaktan izleme araca monteli bir terminal, bir veri merkezinde çalışan bir sunucu ve kişisel bir bilgisayarda çalışan bir uzaktan izleme istemcisi. Şekil 1, sistemin topolojisini göstermektedir.
Uzaktan izleme araç terminali, elektrikli aracın konumu, hızı ve güç sistemi durumu gibi bilgilerin toplanmasını gerçekleştirir ve elde edilen verileri veri merkezine gönderir. Veri merkezi, araç terminali tarafından yüklenen verileri depolar ve işler. Uzaktan izleme araç terminali ve müşteri, kullanıcılar ve sürücüler için bilgi sorgulama ve görüntüleme sağlamak için sunucuya erişir. Sistem işlevlerini gerçekleştirmek ve kararlı sistem çalışmasını sağlamak için uzaktan izleme istemcisi ile veri merkezi arasında ve araç terminali ile müşteri arasında iki yönlü veri iletimi gerçekleştirilmelidir.
1.2 Veri iletişimi ve iletimi
Bilginin hızlı bir şekilde elde edilmesini ve verimli bir şekilde iletilmesini sağlamak için, veri toplama ve iletimi için kullanılan iletişim ağı ve iletişim protokolü tartışıldı ve formüle edildi ve CAN ağı ve CAN protokolüne dayalı veri toplama mekanizması, WCDMA ağı ve TCP / IP protokolü nihayet belirlendi. Veri aktarım mekanizması.
CAN, dağıtılmış kontrolü ve gerçek zamanlı kontrolü etkin bir şekilde destekleyen bir seri iletişim ağıdır.Yüksek performans, yüksek güvenilirlik ve yüksek gerçek zamanlı özelliklere sahiptir ve otomotiv iletişim ağlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Elektrikli araçların çalışma parametrelerini ve arıza bilgilerini CAN ağı üzerinden elde etmek, verilerin gerçek zamanlı ve güvenilirliğini sağlayabilir. Elektrikli araç uzaktan izleme sisteminde, araç çalışma bilgilerini toplamak için CAN iletişimi kullanılır.
Mevcut kablosuz iletişim ağları çoğunlukla WiFi ağlarını, GPRS ağlarını ve 3G ağlarını içerir. WiFi, kısa iletim mesafesi ve düşük kapsama alanı nedeniyle uzaktan araç izleme sistemleri için uygun değildir. 3G şebekesi, yeni nesil bir hücresel iletişim teknolojisidir, iletişim hızı GPRS'den daha yüksektir ve kapsama oranı yüksektir, bu da onu uzaktan kablosuz veri iletimi için daha uygun hale getirir. Bu sistem, veri aktarımı taşıyıcısı olarak 3G ağını kullanır.
1.3 Araç terminalinin tasarımı
Araca monteli terminalin, izleme verilerinin toplanmasını ve iletilmesini ve araca yönelik hizmet bilgilerinin alınmasını gerçekleştirmesi gerekir. Elektrikli araç çalışma bilgileri CAN ağı ve GPS modülü üzerinden toplanarak sunucuya yüklenir.Aynı zamanda aracın kalan kilometre ve kalan gücü gibi yardımcı sürüş bilgileri kablosuz ağ üzerinden sunucudan alınır. Öte yandan, araç içi terminalin de bir servis merkezi odaklı ayar işlevi uygulaması gerekir. Sunucudan talimatlar alarak, sunucu araca monteli terminali kontrol edebilir, böylece araca monteli terminalin çalışma durumunu değiştirebilir, örneğin veri yükleme oranını değiştirme ve arıza durumu hatırlatmaları yayınlayabilir.
Araç terminalinin fonksiyonel gereksinimlerine göre araç terminalinin temel mimarisi Şekil 2'de gösterildiği gibi tasarlanmıştır. Bu sistemde sistemin ana kontrol çipi olarak Infineon XC2000 serisi tek çipli mikrobilgisayar seçilmiştir.Bu çip yüksek hızlı işlem performansına ve zengin donanım arayüz ve yazılım fonksiyonlarına sahip olup, düşük maliyetli ve uzaktan izleme sistemleri için uygundur. Sistem iletişim yongası olarak SIMCOM SIM5320E'yi seçin, bu yonga TCP / IP anlaşması ile gömülüdür, mikroişlemcinin zaman ve alan kaynaklarından tasarruf etmesini sağlar. SIM5320E, sunucu ile anten aracılığıyla iletişim kurar ve GPS modülü aracılığıyla konum bilgilerini alır. CAN modülü aracın durumunu okumak için kullanılır ve Flash modülü programları ve verileri saklamak için kullanılır. Modüller arasındaki koordineli işlem sayesinde araç terminalinin işlevi gerçekleştirilir.
1.4 Sunucu mimarisi tasarımı
Sunucu sistemi mimarisi, güvenlik, güvenilirlik, özelleştirme, ölçeklenebilirlik ve sürdürülebilirlik sağlamalıdır. Sunucu sisteminin yazılım mimarisi olarak Linux + Apache + PHP + MySQL'i seçin. Sunucu, verilerin tüm sistemde aktarılması ve depolanması rolünü oynar.Sunucu, araç terminali ve istemci yazılımı tarafından gönderilen verileri alır ve alınan verileri aynı anda analiz edip işleyebilir. Sunucu yazılımının 3 işlevsel modülü olmalıdır: depolama modülü, kod çözme modülü ve veri arayüz modülü.
Depolama modülünün tasarım mimarisi Şekil 3'te gösterilmektedir. Depolama motoru, programlayıcıdaki her modülün çalışmasından sorumludur, değişken bilgi toplayıcı, sunucu tarafından elde edilen bilgilerin değişken kuyruğunda saklanmasından ve depolama yapılandırma dosyası, projenin proje bilgilerinin yapılandırılmasından sorumludur. Kod çözme modülü, veri paketlerini uzaktan izleme sisteminin iletişim protokolüne göre gerçek fiziksel miktarlara ayrıştırır. Veri arayüz modülü, ağ veri aktarım arayüzü aracılığıyla çeşitli veri kaynağı paketlerini alır ve birleştirme ve sökme yoluyla kodu çözülecek veri paketlerini oluşturur. Veri arayüzü, sistemin esnek yapılandırmasını gerçekleştirmek üzere sistemi içe aktarmak için yapılandırma dosyasını kullanır.
2 Elektrikli araç uzaktan izleme sistemi
Sistemin mevcut mimarisi temelinde, kullanıcılara elektrikli araç parametrelerinin gerçek zamanlı görüntülenmesi, arıza bilgileri erken uyarı ve geçmiş veri oynatma gibi işlevler sağlamak ve elektrikli araçların gerçek zamanlı çalışmasının izlenmesini gerçekleştirmek için bir uzaktan izleme istemcisi geliştirilmiştir.
Sunucu ve istemci arasındaki mimari esas olarak B / S mimarisini ve C / S mimarisini içerir. Bu sistem tipik bir B / S mimari sistemidir, İstemci sunucudan doğrudan veri ister ve veriyi kullanıcıya gösterir. Ancak bu sistemin araç konumlandırma işlevinde bir harita bilgi sisteminin uygulanması gerekir. Bir B / S yapılandırılmış harita bilgi sistemi kullanıyorsanız, kullanıcıların etkileşim için özel ticari yazılım kullanması gerekir ki bu pahalı bir işlemdir. Ağ teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, sistem maliyetlerini büyük ölçüde azaltan WebGIS'i gerçekleştirmek için Google Haritalar, Baidu Haritaları vb. Kullanabilirsiniz. Bu nedenle, coğrafi bilgi sistemi C / S mimarisini benimser. Çalışma parametresi görüntüleme işlevi B / S yapısı tarafından gerçekleştirilir ve harita işlevi C / S yapısı tarafından gerçekleştirilir.Tüm sistem C / S ve B / S'nin karma bir yapısıdır.
Şekil 4, uzaktan izleme istemcisi konum arayüzünü göstermektedir. Bu sistemin istemci yazılım geliştirmesi Eclipse RCP'ye dayalı mimariyi benimser ve alt katman JAVA dilinde geliştirilir. RCP, Eclipse tabanlı bir eklenti geliştirme ve çalıştırma mekanizmasıdır ve sağladığı arayüz kontrolleri, izleme sisteminin arayüz uygulamasının uygulanmasını sağlar. Uzaktan izleme istemcisi, araç yönetimi işlevini, gerçek zamanlı bilgi görüntüleme işlevini, araç konumlandırma işlevini, parça oynatma işlevini, analiz tablosu işlevini, ayar menüsü işlevini, dosya işlevini vb. Uygular.
3 Elektrikli araç uzaktan servis sistemi
Elektrikli araç uzaktan izleme sistemi tarafından toplanan araç çalışma verileri sunucuda saklanır. Nesneye yönelik ve model veri depolama ve elektrikli araçların çalışma durumunu karakterize eden karakteristik parametrelerin çıkarılması yoluyla, daha fazla elektrikli araç çalışma bilgisi elde edilebilir. Bu sistemde, elektrikli aracın geçmiş verileri ve güncel çalışma koşulları esas alınarak, elektrikli aracın mevcut güç seviyesinin altındaki sürüş aralığı çıkarılır ve bilgi, elektrikli aracın uzaktan servisini gerçekleştirerek araç üzerindeki terminale gönderilir.
Konum modeli, aracın konumuna ilişkin doğruluğu, enlemi, yüksekliği ve diğer bilgileri depolar ve aracın yol koşullarının karakteristik parametrelerini alır. Batarya modeli, bataryanın voltaj, akım, kapasite, SOC ve diğer bilgilerini depolar ve aracın kalan güç bilgilerini alır. Motor modeli, motorun voltaj, akım, hız ve tork bilgilerini depolar ve güç motorunun enerji tüketiminin karakteristik parametrelerini alır. Araç modeli, aracın çalışma koşullarını elde etmek için araç hızını, pedal konumunu ve aksesuarların (klimalar vb.) Çalışma koşullarını kaydeder.
Batarya modelinin karakteristik parametreleri, bataryanın depolanan elektrik enerjisi ile pozitif olarak ilişkilendirilirken, diğer modellerin karakteristik parametreleri, aracın kilometre başına düşen enerji tüketim oranı ile negatif korelasyon gösterir. Her model parametresini e1, e2 ... tr ile karakterize edin, elektrikli aracın sürüş aralığı y formül (1) 'in doğrusal uydurulmasıyla elde edilir:
Formülde, f fonksiyonu, her bir karakteristik parametre ile sürüş aralığı arasındaki uydurma fonksiyonudur. Elektrikli araçların kilometresi arttıkça, veri örneklerinin sayısı artar ve montaj işlevinin doğruluğu iyileştirilir, böylece uzaktan servis sistemi mevcut koşullar altında aracın kalan sürüş menzilini tahmin edebilir.
4 Fonksiyon testi ve deney
Sistemin işlevlerini test etmek için, Great Wall A0 sınıfı küçük kentsel saf elektrikli otomobil test prototipine uzaktan izleme ve servis sistemi kuruldu ve sistemin veri iletiminin doğruluğu ve veri aktarımının gerçek zamanlı performansı test edildi.
Kullanıcı, aracın konumunu ve her bileşenin çalışma durumu parametrelerini, Şekil 5'te gösterildiği gibi uzaktan izleme sisteminin müşteri arabirimi aracılığıyla elde eder.
Sistemin veri aktarımının doğruluğunu test etmek için, gerçek araç hızı, Şekil 6'da gösterildiği gibi sistem tarafından toplanan araç hızı bilgisi ile karşılaştırılır. 60 dakikalık edinim süresi boyunca, uzaktan izleme sistemi tarafından toplanan veriler referans verilerle tutarlıydı.Sadece 10 dakikada, veri sapmasına zayıf GPS sinyali neden oluyordu ve veri sapması sistemin kabul edilebilir aralığı içindeydi. Sistemin doğruluğu, uzaktan izleme sisteminin gereksinimlerini karşılar.
Sistemin gerçek zamanlı veri iletimini test etmek için tekli ve çoklu elektrikli araçların veri iletim süresi test edilmiş ve gecikme süresi Şekil 7'de gösterildiği gibi test süresine göre değişmektedir. Araç sayısının artırılması sistem gecikme süresini artırmadı Sistem gecikme süresi 2 saniyeden az, bu da uzaktan izleme sisteminin gereksinimlerini karşılamaktadır.
5. Sonuç
Bu belge, elektrikli araç uzaktan izleme ve servis sistemini tasarlar ve elektrikli araç uzaktan izleme sisteminin sistem mimarisinin tasarımı yoluyla büyük veri aktarımını gerçekleştirir. Uzaktan izleme istemcisinin rasyonel tasarımı sayesinde, araç yörüngelerinin, çalışma parametrelerinin ve arıza bilgilerinin sorgulanması ve izlenmesi gerçekleştirilir. Model bazlı veri depolama ve analiz yoluyla, elektrikli araçlar için uzaktan servisler gerçekleştirilebilir. Test sırasında, sistem kararlı ve güvenilirdi, elektrikli araçların uzaktan izleme ve servis işlevlerini gerçekleştirdi.
Referanslar
Zhao Han, Jiang Jianman. Yerel ve uluslararası elektrikli araç standartlarının mevcut durumu ve gelişimi Hefei University of Technology (Natural Science Edition), 2011, 34 (7): 961.
Xie Hui, Xiao Bin, Hao Mingde, vd.Elektrikli Araç Gösteri Operasyonu için Kablosuz Uzaktan İzleme ve Yönetim Sisteminin Geliştirilmesi ve Araştırılması Otomotiv Mühendisliği, 2006, 28 (8): 734.
Chen Yanhong, Shen Shuai, Liu Hongwei, vb. Çoklu elektrikli araçlar için uzaktan izleme sistemi Jilin Üniversitesi Dergisi (Mühendislik Baskısı), 2013, 43 (2): 285.
Zhang Xinfeng, Shen Yong, Song Fu, vb. Büyük ölçekli gösteri operasyonları için yeni enerji araçları için uzaktan izleme sistemi tasarımı Otomotiv Mühendisliği, 2012, 34 (5): 470.
Wang Huan Elektrikli araçlar için TTCAN otobüs teknolojisi üzerine araştırma Pekin: Çin Bilimler Akademisi Enstitüsü, 2006.
Chen Yan, Dong Jie, Tang Hui.Farklı 3G Ağ Standartlarının Karşılaştırılması ve İşlem Analizi. Bilgi Teknolojisi ve Standardizasyon, 2007 (12): 30.
Infineon Teknolojisi. XC27x7x türevleri kullanım kılavuzu, 2011.
Jiao Jiye. Tek çipli mikrobilgisayar için gömülü TCP_IP protokolünün araştırılması ve uygulanması. Xi'an: Xi'an University of Science and Technology, 2003.
SimCom.SIM5320_EVB kit_user kılavuzu.SIMCom, 2011.
Ming Mei, Jiao Limei.Uygulamaya yönelik veritabanı sunucusu performans optimizasyon yöntemleri üzerine araştırma Bilgisayar Mühendisliği ve Uygulamaları, 2004 (34): 178.
Qu Xiaotao, Yang Jiajun, Shi Haifeng İstemci / sunucu veritabanı yapısı ve erişim mekanizması Bilgisayar Mühendisliği ve Uygulamaları, 1999 (3): 87-90.
Gao Hengguo, Luo Kelu, Lei Jian Eclipse platform mimarisi teknik analizi ve RCP tabanlı uygulama araştırması Bilgisayar ve Bilgi Teknolojisi, 2006 (5).
