解析：大数据汽车电子故障远程在线诊断技术的应用

郑丽斐 ZHENG Li-fei

（重庆国际投资咨询集团有限公司，重庆 400023）

（Chongqing International Investment Consultation Group Co.，Ltd.，Chongqing 400023，China）

解析：大数据汽车电子故障远程在线诊断技术的应用

郑丽斐 ZHENG Li-fei

（重庆国际投资咨询集团有限公司，重庆 400023）

（Chongqing International Investment Consultation Group Co.，Ltd.，Chongqing 400023，China）

随着汽车电子化程度日益提高,通过移动互联与大数据的运用，对行驶中的汽车电子控制系统(燃油喷射系统、自动变速器、制动防抱死系统、安全气囊、空调、悬架等)进行远程在线诊断(On Board Diagnostic),将自动诊断所得到的汽车主要部件的工作状态与系统故障（故障码及数据流）利用移动互联与大数据连接到服务中心，并进行远程车辆诊断，以便随时为驾乘人员以及维修人员提供准确的故障位置和原因成为必然。

移动互联；大数据；远程在线故障诊断技术；方法

0 引言

随着移动互联与大数据应用的深入，对行驶当中的汽车实现全车型、全系统的远程在线故障诊断与技术支援服务：读取与分析车辆数据流、动作测试及特殊功能，实时分析汽车各部件故障码、故障码清除等；同时，融合移动互联网的应用优势，集成更多的应用和服务：构建维修资料和案例库、提供即时维修资讯、建立公共及个人维修圈子等，从而打造一个广泛的汽车诊断社区，实现在线互享车辆维修知识，在线交流车辆维修经验，在线提供车辆维修方面的服务支持，实现诊断设备到诊断社区的转变成为必然。

什么是大数据？大数据是指无法在容许的时间内用常规软件工具对其内容进行抓取、管理和处理的数据集合。当然，大数据规模的标准是持续变化的，当前广泛指单一数据集的大小在几十TB和数PB之间。大数据将加快推动互联网的演进。

大数据是实现对行驶当中的车辆全车型、全系统的远程在线故障诊断与技术支援服务的核心资源。大数据是远程在线故障诊断与技术支援服务各个领域都能够实现智慧化的关键支撑技术，远程在线故障诊断与技术支援服务的建设离不开大数据。从联系平台到浏览平台，到交互平台，到工作平台，互联网始终在不断发展中前行，而随着互联网的不断发展，逐步进入大数据时代，全车型、全系统的远程在线故障诊断与技术支援服务所形成的各种数据成为我们虚拟与现实生活的重要组成部分。

1 大数据汽车电子故障在线诊断技术的分析

对行驶当中的车辆实现全车型、全系统的远程在线故障诊断与技术支援服务，要通过多种分析来实现，这一过程不可避免地要产生大量数据、图表、实验曲线，还须进行多种运算、处理等，这之中所用的不仅仅有传统的结构化数据，还有很多非结构化的数据。用传统的数据存储方式，即运用数据库（Database）系统所具有数据结构化、最低冗余度、较高的程序与数据独立性、易于扩充、易于编制应用程序等优点，通过计算机把实验数据，中间计算结果等事先存储起来，再有效及时地处理数据库中的数据，并提供安全性和完整性保证，这种传统的数据存储分析处理方式已经不符合要求，而且全车型、全系统的远程在线故障诊断与技术支援服务本身的要求也是有变化的，对于结构化的数据处理方式的要求和现在大数据处理方式的要求不完全一样。

1.1 汽车故障诊断技术 汽车故障诊断是指在不解体（或仅拆部分、零件）条件下，检查汽车的技术状况，确定故障发生的部位（部件）和产生故障原因的一门技术。

现代汽车故障诊断系统有两种：一种是车外诊断系统，即诊断功能的实现需要从车外进行检测的车外仪器诊断系统。一种是车载诊断系统，即电子控制汽车的故障自诊断系统，它能自动检测系统故障，并以故障代码的形式显示出来。

现代汽车故障诊断综合机械、电子、流体、声学、光学等技术，通过各种参数、曲线、波形的变化，测试汽车的性能和故障，对形成的数据流具有自动分析、判断、输出的功能，并不断向着集成化和智能化方向发展。例如：采用电控汽车故障诊断仪的动态数据流功能，可以读出汽车燃油喷射系统中各种传感器和执行器输入、输出信号的动态数据。通过对这些数据进行分析，可以更容易地判断故障的类型和发生部位，有效提高电控汽车的故障诊断准确率。

1.2 汽车故障的特性 汽车故障具有如下特性：

①“纵向性”故障，即系统的结构的层次性的故障。任何故障都是与系统的某一层次相联系的，高层次故障可以由低层次的故障所引起，而低层次故障必定引起高层次故障。②“横向性”故障，即由系统各元素之间的联系所决定的故障。某个子系统的故障常是与之相关的子系统或者下一级子系统故障发散所至，从而表现出相关性。故障发散途径的不唯一，又引起了多故障并存。③“时间性”故障，即系统故障的产生与表现与时间有关，从原发性故障到系统级故障的发生、发展及形成，是一个由量变到质变的过程。这一特性提示人们，故障可以早期预测、诊断，达到“防患于未然”的目的。④“不确定性”故障：即系统性故障具有模糊性和随机性两种特征。引起故障不确定性的因素有很多方面，如系统的元素特性和联系特性的不确定性、状态描述方法与工作环境的不确定性等等。复杂系统诊断问题的不确定性，是基于知识的诊断推理的一个重要研究内容。

1.3 故障诊断模块 根据汽车的具体情况将诊断模块分为三个部分，即发动机系统、底盘系统、电器设备系统。

以发动机系统为例，在建立发动机不能发动诊断子模块时，针对其故障特点，采用了较形象的树状图示诊断方案。当进行诊断时，系统根据用户对询问的回答确定下一步显示的树枝，直到诊断进行到树叶（找出故障原因）为止保存。汽车电喷发动机的电子控制器（ECU）是电控系统的核心部件。它内含输入/输出接口电路、A/O变换器、存储器、CPU等，同时还具有故障自诊断功能。维修人员检修时，通过车上的故障自诊断插座，便可调出故障代码，并按故障代码指定的故障区域进行检修。

2 大数据汽车电子故障在线诊断技术的检测信息获取

检测信息获取来源基于两个部分：一是汽车的行车电脑ECU“电子控制单元”（Electronic Control Unit），能被OBD“车载诊断系统”（On-Board Diagnostic System）联接以来，OBD就能及时的反映出汽车ECU检测分析出来的故障，运用移动互联技术方式传输汽车故障码；二是汽车维修服务中心利用安装在行驶的汽车的不解体故障诊断专家系统通过移动互联技术获取的汽车故障信息。

由行驶的车辆所形成的各种数据流以此来获得汽车各部件参数等构成的大数据，为在线实时故障诊断提供帮助。

除此之外，还需收集由移动互联与大数据的分析处理以及对诊断过程及维修过程所反馈过来的信息，与汽车故障专家诊断系统初始判断做出对比，以此来修正知识库中所存储的案例，新的案例也需填充到知识库中，并将历史记录诊断结果与用户资料做出相应的备份，以方便用户的查询。

方法库中的检测指导部分是由维修中心负责，指导维修人员对全车型、全系统的远程在线故障诊断与技术支援服务各子系统提供合理有序、方便快捷的检测方法，包括故障分类形式、仪器的使用、检测顺序及正确的操作方法。维修指导部分与检测指导部分所包含的内容大体相似，均是为维修人员提供更具指导性和专业性的行业技术而设计，目的是让汽车故障的检测与维修有明确的指导案例，将大数据技术人员及领域专家的知识整合起来，做成工作手册，帮助刚入门的维修人员可以通过相关指引完成一系列的故障检测维修，同时为用户提供一种合理有序的故障诊断指导，利于用户了解并掌握整个故障检测诊断维修的过程，增加用户的信赖度。

3 大数据汽车电子故障在线诊断系统各部分的设计

汽车品牌构型的多样化造就了汽车动力结构及参数的多样化，面对庞杂的数据，需要一个合理的划分模式对其进行分类归纳，降低数据检索的复杂性，也便于整个系统数据的整理维护。汽车整体系统包括驱动系统、传动系统、制动系统、转向系统、储能系统五大部分。其中以驱动系统和储能系统的差异最大，种类最多，驱动系统包括汽油机系统、柴油机系统、电驱动系统以及混合动力系统等，储能系统包括储油系统、储气系统、电池组、复合电源等。

4 大数据汽车电子故障在线诊断网络化专家系统的建立

汽车已成为人们日常生活中代步的普遍交通工具，生产厂商、销售公司及维修中心之间并无一个合理地进行统筹规划的部门，维修中心的数据不能及时准确地传输给生产厂商，生产厂商发现了技术问题也不能及时地通知销售公司进行产品的回收，生产、销售、维修部门的信息脱节是众多安全隐患的重要因素，建立大数据汽车电子故障在线诊断网络化的专家系统，可以为这些部门之间搭建交流的平台，方便信息的反馈，也方便政府部门对整体车辆市场的监控。

图1 专家诊断系统网络化构架

专家系统的网络化有众多的好处，分别对应于三个方面：①对应使用监控环节，交通管制部门、车辆用户及电视广播等媒体获取专家系统中的知识，可以为城市整体交通规划管制提供数据支持，用户可以通过移动互联技术或者是收看电视收听广播节目获取车辆故障信息；②对应设计研发环节，专家诊断系统通过和汽车设计研究所的信息交换，可以快捷地获取最新车型的故障及整体结构，汽车研究所可以通过专家系统中的案例为车辆的设计做出合理的方案，同时将相关信息提供给汽车工程院校可以给在校学生提供学习的材料，增加阅历；③对应于制造、销售、维修等汽车前后市场环节，将其信息进行整合，方便其信息的交换流通，通过信息反馈为汽车的大规模安全隐患提出预警，减少不必要的生命财产损失。

5 大数据汽车电子故障在线诊断技术未来发展趋势

①应用汽车局部网采用汽车网络（VAN/CAN）对各子系统模块进行管理的技术将会得到推广应用。②增强在板诊断系统对汽车运行状态的监视功能采用大容量的存储器，实时记录车辆运行的状态（各种传感器及执行器的工作状态）。③提高在板故障诊断系统对突发性故障的处理能力预测突发性故障的发生。④加强维修点与其维修中心之间故障诊断信息资源的交流与共享。⑤加强远程在线诊断技术的研究。将移动互联新技术用于远程在线汽车故障诊断。

6 大数据汽车电子故障远程在线诊断技术发展方向

①基于多种模型结合的诊断专家系统。这里所说的模型是指专家系统的知识表示模型与推理模型。现有的各种模型都具有各自优势和特点,同时它们各自也存在着局限性，各种模型具有各自适用的领域。随着远程在线诊断技术发展对故障诊断的要求不断提高，被诊断对象也将更加复杂，这样必然造成对象的故障诊断知识的复杂化，因此，融合多种知识表示方法是提高故障诊断知识表示准确度的有效途径。故障诊断知识表示与推理方法有着密切的联系，这就要求将多种诊断方法加以融合，克服各诊断方法的局限性，从而提高远程在线诊断专家系统的智能性和实时诊断可靠性。②分布式诊断专家系统。远程在线诊断专家系统应是在大数据支持下的利用移动互联技术构成的面向全车型、全系统的远程在线故障诊断与技术支援服务的，可扩充性、灵活性、通用性、各诊断系统之间相互独立，即使是不同开发单位研制的针对同类问题的诊断系统之间也能进行有效的信息交流和共享。③实时诊断专家系统。随着用户对系统可靠性、稳定性、可靠性的要求不断提高，故障诊断技术已经由原来简单的对故障设备进行离线故障检测、隔离，发展为对系统、设备全寿命周期提供可靠性保障，主要包括基于传感器网络的健康状态在线检测，故障的早期预报以及故障发生后的在线实时定位与排除。这些都对未来故障诊断专家系统的实时性提出了很高的要求。

7 结语

移动互联网、大数据、社交网络、物联网、云计算是未来10年最重要的、最值得关注的五大IT技术。其中，移动互联网、物联网更多的表现为互联网接入和工作终端的扩展，社交网络和大数据是基于互联网的新应用和新方案，云计算则是平台和基础。新技术、新模式、新需求是全车型、全系统的远程在线故障诊断与技术支援服务的新课题。从这一课题角度来讲，我国大数据的发展处于数据资源的加工、整合和规范阶段，国内数据还远远没有达到大数据或者全车型、全系统的远程在线故障诊断与技术支援服务的目标。未来大数据的发展还有诸多瓶颈，大数据对全车型、全系统的远程在线故障诊断与技术支援服务的驱动，还需要不断跨越障碍。可以预见，未来的十年将是一个“大数据”引领的智慧科技的时代，因此，无论任何人都应直面大数据，并从中发现属于自己的机会。

[1]盛祥政.基于智能手机的远程汽车故障诊断系统的研发与开发[D].武汉理工大学，2012.

[2]陈夏.基于嵌入式的机械远程故障诊断安全车载终端的研究设计[D].太原科技大学，2012.

[3]贾玉平.机场车辆调度智能终端的研究与实现[D].南京航空航天大学，2012.

Analysis of Application of Big Data Automotive Electronics Remote Online Fault Diagnosis Technology

With the increasing improvement of automotive electronization,it is inevitable to apply the mobile internet and big data to conduct the On Board Diagnostic of the electronic control system(fuel injection system,automatic transmission,anti lock braking system,airbag,air conditioning,suspension)of automobile,then send the working conditions and system failures(DTCs and data stream)of main automobile parts to the service center and conduct remote vehicle diagnostics,so as to provide accurate fault location and cause to passengers and maintenance personnel.

mobile internet；big data；remote online fault diagnosis technology；method

郑丽斐（1979-），女，江苏泰州人，项目科员，研究方向为招标采购代理与技术服务。

U472.9

A

1006-4311（2014）11-0212-03