基于车联网系统的载货汽车网联运用分析

2018-08-25任佳伟

汽车电器 2018年8期

许勇，任佳伟

（1.易思奇汽车电子（上海）有限公司，上海 200000；2.奇瑞捷豹路虎汽车有限公司，上海 200000）

中国货车保有量1900多万辆，占机动车保有量总数的7.8%，货车肇事导致的死亡人数约占交通事故死亡总数的28%，交通部于2013年1月4日颁发了交运发〔2012〕798号《关于加快推进“重点运输过程监控管理服务示范系统工程”实施工作的通知》，自2013年6月1日起，所有新进入示范省份运输市场的“两客一危”车辆及重型载货汽车和半挂牵引车，在车辆出厂前，应安装北斗兼容车载终端，重型载货汽车和半挂牵引车应接入全国道路货运车辆公共监管与服务平台。凡未按规定安装或加装北斗兼容车载终端的车辆，不予核发或审验道路运输证。随着一系列政策法规的落地，货车企业也都开始了车联网系统的研究，积极响应政策法规的同时，建立车企自己的车联网服务平台，通过深度挖掘车辆数据，提升车辆科学管理水平，减低企业运营成本，提高服务水平，提升品牌影响力。无论是政府安全监管的需要，还是车辆生产企业更好服务客户的需求，依托车载终端搭建车辆智能安全管理服务平台，向智能化方向发展是大势所趋。

1 智能车联网平台方案

智能车联网平台具有容量大、涉及范围广泛、结构复杂、应用多样等特点，对系统的安全性、可靠性、容量、性能、可扩展性等有很高的要求。因此“车辆智能安全管理服务平台”应是一个分布式、跨平台、安全可靠、先进实用的系统。

2 智能安全管理服务平台系统架构

2.1 平台系统架构

智能安全管理服务平台需要容纳20万辆车在线监控，并且可以在平台架构不变的情况下根据需要进行扩容。由于车辆是逐步上线的，为了避免服务器硬件（主要是存储设备）的浪费，首先搭建可容纳5万辆车在线监控的服务平台，根据入网车辆数量逐步扩容。

智能安全管理服务平台主要包括：各业务子系统、核心平台和硬件平台。智能安全管理服务平台系统架构如图1所示。

1）各业务子系统：业务应用与数据管理的分离、提高数据安全可靠性、降低新业务开发周期与保障稳定性。各业务子系统可以选择不同的厂家共同完成，每个厂家负责其擅长的部分，通过标准数据服务软件接口（API协议）和核心平台进行对接，实现数据共享。例如：武汉INTEST公司在试验车辆管理、商用车整车物流方面很有经验，武汉翼彩在物流方面很有经验，华动视点专职做手机APP应用部分等，可以将这些业务模块分别委托开发。

2）核心平台：多级负载均衡，原始数据备份；有效分摊数据，极大提高稳定可靠性；业务服务支撑系统，极大提高系统可维护操作性。核心平台是整个服务平台稳定运行的基础，必须选择有经验的厂家负责搭建。平台数据交换标准（API协议）采用两种方式：①国家标准协议JT/T808、JT/T809；②国际标准的超文本传输协议（HTTP）。2种协议共同存在，确保标准化和开放性。

大部分农村目前都已经修建了村村通的公路，加之当下种类多样的交通工具，交通十分快速便捷。以平原地区来说，在5平方公里左右的范围内设立一个村镇是可以满足农业生产的需求的。而在山区当中的这个范围可以缩至1.5平方公里的范围左右。当前我国乡村当中，大部分新乡镇的人口都不低于千人，甚至人口较多的，会在1万人或万人往上。在这样的人口密度的情况下，村镇居民进行集中居住，有利于扩大村镇居民的活动范围，增加村镇居民的信息量，促进居民间的来往，这正是农业生产逐渐趋向于集约化以及专业化所需要的。而集中居住的另一个好处是能够是农业发展往市场农业和产业农业的方向转变，是农业发展多元化，促进新农村的生产力。

3）硬件平台：数据中心建设，监控中心建设。

2.2 平台功能架构

图1 智能安全管理服务平台系统架构

智能安全管理服务平台整合了商用车整车物流管理、车辆金融销贷管理、大客户车队管理、研发数据采集及故障诊断应用、售后服务管理以及手机APP等功能模块，同时建立了基于这些功能模块的公共数据库，具体包括车辆信息、终端信息、零部件信息等，可提供一套完整的系统方案。商用车整车物流管理子系统等各子系统的划分，是基于业务逻辑上的划分，类似于ERP系统中包含的物流模块、生产模块、财务模块、人力模块等，这些子系统不是相互独立的的，而是密不可分的一个整体，共同组成了智能安全管理服务平台。登陆平台后，管理员可通过对不同的部门、不同的人设置不同的功能权限，让不同功能权限的人操作不同的功能界面。

智能安全管理服务平台功能架构如图2所示。

3 车队管理系统运用案例

3.1 车辆及驾驶员监控

1）车辆定位及状态监控监管单位可查询车辆的运行位置和实时数据，例如驾驶员信息、油耗、里程、车速、故障、报警信息等。对装配了摄像头车辆，可以在监控画面实时点播和显示摄像头摄录内容，同时能进行抓拍，抓拍的时间间隔可以自定义。实时监控如图3所示。

2）历史轨迹回放每辆车的行驶记录随时在监控中心电子地图上回放，以重现某辆车在过去某一时段内行驶的整个过程，更具体掌握任何时段车辆使用及行驶情况。可以在界面上绘制基于Google地图的行驶轨迹图。

3.2 车辆调度

用户可根据所有监控车辆的位置和实时数据以及驾驶员的相关信息，快速调度车辆，与任务进行合理匹配。对车辆下发任务后，平台可为车辆提供合理优化的运输路线，从而降低运输成本。

3.3 安全监控

1）当车辆发生故障或者驾驶员有违规操作时，终端和平台能够及时报警。对于故障可以进行故障诊断，查询出故障的详细信息，用以确定故障原因；对于驾驶员违规操作，需记录违规信息并能报警。

图2 智能安全管理服务平台功能架构图

图3 实时监控

2）对于明显违反安全行车的行为可以定义通用报警规则，如超速、超载、疲劳驾驶、越界等，当驾驶员有违反安全行车行为时系统将进行报警。

3）当车辆出现行驶中突然信号中断或者车辆停放在某地长时间静止不动等异常情况时，可按照之前自定义的规则进行报警。

4）可对车辆数据进行设置，可设定车辆行驶速度的上限/下限，当车辆超过最大行驶速度或者最小行驶速度时，平台进行报警。对于每辆车，用户都可以设定该功能是否开启。

3.4 报警和通知

1）实时报警支持多种不同的报警方式，如弹屏提示、邮件、短信等。

2）故障报警当有故障和违规发生时，系统全屏进行弹屏提示。提示信息包括车辆编号、驾驶员、故障/违规名称、故障码、故障开始时间、故障结束时间等。点击相关按钮可直接查看故障或违规车辆的详细信息，包括故障或违规时刻的车辆位置、总线参数、时间等。监控中心可根据报警的故障信息查询故障知识库，指导维修人员进行故障维修，同时终端进行故障报警或违规报警。支持对故障进行分级管理，对不同级别的故障采用不同的报警方式。也可以每天将记录的故障和违规记录统计发送到指定的邮箱。

3）报警历史数据查询可查看某辆车在任意一段时间内的报警历史数据，包括报警开始时间、结束时间、报警类型、描述等信息。报警类型具体包括超速报警、超载报警、疲劳驾驶报警、越界报警、目的地报警等，还可以自定义规则报警。

4）自定义规则报警平台可自定义规则模型，以及规则应用的项目。模型可以针对一个或者多个通道参数进行运算设定条件，建立模型后可以指定该模型应用到哪些车辆，并根据车辆的实际使用DBC指定参数对应的通道名称。系统会根据车辆上发的实际数据运算模型，将满足模型设定条件的车辆记录报警。用户可以根据自己的需求，灵活地建立规则模型，对车辆的数据进行挖掘和应用。

3.5 燃油经济性分析

发动机油耗通常有如下几个参数：总油耗、瞬时油耗等。发动机工作时，ECU通过统计喷油次数和每次喷油量可以统计出上述参数，然后通过CAN总线将上述参数发送出来。网络中的其它节点，都可以监测到这些报文，然后解析成上述参数。有些发动机ECU不会往CAN总线上广播总油耗，需要通过车载终端通过发送请求报文进行请求，该请求报文是公开、通用的。

影响油耗测量精度的因素包括以下几点。

1）主要取决于发动机ECU的统计精度，每个发动机厂家在出厂前，都会对此进行标定。

2）远程监控车载终端采集的都是CAN总线上的数据信号，并不需要进行任何处理，对油耗精度不会产生影响。

3）当有些发动机请求不到总油耗报文时，需要对瞬时油耗进行积分，得到总油耗。INTEST车载终端内置积分器，按照1s一次进行积分，可以更准确地得到总油耗。

4）计算百公里油耗时，还需要得到总里程，INTEST终端可以获取GPS和ECU里程，两个作为统计数值，确保计算更准确。

3.6 油耗监控

通过车载终端采集获取到的瞬时油耗、总油耗、车速、里程等信息，可以在平台实时监控，同时可以计算得到瞬时百公里油耗、平均百公里油耗等。平台也可以对车辆的里程、油耗、车速等信息进行统计，自动生成统计报表，掌控车辆的油耗信息。实时油耗监控如图4所示。

图4 实时油耗监控

进行高油耗原因分析的目的是降低油耗，在找到原因后才能制定相关降低油耗的措施。目前降低油耗可以从2个方面进行：①分析高油耗的驾驶行为，从而指导驾驶员节能驾驶；②通过车辆的工况数据分析，可以选择适合此工况下最优的发动机标定文件。造成车辆高油耗的原因很多，可以利用此系统，从如下思路进行分析。

1）高耗能行为统计通过对行车过程中的急加速、急减速、长时间怠速、挡位/车速匹配不当、越级换挡、频繁制动、空挡滑行、全油门等各种数据进行统计，得到对应的具体数据。如统计行车过程中，车速突升的数据记录为急加速，车速突降的数据记录为急减速；长时间发动机运转但无车速的记录为长时间怠速；车速超过目前挡位速度范围的记录为挡位/车速匹配不当；挡位信息不连续的记录为越级换挡；一段行驶距离内制动次数超过限制的记录为频繁制动；有车速无挡位信息的记录为空挡滑行；有油门满负荷的信息记录为全油门。

2）发动机转速是否在经济区域内工作统计数据，生成转速-油耗气泡图，查看瞬时油耗和发动机转速的关系，查看在不同发动机转速下瞬时油耗的情况。图5可用于分析车辆是否行驶在经济区内，并可以用数值进行结果判定。

图5 发动机转速-油耗气泡图

3）坡度分析记录车辆的海拔高度，生成海拔高度时域曲线图，查看车辆行驶过程中海拔高度变化情况，结合油门、转速图分析车辆在上坡、下坡行为中的耗油情况。

4）高级数据分析通过工况分析报告生成的不同报表，对数据进行分析，通过各种数据对比，查找高油耗原因。有如下报表：车速-转速散点图，车速、转速、挡位、油门柱状图，海拔高度时域曲线图，转速-扭矩百分比、转速-油耗、转速-扭矩百分比-油耗混合气泡图。发动机转速-扭矩百分比分布图如图6所示。

3.7 偷油监控

INTEST车载终端具有模拟电压采集测试功能，可以连接油浮子电压信号，实时监测到油箱液位。当在短时间内油箱液压下降很大时，平台即可进行油箱液位异常提醒，并记录异常，可以辅助判断是否存在偷油行为。

图6 发动机转速-扭矩百分比分布图

3.8 驾驶员行为分析

驾驶习惯分析可以结合车辆的地图轨迹截取有效路况，分析各挡位使用次数、车速分布、转速分布、不同挡位下转速分布、制动初速度分布、ABS作用次数及初速度统计、加速度分布、转弯车速分布、车门使用次数、空调使用次数及时间等统计分析项。图7为自动生成统计报告，系统的软件模块对数据内置了大量的预处理模块和数据挖掘引擎，使数据使用人员可以更快、更准确地得到原始数据和统计结果。