数字化、自动化的OBD远程监控装置和企业车辆管理平台

陶鹤鸣，高李明

（南京依维柯汽车有限公司，江苏 南京 211806）

1 前言

在全球变暖的大趋势下，各地对于汽车排放的标准要求越来越高，到2020年已经实施重型柴油车国Ⅵ排放标准，现在北京、上海等16个省市已经提前执行了国Ⅵ排放标准，而重型柴油车上配备OBD远程在线监控装置是执行重型柴油车国Ⅵ标准的必要条件。随着5G时代的到来，汽车智能化、网联化和电动化的程度不断提高，远程监控装置作为车辆与云端的信息交互点，扮演着重要的角色［1］；远程在线监控装置是一种与汽车总线通信，并实现指令与信息传递的装置，远程监控装置实现UDP／IP／PPP协议栈，通过GPRS模块无线上网，把车辆的运行状态参数及GPS定位信息传到因特网上的监控中心，实现对车辆的远程监控［2］；GB17691中规定，在国Ⅵ车辆数据传输至国家环保平台前，需要向国家平台静态信息备案，静态信息备案包括OBD远程监控装置的信息和车辆信息，且OBD远程监控装置需直连国家平台进行防篡改信息备案。

各家车企在大量生产国Ⅵ车辆时，无法及时将车辆与国家平台联网，手动输入备案信息使得生产效率下降，并耗费大量人工，最终延误车辆生产和上牌，而在汽车生产过程中，安装一种数字化、自动化的OBD远程监控装置，与搭建的数字化企业车辆管理平台配合，实现了备案、联网自动化，可以提升车辆联网效率和备案数据准确性。车辆在联网过程中，静态备案信息和车辆数据采集后，需要通过企业车辆管理平台转发至国家平台，该数字化平台还可以实现车辆定位、故障监控、行驶日报等功能，企业平台的建设也为车企将来的车联网规划打下基础。

2 智能OBD远程监控装置的智能化介绍

2.1 智能化实施流程

智能OBD远程监控装置的数字化、自动化体现在：①该装置通过GPRS模块无线上网，在平台间进行数据交互；②该装置在整个备案过程中无需人工操作，装车后即可在2min内完成静态信息和防篡改信息备案，完成车辆联网工作；③装置配备RFID条码包含装置的静态备案信息，该装置在生产下线时的RFD射频设备会自动识别并读取OBD远程监控装置的静态备案信息，上传备案信息至企业车辆管理平台；④该装置装车后，会自动识别车辆总线的速率与诊断协议，在车辆总线上发送OBD诊断命令获取车辆VIN码，在企业平台上自动绑定该车辆；⑤企业平台通过汽车生产系统查询到对应VIN码的车辆信息，将这些信息存储至远程监控OBD远程监控装置，OBD远程监控装置检测备案信息完整后，自动将车辆与远程监控的静态备案信息转发至国家平台完成备案；⑥OBD远程监控装置接收到国家平台的静态备案成功反馈命令后，自动直连国家环保平台发送防篡改备案请求，收到防篡改信息备案成功反馈后即可开始上传车辆数据；⑦该装置与汽车总线通信，通过诊断命令与监听报文的方式获取GB17691所规定的车辆数据，通过企业平台转发数据至国家环保平台。部分地区如北京、上海等地方法规要求上传的数据项与国家平台不一致，EOL（汽车下线诊断刷写系统）可以根据地区选装件代码给OBD远程监控装置写入不同的地区CODE，装置可以根据CODE自动转换为相应地区的软件使数据上传至地方平台，并改变PORT IP地址以适应地方法规要求。具体的实施流程见图1。

2.2 硬件模块

在该装置的硬件框架中，主要有以下几种模块。

1）4G LTE天线和GPS天线：①4G LTE天线实现了GPRS模块的无线上网功能，使得OBD远程监控装置可以使用运营商的流量与平台之间进行数据交互；②GPS天线实现了OBD远程监控装置的定位功能，实时传输车辆所在的经纬度，满足GB17691中对于车辆定位要求。

2）加密芯片：GB17691要求国Ⅵ远程监控OBD远程监控装置配备加密芯片，加密芯片通过随机生成的公钥对数据加密与解密，并可以对数据附加签名，防止数据篡改。

3）高速CAN收发器：CAN收发器是CAN控制器和车辆总线之间的接口，收发器将控制器的逻辑电平转换为车辆总线的差分电平，使得控制器可以在车辆总线上收发报文。

4）RFID条码：RFID条码是一种电子射频条码，该条码可以通过专用的RFD阅读器远距离读取数据。

5）ARM Cortex-M3处理器：该处理器是OBD远程监控装置的运算与控制核心，执行了OBD远程监控装置中的自动备案、自动转发等算法。

图1 具体实施流程

6）PORT：PORT是该装置的协议端口，通过修改PORT的IP地址来进行互联网络中的路由选择，将指令和数据与相应IP的平台交互。

本装置的硬件框架见图2，外形如图3所示。

图2 OBD远程监控装置硬件框架

图3 装置外形

本文中的企业平台是通过车辆数据的实时采集、云端存储、大数据建模、统计运算等手段，同步实现车辆运行监控、安全监管，是企业对车辆有效管理的云端平台；安装在车辆中的远程监控OBD远程监控装置与发动机、驱动电机、动力电池等设备的传感器相连，基于CAN总线进行实时数据传递，并以无线方式上传至企业平台；平台的云服务器接收数据后，将存在的无效值、缺失值的数据进行清理，并将留存的数据存储起来；大数据引擎通过算法对数据进行运算，将结果以应用方式输出至平台，帮助企业实现数字化平台管理；目前已建设的企业车辆管理平台，可以实现车辆定位、故障监控、行驶日报、报文明细查询等功能。企业车辆管理平台如图4所示。

图4 企业车辆管理平台

2.3 功能介绍

本文中，企业平台为配合OBD远程监控装置数字化、自动化的要求，主要实现如下的3个功能。

1）OBD远程监控装置下线时读取的电子标签信息将被存储在企业平台中。

2）企业平台与汽车生产系统联通，根据车辆VIN码自动读取生产系统中的车辆型号等车辆信息，将车辆和OBD远程监控装置信息绑定，下发存储至OBD远程监控装置中。

3）OBD远程监控装置通过企业平台向国家环保平台传输车辆数据，平台还可以支持向地方平台转发车辆数据，以满足如北京、杭州等地方环保联网法规要求。

3 具体实施方案

数字化、自动化的OBD远程监控装置和企业车辆管理平台在车辆联网过程中按照如下具体方案实施。

1）OBD远程监控装置向国家环保平台传输数据之前，首先需要向国家环保平台进行静态信息备案和防篡改信息备案；静态信息备案又包括OBD远程监控装置静态备案信息和车辆静态备案信息；远程监控装置的备案信息包括：加密芯片型号、车载OBD远程监控装置型号、SIM卡ICCID、加密芯片ID、车载OBD远程监控装置自定义编号、OBD远程监控装置公钥；而车辆静态备案信息包括车辆型号和发动机型号、车辆VIN码、车辆型号、发动机ID、车辆公告信息。

图5 条码编码规则

2）该装置内部拥有RFID条码，条码的编码规则如图5所示，其中包含OBD远程监控装置需要向国家环保平台静态备案信息，该装置下线时流水线上方的RFD射频识别工具即可非接触式的批量读取某一批次装置的静态备案信息，自动上传至企业平台，以激活这批装置。

3）目前该装置安装的车辆总线波特率为500K和250K，诊断协议有15765、27145和15031；该装置装车后，会自动识别车辆的总线波特率和诊断协议，并根据相应的速率和OBD诊断协议在车辆总线上向发动机ECU请求到车辆VIN码，同时监听总线数据。自适应总线波特率是在装置上电后自动发送250K和500K速率的周期性报文，在OBD远程监控装置内部会检测哪种速率的报文有效，并自动切换至该速率进行收发报文；自适应OBD诊断协议是在速率切换后自动发送15765、27145、15031格式的诊断ID和请求VIN码DID、PID，根据ECU响应的状态切换至该诊断协议，后续诊断请求按照该诊断协议发送。

4）该装置初始状态下PORT协议端口是指向企业平台的，请求到车辆VIN码后，自动将VIN码传输至企业平台，并与装置自身静态备案信息绑定；企业平台根据车辆VIN码向汽车生产系统查询该车辆信息并下发存储至OBD远程监控装置中；该装置检测到静态备案信息齐全后，自动转发至国家环保平台，完成车辆的静态信息备案。

5）企业平台收到国家环保平台的静态信息备案反馈如表1所示，备案成功后企业平台会下发备案成功命令至OBD远程监控装置，该装置会自动修改装置的PORT的协议端口IP指向国家环保平台，发送加密芯片ID、公钥和车辆VIN码进行防篡改信息备案；如果备案失败该装置会在企业平台上传失败信息并显示错误状态，该车辆会被标记，待主机厂核查备案信息。

表1 静态信息备案反馈

6）该装置收到国家环保平台的防篡改信息备案反馈如表2所示，收到状态码0x01备案成功反馈后将PORT协议端口改回指向企业平台，自动开始在车辆总线上监听GB17691规定的数据报文，并同时在车辆启动时发送相应协议格式的诊断命令来获取OBD诊断信息，数据流每隔1s采集一次车辆信息，每隔10s钟将车辆数据封装为10包上传至企业平台，由企业平台转发至国家环保平台。如果备案失败该装置会在企业平台上传失败信息，该车辆会被标记，待主机厂核查备案信息。

表2 防篡改信息备案反馈

7）部分地区如北京、上海等地方法规要求上传的数据项与国家平台不一致，EOL（汽车下线诊断刷写系统）可以根据地区选装件代码给OBD远程监控装置写入不同的地区CODE，装置可以根据CODE自动转换为相应地区的软件，并改变PORT IP地址以适应地方法规要求。

本文的数字化、自动化OBD远程监控装置的突出效果有以下几点。

1）装置内部的RFID条码中存储了OBD远程监控装置的静态备案信息，该条码可以被OBD远程监控装置生产下线时的RFD射频设备读取，远距离自动激活OBD远程监控装置并将OBD远程监控装置静态备案数据上传至企业平台。

2）装置可以自适应车辆的总线通信速率及OBD诊断协议，车辆通电后自动发送诊断请求获取车辆VIN码，并在企业平台上与该车辆绑定。

3）装置可以检测内存中存储的信息，检测到静态备案信息齐全后会自动向国家环保平台进行静态信息备案。

4）装置在收到国家环保平台备案成功反馈后，会自动修改PORT协议端口至国家环保平台，并发送防篡改备案信息。

5）装置在收到国家环保平台防篡改信息备案成功反馈后，会自动开始监听和请求车辆总线数据，并传输给国家环保平台。

6）该装置在整个备案过程中无需人工操作，装车后即可在两分钟内完成备案，完成车辆联网工作。

7）装置可以根据EOL（汽车下线诊断刷写系统）写入的地区CODE自动转换为相应地区的软件，并改变PORT IP使数据上传至地方平台，以适应地方法规要求。

4 结论

文中介绍的数字化、自动化OBD远程监控装置与企业自建的车辆管理平台配合，在车辆下线后可以实现自动化联网并通过企业平台对车辆数字化管理，同时满足了GB17691中规定的国Ⅵ车辆联网要求，节省了人工录入信息的时间，也加强了录入信息的准确性；同时，远程监控装置的可拓展性很强，整车厂能够通过远程监控装置获取非常有价值的用户信息，比如用户的驾驶习惯等；获取这些用户信息有助于整车厂提升服务品质，了解客户需求，改进产品性能，以便更好地服务目标市场［3］。这种数字化、自动化的装置与平台，为车企的车联网发展打下坚实基础。