基于国六标准的远程数据监控系统设计

王文扬 袁安录 高夕冉 陈正

摘 要

随着城市化，工业化进程加快，环境污染日益严重，我国汽车保有量还是在稳步提升。据统计机动车NOx排放占全国已统计量的32%，而其中重型车的NOx排放占NOx排放占所有汽车排放的84%，PM排放占所有汽车排放的85%，然而针对重型车的监管难度很大，所以为了增强对重型车的监管，针对该需求提出了一种满足国六标准的重型车远程监控系统和判断方法。

关键词

远程监控系统;国六标准;车联网

中图分类号： TV698.1          文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.19.058

0 引言

随着城市化，工业化进程加快，环境污染日益严重，2017年，我国汽车产量超过2900万辆，连续九年稳居世界首位;2017年底，汽车保有量2.17亿辆，仅次于美国，位居世界第二，虽然近两年我国汽车产销量有所下滑，但是汽车保有量还是在稳步提升。据统计机动车NOx排放占全国已统计量的32%，而其中重型车的NOx排放占NOx排放占所有汽车排放的84%，PM排放占所有汽车排放的85%，然而针对重型车的监管难度很大，所以为了增强对重型车的监管2018年发布的重型车国六标准中首次提出了远程排放管理的要求。

1 远程监控系统架构设计

1.1 远程监控系统架构介绍

充分利用公有云技术，提供IAAS、PAAS、EI等能力，支撑平台系统建设。专线/VPN：打通本地数据中心和公有云连接;负载均衡：车辆数据采用内网ELB，互联网访问采用外网ELB;分布式消息队列采用组件间解耦，采用多级分层架构，高并发能力支持海量终端设备接入;基于微服务的架构设计;无状态分布式系统，数据与业务分离;基于云平台的平滑弹性扩容。系统部署采用生产环境和测试环境并行的架构，即代码在测试环境测试通过之后，会通过专线自动发布到生产环境。通过消息队列异步的同步方式当数据收端出现故障时，需要同步的数据都可以堆积在消息队列，消息队列具备百亿级消息的堆积能力，当故障恢复时，数据消息会被接收端的取回，不会出现数据丢失的情况。同时也能在业务高峰起到削峰填谷的作用，避免瞬时的压力对应用带来冲击。

随着IT、信息技术的发展和进步，数据资源已经成为企业的核心资源。整合数据资源，构建大数据平台，发现数据价值，成为企业经营的新趋势和迫切诉求。而如何从海量数据中快速挖掘“价值”，成为助力客户实现预测性分析的关键要素。应用支撑层架构于数据资源层和业务应用层之间，为上层业务应用提供各种平台级别的应用功能支撐。应用支撑层包括企业级分布式应用、工作流引擎、安全认证机制、大数据分析平台等通用支撑功能，以及电子地图引擎等专业的支撑功能。企业级分布式应用为整个应用平台提供了分布式架构支撑，方便快速构建分布式应用平台，同时为整个平台性能和稳定提供了保障。工作流引擎为业务应用平台提供灵活的业务流程支撑，支持业务应用快速开发出符合实际需要的程序逻辑，并确保其稳定性、易维护性和弹性。安全认证机制为业务应用提供数据加密、权限认证等功能服务，为业务应用提供安全保障。大数据分析平台解决了复杂的大数据分析处理逻辑并提供简单的接口，为应用平台快速构建大数据分析提供基础支撑。电子地图引擎主要提供定位、地图、搜索、导航等服务，为应用平台电子地图相关应用提供专业支撑。数据处理部分采用数据云上数仓技术进行数据实现线上线下数据同步及迁移，支持大数据分析。数据仓库是企业的重要数据分析系统，随着业务量的增长，自建数仓性能逐渐不能满足实际要求，同时扩展性差、成本高，也是扩容极为困难。DWS作为云上企业级数据仓库，具备高性能、低成本、易扩展等特性，满足大数据时代企业数据仓库业务诉求。

数据资源层构建于基础设施层之上，为上层的应用系统提供各种信息及数据服务，包括结构化数据资源与非结构化数据。平台的数据资源层包括支撑、档案、过程、归档、分析、文档、缓存等几类数据，存贮分布在多个数据库中：生产数据库、支撑数据库、分析数据库、历史数据库、备份数据库、文档数据库、审计数据库和CACHE持久化数据以及其他业务接口数据。其中，生产数据库存放平台的业务处理数据和主客体数据;支撑数据库用来存储组织、人员、权限、流程元数据、管理等支撑信息;接口数据来源于业务系统数据库。备份数据库用来存储平台生产数据库的备份数据，平台每天定时将公共服务区的生产数据库向备份数据库做增量备份。

1.2 远程监控系统功能介绍

重型燃油车车辆实时监控管理系统，收录重型燃油车车辆行驶过程中的排放相关状态参数，以及车辆运行数据，搭建与以上有关的参数的数据库。通过比对、分析采集到的数据，一方面有助于发觉车辆排放技术当前存在的问题，进而进行技术改进;另一方面，有助于及时发觉车辆潜在的排放超标问题，监控系统发送预警提醒企业和监管单位，从而尽可能地规避车辆排放超标而无人治理的问题。

2 数据判定方法设计

采用以最小公里数Smin进行片段分割，分析瞬时浓度、t秒移动的超标情况，首先进行片段选取，连续行驶Smin当做一个形式片段，然后在一个形式片段内，NOx的T秒移动移动平均浓度超标率大于A%或瞬时浓度超标率大于A%，则判断该行驶片段超标，最后针对超标的车辆进行统计周期的记录，在一个周期内的所有定时片段中，超标片段超过B%，则判断车辆NOx排放超标进行数据超标报警。针对车辆远程诊断系统连续超过T天不上线的特殊情况，则直接进行预警。

3 远程排放监控终端设

远程排放监控终端是远程排放监控系统的关键组成部分。所有重型燃油车的相关数据信息都是通过监控终端进行采集，经由4G数据网络传输到云平台控制中心。主要包括，传感器采集电路、CAN网关网络采集车辆自身运行情况以及采集排放要求的相关附件信息，通过EMMC保存采集到的数据信息。通过USB通信、USB HOST结构技术完成车载电子装置与外部的数据交换，GPS/BD定位技术，采用车载GPS/BD技术，完成车辆的实时有效定位。LTE通信技术，完成车载电子设备与实时监控平台中心服务器的数据传输交换。

5 结语

本文针对国六标准进行远程监控系统的设计，其中针对远程传输来的数据通过设计的数据判断方法进行了瞬时浓度和t秒移动平均超标浓度的数据判断算法实现重型车辆的排放数据超标的预警算法。当前国内多家整车厂家与运营公司的重型燃油车均安装了此监控管理系统，包含皮卡、轻卡、重卡、重卡等车型，监控管理平台运行情况正常，能够实时显示重型燃油车的位置、排放、基础数据等信息，而且实现了短信报警，数据分析等功能，对重型燃油车的排放监管起到保障作用，并通过数据分析为重型燃油车排放的技术改进提供了依据。

参考文献

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