基于5G通信的电动汽车远程监控系统设计与实现

2020-09-07于征

通信电源技术 2020年11期

关键词：车载客户端远程

于征

（德科斯米尔（本溪）汽车电气有限公司，辽宁本溪 117000）

0 引言

5G通信技术在新能源汽车远程监控系统中的应用，可以准确定位车辆故障并分析处理故障数据，保证新能源电动汽车安全行驶。远程监控系统的设计和应用可以评测整车安全，通过5G通信技术优化设计远程监控系统，促进新能源电动汽车远程监控系统的应用和发展。

1 系统功能需求分析

在5G通信技术的基础上设计和研究新能源电动汽车的远程监控系统，要实现对电动汽车全方位数据的监控和管理，并实现对电动汽车的位置定位。通过在车上安装远程监控终端的数据采集系统，采用CAN通信协议，实时采集电动汽车的位置信息和发动机的数据信息，在5G通信技术的支持下，把车载采集的数据发送到远程监控系统中心。远程监控系统将数据分类存放在系统的数据库中，可以实时监控管理汽车的行驶状态、车辆故障以及车辆的GPS定位等。这样系统的客户端通过5G网络在网页或APP上可以查看电动汽车的数据信息，方便用户查询[1]。

在5G通信技术的基础上，设计电动汽车远程监控系统，在车载终端读取汽车CAN总线的数据信息，通过5G通信技术保证数据信息可安全地传输到远程监控系统中心。系统的服务器要满足对数据信息的安全存储，并对数据进行分类和管理。系统的服务器数据库采用MySQL技术作为支持，可更方便地管理数据，提高系统的数据库存储性能。系统的客户端设计要满足用户操作的需求，在5G技术的支持下，用户在客户端通过浏览器或手机APP就可以实时监控和管理电动汽车。

2 系统设计研究

2.1 系统总体架构设计

远程监控系统总体架构设计如图1所示。车载终端系统通过CAN总线读取远程监控的数据信息，在车载终端系统上安装GPS定位准确定位车辆的位置信息，然后通过5G通信网络把数据传输到远程监控中心系统。远程监控中心接收到数据后，把数据信息存储在系统的服务器端MySQL数据库中。系统在满足车辆安全操作的同时，也满足用户对系统功能的基本需要。用户通过客户端的网页和APP实时监控和管理电动汽车的运行状态，监控车辆的GPS定位数据和故障数据，实时观察车辆运行状态，及时处理相应的问题。这说明用户可以通过远程监控系统实时掌握车辆的运行数据[2]。

图1 远程监控系统的总体架构图

2.2 系统功能设计

2.2.1 车载终端数据采集系统

车载终端数据采集系统结构图如图2所示。

图2 车载终端数据采集系统结构图

车载终端和CAN总线之间交换数据信息，读取电动汽车运行的数据信息，通过车载终端数据采集系统中的GPS模块准确获取车辆的GPS定位信息。在5G通信技术的支持下，相关数据信息采用二进制报文的数据格式传输到远程监控中心的服务器数据库。在CAN总线技术的基础上使用车载终端，通过CAN总线的接口接入整车，与车辆控制器进行数据交换。车载终端数据主要包括汽车发动机和电池的数据、汽车主控器的数据以及BMS系统的故障数据等。车载终端主要是面向用户的，很多车辆功能的实现都离不开车载终端系统。车载终端的设计是系统实现的基础。车载终端通过5G通信技术高速传输采集的数据，保证数据的传输速率。车载终端采集的有效数据信息通过5G通信技术传输到远程监控中心，用户可通过远程监控中心查看汽车的运行数据并诊断汽车故障，实现车载终端系统采集数据的功能[3]。

2.2.2 基于5G技术的无线通信网络

车载终端数据采集系统和远程监控中心间的数据交换是通过5G通信技术实现的。5G通信技术实现了数据传输的高效性，为电动车远程监控系统的实现提供了关键的技术支持[4]。5G通信技术具有高效性，保证了数据传输的速度，满足了系统对数据采集和传输的基本需求。通过5G通信技术可以不受限制地为远程监控系统提供服务，完成数据采集和远程监控等基本功能。5G通信技术保证了远程监控系统的数据传输速度和传输质量，数据传输更加稳定快捷，是较为成熟的移动通信技术。

2.2.3 客户端和服务器功能设计

系统服务器数据库主要是分析处理系统的数据，并将其保存到MySQL数据库中，供系统客户端读取服务器数据库的数据。服务器数据库采用SQL数据库管理数据和信息，从而保证数据信息的安全性，避免数据库信息被泄露。服务器数据库对信息的存储在满足系统设计需要的同时，还要满足数据存储的安全性，更好地满足系统安全需要。服务器数据库在设计上要具有可维护性和可扩展性。系统的数据库中心采用Navitcat for MySQL，客户端用户对服务器读取数据时要及时响应。客户端和服务器架构设计采用B/S三层架构，如图3所示。

图3 B/S三层架构

表示层面向用户提供系统的远程监控界面，实现客户端用户查询服务器数据并管理客户端页面。业务逻辑层接收表示层的用户请求，然后从服务器数据库读取数据。如果数据库中存在相应的请求数据，那么可以建立数据查询。客户端和服务器采用C/S的服务架构，在系统运行过程中更加稳定和安全，可以满足用户对系统访问的基本需要。数据访问层提供数据库MySQL的数据访问接口，实现数据库MySQL和服务器WEB间数据信息的交换[5]。

2.2.4 远程监控中心

在远程监控中心的界面上查询系统的数据信息，用户可实时掌握车辆的运行状态，并通过WEB功能实现对车辆的远程监控。远程监控中心功能结构，如图4所示。

图4 远程监控中心功能结构图

远程监控中心通过WEB端或APP软件直接在系统界面上显示汽车的运行数据。汽车遇到故障时，远程监控中心的界面上会出现红色报警，用户接收到报警信息后可及时采用相应的应对措施。远程监控中心实时监控汽车的运行轨迹，为用户提供回访数据，用户可以实时确定汽车的运行位置。远程监控中心为用户提供用户信息和车辆信息的查询功能，并可设置用户账号和密码。

远程监控中心搭建在Java JDK基础，构建Java语言编程环境。远程监控中心的开发是在MyEclipse环境下建立web project，合理配置Tomcat，实现对远程监控中心各个功能的开发。远程监控中心的界面显示红色报警是提示用户车辆存在故障信息，以便用户可及时进行处理。