基于互联网＋的新能源公交车远程监控平台研究*

王晓慧，李宏峰

基于互联网＋的新能源公交车远程监控平台研究*

王晓慧1，李宏峰2

（1.浙江工贸职业技术学院，浙江 温州 325000；2.厦门金龙新能源汽车研究所，福建 厦门 510420）

文章根据实车调研提出了关于新能源公交车的远程监控系统，并设计了一种基于互联网+的新能源公交车远程监控平台系统。该系统车载终端的控制器利用 CAN总线采集车辆的整车状态和三电系统状态信息，并通过数据分析确定是否存在故障并进行故障预警，再利用 GPS 获取公交车的位置信息，通过互联网终端即可掌握车辆运行状态。最后通过实车实验，验证了该系统的高效和实用性。

互联网＋；新能源公交车；远程监控；数据分析

引言

车联网作为一个新兴产业，创造了一个新的市场，世界各国都在进行车联网及其衍生产品的研发和推广，中国巨大的汽车市场以及政策的扶持进一步推动我国车联网的快速发展。专业的新能源车辆监管平台是实现新能源车辆安全性、可靠性的重要手段，是实现新能源车辆及零部件全生命周期管理的基础[1]。在电动汽车动力电池状态远程监控的设计研究方面，文献[2]中设计了多辆电动汽车运动状态的远程监控系统[2]，具有良好的实时性，但监控中心没有汽车导航功能，不能预计电动汽车行驶路线的距离，无法判断电池 SOC 是否能完成行驶任务；文献[3]中设计了电动公交车锂电池远程监测系统[3]，稳定性好、成本低、可靠性高，但监控界面只是在 PC 端，监控方式单一，存在一定局限性。为了解决不能预计电动汽车行驶路线的距离和监控方式单一的问题，本文设计了一种基于互联网+的电动公交车远程监控平台系统。该系统车载终端的控制器利用 CAN总线采集车辆的整车状态和三电系统状态信息，并通过数据分析确定是否存在故障并进行故障预警，再利用 GPS 获取公交车的位置信息。该系统可以有效推动运输企业用户向运输解决方案提供商的转变，给乘客提供更优质，更周到的增值服务。通过该系统可以提高客车的安全性和节能性，保障人民财产的安全，提升道路运输企业的信息化管理水平。

1 确定监控系统所要采集的参数信息

根据实车调研以及国家标准，确定对目前新能源公交车的车辆位置信息、整车信息及新能源三电系统等数据进行采集，特别是动力电池的相关信息，包括电池总电压、单体温度、单体最高或最低电压、SOC及电流等参数进行单独采集，并对新能源汽车由于电池问题而出现的事故进行调查分析，从中确定监控采集的参数信号。

根据调研，本系统确定了对新能源公交车运行时各方面需要采集的数据，主要包括动力电池相关的重要数据，包括总电压、总电流、充放电状态以及荷电率SOC，其中极值信息数据包括单体电池最高电压、最低电压蓄电池组序号、最低电压单体电池序号、最高温度、最低温度、电池绝缘电阻等重要信息非常重要。除此之外，通过GPS还对公交车的实时位置信息及车辆状态进行采集，以及对故障报警与处理、能耗分析、维修保养、售后服务等信息进行采集并通过互联网终端即可掌握车辆运行状态。

图1 采集动力电池状态参数

图2 采集的动力电池极值信息

图3 采集的车辆位置信息

平台采用互联网+实现新能源车辆联网联控，满足运输企业用户、整车厂、各地监管部门等对新能源车辆的监管需求，包括：位置查询、实时监控（三电系统重要数据）、故障报警与处理、能耗分析、维修保养、售后服务及与各地运管平台的数据对接工作。

车辆位置信息、整车信息及新能源三电系统等数据的采集频率平均维持在1s以内，数据采集的及时性、准确性、完整性有保障，数据采集完毕后，车载终端会先在本地做缓存压缩处理合并上传到云端进行存储，云端采用了关系型数据库和Hadoop等分布式大数据存储系统架构，确保车辆数据高效、稳定、安全存储。

利用该系统可以有效对车辆的位置、车辆状态，特别是对网联汽车的高压电器件及电池参数、传感器信号等参数实时监控，建立了故障报警、停机、断电等分级处理机制，通过互联网终端即可掌握车辆运行状态，下图展示了整车运行状态的监控图。

图4 整车运行状态的监控图

2 搭建新能源公交车远程监控平台

2.1 系统总体结构的设计

针对新能源公交车所搭建的远程监控系统由车载终端和云端信息服务平台构成。服务中心对新能源公交车整车信息、位置信息以及动力电池等相关重要数据进行分析处理，通过远程分析实时数据，为车辆运行、故障预测等提供依据。该远程监控平台主要由车载终端、管理中心、服务中心、监控中心和平台客户端等部分组成。

图5 远程监控平台

平台运行原理如下图所示：

图6 平台运行原理

2.2 车载终端设计

车载终端结构如图5 所示，主要是由公交车动力电池、电池管理系统、整车控制器、GPRS/GPS 功能模块和车载显示模块等部分组成[4]。整车控制器通过 CAN 总线采集电动汽车动力电池状态信息和故障信息，并将电池信息显示在车载显示模块上，同时通过 UART 接口采集公交车位置信息，最后发送整车信息到远程监控中心。

图7 车载终端结构

2.3 云端信息服务中心设计

云端信息服务中心是新能源公交车远程监控系统的信息共享中心，由通信服务系统、数据库服务系统和应用服务系统组成。通信服务系统读取来自车载终端的数据，将抽取转换后的数据入库，同时在数据库服务系统中读取需要发送的数据，根据应用层协议打包发送到车载终端；数据库服务系统存储新能源车辆的实时信息和历史信息；应用服务系统为监控人员提供形象化的监控管理交互界面及数据分析功能。

图8 云端服务中心功能设计

3 采集数据的分析判断及故障预警

车辆位置信息、整车信息以及动力电池系统等数据的采集频率平均维持在1s以内，数据采集的及时性、准确性、完整性有保障，数据采集完毕后，车载终端会先在本地做缓存压缩处理合并上传到云端进行存储，云端采用了关系型数据库和Hadoop等分布式大数据存储系统架构[5]，确保车辆数据高效、稳定、安全存储。

根据车企制定的新能源车辆重大事故预案及处理的企业标准，定义了事故等级，并根据事故等级规定了信息报告程序，细分了各种情况的处置措施。该远程监控平台结合新能源公交车整车信息、三电系统等方面的专业数据的记录、汇总、分析和统计，实时对车辆运行状态进行监控，重点关注故障提醒，故障处理功能及时发现车辆存在的安全隐患并进行人为干预，确保车辆安全运行。

图9 故障监控数据

图10 故障处理情况数据

4 远程监控系统的应用

图11 应用该系统的车辆信息

图12 应用此系统车辆

本项目建立的新能源公交车远程监控系统以及动力电池数据分析系统已应用到部分温州交运集团的新能源城西部分公交车上，共162辆入网，实验证明该系统能够监测公交车的运行状态，实现故障诊断和特性分析，随时了解车辆信息，及时发现新能源公交车存在问题，提高汽车运行的安全性，减少事故的发生。

图13 应用此系统车辆运行情况

5 结论

（1）本文建立的该系统可以采集车辆的整车状态和三电系统状态信息，并通过数据分析确定是否存在故障并进行故障预警，再利用 GPS 获取公交车的位置信息，通过互联网终端即可掌握车辆运行状态。

（2）本文搭建的远程监控平台可以利用Internet进行实时监控分析，并且通过实车实验，验证了该系统的高效和实用性。

[1] 黄晓波,姜振军,熊树生,等.基于GPRS的远程诊断车载终端的设计与实现[J].工业仪表与自动化装置, 2016(1):49-52.

[2] 陈燕虹,沈帅,刘宏伟,等.多辆电动汽车远程监控系统[J].吉林大学学报:工学版,2013,43(2):285-290.

[3] 徐军,王禹,贾志超,等.电动公交车锂电池远程监测系统设计与实现[J].北京工业大学学报,2014,40(9):1327-1333.

[4] 赵意鹏,赵河明,邓星星,等.基于GPRS和百度地图API的火灾定位系统[J].自动化与仪表,2016,30(1):26-29,47.

[5] 张贝克,李文博,任丽静,等.基于VC编程的换热网络综合软件设计[J].计算机与应用化学,2010,27(5):605-609.

Research on Remote Monitoring Platform of New Energy Bus Based on Internet +*

Wang Xiaohui1, Li Hongfeng2

( 1.Zhejiang Industry and Trade Vocational and Technical College, Zhejiang Wenzhou 325000; 2.Xiamen Jinlong New Energy Vehicle Research Institute, Fujian Xiamen 510420 )

This article proposes a remote monitoring system for new energy buses based on actual vehicle research, and designs a remote monitoring platform system for new energy buses based on Internet+ The controller of the vehicle-mounted terminal of this system uses CAN bus to collect the vehicle's vehicle status and the three-electric system status information, and through data analysis to determine whether there is a failure and early warning of the failure, and then use GPS to obtain the location information of the bus, via the Internet terminal Can grasp the vehicle running state. Finally, through the actual car experiment, the system's efficiency and practicability are verified.

Internet +; New energy buses; Remote monitoring; Data analysis

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.03.004

U469.7

A

1671-7988(2021)03-15-04

U469.7

A

1671-7988(2021)03-15-04

王晓慧（1983.12-），女，山东菏泽人，硕士研究生，讲师，就职于浙江工贸职业技术学院，主要从事汽车优化设计研究方面的研究。

浙江省教育厅高校访问工程师项目FG（2019169）；项目名称：基于远程监控的动力电池数据分析研究。