基于云平台的汽车远程监控系统设计_赵耕云.pdf

文章编号:1 6 7 3-5 1 9 6(2 0 2 3)0 1-0 0 8 7-0 7基于云平台的汽车远程监控系统设计赵耕云,王 佳,李万敏,刘小斌*(兰州工业学院 汽车工程学院,甘肃 兰州 7 3 0 0 5 0)摘要:为了实时监控汽车运行状态和位置,实现汽车历史数据和轨迹的查询,摆脱地域限制,设计了一套基于云平台的汽车远程监控系统.该系统包括车载终端和云端服务平台两部分.车载终端采集车辆状态数据和G P S经纬度,通过4 G网络上传云端;云端服务平台包括可视化监控中心、数据库和W e b服务器.系统管理员通过云端监控中心对车辆进行实时远程监控和数据查询,普通用户通过W e b浏览器对车辆进行监控,形成两级监管模式.长时间运行结果表明:该系统运行稳定可靠,能够实现异地远程监控,监控数据丰富,数据刷新频率约为0.6 2H z,具有较好的实时性,能够查询车辆的历史数据和历史轨迹.关键词:汽车;远程监控;车载终端;云端服务平台;数据库中图分类号:T P 2 7 7 文献标志码:AD e s i g no fa u t o m o b i l e r e m o t em o n i t o r i n gs y s t e mb a s e do nc l o u dp l a t f o r mZ HAOG e n g-y u n,WAN GJ i a,L IW a n-m i n,L I UX i a o-b i n(S c h o o l o fA u t o m o t i v eE n g i n e e r i n g,L a n z h o uI n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y,L a n z h o u 7 3 0 0 5 0,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t o r e a l i z e t h e r e a l-t i m em o n i t o r i n go f v e h i c l e s t a t u s a n dp o s i t i o n,q u e r y t h ev e h i c l eh i s-t o r i c a l d a t aa n dt r a c k,a n dg e t r i do f r e g i o n a l r e s t r i c t i o n s,ar e m o t em o n i t o r i n gs y s t e mf o rv e h i c l e sb a s e do nac l o u dp l a t f o r mi sd e s i g n e d.T h es y s t e mi n c l u d e sv e h i c l et e r m i n a la n dc l o u ds e r v i c ep l a t f o r m,w h i c ht h e f o r m e r i s r e s p o n s i b l e f o rc o l l e c t i n gv e h i c l es t a t u sd a t aa n dG P Sl o n g i t u d ea n dl a t i t u d e,a n du p l o a d i n gt h e mt ot h e c l o u d t h r o u g h4 Gn e t w o r k.T h e c l o u ds e r v i c ep l a t f o r mi n c l u d e s v i s u a lm o n i t o r i n gc e n t e r,d a t a-b a s e,a n dw e bs e r v e r.T h e s y s t e ma d m i n i s t r a t o r c a r r i e so u t r e a l-t i m e r e m o t em o n i t o r i n ga n dd a t aq u e r yo nt h ev e h i c l e t h r o u g ht h ec l o u dm o n i t o r i n gc e n t e r,a n dt h eo r d i n a r yu s e r sm o n i t o rv e h i c l e s t h r o u g ht h ew e bb r o w s e r,f o r m i n ga t w o-l e v e l s u p e r v i s i o nm o d e.T h e r e s u l t s o f l o n g-t e r mo p e r a t i o ns h o wt h a t t h e s y s t e mi ss t a b l ea n dr e l i a b l e,a n dc a nr e a l i z e r e m o t em o n i t o r i n g i nd i f f e r e n tp l a c e s.T h em o n i t o r i n gd a t a i s r i c h,a n dt h ed a t a r e f r e s h f r e q u e n c y i s a b o u t 0.6 2H z.T h e r e f o r e,t h e s y s t e mh a sg o o d r e a l-t i m ep e r f o r m a n c e a n dc a nq u e r yt h eh i s t o r i c a l d a t aa n dh i s t o r i c a l t r a c ko fv e h i c l e s.K e yw o r d s:a u t o m o b i l e;r e m o t em o n i t o r i n g;v e h i c l e t e r m i n a l;c l o u ds e r v i c ep l a t f o r m;d a t a b a s e 为了提高道路运输、汽车租赁等企业对所属车辆的监控管理水平,保证行车安全,对车辆行驶过程中的各项状态数据进行远程实时监控和历史轨迹查询已成为相关企业保障安全运营、提高生产效率的必要手段.汽车远程监控系统具有广泛的市场需求和应用前景,因此受到了广泛关注.江鹏程等1设计 收稿日期:2 0 2 1-0 7-1 9 基金项目:2 0 2 2年度甘肃省高等学校创新基金(2 0 2 2 B-2 5 2),2 0 2 2年甘肃省教育厅高等教育教学成果培育项目(1 6 9),兰州市人才创新创业项目(2 0 2 1-R C-4 2)通讯作者:刘小斌(1 9 6 8-),男,甘肃庆阳人,教授.E m a i l:6 1 5 1 2 7 1 0 3q q.c o m了一套基于A RM+4 G+传感器架构的军用车辆远程监控系统,实现了军用车辆的位置、姿态等信息数据的采集与远程传输,数据包上传周期为3 0s.林伟华2设计了一套基于4 G通信的电动汽车远程监控系统,通过手机A P P进行电动汽车定位、状态信息查询、运行轨迹查询等功能.林砺宗3开发了一套基于S I M 9 0 0 A的工程车辆远程监控系统,车载终端获取车辆数据和定位信息后,通过G P R S网络发送到服务平台,车载终端每3 0s上传一次车辆信息,具有车辆定位、轨迹回放、远程强制停车等功能.虽然国内对汽车远程监控系统有很多研究,但在监控数据多样性、实时性方面仍有不足.本文设计第4 9卷第1期2 0 2 3年2月兰 州 理 工 大 学 学 报J o u r n a l o fL a n z h o uU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g yV o l.4 9 N o.1F e b.2 0 2 3的汽车远程监控系统结合了阿里云技术、4 G移动通信技术、汽车O B D(o nb o a r dd i a g n o s t i c s)技术、W e b技术和L a b V I EW软件,形成两级监控模式,监控数据丰富,实时性好.1 系统总体方案汽车远程监控系统结构如图1所示,系统由感知层、网络层和应用层构成.感知层即车载终端,由汽车O B D诊断模块、G P S模块等组成;网络层为4 G移动网络、I n t e r n e t网络,位于感知层与应用层之间,进行数据传递;应用层由监控中心、数据库、W e b服务器组成,部署于阿里云服务器.系统管理员在任意地点,通过联网的任意计算机进入云服务器,通过可视化的监控中心对车辆状态进行监控,对普通用户的控制权限进行设置.普通用户通过移动智能终端设备登录W e b网页,对车辆进行远程监控.图1 汽车远程监控系统结构F i g.1 S t r u c t u r eo fa u t o m o b i l e r e m o t em o n i t o r i n g s y s t e m2 车载终端车载终端利用C AN总线与车辆的O B D诊断接口通信,读取车辆的行驶状态数据及故障码等信息4-6,结合G P S模块获取的车辆位置信息,按照设定的通信协议形成数据包,使用4 G模块与云端监控中心建立T C P/I P连接,将数据包发送到监控中心.同时,车载终端也可以接收云端监控中心发送来的控制指令并响应指令,实现对车辆的远程控制7.车载终端的结构组成如图2所示.图2 车载终端结构F i g.2 V e h i c l e t e r m i n a l s t r u c t u r e2.1 硬件设计选用S TM 3 2 F 1 0 3 C 8 T 6为车载终端的主控制器.O B D通信模块选用T J A 1 0 5 0芯片作为C AN收发器.4 G模块选用S I M 7 6 0 0 C E(如图3所示),该模块支 持L T E-T D D/L T E-F D D/H S P A+/T D-S C D-MA和G S M/G P R S/E D G E等 频 段,支 持L T EC AT 4,下行速度可达1 5 0 M b i t/s.G P S模块选用L 8 0-R,这是一款集成了贴片天线的超紧凑型G P S模块,拥有 极强的捕获和 追踪能力,水平精度为2.5m.启停控制模块使用HK 4 1 0 0 F继电器控制车辆发动机点火信号线的通断.设计制作完成的车载终端如图4所示.图3 S I M 7 6 0 0 C E模块F i g.3 S I M 7 6 0 0 C Em o d u l e图4 车载终端F i g.4 V e h i c l e t e r m i n a l2.2 程序设计车载终端在各模块初始化设置完成后,通过O B D接口向车辆E C U请求数据流信息,等待接收数据.待车辆状态数据接收完成后,结合G P S经纬度数据,将各项数据整合成标准的数据包,格式为:$功能标识符,参数1,参数2,参数3,参数4,参数5,*校验值.以$号后开始,到*号前的各个字节的异或值作为校验值,功能标识符及意义如表1所列.S I M 7 6 0 0 C E初始化为透传模式,车载终端通过S I M7 6 0 0 C E,根据云服务器的公网I P及相应的端表1 功能标识符定义T a b.1 F u n c t i o n i d e n t i f i e rd e f i n i t i o n功能标识符意义N L D S数据流数据N L D T C故障码数据N L V I N车架号(V I N)数据88 兰州理工大学学报 第4 9卷口号,与监控中心建立T C P连接,将标准数据包发送到位于