基于GPS+GPRS 的電動汽車運(yùn)營監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

邱新紅

(唐山市科技情報研究所，河北唐山 063000)

1.引言

能源和環(huán)境問題愈來愈成為影響當(dāng)代及未來全球社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。隨著能源不足和生態(tài)環(huán)境日益惡化，“節(jié)能減排”這一主題在世界范圍內(nèi)引起關(guān)注。在汽車領(lǐng)域，電動汽車，一種以清潔能源為動力的汽車，已成為未來汽車工業(yè)發(fā)展的方向。

唐山市作為我國第二批節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點(diǎn)城市，將對節(jié)能與新能源汽車應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行研究與規(guī)?；痉?，因此，針對電動汽車示范運(yùn)營過程中的數(shù)據(jù)采集、故障快速診斷及應(yīng)急系統(tǒng)等共性關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究是必不可少的，尤其是由于電池安全、荷電狀態(tài)等方面原因，電動汽車在運(yùn)營過程中的智能監(jiān)控問題顯得非常重要，因此，開展電動汽車運(yùn)行監(jiān)測及控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，本文結(jié)合唐山市節(jié)能與新能源汽車示范推廣工作，進(jìn)行了電動汽車運(yùn)營監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。

2.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電動汽車智能監(jiān)控系統(tǒng)研究開發(fā)的目的是對運(yùn)行車輛位置(GPS)和速度、電池狀態(tài)(包括剩余電量SOC、總電壓、總電流、單體電壓、單體電流、溫度等)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，當(dāng)車輛發(fā)生故障或意外時，可以及時地調(diào)度處理，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理等。該系統(tǒng)主要由運(yùn)營車輛、數(shù)據(jù)采集終端、GPS+GPRS 智能通訊模塊、GPRS+Internet 公網(wǎng)和數(shù)據(jù)處理中心組成，結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 基于GPS+GPRS 的電動汽車運(yùn)營監(jiān)控系統(tǒng)

電動汽車運(yùn)行數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集和通訊協(xié)議發(fā)送到信息處理平臺后，信息處理平臺將信息自動處理，發(fā)送至每輛公交車終端接收系統(tǒng)，對每臺電動汽車進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和管理，當(dāng)數(shù)據(jù)采集終端有異常時，監(jiān)控中心能通過命令控制數(shù)據(jù)采集終端做出正確的響應(yīng);能夠?qū)?shù)據(jù)采集終端的各個配置信息進(jìn)行配置和讀取，如發(fā)送和采集的時間間隔等信息，為電動汽車運(yùn)營提供技術(shù)支持。

3.電動汽車GPS+GPRS 智能通訊模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)包括CPU 系統(tǒng)、GPS 模塊、GPRS 模塊、液晶顯示屏、按鍵、通訊接口等部分。GPS 模塊提供衛(wèi)星定位信息，GPRS 模塊實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸，液晶顯示屏顯示汽車運(yùn)行數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)、顯示設(shè)置本機(jī)的工作參數(shù)。本機(jī)可以通過CAN 接口或者RS485/232 接口與電動汽車系統(tǒng)通訊，可以通過RS232 接口維護(hù)、調(diào)試監(jiān)控儀。系統(tǒng)框圖如圖2 所示。

圖2 電動汽車GPS+GPRS 智能通訊模塊系統(tǒng)框圖

電動汽車GPS+GPRS 智能通訊模塊，融合了GPS 與GSM 定位功能、電動汽車狀態(tài)采集功能，通過GSM/GPRS 無線傳輸，將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心，客戶通過監(jiān)控中心可以掌握被監(jiān)控車輛的實(shí)時方位及運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對車輛的遠(yuǎn)程監(jiān)測。GPS+GPRS 智能通訊模塊能夠?qū)崿F(xiàn)的功能有:定位功能、無線通訊功能、汽車數(shù)據(jù)采集功能、人機(jī)交互功能和報警功能等。

4.電動汽車智能監(jiān)控軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)采用Microsoft Visual Studio 2010 開發(fā)平臺，以Microsoft SQL Server 2005 作為數(shù)據(jù)庫開發(fā)系統(tǒng)，用 VB.net 語言和 Iocomp、Mapinfo Mapx5.0 控件，實(shí)現(xiàn)軟件編程，具有車輛管理、視圖設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、地圖監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理等功能。

系統(tǒng)包括車輛監(jiān)控GIS 系統(tǒng)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與通訊系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)三大部分。車輛監(jiān)控GIS 系統(tǒng)主要是對車輛的運(yùn)行過程進(jìn)行實(shí)時追蹤顯示，處理車載設(shè)備發(fā)來的有關(guān)異常信息，并支持車輛運(yùn)行軌跡的回放功能。消息轉(zhuǎn)發(fā)與通訊控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能是把車載設(shè)備傳來的數(shù)據(jù)包原封不動地轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)，同時把數(shù)據(jù)包經(jīng)過解包處理后把數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫中，并記錄工作日志。電池管理系統(tǒng)具有參數(shù)檢測、剩余電量(SOC)估計(jì)、充放電控制、信息監(jiān)控、故障診斷等功能。

5.運(yùn)行效果

采用基于GPS+GPRS 智能通訊的電動汽車運(yùn)營監(jiān)控系統(tǒng)，通過在曹妃甸公交和唐山市公交車上的實(shí)踐，能夠?qū)Πㄜ囕v運(yùn)行位置、電池參數(shù)、故障等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控與管理，可以實(shí)現(xiàn)電動汽車運(yùn)營過程的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析處理等功能。結(jié)果表明，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)傳輸快速準(zhǔn)確，滿足了實(shí)際運(yùn)營要求，運(yùn)行時所獲取的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為電動汽車優(yōu)化設(shè)計(jì)和電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了技術(shù)支撐。

圖3 車輛運(yùn)行時參數(shù)顯示圖

6.結(jié)論

本文結(jié)合唐山市電動汽車運(yùn)營實(shí)際，綜合了GPS、GPRS 和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)內(nèi)容，設(shè)計(jì)了電動汽車GPS+GPRS 智能通訊模塊，構(gòu)建了唐山市電動汽車智能監(jiān)控系統(tǒng)平臺，實(shí)現(xiàn)了對車輛的實(shí)時監(jiān)控與管理，數(shù)據(jù)傳輸快速準(zhǔn)確，為車輛安全有效運(yùn)營提供了技術(shù)支持，也為我國電動汽車示范推廣探索了一條新路徑。

［1］ 港灣.中國汽車業(yè)搶抓機(jī)遇實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展［J］.《上海汽車》，2009.

［2］ 陳繼林.面向智能公共交通調(diào)度的通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.天津:河北工業(yè)大學(xué)，2008.