解析：大數(shù)據(jù)汽車電子故障遠(yuǎn)程在線診斷技術(shù)的應(yīng)用

鄭麗斐 ZHENG Li-fei

（重慶國際投資咨詢集團(tuán)有限公司，重慶 400023）

（Chongqing International Investment Consultation Group Co.，Ltd.，Chongqing 400023，China）

解析：大數(shù)據(jù)汽車電子故障遠(yuǎn)程在線診斷技術(shù)的應(yīng)用

鄭麗斐 ZHENG Li-fei

（重慶國際投資咨詢集團(tuán)有限公司，重慶 400023）

（Chongqing International Investment Consultation Group Co.，Ltd.，Chongqing 400023，China）

隨著汽車電子化程度日益提高,通過移動互聯(lián)與大數(shù)據(jù)的運(yùn)用，對行駛中的汽車電子控制系統(tǒng)(燃油噴射系統(tǒng)、自動變速器、制動防抱死系統(tǒng)、安全氣囊、空調(diào)、懸架等)進(jìn)行遠(yuǎn)程在線診斷(On Board Diagnostic),將自動診斷所得到的汽車主要部件的工作狀態(tài)與系統(tǒng)故障（故障碼及數(shù)據(jù)流）利用移動互聯(lián)與大數(shù)據(jù)連接到服務(wù)中心，并進(jìn)行遠(yuǎn)程車輛診斷，以便隨時為駕乘人員以及維修人員提供準(zhǔn)確的故障位置和原因成為必然。

移動互聯(lián)；大數(shù)據(jù)；遠(yuǎn)程在線故障診斷技術(shù)；方法

0 引言

隨著移動互聯(lián)與大數(shù)據(jù)應(yīng)用的深入，對行駛當(dāng)中的汽車實(shí)現(xiàn)全車型、全系統(tǒng)的遠(yuǎn)程在線故障診斷與技術(shù)支援服務(wù)：讀取與分析車輛數(shù)據(jù)流、動作測試及特殊功能，實(shí)時分析汽車各部件故障碼、故障碼清除等；同時，融合移動互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用優(yōu)勢，集成更多的應(yīng)用和服務(wù)：構(gòu)建維修資料和案例庫、提供即時維修資訊、建立公共及個人維修圈子等，從而打造一個廣泛的汽車診斷社區(qū)，實(shí)現(xiàn)在線互享車輛維修知識，在線交流車輛維修經(jīng)驗(yàn)，在線提供車輛維修方面的服務(wù)支持，實(shí)現(xiàn)診斷設(shè)備到診斷社區(qū)的轉(zhuǎn)變成為必然。

什么是大數(shù)據(jù)？大數(shù)據(jù)是指無法在容許的時間內(nèi)用常規(guī)軟件工具對其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。當(dāng)然，大數(shù)據(jù)規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)是持續(xù)變化的，當(dāng)前廣泛指單一數(shù)據(jù)集的大小在幾十TB和數(shù)PB之間。大數(shù)據(jù)將加快推動互聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)。

大數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)對行駛當(dāng)中的車輛全車型、全系統(tǒng)的遠(yuǎn)程在線故障診斷與技術(shù)支援服務(wù)的核心資源。大數(shù)據(jù)是遠(yuǎn)程在線故障診斷與技術(shù)支援服務(wù)各個領(lǐng)域都能夠?qū)崿F(xiàn)智慧化的關(guān)鍵支撐技術(shù)，遠(yuǎn)程在線故障診斷與技術(shù)支援服務(wù)的建設(shè)離不開大數(shù)據(jù)。從聯(lián)系平臺到瀏覽平臺，到交互平臺，到工作平臺，互聯(lián)網(wǎng)始終在不斷發(fā)展中前行，而隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，逐步進(jìn)入大數(shù)據(jù)時代，全車型、全系統(tǒng)的遠(yuǎn)程在線故障診斷與技術(shù)支援服務(wù)所形成的各種數(shù)據(jù)成為我們虛擬與現(xiàn)實(shí)生活的重要組成部分。

1 大數(shù)據(jù)汽車電子故障在線診斷技術(shù)的分析

對行駛當(dāng)中的車輛實(shí)現(xiàn)全車型、全系統(tǒng)的遠(yuǎn)程在線故障診斷與技術(shù)支援服務(wù)，要通過多種分析來實(shí)現(xiàn)，這一過程不可避免地要產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)、圖表、實(shí)驗(yàn)曲線，還須進(jìn)行多種運(yùn)算、處理等，這之中所用的不僅僅有傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還有很多非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方式，即運(yùn)用數(shù)據(jù)庫（Database）系統(tǒng)所具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、最低冗余度、較高的程序與數(shù)據(jù)獨(dú)立性、易于擴(kuò)充、易于編制應(yīng)用程序等優(yōu)點(diǎn)，通過計(jì)算機(jī)把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，中間計(jì)算結(jié)果等事先存儲起來，再有效及時地處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并提供安全性和完整性保證，這種傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲分析處理方式已經(jīng)不符合要求，而且全車型、全系統(tǒng)的遠(yuǎn)程在線故障診斷與技術(shù)支援服務(wù)本身的要求也是有變化的，對于結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)處理方式的要求和現(xiàn)在大數(shù)據(jù)處理方式的要求不完全一樣。

1.1 汽車故障診斷技術(shù) 汽車故障診斷是指在不解體（或僅拆部分、零件）條件下，檢查汽車的技術(shù)狀況，確定故障發(fā)生的部位（部件）和產(chǎn)生故障原因的一門技術(shù)。

現(xiàn)代汽車故障診斷系統(tǒng)有兩種：一種是車外診斷系統(tǒng)，即診斷功能的實(shí)現(xiàn)需要從車外進(jìn)行檢測的車外儀器診斷系統(tǒng)。一種是車載診斷系統(tǒng)，即電子控制汽車的故障自診斷系統(tǒng)，它能自動檢測系統(tǒng)故障，并以故障代碼的形式顯示出來。

現(xiàn)代汽車故障診斷綜合機(jī)械、電子、流體、聲學(xué)、光學(xué)等技術(shù)，通過各種參數(shù)、曲線、波形的變化，測試汽車的性能和故障，對形成的數(shù)據(jù)流具有自動分析、判斷、輸出的功能，并不斷向著集成化和智能化方向發(fā)展。例如：采用電控汽車故障診斷儀的動態(tài)數(shù)據(jù)流功能，可以讀出汽車燃油噴射系統(tǒng)中各種傳感器和執(zhí)行器輸入、輸出信號的動態(tài)數(shù)據(jù)。通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以更容易地判斷故障的類型和發(fā)生部位，有效提高電控汽車的故障診斷準(zhǔn)確率。

1.2 汽車故障的特性 汽車故障具有如下特性：

①“縱向性”故障，即系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的層次性的故障。任何故障都是與系統(tǒng)的某一層次相聯(lián)系的，高層次故障可以由低層次的故障所引起，而低層次故障必定引起高層次故障。②“橫向性”故障，即由系統(tǒng)各元素之間的聯(lián)系所決定的故障。某個子系統(tǒng)的故障常是與之相關(guān)的子系統(tǒng)或者下一級子系統(tǒng)故障發(fā)散所至，從而表現(xiàn)出相關(guān)性。故障發(fā)散途徑的不唯一，又引起了多故障并存。③“時間性”故障，即系統(tǒng)故障的產(chǎn)生與表現(xiàn)與時間有關(guān)，從原發(fā)性故障到系統(tǒng)級故障的發(fā)生、發(fā)展及形成，是一個由量變到質(zhì)變的過程。這一特性提示人們，故障可以早期預(yù)測、診斷，達(dá)到“防患于未然”的目的。④“不確定性”故障：即系統(tǒng)性故障具有模糊性和隨機(jī)性兩種特征。引起故障不確定性的因素有很多方面，如系統(tǒng)的元素特性和聯(lián)系特性的不確定性、狀態(tài)描述方法與工作環(huán)境的不確定性等等。復(fù)雜系統(tǒng)診斷問題的不確定性，是基于知識的診斷推理的一個重要研究內(nèi)容。

1.3 故障診斷模塊 根據(jù)汽車的具體情況將診斷模塊分為三個部分，即發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、電器設(shè)備系統(tǒng)。

以發(fā)動機(jī)系統(tǒng)為例，在建立發(fā)動機(jī)不能發(fā)動診斷子模塊時，針對其故障特點(diǎn)，采用了較形象的樹狀圖示診斷方案。當(dāng)進(jìn)行診斷時，系統(tǒng)根據(jù)用戶對詢問的回答確定下一步顯示的樹枝，直到診斷進(jìn)行到樹葉（找出故障原因）為止保存。汽車電噴發(fā)動機(jī)的電子控制器（ECU）是電控系統(tǒng)的核心部件。它內(nèi)含輸入/輸出接口電路、A/O變換器、存儲器、CPU等，同時還具有故障自診斷功能。維修人員檢修時，通過車上的故障自診斷插座，便可調(diào)出故障代碼，并按故障代碼指定的故障區(qū)域進(jìn)行檢修。

2 大數(shù)據(jù)汽車電子故障在線診斷技術(shù)的檢測信息獲取

檢測信息獲取來源基于兩個部分：一是汽車的行車電腦ECU“電子控制單元”（Electronic Control Unit），能被OBD“車載診斷系統(tǒng)”（On-Board Diagnostic System）聯(lián)接以來，OBD就能及時的反映出汽車ECU檢測分析出來的故障，運(yùn)用移動互聯(lián)技術(shù)方式傳輸汽車故障碼；二是汽車維修服務(wù)中心利用安裝在行駛的汽車的不解體故障診斷專家系統(tǒng)通過移動互聯(lián)技術(shù)獲取的汽車故障信息。

由行駛的車輛所形成的各種數(shù)據(jù)流以此來獲得汽車各部件參數(shù)等構(gòu)成的大數(shù)據(jù)，為在線實(shí)時故障診斷提供幫助。

除此之外，還需收集由移動互聯(lián)與大數(shù)據(jù)的分析處理以及對診斷過程及維修過程所反饋過來的信息，與汽車故障專家診斷系統(tǒng)初始判斷做出對比，以此來修正知識庫中所存儲的案例，新的案例也需填充到知識庫中，并將歷史記錄診斷結(jié)果與用戶資料做出相應(yīng)的備份，以方便用戶的查詢。

方法庫中的檢測指導(dǎo)部分是由維修中心負(fù)責(zé)，指導(dǎo)維修人員對全車型、全系統(tǒng)的遠(yuǎn)程在線故障診斷與技術(shù)支援服務(wù)各子系統(tǒng)提供合理有序、方便快捷的檢測方法，包括故障分類形式、儀器的使用、檢測順序及正確的操作方法。維修指導(dǎo)部分與檢測指導(dǎo)部分所包含的內(nèi)容大體相似，均是為維修人員提供更具指導(dǎo)性和專業(yè)性的行業(yè)技術(shù)而設(shè)計(jì)，目的是讓汽車故障的檢測與維修有明確的指導(dǎo)案例，將大數(shù)據(jù)技術(shù)人員及領(lǐng)域?qū)＜业闹R整合起來，做成工作手冊，幫助剛?cè)腴T的維修人員可以通過相關(guān)指引完成一系列的故障檢測維修，同時為用戶提供一種合理有序的故障診斷指導(dǎo)，利于用戶了解并掌握整個故障檢測診斷維修的過程，增加用戶的信賴度。

3 大數(shù)據(jù)汽車電子故障在線診斷系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)

汽車品牌構(gòu)型的多樣化造就了汽車動力結(jié)構(gòu)及參數(shù)的多樣化，面對龐雜的數(shù)據(jù)，需要一個合理的劃分模式對其進(jìn)行分類歸納，降低數(shù)據(jù)檢索的復(fù)雜性，也便于整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整理維護(hù)。汽車整體系統(tǒng)包括驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)五大部分。其中以驅(qū)動系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)的差異最大，種類最多，驅(qū)動系統(tǒng)包括汽油機(jī)系統(tǒng)、柴油機(jī)系統(tǒng)、電驅(qū)動系統(tǒng)以及混合動力系統(tǒng)等，儲能系統(tǒng)包括儲油系統(tǒng)、儲氣系統(tǒng)、電池組、復(fù)合電源等。

4 大數(shù)據(jù)汽車電子故障在線診斷網(wǎng)絡(luò)化專家系統(tǒng)的建立

汽車已成為人們?nèi)粘Ｉ钪写降钠毡榻煌üぞ?，生產(chǎn)廠商、銷售公司及維修中心之間并無一個合理地進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃的部門，維修中心的數(shù)據(jù)不能及時準(zhǔn)確地傳輸給生產(chǎn)廠商，生產(chǎn)廠商發(fā)現(xiàn)了技術(shù)問題也不能及時地通知銷售公司進(jìn)行產(chǎn)品的回收，生產(chǎn)、銷售、維修部門的信息脫節(jié)是眾多安全隱患的重要因素，建立大數(shù)據(jù)汽車電子故障在線診斷網(wǎng)絡(luò)化的專家系統(tǒng)，可以為這些部門之間搭建交流的平臺，方便信息的反饋，也方便政府部門對整體車輛市場的監(jiān)控。

圖1 專家診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化構(gòu)架

專家系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化有眾多的好處，分別對應(yīng)于三個方面：①對應(yīng)使用監(jiān)控環(huán)節(jié)，交通管制部門、車輛用戶及電視廣播等媒體獲取專家系統(tǒng)中的知識，可以為城市整體交通規(guī)劃管制提供數(shù)據(jù)支持，用戶可以通過移動互聯(lián)技術(shù)或者是收看電視收聽廣播節(jié)目獲取車輛故障信息；②對應(yīng)設(shè)計(jì)研發(fā)環(huán)節(jié)，專家診斷系統(tǒng)通過和汽車設(shè)計(jì)研究所的信息交換，可以快捷地獲取最新車型的故障及整體結(jié)構(gòu)，汽車研究所可以通過專家系統(tǒng)中的案例為車輛的設(shè)計(jì)做出合理的方案，同時將相關(guān)信息提供給汽車工程院?？梢越o在校學(xué)生提供學(xué)習(xí)的材料，增加閱歷；③對應(yīng)于制造、銷售、維修等汽車前后市場環(huán)節(jié)，將其信息進(jìn)行整合，方便其信息的交換流通，通過信息反饋為汽車的大規(guī)模安全隱患提出預(yù)警，減少不必要的生命財(cái)產(chǎn)損失。

5 大數(shù)據(jù)汽車電子故障在線診斷技術(shù)未來發(fā)展趨勢

①應(yīng)用汽車局部網(wǎng)采用汽車網(wǎng)絡(luò)（VAN/CAN）對各子系統(tǒng)模塊進(jìn)行管理的技術(shù)將會得到推廣應(yīng)用。②增強(qiáng)在板診斷系統(tǒng)對汽車運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視功能采用大容量的存儲器，實(shí)時記錄車輛運(yùn)行的狀態(tài)（各種傳感器及執(zhí)行器的工作狀態(tài)）。③提高在板故障診斷系統(tǒng)對突發(fā)性故障的處理能力預(yù)測突發(fā)性故障的發(fā)生。④加強(qiáng)維修點(diǎn)與其維修中心之間故障診斷信息資源的交流與共享。⑤加強(qiáng)遠(yuǎn)程在線診斷技術(shù)的研究。將移動互聯(lián)新技術(shù)用于遠(yuǎn)程在線汽車故障診斷。

6 大數(shù)據(jù)汽車電子故障遠(yuǎn)程在線診斷技術(shù)發(fā)展方向

①基于多種模型結(jié)合的診斷專家系統(tǒng)。這里所說的模型是指專家系統(tǒng)的知識表示模型與推理模型。現(xiàn)有的各種模型都具有各自優(yōu)勢和特點(diǎn),同時它們各自也存在著局限性，各種模型具有各自適用的領(lǐng)域。隨著遠(yuǎn)程在線診斷技術(shù)發(fā)展對故障診斷的要求不斷提高，被診斷對象也將更加復(fù)雜，這樣必然造成對象的故障診斷知識的復(fù)雜化，因此，融合多種知識表示方法是提高故障診斷知識表示準(zhǔn)確度的有效途徑。故障診斷知識表示與推理方法有著密切的聯(lián)系，這就要求將多種診斷方法加以融合，克服各診斷方法的局限性，從而提高遠(yuǎn)程在線診斷專家系統(tǒng)的智能性和實(shí)時診斷可靠性。②分布式診斷專家系統(tǒng)。遠(yuǎn)程在線診斷專家系統(tǒng)應(yīng)是在大數(shù)據(jù)支持下的利用移動互聯(lián)技術(shù)構(gòu)成的面向全車型、全系統(tǒng)的遠(yuǎn)程在線故障診斷與技術(shù)支援服務(wù)的，可擴(kuò)充性、靈活性、通用性、各診斷系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，即使是不同開發(fā)單位研制的針對同類問題的診斷系統(tǒng)之間也能進(jìn)行有效的信息交流和共享。③實(shí)時診斷專家系統(tǒng)。隨著用戶對系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性、可靠性的要求不斷提高，故障診斷技術(shù)已經(jīng)由原來簡單的對故障設(shè)備進(jìn)行離線故障檢測、隔離，發(fā)展為對系統(tǒng)、設(shè)備全壽命周期提供可靠性保障，主要包括基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的健康狀態(tài)在線檢測，故障的早期預(yù)報(bào)以及故障發(fā)生后的在線實(shí)時定位與排除。這些都對未來故障診斷專家系統(tǒng)的實(shí)時性提出了很高的要求。

7 結(jié)語

移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、社交網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算是未來10年最重要的、最值得關(guān)注的五大IT技術(shù)。其中，移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)更多的表現(xiàn)為互聯(lián)網(wǎng)接入和工作終端的擴(kuò)展，社交網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)是基于互聯(lián)網(wǎng)的新應(yīng)用和新方案，云計(jì)算則是平臺和基礎(chǔ)。新技術(shù)、新模式、新需求是全車型、全系統(tǒng)的遠(yuǎn)程在線故障診斷與技術(shù)支援服務(wù)的新課題。從這一課題角度來講，我國大數(shù)據(jù)的發(fā)展處于數(shù)據(jù)資源的加工、整合和規(guī)范階段，國內(nèi)數(shù)據(jù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到大數(shù)據(jù)或者全車型、全系統(tǒng)的遠(yuǎn)程在線故障診斷與技術(shù)支援服務(wù)的目標(biāo)。未來大數(shù)據(jù)的發(fā)展還有諸多瓶頸，大數(shù)據(jù)對全車型、全系統(tǒng)的遠(yuǎn)程在線故障診斷與技術(shù)支援服務(wù)的驅(qū)動，還需要不斷跨越障礙?？梢灶A(yù)見，未來的十年將是一個“大數(shù)據(jù)”引領(lǐng)的智慧科技的時代，因此，無論任何人都應(yīng)直面大數(shù)據(jù)，并從中發(fā)現(xiàn)屬于自己的機(jī)會。

[1]盛祥政.基于智能手機(jī)的遠(yuǎn)程汽車故障診斷系統(tǒng)的研發(fā)與開發(fā)[D].武漢理工大學(xué)，2012.

[2]陳夏.基于嵌入式的機(jī)械遠(yuǎn)程故障診斷安全車載終端的研究設(shè)計(jì)[D].太原科技大學(xué)，2012.

[3]賈玉平.機(jī)場車輛調(diào)度智能終端的研究與實(shí)現(xiàn)[D].南京航空航天大學(xué)，2012.

Analysis of Application of Big Data Automotive Electronics Remote Online Fault Diagnosis Technology

With the increasing improvement of automotive electronization,it is inevitable to apply the mobile internet and big data to conduct the On Board Diagnostic of the electronic control system(fuel injection system,automatic transmission,anti lock braking system,airbag,air conditioning,suspension)of automobile,then send the working conditions and system failures(DTCs and data stream)of main automobile parts to the service center and conduct remote vehicle diagnostics,so as to provide accurate fault location and cause to passengers and maintenance personnel.

mobile internet；big data；remote online fault diagnosis technology；method

鄭麗斐（1979-），女，江蘇泰州人，項(xiàng)目科員，研究方向?yàn)檎袠?biāo)采購代理與技術(shù)服務(wù)。

U472.9

A

1006-4311（2014）11-0212-03