基于國六標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王文揚(yáng) 袁安錄 高夕冉 陳正

摘 要

隨著城市化，工業(yè)化進(jìn)程加快，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，我國汽車保有量還是在穩(wěn)步提升。據(jù)統(tǒng)計(jì)機(jī)動(dòng)車NOx排放占全國已統(tǒng)計(jì)量的32%，而其中重型車的NOx排放占NOx排放占所有汽車排放的84%，PM排放占所有汽車排放的85%，然而針對(duì)重型車的監(jiān)管難度很大，所以為了增強(qiáng)對(duì)重型車的監(jiān)管，針對(duì)該需求提出了一種滿足國六標(biāo)準(zhǔn)的重型車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和判斷方法。

關(guān)鍵詞

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng);國六標(biāo)準(zhǔn);車聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)： TV698.1 ? ?? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.19.058

0 引言

隨著城市化，工業(yè)化進(jìn)程加快，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，2017年，我國汽車產(chǎn)量超過2900萬輛，連續(xù)九年穩(wěn)居世界首位;2017年底，汽車保有量2.17億輛，僅次于美國，位居世界第二，雖然近兩年我國汽車產(chǎn)銷量有所下滑，但是汽車保有量還是在穩(wěn)步提升。據(jù)統(tǒng)計(jì)機(jī)動(dòng)車NOx排放占全國已統(tǒng)計(jì)量的32%，而其中重型車的NOx排放占NOx排放占所有汽車排放的84%，PM排放占所有汽車排放的85%，然而針對(duì)重型車的監(jiān)管難度很大，所以為了增強(qiáng)對(duì)重型車的監(jiān)管2018年發(fā)布的重型車國六標(biāo)準(zhǔn)中首次提出了遠(yuǎn)程排放管理的要求。

1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)介紹

充分利用公有云技術(shù)，提供IAAS、PAAS、EI等能力，支撐平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)。專線/VPN：打通本地?cái)?shù)據(jù)中心和公有云連接;負(fù)載均衡：車輛數(shù)據(jù)采用內(nèi)網(wǎng)ELB，互聯(lián)網(wǎng)訪問采用外網(wǎng)ELB;分布式消息隊(duì)列采用組件間解耦，采用多級(jí)分層架構(gòu)，高并發(fā)能力支持海量終端設(shè)備接入;基于微服務(wù)的架構(gòu)設(shè)計(jì);無狀態(tài)分布式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)分離;基于云平臺(tái)的平滑彈性擴(kuò)容。系統(tǒng)部署采用生產(chǎn)環(huán)境和測(cè)試環(huán)境并行的架構(gòu)，即代碼在測(cè)試環(huán)境測(cè)試通過之后，會(huì)通過專線自動(dòng)發(fā)布到生產(chǎn)環(huán)境。通過消息隊(duì)列異步的同步方式當(dāng)數(shù)據(jù)收端出現(xiàn)故障時(shí)，需要同步的數(shù)據(jù)都可以堆積在消息隊(duì)列，消息隊(duì)列具備百億級(jí)消息的堆積能力，當(dāng)故障恢復(fù)時(shí)，數(shù)據(jù)消息會(huì)被接收端的取回，不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況。同時(shí)也能在業(yè)務(wù)高峰起到削峰填谷的作用，避免瞬時(shí)的壓力對(duì)應(yīng)用帶來沖擊。

隨著IT、信息技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，數(shù)據(jù)資源已經(jīng)成為企業(yè)的核心資源。整合數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值，成為企業(yè)經(jīng)營的新趨勢(shì)和迫切訴求。而如何從海量數(shù)據(jù)中快速挖掘“價(jià)值”，成為助力客戶實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性分析的關(guān)鍵要素。應(yīng)用支撐層架構(gòu)于數(shù)據(jù)資源層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層之間，為上層業(yè)務(wù)應(yīng)用提供各種平臺(tái)級(jí)別的應(yīng)用功能支撐。應(yīng)用支撐層包括企業(yè)級(jí)分布式應(yīng)用、工作流引擎、安全認(rèn)證機(jī)制、大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)等通用支撐功能，以及電子地圖引擎等專業(yè)的支撐功能。企業(yè)級(jí)分布式應(yīng)用為整個(gè)應(yīng)用平臺(tái)提供了分布式架構(gòu)支撐，方便快速構(gòu)建分布式應(yīng)用平臺(tái)，同時(shí)為整個(gè)平臺(tái)性能和穩(wěn)定提供了保障。工作流引擎為業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)提供靈活的業(yè)務(wù)流程支撐，支持業(yè)務(wù)應(yīng)用快速開發(fā)出符合實(shí)際需要的程序邏輯，并確保其穩(wěn)定性、易維護(hù)性和彈性。安全認(rèn)證機(jī)制為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)加密、權(quán)限認(rèn)證等功能服務(wù)，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供安全保障。大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)解決了復(fù)雜的大數(shù)據(jù)分析處理邏輯并提供簡單的接口，為應(yīng)用平臺(tái)快速構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)支撐。電子地圖引擎主要提供定位、地圖、搜索、導(dǎo)航等服務(wù)，為應(yīng)用平臺(tái)電子地圖相關(guān)應(yīng)用提供專業(yè)支撐。數(shù)據(jù)處理部分采用數(shù)據(jù)云上數(shù)倉技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)線上線下數(shù)據(jù)同步及遷移，支持大數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)倉庫是企業(yè)的重要數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，隨著業(yè)務(wù)量的增長，自建數(shù)倉性能逐漸不能滿足實(shí)際要求，同時(shí)擴(kuò)展性差、成本高，也是擴(kuò)容極為困難。DWS作為云上企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)倉庫，具備高性能、低成本、易擴(kuò)展等特性，滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫業(yè)務(wù)訴求。

數(shù)據(jù)資源層構(gòu)建于基礎(chǔ)設(shè)施層之上，為上層的應(yīng)用系統(tǒng)提供各種信息及數(shù)據(jù)服務(wù)，包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)資源與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。平臺(tái)的數(shù)據(jù)資源層包括支撐、檔案、過程、歸檔、分析、文檔、緩存等幾類數(shù)據(jù)，存貯分布在多個(gè)數(shù)據(jù)庫中：生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、支撐數(shù)據(jù)庫、分析數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、備份數(shù)據(jù)庫、文檔數(shù)據(jù)庫、審計(jì)數(shù)據(jù)庫和CACHE持久化數(shù)據(jù)以及其他業(yè)務(wù)接口數(shù)據(jù)。其中，生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫存放平臺(tái)的業(yè)務(wù)處理數(shù)據(jù)和主客體數(shù)據(jù);支撐數(shù)據(jù)庫用來存儲(chǔ)組織、人員、權(quán)限、流程元數(shù)據(jù)、管理等支撐信息;接口數(shù)據(jù)來源于業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。備份數(shù)據(jù)庫用來存儲(chǔ)平臺(tái)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的備份數(shù)據(jù)，平臺(tái)每天定時(shí)將公共服務(wù)區(qū)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫向備份數(shù)據(jù)庫做增量備份。

1.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功能介紹

重型燃油車車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)，收錄重型燃油車車輛行駛過程中的排放相關(guān)狀態(tài)參數(shù)，以及車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)，搭建與以上有關(guān)的參數(shù)的數(shù)據(jù)庫。通過比對(duì)、分析采集到的數(shù)據(jù)，一方面有助于發(fā)覺車輛排放技術(shù)當(dāng)前存在的問題，進(jìn)而進(jìn)行技術(shù)改進(jìn);另一方面，有助于及時(shí)發(fā)覺車輛潛在的排放超標(biāo)問題，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送預(yù)警提醒企業(yè)和監(jiān)管單位，從而盡可能地規(guī)避車輛排放超標(biāo)而無人治理的問題。

2 數(shù)據(jù)判定方法設(shè)計(jì)

采用以最小公里數(shù)Smin進(jìn)行片段分割，分析瞬時(shí)濃度、t秒移動(dòng)的超標(biāo)情況，首先進(jìn)行片段選取，連續(xù)行駛Smin當(dāng)做一個(gè)形式片段，然后在一個(gè)形式片段內(nèi)，NOx的T秒移動(dòng)移動(dòng)平均濃度超標(biāo)率大于A%或瞬時(shí)濃度超標(biāo)率大于A%，則判斷該行駛片段超標(biāo)，最后針對(duì)超標(biāo)的車輛進(jìn)行統(tǒng)計(jì)周期的記錄，在一個(gè)周期內(nèi)的所有定時(shí)片段中，超標(biāo)片段超過B%，則判斷車輛NOx排放超標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)超標(biāo)報(bào)警。針對(duì)車輛遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)連續(xù)超過T天不上線的特殊情況，則直接進(jìn)行預(yù)警。

3 遠(yuǎn)程排放監(jiān)控終端設(shè)

遠(yuǎn)程排放監(jiān)控終端是遠(yuǎn)程排放監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。所有重型燃油車的相關(guān)數(shù)據(jù)信息都是通過監(jiān)控終端進(jìn)行采集，經(jīng)由4G數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆破脚_(tái)控制中心。主要包括，傳感器采集電路、CAN網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)采集車輛自身運(yùn)行情況以及采集排放要求的相關(guān)附件信息，通過EMMC保存采集到的數(shù)據(jù)信息。通過USB通信、USB HOST結(jié)構(gòu)技術(shù)完成車載電子裝置與外部的數(shù)據(jù)交換，GPS/BD定位技術(shù)，采用車載GPS/BD技術(shù)，完成車輛的實(shí)時(shí)有效定位。LTE通信技術(shù)，完成車載電子設(shè)備與實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸交換。

5 結(jié)語

本文針對(duì)國六標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中針對(duì)遠(yuǎn)程傳輸來的數(shù)據(jù)通過設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)判斷方法進(jìn)行了瞬時(shí)濃度和t秒移動(dòng)平均超標(biāo)濃度的數(shù)據(jù)判斷算法實(shí)現(xiàn)重型車輛的排放數(shù)據(jù)超標(biāo)的預(yù)警算法。當(dāng)前國內(nèi)多家整車廠家與運(yùn)營公司的重型燃油車均安裝了此監(jiān)控管理系統(tǒng)，包含皮卡、輕卡、重卡、重卡等車型，監(jiān)控管理平臺(tái)運(yùn)行情況正常，能夠?qū)崟r(shí)顯示重型燃油車的位置、排放、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等信息，而且實(shí)現(xiàn)了短信報(bào)警，數(shù)據(jù)分析等功能，對(duì)重型燃油車的排放監(jiān)管起到保障作用，并通過數(shù)據(jù)分析為重型燃油車排放的技術(shù)改進(jìn)提供了依據(jù)。

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