基于云平臺(tái)的新能源汽車設(shè)備信息管理應(yīng)用系統(tǒng)研究

馬媛媛

摘要：新能源汽車是汽車工業(yè)未來發(fā)展的趨勢(shì)所在，利用云端技術(shù)來針對(duì)新能源汽車的設(shè)備所反饋的相關(guān)信息進(jìn)行管理是新能源汽車發(fā)展的必然選擇。基于此，論文首先說明了云平臺(tái)在新能源汽車設(shè)備信息管理中基本構(gòu)成和功能，其次說明了云平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)及設(shè)備信息管理應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，最后說明了云平臺(tái)的具體應(yīng)用，希望可以為新能源汽車工業(yè)的發(fā)展提供參考。

Abstract： New energy vehicles are the future development trend of the automobile industry. The use of cloud technology to manage the relevant information fed back from the equipment of new energy vehicles is an inevitable choice for the development of new energy vehicles. Based on this， the paper first explains the basic composition and functions of the cloud platform in the equipment information management of new energy vehicles， secondly explains the overall design of the cloud platform and the design scheme of the equipment information management application system， and finally explains the specific application of the cloud platform. Hope It can provide reference for the development of new energy automobile industry.

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車;云計(jì)算;數(shù)據(jù)中心;遠(yuǎn)程監(jiān)控

Key words： electric vehicle;cloud computing;data center;remote monitoring

中圖分類號(hào)：U469.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）23-0194-02

0? 引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)也逐步由封閉走向開放，汽車行業(yè)成為了跨學(xué)科的綜合性創(chuàng)新技術(shù)前沿之一。在上述背景下，設(shè)計(jì)一種基于云平臺(tái)的新能源汽車設(shè)備信息管理系統(tǒng)來服務(wù)汽車的運(yùn)營維護(hù)等整個(gè)生命周期成為了汽車界亟待解決的問題之一[1]。云平臺(tái)可以支持將車輛在運(yùn)營過程中所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，通過智能車載終端系統(tǒng)來上傳到云端平臺(tái)上，然后經(jīng)過平臺(tái)的分析和處理將其可視化，為用戶、監(jiān)管部門等提供相關(guān)的數(shù)據(jù)支持，從而方便汽車的節(jié)能、診斷等運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，方便用戶的同時(shí)對(duì)汽車的運(yùn)維也大有幫助。

1? 云平臺(tái)在新能源汽車設(shè)備信息管理中的應(yīng)用

新能源汽車設(shè)備信息管理所利用的云平臺(tái)，主要包括如下幾個(gè)方面的功能：

首先，數(shù)據(jù)解析功能。該功能主要是指云平臺(tái)按照車載終端采用的傳輸協(xié)議將汽車運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)以后，云平臺(tái)再將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，將數(shù)據(jù)變成可讀的真實(shí)數(shù)據(jù)。

第二，數(shù)據(jù)預(yù)處理功能。由于新能源汽車在運(yùn)行過程中所處的環(huán)境是時(shí)刻變化的，在5G沒有全面鋪開之前，一些實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，由于網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的問題，無法做到實(shí)時(shí)的采集和上傳，很容易造成數(shù)據(jù)庫的缺失甚至錯(cuò)誤，所以云平臺(tái)必須可以自主的剔除一些無效數(shù)據(jù)，確保在接收到了車輛所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以后，能夠及時(shí)的整合保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和基本完整性。

第三，數(shù)據(jù)庫管理功能。該功能主要是指車載信息采集系統(tǒng)和云平臺(tái)互聯(lián)以后，采集系統(tǒng)可以向云平臺(tái)不斷的傳輸數(shù)據(jù)，但隨著數(shù)據(jù)的不斷傳輸，很多實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)變成歷史數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)了大量的數(shù)據(jù)以后，為了便于調(diào)用，云平臺(tái)必須具有數(shù)據(jù)的管理功能，例如可以將歷史數(shù)據(jù)和產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)做出明確的區(qū)分，保證數(shù)據(jù)的時(shí)效性[2]。

第四，提供操作接口。云平臺(tái)主要是為管理平臺(tái)提供數(shù)據(jù)查詢接口，將查詢到的數(shù)據(jù)作出列表導(dǎo)出，從而實(shí)現(xiàn)針對(duì)車輛信息的編輯功能。除此之外，還應(yīng)該提供指令給轉(zhuǎn)發(fā)接口，將云平臺(tái)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息傳輸是更高級(jí)的國家平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)車輛的設(shè)備信息反饋其轉(zhuǎn)發(fā)功能。

第五，云平臺(tái)擴(kuò)展接口功能。為了使云平臺(tái)的代碼可移植性更強(qiáng)，技術(shù)人員應(yīng)該在云平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)前期預(yù)設(shè)擴(kuò)展接口和數(shù)據(jù)庫調(diào)用模塊。鑒于新能源汽車的設(shè)備數(shù)據(jù)采集及監(jiān)測(cè)是遠(yuǎn)程服務(wù)的基礎(chǔ)和前提，所以在開發(fā)大數(shù)據(jù)平臺(tái)過程中，需要在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上添加一些并行系統(tǒng)和功能擴(kuò)展模塊。作為應(yīng)用系統(tǒng)的主體，云平臺(tái)通過大量擴(kuò)展接口可以使底層代碼的利用率更高，降低新平臺(tái)的開發(fā)周期。

2? 云平臺(tái)的開發(fā)系統(tǒng)

云平臺(tái)的開發(fā)主要是基于Linux系統(tǒng)，這是一套免費(fèi)的開源操作系統(tǒng)，它的優(yōu)點(diǎn)主要是在于可以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的流向和運(yùn)算過程，具有著較高的安全性，可以保護(hù)信息不被泄露[3]。并且對(duì)于云平臺(tái)來說，也需要虛擬化技術(shù)的支持來共享資源集群系統(tǒng)。目前較為成熟的云平臺(tái)所采用的虛擬化軟件都是基于Linux系統(tǒng)作為內(nèi)核來開發(fā)的，具有著極強(qiáng)的優(yōu)越性。除此之外，由于云平臺(tái)的主要功能在于實(shí)時(shí)接收上傳的車輛監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理以后再發(fā)送給遠(yuǎn)程終端，所以訪問量十分巨大，傳統(tǒng)的單體結(jié)構(gòu)服務(wù)器并不能滿足云平臺(tái)的工作要求，所以為了解決算力不足的問題，還應(yīng)該采用分布式的服務(wù)器集群架構(gòu)。

鑒于當(dāng)前的云平臺(tái)所采用的數(shù)據(jù)庫，主要是存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)和車輛運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，所以為了更好的完成數(shù)據(jù)的管理，可以運(yùn)用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來管理系統(tǒng)，首先將數(shù)據(jù)來進(jìn)行人為的分類，然后再將分類完成的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的表單當(dāng)中，這樣就可以滿足靈活性的同時(shí)保證查詢的速度。

3? 平臺(tái)的分子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

云平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)主要是基于層次化的設(shè)計(jì)模式，將具體的設(shè)計(jì)由低到高分為如下4層：設(shè)備連接層、云計(jì)算平臺(tái)層、大數(shù)據(jù)平臺(tái)層、應(yīng)用服務(wù)層。不同層的主要功能分別如下：

首先，設(shè)備連接層。設(shè)備連接層主要是指新能源汽車的設(shè)備狀態(tài)，通過車載終端采集系統(tǒng)首先進(jìn)行感知，然后采集數(shù)據(jù)，再將汽車的行車數(shù)據(jù)與汽車所處的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，然后加密處理以后，傳輸?shù)皆破脚_(tái)的數(shù)據(jù)中心。設(shè)備連接層主要包括新能源汽車本身、智能數(shù)據(jù)采集的終端及其他的外圍模塊，主要包括衛(wèi)星定位模塊、CAN模塊、無線通訊模塊和圖像處理模塊，上述幾大模塊主要是負(fù)責(zé)為車輛進(jìn)行定位，同時(shí)判斷車輛所處的運(yùn)行狀態(tài)和周圍環(huán)境的相關(guān)信息?？梢钥闯?，設(shè)備連接層要求在與云平臺(tái)進(jìn)行連接時(shí)保證可靠穩(wěn)定，同時(shí)保證數(shù)據(jù)可以進(jìn)行雙向互通。

其次，計(jì)算層。計(jì)算層主要是通過虛擬化的技術(shù)將存儲(chǔ)資源和計(jì)算資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而為底層的物理資源提供高效率的支撐，也可以為大數(shù)據(jù)平臺(tái)提供運(yùn)行環(huán)境。

再次，大數(shù)據(jù)平臺(tái)層。大數(shù)據(jù)平臺(tái)從主要負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，主要是利用大數(shù)據(jù)組件來保持新能源汽車的不同終端和不同格式的數(shù)據(jù)處理及實(shí)時(shí)接入。底層云平臺(tái)所提供的資源調(diào)度管理和運(yùn)行環(huán)境以及開源的操作系統(tǒng)，為大數(shù)據(jù)平臺(tái)層提供了足夠的框架。通常情況下，采用spark、storm等技術(shù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的高效管理，主要是實(shí)現(xiàn)新能源汽車數(shù)據(jù)的批量實(shí)時(shí)處理和高效的分析調(diào)用。

最后，用戶服務(wù)層。用戶服務(wù)層主要是從新能源汽車的成本利益出發(fā)，保證新能源汽車的生產(chǎn)銷售、監(jiān)管和回收等全過程的生命周期在可控范圍，通過解決行業(yè)的痛點(diǎn)實(shí)現(xiàn)用戶服務(wù)的目的。一般情況下，用戶服務(wù)層包括新能源汽車的故障診斷、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控及其他的個(gè)性化服務(wù)。

4? 基于云平臺(tái)的新能源汽車設(shè)備信息管理應(yīng)用系統(tǒng)

4.1 云平臺(tái)架構(gòu)

云平臺(tái)的架構(gòu)主要基于OpenShift及OpenStack，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)主要基于 OpenStack Swift，通常存儲(chǔ)系統(tǒng)都是采用普通服務(wù)器構(gòu)建冗余對(duì)象存儲(chǔ)集群的對(duì)象系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是最貼近云存儲(chǔ)概念的[4]。例如，百度云盤、華為云盤等就是采用該技術(shù)構(gòu)建的。云平臺(tái)架構(gòu)提供一套完整的分布式對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)，部署在服務(wù)器上并且提供移動(dòng)客戶端和桌面的接入。OpenStack Swift采用分布式技術(shù)和簡(jiǎn)潔的架構(gòu)，所以相對(duì)于傳統(tǒng)的存儲(chǔ)方式更加適用于當(dāng)前的云平臺(tái)建設(shè)，尤其是對(duì)于海量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和多數(shù)據(jù)、多地域中心的超高并行訪問來說，更是十分適合。

4.2 大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)

汽車前端通過運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)來采集數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)傳遞給云平臺(tái)的數(shù)據(jù)中心做出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)主要是采用當(dāng)前主流的Hadoop開源技術(shù)設(shè)計(jì)，利用slave節(jié)點(diǎn)作為整個(gè)平臺(tái)的從節(jié)點(diǎn)，采用Master節(jié)點(diǎn)作為平臺(tái)的主節(jié)點(diǎn)通過Ambari Server進(jìn)行大數(shù)據(jù)平臺(tái)管理，而且每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都安裝了Ambari Agent智能服務(wù)，這一服務(wù)通過心跳連接信號(hào)與Ambari Server連接來監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)及傳遞各項(xiàng)命令。

4.3 具體應(yīng)用

應(yīng)用該平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)新能源汽車的電池、汽車的位置、行車軌跡監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程狀態(tài)故障診斷等。信息管理應(yīng)用系統(tǒng)不僅可以獲取汽車的故障碼來診斷和上報(bào)車輛的故障，同時(shí)還可以利用汽車的歷史故障數(shù)據(jù)來對(duì)汽車未來的故障做出提前預(yù)測(cè)，為車主提供及時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)建議。設(shè)備信息管理系統(tǒng)還可以分析駕駛員的駕駛行為，根據(jù)采集到的駕駛軌跡和道路的各項(xiàng)標(biāo)識(shí)，及時(shí)糾正駕駛員的錯(cuò)誤路線。設(shè)備信息管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車主、維保人員及車輛信息的集中管理，為政府的監(jiān)管和汽車行業(yè)的運(yùn)營提供決策依據(jù)，在數(shù)據(jù)的管理方面可以做到互通有無。車主和維保人員可以通過手機(jī)APP或登錄電腦端來及時(shí)查詢車輛的運(yùn)行狀況和各項(xiàng)故障，也可以設(shè)置短信來進(jìn)行接收數(shù)據(jù)中心發(fā)送的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)的展示上，主要是利用折線圖或柱狀圖等數(shù)據(jù)，可視化系數(shù)來完美的呈現(xiàn)出整車的運(yùn)行狀況和運(yùn)行軌跡，為車主和云平臺(tái)的工作人員提供指導(dǎo)。

5? 結(jié)論

新能源汽車是未來汽車工業(yè)發(fā)展的必然選擇，隨著新能源汽車行業(yè)不斷發(fā)展，提升行業(yè)的運(yùn)營管理能力、強(qiáng)化車輛的監(jiān)控效率已經(jīng)成為了必然趨勢(shì)。論文說明了基于云平臺(tái)的新能源汽車設(shè)備信息管理應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，希望可以為平臺(tái)的建設(shè)和新能源汽車領(lǐng)域的發(fā)展提供幫助，該平臺(tái)可運(yùn)用于以車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的新能源汽車服務(wù)管理系統(tǒng)，可以提升新能源汽車的監(jiān)控管理及遠(yuǎn)程服務(wù)水平，不僅能加快提高用戶對(duì)新能源汽車的接受度，還能為廠商在生產(chǎn)制造及升級(jí)技術(shù)方面提供重要的指導(dǎo)，逐步使新能源汽車行業(yè)成為我國的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的支柱。

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