摘  要： 針對人們對汽車生活的新要求，設計實現了一種基于管-云-端結構的汽車遠程實時監控系統，它能通過互聯網實現對汽車各種行車和故障數據的可視化實時監測。其中，“管”是汽車智慧感知與通信終端，“云”是互聯網車云服務平臺，“端”是配套手機APP。管、云、端分別實現汽車數據的采集傳輸、處理和展示，三者通過網絡通信與鏈接，共同組成車聯網實時監控系統。

　　關鍵詞： 管-云-端；汽車監控；車聯網

0 引言

　　現今，汽車不斷朝著電子化方向發展，汽車將成為最大的電子產品，車聯網系統成為了汽車網絡的發展方向。車聯網[1]通過綜合現代傳感技術、通信技術、電子技術和計算機技術，對車況信息和道路交通信息進行全面感知和處理，實現人與車、人與云、人與人的交互，使汽車和交通環境越來越智能化。

　　隨著移動互聯網的發展，尤其是大數據、云系統的興起，信息時代的各種系統應用可以通過互聯網得到更好的實現。智能手機的迅速崛起以及移動終端處理能力的加強，催生了大量功能實用的手機APP，許多以前在PC上完成的工作現在已經轉移到智能手機上進行。在此背景下，互聯網云平臺結合智能手機終端的應用模式，越來越多地被納入車聯網的應用之中。

　　汽車已成為現代市民出行的重要個人交通工具，人們對行車安全和車輛狀況的關注不斷加強，渴望可以利用手中的智能手機方便地對汽車遠程實時監控、實時模擬儀表盤以及享受各種智能化服務[2]。本文提出的汽車遠程實時監控系統是一款基于管-云-端結構的車聯網系統，它對各種行車數據進行實時記錄，并通過互聯網呈現到車主的手機終端、4S店的終端設備或者智能交通系統上。其中，手機APP是端系統，從汽車感知的信息在云端處理后通過它呈現給用戶；車載智慧通信終端是管系統，它能感知汽車的CAN/OBD數據，并通過泛在網絡實現V2V、V2I互聯互通；車云大數據服務平臺是云系統，它是車輛與使用者的數據倉庫和分析大腦，是車聯網生產力的價值所在[3]。

1 汽車遠程實時監控系統功能分析

　　系統配合相應的終端APP和互聯網云平臺，能夠為車輛提供車輛狀態檢測、異常報警、3D傳感器采集車輛狀態、跟蹤定位、遠程車輛故障診斷與提醒、車輛油耗統計、里程統計等各項數據的實時監控，概括地說，本系統是手機里的全息行車記錄儀，以保障車主的人身安全、財產安全和行車安全，同時本系統還可支持汽車4S店主動服務、車輛管理[4]、車友互動等功能。具體功能要求為：

　　（1）實時自檢：任何時候一鍵車輛自檢，車輛健康指數呈現；

　　（2）碰撞告警：車輛發生碰撞時自動告警，位置坐標及時傳遞至救援機構；

　　（3）故障告警：監控100多項行車數據，車輛數據實時監控；

　　（4）行車記錄：行車路線全紀錄，分段顯示，實時軌跡跟蹤；

　　（5）一鍵報警：可與保險公司、4S店對接，形成SOS一鍵報險；

　　（6）保養提醒：精準里程，及時保養提醒；

　　（7）油耗統計：實時油耗，平均油耗分類統計，油費智能計算；

　　（8）智能防盜：拖車告警，定位跟蹤，設備斷電告警。

　　系統把以上車況信息數據實時采集，并通過網絡連接上傳至互聯網云平臺，然后通過將本系統智能車載終端與自己的汽車綁定，就能實時獲得愛車的各項信息，享受保養提醒、安全保護、周邊信息、車友娛樂等各種貼心服務，甚至是在遇到危險時第一時間獲得主動援助和保險處理。

2 系統架構與硬件設計

　　目前產業內的大多數車聯網方案普遍缺乏整體性且要素不完整、不具備系統性。本系統在設計上構建了管-云-端結構的車聯網系統，并實現了要素間的有機關聯和互動，整體結構如圖1所示。

　　系統由智能手機客戶端、車載智慧終端（GID）和云服務平臺組成。GID具備OBD接口、智能傳感器、CAN解析，負責采集車輛的各參數動態信息，并完成CAN數據的轉換，通過通信模塊將數據上傳至云服務平臺。云服務平臺對用戶數據進行存儲、分析、處理，并響應、推送分析結果到手機APP上。手機APP從云服務平臺獲取汽車儀表參數數據，并通過一定的界面將汽車實時狀態遠程展現給用戶、4S店、車輛管理機構或智能交通系統。

　　2.1 管系統設計

　　本系統的車載智慧感知與通信終端（GID）使汽車具備泛在上網與融合通信能力，符合OBD-Ⅱ國際標準、國標809規范，具有Smart OBD接口和CAN解析，通過Smart OBD與CAN總線相連，可以感知車輛任何動態運行信息和儀表參數數據，并通過3G/LTE通信模塊把車輛運行數據（車輛位置、發動機系統數據、底盤系統數據、車身系統數據、儀表盤系統數據等）通過網絡投射到公司后端云平臺服務器進行處理。另外，GID還具備GPS定位、LTE雙向通信、碰撞檢測[5]、數字基因生成、串口升級等功能。

　　根據以上分析，GID可設計如下：

　　（1）通過CAN模塊獲取CAN接口中的數據流和故障，提取車輛速度、故障燈狀態、剩余油量等24項數據，數據回傳時間間隔參數可設定；

　　（2）通過3D模塊，結合內置精密3D傳感器，監測車輛的X、Y、Z的加速度變化，來判斷車輛的碰撞等安全狀況并通過云平臺報告給車主及相關人員；

　　（3）通過GPS模塊獲取定位數據，結合智能算法進行處理，獲取精確的行車軌跡；

　　（4）通過3G/LTE通信模塊實現泛在上網、雙向通信，通過射頻部分接入相應的無線網絡，再通過運營商提供的接入服務連接Internet，將數據上傳云平臺服務器。

　　由此，智能終端GID由中央處理器、CAN模塊、3D模塊、GPS模塊、3G/LTE通信模塊等組成，其系統框圖如圖2所示。此外還包括配套的GPS天線和3G/LTE天線。其軟件系統具有芯片的加密算法，每個終端有唯一的18位識別ID，客戶使用終端可以做唯一的身份認證[6]。

　　2.2 云系統設計

　　本系統構建的車云平臺是一個涉車大數據平臺，它實現了車聯網業務和數據的全面互聯互通，具有一點接入、全網共享的能力。該平臺匯聚并管理海量的車輛實體數據、涉車產業鏈數據、手機終端信息、駕駛行為信息、車主的社會化信息、智能終端車輛感知信息等，并支持全局檢索，支持與位置無關的跨企業、跨地域的車輛管理。

　　本系統云服務平臺是數據存儲、處理和控制的核心，是系統的后臺部分[7]，主要功能有：（1）接收GID上報的原始數據；（2）從這些數據中計算出對應汽車的動態信息和各儀表盤數據等；（3）響應或推送分析結果到手機APP上。車云可以說是汽車CAN的大腦（Smart OBD），支持上億用戶對智能車機的訪問。

　　車云大數據平臺使用自主開發的車聯網BOSS系統進行監控和管理，使得能夠提供全天候7×24的信息技術服務，支持千萬級在線GID和上億級APP，容量隨時可擴展。平臺主要分為數據存儲層、通用邏輯層、業務處理層等幾個部分，如圖3所示。云服務平臺的大數據技術采用“系統關系數據庫＋NoSQL＋流式計算＋分布式批量計算+BI”的方案。NoSQL用于管理從汽車上采集到的數據以及后面流程的數據，車輛行駛數據以日志文件的方式存儲，監控管理結果采用一種內存數據庫方案。

　　本系統車云平臺通過提供Open API、網關開放協議、平臺對接等多種形式，快速支持包括第三方終端、第三方數據網關、第三方APP、第三方ERP、第三方4S CRM系統的對接。

　　2.3 端系統設計

　　本系統的端是手機和PC客戶端，它讓用戶通過APP享受實時監控系統的功能，并可發起各種服務請求。客戶端遠程發送操作指令到云服務平臺，并從云服務平臺遠程獲取響應信息展現給用戶[8]，用戶通過手機APP實現對愛車的遠程實時監控及實時儀表盤查看，或者接受汽車4S店、車輛管理、車友互動等服務。

　　本系統的終端APP主要基于Android和IOS兩大移動操作系統，采用模塊化設計和面向對象程序設計語言。在系統架構上分為終端（客戶端）和云端（服務器端）。終端在設計上分為界面層、功能層和數據層，層級之間利用相應協議進行傳輸控制。界面層包括基礎框架邏輯（主要是根據終端尺寸和分辨率進行模塊化布局）以及皮膚層（主要是以個性化為目的的可拆卸替換的皮膚和配色方案）。數據層包括終端保存的配置文件、數據表、對應表和終端上的相關文件。而功能層控制這些數據的讀、寫、增、刪、轉移。

　　軟件工作流程如下：

　　（1）APP用戶發起請求，如行車記錄、車況檢測、一鍵救援等；

　　（2）請求信息通過程序傳送至車云服務器端；

　　（3）服務器響應用戶請求，并將結果傳回客戶端。

　　APP相當于手機里的行車記錄儀，可以向用戶展示各種行車數據。軟件可以通過“系統設置”功能項與愛車綁定，通過“我的車”功能項查看所綁定車輛的儀表盤，點擊“詳細參數”可查看其余各項信息。通過“車況指數”功能項可以進行動力系統、底盤系統、車身系統、信號系統的檢測。另外，軟件還具有一鍵救援、汽車4S服務等功能。

3 系統連接與功能測試

　　3.1 系統連接

　　管、云、端通過網絡通信連接成了本文所提的遠程實時監控系統，不斷演進的GID將發掘和感知越來越多的涉車運行數據，將車輛帶入一個全新的移動互聯網與車聯網時代。車云平臺有別于其他不能互聯互通的獨立平臺，它是一個可以不分地域、不分業務種類、車輛全網透視、統一集中的開放車聯網業務平臺，如圖4所示。以APP為代表的移動互聯網，真正實現了汽車本身及涉車相關業務的可視化，沒有移動互聯網APP，就難以實現人車互動的車聯網。

　　本文所述車聯網系統在技術要點上分為三大部分，自下而上為：GID車載終端技術、IOV平臺技術和APP技術，如圖5所示。借助于IOV開放的GIDGW網關，任何車機終端廠商都可以提供強大完整的車聯網解決方案；借助于IOV開放的API接口，任何一個小型APP開發團隊都可以提供強大完整的車聯網解決方案。

　　3.2 系統功能測試

　　功能測試中系統的軟硬件均符合前述的設計標準，車載智慧終端能按設定的回傳周期采集行車和車況數據，并通過電信網絡上傳至云平臺，云服務平臺正確響應大量客戶的服務請求，并將各種行車或報警信息及時推送到終端。其中GID的電氣參數如表1所示。

　　手機終端下載并安裝應用軟件后，登錄軟件，首先進行用戶注冊，注冊完畢后用此帳號登錄，在系統設置中新建車輛，輸入車牌號，然后輸入車機注冊碼對車機綁定。完成上述操作之后，登錄軟件，點擊“我的車輛”，根據綁定的不同車機類型，可看到車輛的不同信息，一般包括車輛信息、軌跡查詢、跟蹤、位置、狀態等各種信息，此外還包括各種基于本系統的相關服務菜單，比如汽車4S、車友互動、車友服務等。圖6所示為本手機軟件的車況檢測和儀表盤參數的界面截圖。

4 結論

　　本文設計了一種基于管-云-端結構的汽車遠程實時監控系統，它能夠通過移動互聯網技術將各種行車信息呈現給用戶，實現對汽車的遠程監控和管理。基于本系統的開放互聯體系，智能交通系統、汽車4S店和保險公司等第三方CRM系統可以與車云平臺無縫對接，搭建自己的車聯網業務解決方案。本系統的車載智慧終端除了感知各種行車數據外，還具備LTE通信模塊。下一步的工作將基于GID的上網功能添加WIFI模塊，構建車內網、車際網和車載移動互聯網，同時在手機APP中增加更豐富的功能應用，比如基于車輛信息的交友、娛樂和智能交通等功能，從而打造更加完美的汽車生活。

參考文獻

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