基于ECharts的電動汽車監(jiān)控可視化研究

摘 要：隨著電動汽車的推廣和普及，設計滿足電動汽車特征的數(shù)據(jù)可視化監(jiān)控平臺成為一種新的需求。本文設計了一種基于ECharts的電動汽車可視化服務平臺，平臺采用Spring MVC實現(xiàn)業(yè)務分層，采用Ajax實現(xiàn)后端動態(tài)數(shù)據(jù)加載。通過ECharts實現(xiàn)對車輛狀態(tài)監(jiān)測、位置服務管理、維保及統(tǒng)計分析等功能的動態(tài)可視化呈現(xiàn)，為用戶提供直觀、友好和易用的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)服務。

關鍵詞：電動汽車；監(jiān)控平臺；數(shù)據(jù)可視化；ECharts

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）12-0046-03

Study on Monitoring Visualization of Electric Vehicle Service Platform

Based on ECharts

TANG Xiaoyan1，LIU Wenjun1，ZHU Dong1，PU Xin2，WU Xinbin2

（1.Suzhou Vocational Institute of Industrial Technology，Suzhou 215004，China；

2.Suzhou Hige New Energy Vehicle Electric Control System Technology Co.，Ltd.，Suzhou 215021，China）

Abstract：With the promotion and popularization of electric vehicles，the design of data visualization monitoring platform to meet the characteristics of electric vehicles has become a new demand. This paper designs a visualization service platform of electric vehicle based on ECharts. The platform adopts Spring MVC to realize business stratification，and uses Ajax to realize back-end dynamic data loading. ECharts enables dynamic visualization of vehicle status monitoring，location service management，maintenance and statistical analysis，providing users with intuitive，friendly and easy-to-use data presentation services.

Keywords：electric vehicles；service platform；data visualization；ECharts

0 引 言

新能源汽車為緩解我國能源危機、完成節(jié)能減排目標和汽車產(chǎn)業(yè)轉型升級提供了重要突破口，是實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略舉措[1]。隨著新能源電動車輛的逐步推廣，汽車保有量不斷增長，車輛的遠程監(jiān)控[2]、位置服務[3]、維保管理[4]成為整車廠、運營車隊、用戶及監(jiān)管部門的迫切需求。隨著數(shù)據(jù)量的增長和對系統(tǒng)實時性的要求，傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)及其呈現(xiàn)方式無法滿足新能源電動汽車對動力電池、驅動電機、整車控制等特定參數(shù)的記錄、統(tǒng)計、分析和查看需求。探索新的可視化車輛監(jiān)控技術及其實現(xiàn)已經(jīng)成為一種趨勢[5-8]。

新能源車輛監(jiān)控平臺既可滿足車輛管理部門對車輛的監(jiān)控要求，也可以為車輛服務部門提供故障及安全預警等相關數(shù)據(jù)服務。將可視化技術應用于監(jiān)控平臺，把繁雜的車輛運行數(shù)據(jù)以圖形圖表的形式展現(xiàn)，能夠為用戶提供更直觀形象的信息內容，更快速、精準地反映狀態(tài)的變化和數(shù)據(jù)間的關聯(lián)，并通過良好的界面達到與用戶友好交互的目的。

系統(tǒng)平臺可視化開發(fā)以ECharts為工具，前端通過Ajax技術異步調用方式動態(tài)讀取數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)以地圖、柱形圖、餅圖等各種圖形界面呈現(xiàn)在頁面中，利用視覺對圖形、顏色的快速感知，為用戶提供更高效的信息獲取方式。

1 相關技術

1.1 ECharts

ECharts是百度公司推出的一款開源可視化圖表設計工具，具有方便使用、交互性強、定制靈活等優(yōu)點。它是一個純JavaScript的商業(yè)級圖表庫，可以流暢地運行在PC和移動設備上，兼容當前絕大部分瀏覽器，底層依賴輕量級的Canvas類庫ZRender，能夠提供直觀、生動、可交互、可高度個性化定制的數(shù)據(jù)可視化圖表。創(chuàng)新的拖拽計算、數(shù)據(jù)視圖、值域漫游等特性大大增強了用戶體驗，賦予了用戶對數(shù)據(jù)進行挖掘、整合的能力。

1.2 Ajax技術

Ajax全稱“Asynchronous JavaScript and XML”（異步JavaScript和XML），是一種創(chuàng)建交互式網(wǎng)頁應用的網(wǎng)頁開發(fā)技術。其優(yōu)點是使用異步模式，通過少量數(shù)據(jù)傳遞和交換，刷新更新數(shù)據(jù)，從而帶來更好的用戶體驗。同時，Ajax可以減輕服務器和帶寬負擔，提供更好的服務響應。其主要工作流程如下：首先客戶端通過Ajax發(fā)送請求；然后，服務器端Servlet接收請求后生成JSON數(shù)據(jù)并返回給客戶端；最后客戶端接收數(shù)據(jù)后進行顯示。

2 可視化設計

2.1 功能結構

本文的新能源電動汽車監(jiān)控可視化服務平臺基于Spring MVC框架開發(fā)，它是一種基于Java的實現(xiàn)了Web MVC設計模式的請求驅動類型的輕量級Web框架。數(shù)據(jù)庫采用MySQL，在視圖層使用Ajax和ECharts來實現(xiàn)前后端數(shù)據(jù)的交互并完成圖表的頁面呈現(xiàn)。系統(tǒng)總體框架如圖1所示，平臺分為數(shù)據(jù)存儲層、業(yè)務邏輯層、可視化展示層三部分。車輛信息的可視化展示，包括車輛的運行狀態(tài)、位置管理、故障管理、統(tǒng)計與分析等，在具體表現(xiàn)方式上以柱形圖、餅圖、熱力圖等多種方式呈現(xiàn)，提供給用戶一種友好的交互界面。

2.2 ECharts的引入與圖表繪制

首先，用戶從官網(wǎng)下載ECharts庫文件，像普通Java Script庫一樣用script標簽進行引入，如。其次，在頁面繪制圖表的位置，為ECharts設置一個具備高寬的DOM容器，一個帶有id屬性的div層。最后，編寫JavaScript腳本，通過該腳本完成以下工作：

（1）基于已有的DOM容器，使用init方法初始化ECharts實例；（2）準備圖表的配置項，并獲取圖表相關數(shù)據(jù)，圖表數(shù)據(jù)常常通過Ajax技術異步調用數(shù)據(jù)庫訪問技術獲取；（3）通過setOption方法，為ECharts實例圖表指定配置項和數(shù)據(jù)。

圖表繪制總體流程如圖2所示。

2.3 ECharts可視化實現(xiàn)

以新能源汽車燃料電池電壓實時狀態(tài)圖的繪制為例，介紹基于ECharts工具的圖表可視化應用方法。具體流程如下：首先，電池的狀態(tài)數(shù)據(jù)通過車載終端設備發(fā)送給服務器，通過無線傳輸后在服務器端被解析并寫入數(shù)據(jù)庫存儲；然后，利用Ajax異步傳輸技術實時向服務器發(fā)送請求，服務器訪問數(shù)據(jù)庫后，以JSON格式數(shù)據(jù)返回給頁面；最后，由Ajax傳遞給ECharts進行繪制，終將圖表呈現(xiàn)在Web頁面中。

在具體實現(xiàn)上，需要創(chuàng)建div容器放置ECharts圖表并初始化，然后使用setOption方法為圖表指定配置項。接下來，定義getBattery_VoltageData（）方法。通過Ajax技術，向Spring MVC的控制器發(fā)送請求，并傳遞車牌和當前時間兩個參數(shù)，url配置項提供請求地址，經(jīng)后臺處理后，從數(shù)據(jù)庫返回電池電壓實時數(shù)據(jù)。

3 可視化效果

新能源電動汽車監(jiān)控服務平臺實現(xiàn)了在線車輛的狀態(tài)監(jiān)控與查詢、位置管理、維保等功能，以可視化方式對相關狀態(tài)和分析數(shù)據(jù)進行展示。

3.1 監(jiān)控與統(tǒng)計分析

該服務平臺收集車輛運行數(shù)據(jù)，可以基于實際應用需求對車輛運行的歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，包括能源轉換率，電流電壓狀態(tài)，駕駛行為分析、故障分析等。如故障匯總和分析方面，基于電動汽車所有故障數(shù)據(jù)分析匯總，包括BMS數(shù)據(jù)、驅動電機數(shù)據(jù)、充放電數(shù)據(jù)等故障報警，方便電動汽車實時發(fā)現(xiàn)故障并及時進行處理，為售后和運營安全保駕護航。

3.2 查詢與顯示

服務平臺首先實現(xiàn)對運行車輛的實時監(jiān)控，包括整車、驅動電機、發(fā)動機、極值信息、電池信息、位置信息、運行軌跡等關鍵信息，可以按照篩選條件對車輛運行的各種歷史數(shù)據(jù)進行單獨或組合查詢，以報表方式予以呈現(xiàn)或通過折線圖、儀表盤或者其他形式的圖表進行可視化展示。

4 結 論

本文針對新能源電動汽車監(jiān)控和服務可視化應用的實際需求，給出了一種基于ECharts的可視化設計和實現(xiàn)。該監(jiān)控服務平臺根據(jù)實際需要，通過ECharts工具實現(xiàn)地圖、關系圖、儀表盤等多種形式的動態(tài)數(shù)據(jù)制圖，對日常運行中新能源車輛各類監(jiān)控信息和分析結果進行展示，幫助管理機構更直觀、全面地了解車輛運行的實時狀態(tài)，更有效地進行車輛管理和用戶服務。相比其他的可視化開發(fā)工具，ECharts具有易于使用、開發(fā)高效等特點，成為大數(shù)據(jù)時代實現(xiàn)圖表可視化的重要工具。在新能源汽車監(jiān)控平臺可視化開發(fā)中配合Ajax等技術的運用，很好地滿足了應用需求。

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[9] Yunpeng Wang，Yuzhou Li，Daxin Tian，et al. A method of visual management platform for connected vehicles data，in Proc of ICCVE.Shenzhen，China，2016：175-179.

作者簡介：湯曉燕（1981-），女，江蘇蘇州人，本科，教師，講師。主要研究方向：軟件開發(fā)及數(shù)據(jù)可視化；劉文軍（1981-），男，山東臨沂人，博士，CCF會員。主要研究方向：無線傳感器網(wǎng)絡、算法優(yōu)化與分析。