基于OBD的車(chē)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

夏永生 張廷武

摘 要 現(xiàn)如今，隨著我國(guó)科技的快速發(fā)展，OBD的車(chē)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越官方。車(chē)輛狀態(tài)信息監(jiān)測(cè)有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)車(chē)輛故障，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行檢修，減少交通事故的發(fā)生，為改善當(dāng)前車(chē)輛狀態(tài)信息監(jiān)測(cè)設(shè)備存在的體積大，價(jià)格昂貴的現(xiàn)狀。研發(fā)一款基于OBD的車(chē)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了OBD-Ⅱ協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊讀取汽車(chē)ECU狀態(tài)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了振動(dòng)檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)行車(chē)狀態(tài)。使用GPRS通信技術(shù)將狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)報(bào)送到云端。搭建了B/S架構(gòu)下車(chē)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)，接收并顯示車(chē)輛狀態(tài)信息，將設(shè)備安裝到汽車(chē)上進(jìn)行測(cè)試，記錄行駛過(guò)程中的實(shí)時(shí)油耗和駕駛習(xí)慣數(shù)據(jù)等，描繪車(chē)輛行駛的路線，能夠滿足對(duì)車(chē)輛的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)要求。具有較好的穩(wěn)定性和一定的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞 OBD;車(chē)聯(lián)網(wǎng);監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展中，最大的問(wèn)題是如何將互聯(lián)網(wǎng)融合到汽車(chē)行業(yè)發(fā)展車(chē)聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，使得汽車(chē)更加智能化，向用戶提供更好的服務(wù)體驗(yàn)。在這之中，基于OBD盒子的移動(dòng)應(yīng)用應(yīng)時(shí)代而崛起。由于OBD硬件能夠?qū)ζ?chē)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和檢測(cè)等功能目前，一度被認(rèn)為成車(chē)聯(lián)網(wǎng)的最佳入口。然而由于其對(duì)用戶的陌生性質(zhì)，用戶對(duì)其保持懷疑和觀望態(tài)度。同時(shí)，市場(chǎng)上的各種此類(lèi)應(yīng)用炒作偏離了OBD的初衷，真正關(guān)系到用戶切身痛點(diǎn)的功能被弱化或者忽略，車(chē)主的核心需求也沒(méi)有得到滿足。本文將從以為用戶為中心，從多角度出發(fā)提出建立基于OBD的車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)思路。

1系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)需求分析

隨著我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)據(jù)的持續(xù)增加，其能源的消耗已經(jīng)成為城市環(huán)境污染和CO2排放的主要來(lái)源之一。也造成大量的交通事故，嚴(yán)重影響人身安全和身體健康，車(chē)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)顯得尤為重要，車(chē)聯(lián)網(wǎng)主要利用涉車(chē)電子傳感裝置。通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使車(chē)與路、車(chē)與車(chē)、車(chē)與城市網(wǎng)絡(luò)之間的信息互通，形成一個(gè)信息拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)體系。對(duì)車(chē)輛和交通狀況進(jìn)行有效的智能監(jiān)控，車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的車(chē)輛運(yùn)行速度快。要求節(jié)點(diǎn)之間通信的實(shí)時(shí)性和可靠性高。基于位置的隱私保護(hù)技術(shù)?？梢愿玫靥岣叻?wù)質(zhì)量，排除用戶的心理?yè)?dān)憂，并為后續(xù)的源自車(chē)聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)提供前端感知保護(hù)的基礎(chǔ)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由車(chē)載智能終端模塊和智能云管理平臺(tái)兩部分組成，車(chē)載智能終端部分借助于OBD-Ⅱ技術(shù)和無(wú)線通訊技術(shù)。為車(chē)輛提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、維保監(jiān)控、安防監(jiān)控、駕駛行為分析和油耗分析及管理五大部分服務(wù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控功能要采集的數(shù)據(jù)包括車(chē)輛的位置、軌跡、耗油、時(shí)速、車(chē)況、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等。維保監(jiān)控功能是根據(jù)采集的數(shù)據(jù)分析。提供檢修提醒、保養(yǎng)提醒和遠(yuǎn)程診斷，安防監(jiān)控主要需要提供振動(dòng)報(bào)警、碰撞報(bào)警、防盜報(bào)警和電子圍欄，分析車(chē)主的駕駛行為需要采集車(chē)輛的加速度、振動(dòng)、超速駕駛等數(shù)據(jù)。油耗分析及管理是結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)控及駕駛行為分析對(duì)油耗進(jìn)行綜合分析及管理，為車(chē)主提供更安全的行車(chē)方案。智能云管理平臺(tái)由管理平臺(tái)和云服務(wù)器組成。車(chē)載智能終端將采集的上述各部分根據(jù)CAN總線協(xié)議解析后的數(shù)據(jù)。通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遠(yuǎn)程云服務(wù)器，云服務(wù)器可以接收并處理數(shù)據(jù)、響應(yīng)管理平臺(tái)請(qǐng)求，用戶目前可通過(guò)網(wǎng)頁(yè)端瀏覽車(chē)輛信息。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

車(chē)載OBD診斷模塊使用STM32核心微處理器，是集OBD+GPRS/3G+GPRS+GSENSOR+FLASH+振動(dòng)傳感器+WIFI+BIutooth于一體的一體化車(chē)載智能終端。在整個(gè)車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，屬于數(shù)據(jù)采集部分，總體結(jié)構(gòu)。

2.1 振動(dòng)檢測(cè)模塊

振動(dòng)檢測(cè)模塊采用了MPU6050姿態(tài)處理芯片，其內(nèi)部融合了陀螺儀與加速度計(jì)，減少了大量的封裝控件，軸角速度測(cè)量精度可調(diào)，最高可為±20000/S（dps）.加速度計(jì)最大可測(cè)范圍為±16gn，MPU6050內(nèi)部集成了一個(gè)可擴(kuò)展的數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器DMP可通過(guò)12C接口連接一個(gè)第三方的數(shù)字傳感器，比如磁力計(jì)，擴(kuò)展之后就可以通過(guò)其12C或SPI接口輸出一個(gè)9軸的信號(hào)。形成了一個(gè)完整的姿態(tài)檢測(cè)方案，能夠用于汽車(chē)姿態(tài)的監(jiān)測(cè)。

2.2 GPRS定位模塊

UBLOX6M模塊具有高靈敏度、低功耗、小型化、極高追蹤靈敏度等特點(diǎn)。具有很短的冷啟動(dòng)時(shí)間，較高的靈敏度，信號(hào)強(qiáng)度及穩(wěn)定性。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件整體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件分為OBD監(jiān)測(cè)終端程序與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)云平臺(tái)程序兩部分，OBD監(jiān)測(cè)終端程序主要功能是通過(guò)AT指令集讀取汽車(chē)ECU內(nèi)部傳感器的數(shù)據(jù)，采集車(chē)輛振動(dòng)信息、GPS經(jīng)緯度信息等。并通過(guò)TCP/IP協(xié)議連接服務(wù)器將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器，云平臺(tái)中的服務(wù)軟件將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。并通過(guò)WEB網(wǎng)頁(yè)實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛健康狀況，串口UART1中斷服務(wù)程序處理OBD數(shù)據(jù)傳輸，串口UART3中斷服務(wù)程序處理GC65的GPS信息和GSM短信的收發(fā)。

3.2 GPRS通信程序設(shè)計(jì)

通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)GPRS是GSM移動(dòng)電話用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。本系統(tǒng)OBD健康監(jiān)測(cè)終端與云平臺(tái)通信采用了TCP/IP協(xié)議。終端開(kāi)機(jī)之后首先連接GSM網(wǎng)絡(luò)。等待網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定之后發(fā)起連接。首先向服務(wù)器發(fā)送鑒權(quán)數(shù)據(jù)包，服務(wù)器對(duì)鑒權(quán)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，反饋鑒權(quán)結(jié)果。鑒權(quán)通過(guò)之后終端將數(shù)據(jù)打包。以JSON數(shù)據(jù)包格式發(fā)送到云平臺(tái)。等待云平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)的反饋結(jié)果，如果反饋成功則斷開(kāi)此次連接，準(zhǔn)備下次連接，如果反饋失敗，則重新發(fā)送數(shù)據(jù)包。

4結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了基于OBD的車(chē)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)并搭建了硬件電路，實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的各項(xiàng)參數(shù)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到服務(wù)器，進(jìn)行了B/S架構(gòu)下車(chē)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)界面設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)車(chē)測(cè)試表明，該系統(tǒng)能夠正常地讀取車(chē)輛信息、數(shù)據(jù)流、行車(chē)報(bào)告、故障碼等數(shù)據(jù)，并能在網(wǎng)頁(yè)端能夠查看數(shù)據(jù)和行車(chē)路線。實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛排放系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和故障診斷，車(chē)主能夠?qū)崟r(shí)地了解汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的健康狀態(tài)，為車(chē)主判斷汽車(chē)是否需要維修保養(yǎng)提供數(shù)據(jù)依據(jù)，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)及其推廣應(yīng)用將大幅改善車(chē)輛和交通狀況。為駕乘人員提供一個(gè)良好的行車(chē)環(huán)境，對(duì)于推進(jìn)我國(guó)車(chē)輛狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和車(chē)輛安全輔助駕駛技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程具有重要實(shí)用價(jià)值。

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