導(dǎo)語：新能源汽車安全監(jiān)測及大數(shù)據(jù)分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：文章介紹了一款基于新能源汽車安全設(shè)計的新能源汽車安全監(jiān)測及大數(shù)據(jù)分析平臺監(jiān)控系統(tǒng)，平臺可實現(xiàn)對車輛質(zhì)量數(shù)據(jù)監(jiān)測，車輛安全預(yù)警，區(qū)域預(yù)警等主體功能，通過實際運行驗證了系統(tǒng)的有效性與準(zhǔn)確性，為新能源汽車安全監(jiān)測提供了思路。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；預(yù)警；安全監(jiān)測

隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，新能源汽車逐步走向中國汽車工業(yè)舞臺，2020年我國新能源汽車銷量達(dá)到136.7萬輛，再創(chuàng)歷史新高，其中，純電動汽車銷量占據(jù)了整體的70％以上[1]，在未來很長一段時間內(nèi)，中國的新能源汽車市場仍將由純電動汽車主導(dǎo)。但由于新能源車動力源的特殊性，電能與氫能若設(shè)計不得當(dāng)或在汽車試驗與行駛的過程中出突發(fā)狀況，會導(dǎo)致車輛受損，嚴(yán)重的甚至?xí){人員的人身安全。2018年至今已發(fā)生近100起電動汽車火災(zāi)事故，其中充電自燃與停車自燃占比最高[2]，新能源汽車安全也引起了行業(yè)及主管部的高度重視。為確保新能源汽車安全行駛，基于企業(yè)需求的新能源汽車安全監(jiān)測系統(tǒng)逐漸成為各企業(yè)研究熱點，中通新能源客車遠(yuǎn)程智能監(jiān)控平臺通過在新能源汽車上安裝具備GPS模塊、GPRS模塊和CAN總線模塊的車載智能信息終端，采集車輛的電機、電池、電控系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，內(nèi)置模塊將數(shù)據(jù)上傳至Internet服務(wù)器，管理人員通過數(shù)據(jù)分析軟件對車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控[3]，上海交通大學(xué)黃世祥等人針對基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)性能的不足，對CDMA1XEVDO網(wǎng)絡(luò)TCP性能及系統(tǒng)通信過程進(jìn)行了研究，對車載終端功能、硬件和軟件架構(gòu)、遠(yuǎn)程通信協(xié)議進(jìn)行了研究、設(shè)計，提出了一種C/S、B/S混合架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控中心服務(wù)器群模型[4]。國內(nèi)工信部于2016年也制定GB/T32960—2016[5]關(guān)于電動汽車遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范的遠(yuǎn)程監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)主要分為.1,.2,.3，分別對車載終端性能與通訊協(xié)議內(nèi)容進(jìn)行了要求，已在公告認(rèn)證中強制實行，標(biāo)準(zhǔn)要求對新能源汽車整車、動力電池、驅(qū)動電機和燃料電池等性能參數(shù)進(jìn)行收集并上傳，日本日產(chǎn)汽車公司為電動汽車EV-11開發(fā)一款遠(yuǎn)程收集監(jiān)控軟件在手機端接入無線網(wǎng)絡(luò)就可以實現(xiàn)對車輛運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控[6]。為有效實現(xiàn)對新能源汽車運行、停放、試驗檢測過程中的監(jiān)控，本文基于新能源汽車在實際運行過程中的實際需求，涉及了一款新能源汽車安全監(jiān)測及大數(shù)據(jù)分析平臺監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱“監(jiān)控平臺”），監(jiān)測平臺主要由Web端、大屏端及APP端三個模塊組成，監(jiān)測平臺具有車輛監(jiān)控、車輛預(yù)警、區(qū)域預(yù)警等主體功能，采用多種手段可實現(xiàn)預(yù)警、位置、統(tǒng)計等實時滾動更新及手持移動處理功能，為有效保證新能源汽車安全，采用傳統(tǒng)預(yù)警、自定義預(yù)警、AI預(yù)警、區(qū)域預(yù)警等多種方式預(yù)警方式，對新能源汽車有效參數(shù)進(jìn)行深入分析，全方位的為新能源汽車安全情況進(jìn)行監(jiān)測。

1監(jiān)測平臺結(jié)構(gòu)

基于國標(biāo)GB/T32960.3—2016《電動汽車遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第3部分：通信協(xié)議及數(shù)據(jù)格式》要求，新能源汽車需滿足國家法規(guī)平臺通信協(xié)議項目并在道路機動車車輛產(chǎn)品準(zhǔn)入中強制實施，監(jiān)測平臺采取各企業(yè)聯(lián)調(diào)的方式獲取車載終端數(shù)據(jù)采集權(quán)限，可獲取整車數(shù)據(jù)、極值數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)等新能源73項數(shù)據(jù)，基于新能源汽車運行中發(fā)生的預(yù)警與事故對應(yīng)汽車狀態(tài)數(shù)據(jù)參數(shù)，采用傳統(tǒng)與智能數(shù)據(jù)分析方法對汽車狀態(tài)進(jìn)行評估，為新能源汽車安全管理提供有效支撐，監(jiān)控平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：數(shù)據(jù)獲取途徑中，監(jiān)測平臺可采用車載終端直連與企業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬煞N方式實現(xiàn)對新能源汽車監(jiān)控數(shù)據(jù)的收集，采用車載終端直連的方式可更真實的反應(yīng)車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)，本文所涉及系統(tǒng)對車輛數(shù)據(jù)的收集兩種方式均使用，本文主要對監(jiān)控系統(tǒng)平臺結(jié)構(gòu)及軟件進(jìn)行設(shè)計，并對新能源汽車安全預(yù)警方式進(jìn)行探討研究。

2監(jiān)測平臺系統(tǒng)搭建與實現(xiàn)

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)搭建

車載終端、服務(wù)器、客戶端（APP端和Web端）三端的平臺構(gòu)建分為接入、數(shù)據(jù)分析存儲、數(shù)據(jù)服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)四大層，具體如圖2所示。（1）接入層，基于Netty的二次封裝，結(jié)合Kafka集群，接入依據(jù)GB/T—32960協(xié)議通過車企平臺轉(zhuǎn)發(fā)接入或車載終端直連接入數(shù)據(jù)。主要由：Master服務(wù)、Client服務(wù)、Redis服務(wù)和Kafka集群組成。（2）分析存儲層，采用主流開源大數(shù)據(jù)分布式內(nèi)存計算框架（Spark/Flink）對接入數(shù)據(jù)進(jìn)行實時及離線數(shù)據(jù)處理，提高數(shù)據(jù)分析、對比的精準(zhǔn)度的復(fù)雜度，提高數(shù)據(jù)查找使用效率。（3）數(shù)據(jù)服務(wù)上采用分布式微服務(wù)（SpringCloud）方式，降低各服務(wù)間的耦合，增加服務(wù)的健壯性。（4）應(yīng)用服務(wù)上，針對車輛管理及監(jiān)控建設(shè)C/S架構(gòu)移動管理APP、B/S架構(gòu)的Web管理平臺及監(jiān)控大屏。

2.2功能設(shè)計

基礎(chǔ)信息管理，可對接入車輛采取三級管理模式（車企、車型、車輛）進(jìn)行維護(hù)管理，同步車輛儲能設(shè)施設(shè)備型號，采用平臺直連與終端直連兩種接入方式實現(xiàn)對新能源數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，完成對車輛及對應(yīng)車載儲能裝置類型、廠家等監(jiān)控與分析。車輛監(jiān)控，可實現(xiàn)對接入車輛位置、數(shù)據(jù)質(zhì)量的實時監(jiān)控，可完成對車輛自接入后的歷史數(shù)據(jù)查詢，并基于新能源安全特征參數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，實現(xiàn)車輛安全預(yù)警，并對預(yù)警類型進(jìn)行細(xì)分，實現(xiàn)對接入車輛的全方位的實時監(jiān)控與預(yù)警。區(qū)域預(yù)警，基于重慶市高新區(qū)重慶機動車強檢試驗場定制化需求，設(shè)置區(qū)域預(yù)警模塊，可實現(xiàn)對新能源汽車在各試驗區(qū)域?qū)崟r運行過程中的運行預(yù)警，可自定義添加各類新能源場所，設(shè)定區(qū)域管理規(guī)則，設(shè)置對應(yīng)報警信息，實現(xiàn)新能源汽車場地預(yù)警功能。設(shè)置APP管理與系統(tǒng)管理，開發(fā)對應(yīng)APP端，實現(xiàn)新能源汽車的移動監(jiān)控，實現(xiàn)Web端與APP端同步更新，同時開發(fā)了管理權(quán)限的多級的管理機制，可實時查看系統(tǒng)登錄日志、操作日志及異常日志等，對系統(tǒng)運行情況進(jìn)行全方位把控。

3監(jiān)測平臺車輛安全預(yù)警的實現(xiàn)

監(jiān)測平臺的主體功能是實現(xiàn)新能源汽車的安全運行，因此新能源汽車的安全預(yù)警是監(jiān)測平臺研究的重點。為實現(xiàn)對新能源汽車在運行過程中安全狀態(tài)的實時預(yù)警，監(jiān)測平臺基于新能源汽車接入監(jiān)測平臺的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，預(yù)警方式采用車輛預(yù)警、事故預(yù)警、AI（人工智能）預(yù)警及自定義預(yù)警四種預(yù)警方式對接入新能源汽車進(jìn)行全方位監(jiān)控以保證車輛的安全運行。車輛預(yù)警的實現(xiàn)是基于車載終端或平臺轉(zhuǎn)發(fā)的實時車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)對車輛狀態(tài)進(jìn)行提醒，車輛預(yù)警是對車輛狀態(tài)較全面反應(yīng)，車輛預(yù)警包含了企業(yè)對車輛實際運行狀態(tài)的反應(yīng)，主要包含了絕緣報警、可充電儲能系統(tǒng)不匹配報警、DC-DC狀態(tài)報警、制動系統(tǒng)報警等各類預(yù)警，全方位反應(yīng)了車輛各類報警狀態(tài)，對車輛運行狀態(tài)反饋具有指導(dǎo)性能意義，同時也為車輛安全預(yù)警狀態(tài)情況提供一定信息。自定義預(yù)警是基于已存在車輛預(yù)警狀態(tài)，對車輛安全預(yù)警進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)。監(jiān)測平臺負(fù)責(zé)人可基于新能源汽車常見的安全狀態(tài)自定義報警名稱，報警等級，適用車輛，持續(xù)時間，規(guī)則設(shè)置等，有效提取新能源汽車安全預(yù)警的重點信號，確保預(yù)警推送的有效性。事故預(yù)警是基于新能源汽車出現(xiàn)一定安全實際情況一種特定預(yù)警，事故預(yù)警主要來自于APP端的創(chuàng)建，預(yù)警創(chuàng)建人針對未發(fā)生可能發(fā)生、未發(fā)生即將發(fā)生及已發(fā)生的新能源汽車安全事件進(jìn)行事故預(yù)警創(chuàng)建，該類預(yù)警的創(chuàng)建需引起負(fù)責(zé)人的重點關(guān)注，并及時有效的進(jìn)行處理，以有效遏制新能源汽車安全事故的發(fā)生。AI預(yù)警是基于已接入新能源汽車狀態(tài)數(shù)據(jù)一種數(shù)據(jù)深入分析預(yù)警方式，選取新能源汽車在運行過程中的溫度、電壓、SOC等參數(shù)作為異常檢測模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，設(shè)定對應(yīng)信號異常警告閾值[7-8]，基于單元信號的差分整合移動平均自模型的創(chuàng)建，建立單變量時間序列的異常檢測模型，基于實用的分析算法對新能源汽車安全預(yù)警?；诠收闲蛄屑皩?yīng)故障等級進(jìn)行提取，訓(xùn)練一個LSTM（長短期記憶網(wǎng)路）預(yù)測模型[9]，建立整車故障實時預(yù)測模型，實現(xiàn)車輛故障安全概率分析，實現(xiàn)監(jiān)測平臺的AI預(yù)警。

4監(jiān)測平臺的運行

本文闡述的設(shè)計與開發(fā)內(nèi)容已落地完成，2020年9月上線了重慶車檢院（現(xiàn)“招商車研”）的“新能源汽車安全監(jiān)測及大數(shù)據(jù)分析平臺”，并服務(wù)于2020年第三屆“EB-PAC全國新能源公交車性能評價賽”，監(jiān)測平臺完成與各主流客車企業(yè)（包含宇通、廈門金龍、蘇州金龍、廈門金旅、中通等）的對接，隨著平臺的逐步運行，金康、四川野馬等新能源乘用車也逐步接入監(jiān)測平臺，監(jiān)測平臺大屏端、WEB端、APP端如圖3—圖5所示。

5結(jié)束語

本文詳細(xì)介紹了一款由招商局檢測車輛技術(shù)研究院有限公司自主開發(fā)的基于新能源汽車安全預(yù)警的“新能源汽車安全監(jiān)測及大數(shù)據(jù)分析平臺”，監(jiān)測平臺具有數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測、車輛分析、車輛安全預(yù)警、自定義預(yù)警、車輛區(qū)域預(yù)警等功能。文章對平臺接入方式，構(gòu)架，功能設(shè)計、安全預(yù)警手段等進(jìn)行了介紹，為新能源汽車運行過程中安全預(yù)警監(jiān)測提供了新思路。

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作者：彭沖 葉磊 姚波 楊剛 單位：招商局檢測車輛技術(shù)研究院有限公司國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心 電動汽車安全評價重慶市工業(yè)與信息化重點試驗室