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        車聯(lián)網(wǎng)在汽車故障檢測中的應(yīng)用

        2020-09-10 11:16:11勵敏
        內(nèi)燃機與配件 2020年11期
        關(guān)鍵詞:智能汽車車聯(lián)網(wǎng)

        勵敏

        摘要:互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)時代將會給汽車維修檢測行業(yè)帶來根本性的變革,傳統(tǒng)汽車故障維修不透明、尋找故障困難以及檢測不精準(zhǔn)等問題將會大大改善。在車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,通過移動終端就可以實現(xiàn)汽車故障檢測,這將成為未來汽車故障檢測的主要方向。本文提出了一種基于Spring Boot 與 OBD的車聯(lián)網(wǎng)汽車故障檢測系統(tǒng),對系統(tǒng)的應(yīng)用進行了研究。

        關(guān)鍵詞:車聯(lián)網(wǎng);汽車故障檢測;在線診斷;智能汽車

        0? 引言

        中國汽車市場在三年前就已經(jīng)實現(xiàn)了萬億規(guī)模,同時,汽車互聯(lián)網(wǎng)用戶市場正在逐漸形成,在線上進行汽車維修保養(yǎng)將會開啟21世紀(jì)汽車新紀(jì)元,車聯(lián)網(wǎng)將會成為汽車產(chǎn)業(yè)的新潮流。車聯(lián)網(wǎng)在汽車故障檢測中的應(yīng)用關(guān)鍵是互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的融合,如何既提升其智能性,又給用戶帶來良好的用戶體驗,還能夠確保車聯(lián)網(wǎng)過程中汽車的安全就是本文要研究的主要問題。因此本文基于一種新的Spring Boot框架設(shè)計,該框架具有如下優(yōu)點:自動配置和簡化配置,能夠創(chuàng)立獨立的程序,無冗余代碼生成,編碼功能強大,系統(tǒng)集成性好,能夠融合當(dāng)前最新的數(shù)據(jù)庫,開發(fā)多個功能框架。

        1? 車聯(lián)網(wǎng)對于汽車故障診斷的深刻影響

        車聯(lián)網(wǎng)將會深刻地影響了整個汽車產(chǎn)業(yè),創(chuàng)建新的智能交通網(wǎng)絡(luò),推動智能汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。未來,隨著車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,汽車之間將會實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通,汽車用戶甚至只需要一部智能手機就可以實現(xiàn)對汽車的控制以及故障檢測。尤其是AI技術(shù)將會大大地改變智能汽車系統(tǒng),除了無人駕駛之外,機器學(xué)習(xí)等技術(shù)也在引入,這樣能夠極高地提升車輛的安全性,促進智能行駛的智能化水平提高。近年來,我國智能車載診斷系統(tǒng)發(fā)展迅速,比如上汽集團的SDL,吉利集團的CVC,技術(shù)水平日益提高。

        相關(guān)統(tǒng)計顯示,當(dāng)前運行的車輛中至少有30%存在故障或者故障隱患,駕駛員單靠經(jīng)驗不能夠判斷汽車的故障,尤其是剎車片、方向助力、汽車散熱系統(tǒng)等方面的故障,很多汽車都是長期帶著故障運行,這給汽車帶來了嚴(yán)重的損害。因此智能OBD模塊應(yīng)用在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中,通過對汽車各個部件進行檢測,一旦發(fā)生故障就顯示故障碼,故障檢測較為精準(zhǔn)。

        電控技術(shù)的飛速發(fā)展讓車聯(lián)網(wǎng)代替了傳統(tǒng)的人工診斷,不僅故障檢測更為精準(zhǔn),檢測時間更短,而且功能更加強大。傳統(tǒng)汽車設(shè)備檢測是離線狀態(tài)下用設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進行判斷,這種方面都是事后控制,在發(fā)生故障之后再進行診斷。而在線診斷系統(tǒng)在診斷上具有優(yōu)勢,本文將OBD模塊將Spring框架結(jié)合起來,提出了一種新的應(yīng)用方法。OBD即車載診斷系統(tǒng),現(xiàn)有OBD系統(tǒng)仍然采用CARB標(biāo)準(zhǔn),不但統(tǒng)一了診斷協(xié)議和通信協(xié)議,而且統(tǒng)一了DLC和DTC。數(shù)據(jù)分析能力強大,故障檢測效率高,上傳速度快。

        2? 系統(tǒng)需求分析和整體架構(gòu)

        2.1 系統(tǒng)功能需求

        用戶登錄模塊,系統(tǒng)給每個用戶設(shè)置了獨立的ID,在登錄時,一般都會對應(yīng)自己的車輛。車輛信息模塊,包含車輛的基本信息、故障信息以及納入到車輛網(wǎng)方面的其它信息,故障信息應(yīng)該產(chǎn)生完整的故障列表,對發(fā)動機性能、冷卻控制系統(tǒng)性能、供電控制系統(tǒng)性能等方面全方位進行分析,同時對車輛的健康狀態(tài)等因素進行評分,全面監(jiān)管車輛的性能等因素。車輛數(shù)據(jù)模塊,對車輛的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控,采用CAN總線與OBD控制器相連,通過ELM327與無線設(shè)備連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。采集圖形要能夠直觀顯示,方便車主查看各方面的性能,界面具有親和力,而且圖形清晰。車輛監(jiān)控模塊能夠滿足實時傳輸數(shù)據(jù)的要求,監(jiān)控車輛的狀態(tài),并且在發(fā)生異常之后能夠及時發(fā)出警報。同時對車輛的行駛記錄進行分析統(tǒng)計,系統(tǒng)記錄車輛的行駛次數(shù)和狀態(tài),各項數(shù)據(jù)而易于統(tǒng)計。車輛監(jiān)控信息要能夠?qū)崟r查看車輛的報警次數(shù)和各項統(tǒng)計結(jié)果,方便車主實時監(jiān)測車輛各方面的信息和記錄,尤其是對車輛維修保養(yǎng)的歷史數(shù)據(jù)和故障進行記錄。系統(tǒng)管理模塊,能夠?qū)~戶進行管理,方便用戶修改密碼,進行解綁和更新等操作。此外,系統(tǒng)管理模塊還能夠根據(jù)最新的應(yīng)用進行車聯(lián)網(wǎng)管理,添加各種新的功能。

        2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

        數(shù)據(jù)庫設(shè)計中應(yīng)該遵循以下幾個原則:

        首先是對數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一的設(shè)計,避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的狀況,方便對數(shù)據(jù)進行交叉管理。其次是對數(shù)據(jù)庫進行規(guī)范化管理,方便開發(fā)人員的管理。因為字段類型豐富,要確保表的命名規(guī)范化,提升簡化程度。第三是車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)要確保安全性,這是智能汽車網(wǎng)最重要的部分,既要保證系統(tǒng)不崩潰,能夠隨時恢復(fù),又要防止外部攻擊。在此基礎(chǔ)上,要優(yōu)化用戶信息表、車輛基本信息表、車輛數(shù)據(jù)表、車輛維修記錄表、車輛報警統(tǒng)計表、車輛總體評分表的設(shè)計。

        2.3 系統(tǒng)其它設(shè)計

        系統(tǒng)安全設(shè)計是車聯(lián)網(wǎng)的重點部分,這一部分的設(shè)計核心是系統(tǒng)的加密,本系統(tǒng)對token進行了DES算法加密,對密碼進行了MD5秘鑰加密。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)非常容易導(dǎo)致云端攻擊,針對這種情況,要在云端加裝防火墻,使用安全狗等防護軟件,使用殺毒軟件進行病毒防護。采用Memcached緩存設(shè)計來減少訪問的數(shù)據(jù)量,以緩存加載的方式提高網(wǎng)站的響應(yīng)效率。采用Nginx負(fù)載均衡設(shè)計提升會話持久化和負(fù)載均衡。

        2.4 系統(tǒng)開發(fā)框架

        軟件采用Spring Boot框架進行開發(fā),有無線和CAN總線兩種嵌接方式,數(shù)據(jù)采集通過在OBD上加載一個兼容ELM327控制器模塊,通過藍牙模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。數(shù)據(jù)采集的傳輸格式為Json,傳輸過程中流量消耗小。系統(tǒng)總體開發(fā)要本著智能化的原則,提升交互性的同時,確保系統(tǒng)的安全。為了更好地實現(xiàn)開源性,方便開發(fā),系統(tǒng)采用了MySQL數(shù)據(jù)庫。

        在系統(tǒng)開發(fā)中,要對各個場景進行考慮。車輛在無信號情況下,無法實現(xiàn)對手機的控制,要依靠藍牙進行控制。具體綁定上,主要是靜態(tài)綁定和動態(tài)綁定有兩種方式。系統(tǒng)實現(xiàn)車、車聯(lián)網(wǎng)平臺和用戶移動端的數(shù)據(jù)交互,確保車輛故障診斷信息能夠暢通傳輸。在系統(tǒng)中,為了提升其智能性的水平,要逐步引入智能技術(shù),提升遠程故障診斷的水平。同時系統(tǒng)還應(yīng)該具有遠程消除故障的功能,提升診斷設(shè)備的精確性。但是需要注意的是車輛的故障碼較多,一輛車的故障碼會超過上萬條,很多故障碼都是自動生成,因此要準(zhǔn)確檢測故障碼就需要提升技術(shù)水平,各個汽車巨頭之間完善通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),建立更強大的數(shù)據(jù)庫,將各個故障信息都納入到其中,提升其匹配能力。

        3? 核心功能軟件開發(fā)

        3.1 系統(tǒng)登錄功能

        采用了Mybatis框架,使用Restful風(fēng)格的編碼方式,采用加密方法約束系統(tǒng)訪問權(quán)限,其加密的代碼如圖1所示。

        3.2 車輛故障狀態(tài)模塊

        當(dāng)用戶點擊該按鈕時,頁面就會跳轉(zhuǎn)到車輛的故障狀態(tài)信息,將數(shù)據(jù)庫的信息存儲于ehicleFaultMapper.xml文件中。除了對故障展示之外,還有對車輛基本信息的評分,包括發(fā)動機、冷卻系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、維修保養(yǎng)等的評分。系統(tǒng)的評分主要包括三個邏輯,ScoreServiceImpl負(fù)責(zé)服務(wù)接口的定義操作,ScoreMapper對數(shù)據(jù)庫中的各項指標(biāo)進行查詢,Score實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫中對Score表的映射。

        3.3 車輛數(shù)據(jù)管理模塊

        客戶端先得到OBD故障碼,當(dāng)故障碼上傳到遠程服務(wù)器時,服務(wù)器對其進行解析,反應(yīng)車輛的故障信息。車輛數(shù)據(jù)管理的處理流程和車輛故障信息的處理流程類似,對車速、冷卻液溫度、發(fā)動機負(fù)荷、發(fā)動機怠速等數(shù)據(jù)詳細記錄,記錄實時各數(shù)據(jù)時間。車輛數(shù)據(jù)分析圖因為數(shù)據(jù)量龐大,因此JFreeChart開發(fā)數(shù)據(jù),這樣圖表顯示清晰,實例化程度高,尤其是能夠?qū)D片直接上傳到頁面,無需要耗費硬盤的資源。在行車記錄情況方面,為了避免數(shù)據(jù)龐大出現(xiàn)的冗余,要對數(shù)據(jù)庫進行優(yōu)化,實時展示相關(guān)數(shù)據(jù)。

        3.4 車輛信息監(jiān)控模塊

        監(jiān)控管理要確保其實時性,因此對于車輛的報警信息統(tǒng)計要高度重視,將OBD集設(shè)備將收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器,如果報警數(shù)據(jù)超過了設(shè)定值,則會給用戶推送報警信息,并且轉(zhuǎn)移到報警頁面。同時要提升車輛維修保養(yǎng)的信息實時性和準(zhǔn)確性,將各大汽車維修保養(yǎng)商家信息納入到其中,其精確度應(yīng)該包括各方面的保養(yǎng)數(shù)據(jù),比如防凍液和機油是否保真等信息都應(yīng)該納入到系統(tǒng)當(dāng)中。

        3.5 系統(tǒng)管理模塊

        提升賬戶管理的水平,嚴(yán)格相關(guān)認(rèn)證管理,不僅能夠?qū)囕v已經(jīng)綁定的設(shè)備進行登記,同時還要加強對不良用戶的審查。在關(guān)聯(lián)管理中,要能夠?qū)ζ浒姹具M行更新。系統(tǒng)管理的關(guān)鍵是實現(xiàn)和互聯(lián)網(wǎng)端的良好聯(lián)通和安全性,既要實現(xiàn)汽車儀表數(shù)字化,能夠?qū)崿F(xiàn)對中控系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)、電控系統(tǒng)的全面控制,因此在系統(tǒng)管理上,要采用高速CAN總線,完善相關(guān)硬件,強化各項控制指令的應(yīng)用。

        4? 結(jié)語

        未來車聯(lián)網(wǎng)的智能化程度越來越高,不但能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的遠程診斷和故障檢測,甚至還能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制和故障消除等,在線就可以提出系統(tǒng)解決方案。在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中,要利用好大數(shù)據(jù)技術(shù),將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合到汽車診斷技術(shù)之中,提升故障識別的精準(zhǔn)度,促進其智能化水平。

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