勵敏

摘要：互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)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(shí)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(jìn)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(shí)現(xiàn)了萬億規(guī)模，同時(shí)，汽車互聯(lián)網(wǎng)用戶市場正在逐漸形成，在線上進(jìn)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(yàn)，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(jì)，該框架具有如下優(yōu)點(diǎn)：自動配置和簡化配置，能夠創(chuàng)立獨(dú)立的程序，無冗余代碼生成，編碼功能強(qiáng)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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通，汽車用戶甚至只需要一部智能手機(jī)就可以實(shí)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(jī)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(jìn)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(tuán)的SDL，吉利集團(tuán)的CVC，技術(shù)水平日益提高。

相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，當(dāng)前運(yùn)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(yàn)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(yùn)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(jìn)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(shí)間更短，而且功能更加強(qiáng)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(jìn)行判斷，這種方面都是事后控制，在發(fā)生故障之后再進(jìn)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(qiáng)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(dú)立的ID，在登錄時(shí)，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(jī)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(jìn)行分析，同時(shí)對車輛的健康狀態(tài)等因素進(jìn)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(jìn)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(shí)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(shí)時(shí)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(shí)發(fā)出警報(bào)。同時(shí)對車輛的行駛記錄進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)記錄車輛的行駛次數(shù)和狀態(tài)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)而易于統(tǒng)計(jì)。車輛監(jiān)控信息要能夠?qū)崟r(shí)查看車輛的報(bào)警次數(shù)和各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，方便車主實(shí)時(shí)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(jìn)行記錄。系統(tǒng)管理模塊，能夠?qū)~戶進(jìn)行管理，方便用戶修改密碼，進(jìn)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(jìn)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(jì)

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

首先是對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的狀況，方便對數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉管理。其次是對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行規(guī)范化管理，方便開發(fā)人員的管理。因?yàn)樽侄晤愋拓S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(shí)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(bào)警統(tǒng)計(jì)表、車輛總體評分表的設(shè)計(jì)。

2.3 系統(tǒng)其它設(shè)計(jì)

系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)是車聯(lián)網(wǎng)的重點(diǎn)部分，這一部分的設(shè)計(jì)核心是系統(tǒng)的加密，本系統(tǒng)對token進(jìn)行了DES算法加密，對密碼進(jìn)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(hù)軟件，使用殺毒軟件進(jìn)行病毒防護(hù)。采用Memcached緩存設(shè)計(jì)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(jì)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(jìn)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(lán)牙模塊實(shí)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(shí)，確保系統(tǒng)的安全。為了更好地實(shí)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(jìn)行考慮。車輛在無信號情況下，無法實(shí)現(xiàn)對手機(jī)的控制，要依靠藍(lán)牙進(jìn)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(shí)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(yuǎn)程故障診斷的水平。同時(shí)系統(tǒng)還應(yīng)該具有遠(yuǎn)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(qiáng)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(diǎn)擊該按鈕時(shí)，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(jī)、冷卻系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、點(diǎn)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(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行查詢，Score實(shí)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(yuǎn)程服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器對其進(jìn)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(jī)負(fù)荷、發(fā)動機(jī)怠速等數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄，記錄實(shí)時(shí)各數(shù)據(jù)時(shí)間。車輛數(shù)據(jù)分析圖因?yàn)閿?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(shí)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(fèi)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(jìn)行優(yōu)化，實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)性，因此對于車輛的報(bào)警信息統(tǒng)計(jì)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(bào)警數(shù)據(jù)超過了設(shè)定值，則會給用戶推送報(bào)警信息，并且轉(zhuǎn)移到報(bào)警頁面。同時(shí)要提升車輛維修保養(yǎng)的信息實(shí)時(shí)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(jī)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(jìn)行登記，同時(shí)還要加強(qiáng)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(jìn)行更新。系統(tǒng)管理的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)和互聯(lián)網(wǎng)端的良好聯(lián)通和安全性，既要實(shí)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(qiáng)化各項(xiàng)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(yuǎn)程診斷和故障檢測，甚至還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)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(jìn)其智能化水平。

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