摘要：本文基于GPRS網絡進行純電動車遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計，通過總體結構設計以及軟硬件的設計，闡述遠程監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理與具體流程，對純電動車遠程監(jiān)控系統(tǒng)的進一步研究具有指導意義。

　　關鍵詞：GPRS;遠程監(jiān)控;遠程服務;車載控制器

　　1遠程監(jiān)控系統(tǒng)的重要性

　　當今世界，科學技術進步迅速，人類生存環(huán)境局勢嚴峻，世界各國越來越提倡綠色環(huán)保的概念，所以，電動汽車越來越受歡迎，為人們的生活提供了極大的便利。而電動汽車運行的調度與運營狀況關乎這項新能源汽車的進步，尤其是電動汽車遠程導航系統(tǒng)的布局和應用，基于GPRS網絡以及GPS技術實現(xiàn)了電動汽車與監(jiān)控中心的雙向通訊，這為純電動車的發(fā)展提供了強大的技術支持。電動汽車的普及極大地方便了人們的日常旅行，目前，使用車輛聯(lián)網技術來監(jiān)測電動汽車的狀態(tài)是一種安全有效的方法。

　　傳統(tǒng)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)通常需要自行建立和維護有線或無線網絡，維護成本較高�，F(xiàn)如今嵌入了UDP和IP協(xié)議，并采用了GPRS網絡作為溝通渠道。具有速度快，可靠性高，運行成本低，維護成本低的優(yōu)點。定位數(shù)據由GPRS上傳到監(jiān)控平臺，監(jiān)控平臺由C/S程序設計，GUI由MFC開發(fā)。在監(jiān)控平臺中，功能包括根據時區(qū)實時顯示車輛位置和回放車輛位置。另外，為了確保電動汽車的安全，提供了警報，報警，設置電子圍欄的布局等遙控功能，以確保電動汽車的安全。為了提高GPS定位數(shù)據的準確性，本主題使用定位數(shù)據狀態(tài)符號和定位因子方法在車輛終端中進行一次濾波，以減少由許多干擾源引起的誤差，在速度約束卡爾曼濾波器的基礎上進行了更好的改進。

　　2電動汽車遠程監(jiān)控和服務系統(tǒng)設計

　　2.1系統(tǒng)拓撲系統(tǒng)

　　電動汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)的拓撲結構系統(tǒng)拓撲系統(tǒng)是首先通過傳輸安裝在電動汽車上的遠程監(jiān)控車輛終端收集電動汽車運行的動態(tài)數(shù)據，運行在數(shù)據中心的服務器基于GPRS網絡通信接收監(jiān)控端發(fā)來的動態(tài)數(shù)據包，最終結合圖形化界面運行在個人PC上的遠程監(jiān)控客戶端。傳輸過程中的數(shù)據在數(shù)據中心存儲并處理車輛終端上傳的數(shù)據，處理包括當前運行電動汽車的實時參數(shù)和電池狀態(tài)，并為電動汽車動態(tài)規(guī)劃最佳路線，提高電動汽車的運營效率。監(jiān)控中心訪問服務器向駕駛員提供信息顯示和路線規(guī)劃圖。在遠程監(jiān)控端與數(shù)據中心以及電動汽車客戶端之間的數(shù)據傳輸與通信為雙向傳輸，可以提高系統(tǒng)效率與系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

　　2.2遠程監(jiān)控設計

　　遠程監(jiān)控端需要實時接收來自電動汽車的的動態(tài)數(shù)據，通過分組將這些數(shù)據打包成數(shù)據包，之后經由GPRS網絡分組轉發(fā)到數(shù)據中心。遠程監(jiān)控端還需要對一些數(shù)據的異常變換進行預警，包括實時溫度，電池功耗異常等，為用戶提供電動汽車參數(shù)的實時監(jiān)控。遠程監(jiān)控端的數(shù)據傳輸是典型的C/S和B/S的混合結構，客戶端向服務器發(fā)送數(shù)據請求，服務器分析請求并響應請求，將數(shù)據顯示給用戶。另外監(jiān)控端的定位功能，需要使用B/S結構下地圖信息顯示系統(tǒng)，位置信息參數(shù)的顯示功能通過B/S結構的交互實現(xiàn)，地圖信息的信息展示功能通過C/S結構實現(xiàn)。

　　2.3車輛終端設計

　　車輛終端需要監(jiān)控汽車的運行實時參數(shù)，對接收到的數(shù)據，通過GPRS網絡傳輸?shù)椒�務器。車輛終端實時監(jiān)控的數(shù)據包括行駛路徑以及行駛里程的車輛位置信息，GPS模塊與服務器端相結合實現(xiàn)車輛定位。車輛終端主要有具有高速處理性能的單片機作為主控部件，可以高效處理大量實時數(shù)據。對于電動汽車運行時的故障信息，車輛終端向服務器發(fā)送預警命令，服務器接收命令后向數(shù)據中心發(fā)送反饋。車輛終端還包括flash模塊，對指令和數(shù)據進行存儲和轉發(fā)。通過各個模塊的相互結合，車輛終端實現(xiàn)數(shù)據上傳的高速性能。

　　2.4服務器體系結構

　　服務器的系統(tǒng)體系結構應該是安全，可靠，可定制，可擴展和可維護的。服務器主要有三個功能：對數(shù)據的存儲，數(shù)據通信指令的解碼，提供數(shù)據在數(shù)據中心和車輛終端之間傳輸?shù)慕涌�。�?shù)據存儲的結構為普通隊列結構，同時為每個隊列配置一個系統(tǒng)文件，方便數(shù)據傳輸?shù)牟檎摇Ｍㄐ胖噶畹慕獯a是對接收到的數(shù)據源分解并進行重新組合，形成計算機可識別的通信數(shù)據與指令。服務器中的傳輸接口是通過配置文件進行接口調用與分配。另外，服務器還對網絡傳輸協(xié)議進行統(tǒng)一規(guī)，有利于通信的靈活傳輸。

　　3GPRS結構分析

　　GPRS技術是一種分組數(shù)據交換通信技術，是在移動通信的基礎上，增加傳輸節(jié)點和無線分組基站。數(shù)據通過數(shù)據包的形式在各基站之間傳輸，在外部網絡之間的傳輸是通過各個站點之間的分組轉發(fā)技術。內部網絡通過SGSN，GGSN和PCU等部件進行分組數(shù)據的控制。SGSN的主要工作是處理MS，然后利用逆向工作原理進行業(yè)務統(tǒng)計，GGSN首先從MS接收信息，主要用于建立SGSN和BBS之間的緊密連接，然后向MS提供完整的服務。GPRS模塊結合GPS模塊可以實現(xiàn)定位功能，對傳輸通道中的數(shù)據包進行定位分析，讀取定位參數(shù)。這種定位可以避免因移動信號的不穩(wěn)定影響帶來的數(shù)據丟失，從而使數(shù)據與GPS網絡達到統(tǒng)一，進而保證GPRS網絡中數(shù)據的準確性。另外通過GPS模塊，可以檢測移動終端與GPRS的連接狀態(tài)，防止移動終端與GPRS網絡分離。

　　純電動汽車的移動對GPRS網絡的數(shù)據傳輸會產生一定影響，車輛的移動會導致信號接收端產生偏差，移動的速度越大，這個偏差會越大，偏差將導致數(shù)據傳輸錯誤代碼。最后，終端CAN接收并分析BMS的CAN信息和EV的CAN總線信息，獲得電池參數(shù)，EV的速度和位置的信息。

　　4電動汽車遠程服務模型

　　電動汽車遠程監(jiān)控服務系統(tǒng)不同模型部件具有不同功能，基于模型的數(shù)據存儲，可以獲得更多的行駛信息，通過電動汽車歷史行駛數(shù)據和當前位置計算得出行駛里程。電動汽車的位置模型存儲數(shù)據為汽車運動的高度與精度，并對車輛行駛過程中路況的變化進行記錄。電池模型存儲電池的一些常規(guī)系數(shù)，包括電壓電流和電量等，當電動汽車的電池發(fā)生異常情況時，電池模型可以及時發(fā)送反饋信息，保證電動汽車的安全運營。

　　電動機模型存儲電機的速度和功耗等特征參數(shù)，同時對電機的功耗進行實時記錄，了解電動汽車在不同路況的行駛狀況，從而分析純電動車行駛距離與功耗的關系。純電動車遠程監(jiān)控的通信協(xié)議在數(shù)據傳輸與通信中起關鍵作用，因此通信協(xié)議的制定需要根據數(shù)據在通信中的傳輸形式，數(shù)據在監(jiān)控端與數(shù)據中心之前通過數(shù)據包的形式傳送，數(shù)據包包含純電動車的行駛信息和監(jiān)控端的一些異常指令。通信協(xié)議需要對這些數(shù)據和指令的傳輸和調度進行規(guī)劃，不同的調度機具有不同的傳輸效率，因此選擇一種最優(yōu)的調度機制，可以提高通信數(shù)據的傳輸效率，進而提高純電動機遠程監(jiān)控服務系統(tǒng)的整體運行效率。

　　5軟硬件設計

　　5.1軟件系統(tǒng)

　　軟件系統(tǒng)由底層驅動程序和應用軟件組成。監(jiān)控終端軟件系統(tǒng)具有數(shù)據采集，處理，存儲，遠程通訊和系統(tǒng)管理的功能，可以實現(xiàn)各種數(shù)據的現(xiàn)場處理和遠程傳輸。該項目的主要過程包括兩個等待控制命令的線程，使用代碼中的輪詢來檢測線程狀態(tài)，并在發(fā)生問題時進行處理。因此在互斥設計中存在全局變量，每個變量表示相應模塊是否在系統(tǒng)中關閉。設計過程分為四個階段：元件選擇，原理圖設計和PCB設計與測試。它包括最小單片機系統(tǒng)的硬件模塊，CAN總線通信和GPRS通信。軟件包括上層和下層計算機的軟件設計，具有可互換性和可擴展性。上位機軟件是由虛擬儀器工具LabVIEW設計的，它可以連接網絡，控制下位機并記錄數(shù)據。

　　5.2硬件系統(tǒng)

　　純電動車遠程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要是數(shù)據在計算機中的具體傳輸形式，以及數(shù)據傳輸過程中數(shù)據轉化的不同形式。首先在車載終端收集到的數(shù)據信息以數(shù)據幀的形式在數(shù)據鏈路層中傳輸，在GPRS網絡中，數(shù)據通過不同網關進入網絡層，最終通過網絡到達數(shù)據存儲中心。這兩個方面形成了一個交互過程，從而增加了整個系統(tǒng)的靈活性。

　　6結束語

　　從單機直接監(jiān)視控制到多層計算機監(jiān)視控制系統(tǒng)以及分布式，聯(lián)網的智能系統(tǒng)，已在各種企業(yè)中得到應用。利用GPRS網絡實現(xiàn)車輛數(shù)據的無線傳輸，下位計算機具有內置的網絡通信協(xié)議堆棧，可以基于TCP/IP協(xié)議與上位計算機連接。從計算機與車輛ECU之間的通信基于CAN總線通信協(xié)議實現(xiàn)，并在線獲取，分析和處理真實的車輛數(shù)據。上位計算機遵循Windowssocket接口網絡，網絡通信流程建立連接與下位機一起，發(fā)送指令控制下位機中斷并發(fā)送循環(huán)，獲取下位機包發(fā)送后的數(shù)據，并根據定制協(xié)議對數(shù)據包進行處理，顯示和存儲。

　　參考文獻

　　[1]周新宇,姜久春,牛利勇,等.基于GPRS的純電動汽車遠程監(jiān)控終端研究與設計[J].電測與儀表,2013,50(11):96-101.

　　[2]邱新紅.基于GPS+GPRS的電動汽車運營監(jiān)控系統(tǒng)設計研究[J].河北能源職業(yè)技術學院學報(4):64-65.

　　[3]周璞,胡杰強,龔軍.基于GPRS的電動汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)設計[C].第九屆河南省汽車工程技術研討會論文集.2012.

　　[4]王凱,李婉卿.基于GPRS、GPS的電動汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)設計[J].電子制作,2019(08):34-35.

　　作者：曾嶸娟

　　儀表論文投稿刊物：電測與儀表(月刊)創(chuàng)刊于1964年，由中國儀器儀表學會電磁測量信息處理儀器分會主辦。是我國唯一的電工儀器儀表專業(yè)核心科技期刊，主要報道電磁參數(shù)的測量方法，測量儀器、儀表、測試系統(tǒng)以及非電量測量的電測技術。