大数据背景下新能源车辆远程监控与服务平台的设计与应用.pdf

自2012年国务院发布节能新能源车辆产业发展规划（2012-2020年）以来，我国新能源车辆产业坚持纯新能源驱动战略，产业发展取得举世瞩目的成绩，技术水平显著提升，产业体系日趋完善，产销量、保有量已连续4年居世界首位，汽车新能源化水平跻身世界前列，网联化、智能化发展势头强劲。随着新能源车辆进一步的推广应用，采集、处理汽车实际运行数据需求越发凸显：政府部门组织做好新能源车辆补贴领取、推广和运行工作，督促新能源车辆行业健康发展，必须以实际运行数据为依据；汽车厂商维大数据背景下新能源车辆远程监控与服务平台的设计与应用在经济增长和社会进步带动生活水平提高的同时，能源短缺和环境污染也造成了深刻的能源环境问题，是当前人类社会面临的重大问题。新能源车辆的产生和发展，为人类解决能源环境问题提供了新的思路。然而，在多信息源融合的过程中，大规模新能源车辆的投入运行会产生海量异构化数据，做好数据的采集、存储、抽取和分析等工作成为了政府、汽车厂商等的“当务之急”。本文顺应市场需求，基于大数据的背景，提出、设计并实现了新能源车辆远程监控与服务平台，并取得了较好的应用效果。中国运载火箭技术研究院窦海霞罗业航天新长征大道科技有限公司何枫护和改进设计，需要通过实际运行验证新技术和动力系统可靠性，了解稳定性情况；消费者使用管理期间，需要了解汽车保养提醒、故障预警和诊断、周边充电桩情况、汽车实时充电情况等数据。然而，每辆新能源车辆年产约1GB数据，100万辆车每年就会产生1PB（1000TB）数据，要实现这些数据的实时检索、挖掘、处理，满足各方使用需求，有效支撑汽车售后服务、涉车应用产业链等服务，成为政府/汽车整车厂商/电池厂商/动力总成厂商等的“当务之急”。为此，中国运载火箭技术研究院所属的航天新长征大道科技有限公司顺应市场需求，助推中国智能制造，开展了基于大数据的新能源车辆远程智能监控和服务平台建设、推广工作。一、建设方案1.系统架构新能源车辆远程监控与服务平台工程由汽车智能感知终端、车辆云数据中心、车辆大数据分析平台、监控与运营中心4部分组成，系统架构见图1。2.主要功能（1）汽车智能感知终端采集汽车信息和位置信息，通过无线网络上传汽车信息到汽车云数据中心，并接收云数据中心下传的指CIVIL-MILITARY INTEGRATION ON CYBERSPACE网信军民融合172022年11-12月 令，具备CAN总线数据采集、北斗/GPS导航定位、2G/3G/4G等无线数据通信、汽车远程控制、远程汽车故障诊断与提醒和SD卡数据记录存储等基本功能，符合国标GB/T32960电动汽车远程服务与管理系统技术规范中对新能源汽车信息采集和数据协议方面的要求，能够对汽车进行高效监管和远程控制，满足汽车导航、定位、轨迹回放查询应用需求，满足新能源车辆研发和运营中数据采集、存储和数据积累需求，满足新能源车辆安全预警、报警提醒的应用需求，满足维修保障、调度管理、售后服务管理的应用需求。（2）车辆云数据中心采用云计算技术，采集、存储和管理新能源车辆产生的各类数据，支持6万台汽车智能感知终端并发访问，提供第三方开发的开放式平台，支持不同厂商设备接入，满足不同层次大容量业务运营需要，具备快速升级、快速定制、服务稳定和结构容错性强、信息安全、开放性等特点，能为客户提供价值服务与增值业务。车辆云数据中心主要由数据中心服务器集群、云服务支撑平台和数据服务支撑平台组成，具体架构见图2。其中，数据中心服务器集群由多套服务器组成，为整套系统提供底层硬件支撑环境；云服务支撑平台管理资源，将其转化为存储资源池、计算资源池、网络资源池，向上层平台及应用系统提供服务；数据服务支撑平台为应用服务层提供数据访问和计算服务接口。（3）车辆大数据分析平台依据业务需求，结合自定义的分析流程、参数对应关系，对采集到的汽车数据进行数据建模（如汽车工况、故障报警、驾驶习惯、充电习惯、出行时段等模型）、数据处理和分析，以图表等可视化形式展示分析结果，便于客户决策，并通过该平台验证汽车厂商各种新技术、动力系统的可靠性、稳定性，汽车厂商研发部门通过采集回传的数据进行分析，可以优化和改进设计，改善用户体验。车辆大数据分析平台主要由数据源、数据抽取、数据仓库、信息服务、可视化应用等模块组成，具体架构见图3。其中，数据源数据获取来源主要有两部分，一部分是从汽车智能感知终端获取，另一部分是从外部Excel、Txt等文本数据导入；数据抽取（ETL）主要是从数据源抽取数据，并转换、存储到数据仓库中；信息服务包括OLAP引擎、数据挖掘引擎和元数据管理等；可视化应用是通过多维报表系统实现数据的统计分析、并进行数据挖掘，提供有价值的经营分析和决策报告。（4）监控与运营中心监控与运营中心根据Web前端的显图1系统架构图汽车智能感知终端OICE OF THINK TANKS智库之声V18NOVEMBER-DECEMBER 2022示信息，对汽车平台中的数据进行实时监控，并对告警信息进行处理，必要时对历史信息进行查询分析。从广义上看，监控与运营中心涉及范围较多，包括汽车监控、呼叫中心、客户关系管理、数据增值服务、公共充电站、4S与服务站、公共信息接入、广告投放等方面，具体架构见图4。在统一规划基础上进行了分步实施、逐步完善，前期可实施最核心的汽车监控服务和售后服务保障两个模块。其中，监控服务模块包括汽车状态查询、历史数据查询、汽车轨迹回放、电池管理、汽车远程控制、图2车辆云数据中心架构图3车辆大数据分析平台架构故障诊断统计分析、能耗统计分析、驾驶行为统计分析、故障报警提醒、汽车全生命周期信息管理、智能感知终端管理、用户管理、充电站管理等功能；售后服务保障模块（含呼叫中心）主要接收系统上报的故障或是400电话输入，按照售后服务流程开展售后服务保障工作。二、应用情况航天新长征大道科技有限公司新能源车辆远程监控与服务平台经过多年发展，先后承建了多家企业与政府有关车辆远程监控与服务方面的建设工作。镇江市新能源基础设施监管服务平台于2017年9月建成，在新能源车辆远程监控与服务平台四部分内容基础上，增加了充电设施监控、补贴运营平台等特殊业务需求内容，主要提供CIVIL-MILITARY INTEGRATION ON CYBERSPACE网信军民融合192022年11-12月 新能源车辆运行数据的实时采集、管理、定位、报警、统计分析等功能，充电桩运行数据采集、定位、报警等功能，基于手机App向车主提供充电支持和管理服务功能，企业平台接入及政府补贴审核发放功能等。截至2022年10月，共接入车企平台47家，对接成功的新能源车型共计185种，汽车5400余辆，接入充电设施运营企业12家，支持汽车补贴申报6763次，充电站补贴申报154次，有力支撑了当地新能源车辆及充电基础设施建设。图4广义的监控与运营中心组成内蒙食药监局车辆监管平台于2018年2月建成，面向非新能源汽车，内容包括平台车辆感知终端、车辆云数据中心、监控与服务中心三部分内容，主要提供汽车运行数据的实时采集、管理、定位、报警及车内外视频监控信息等的存储管理与查看功能，截至2022年11月，运行新能源车辆600余辆。铁塔能源有限公司电池溯源平台于2019年12月建成，在新能源车辆远程监控与服务平台四部分内容基础上，增加了车载动力电池溯源服务内容，主要提供针对新能源车辆及其车载动力电池运行数据的实时采集、管理、定位、报警、统计分析等功能；具备历史数据存储管理与查询能力；提供针对车用动力电池的健康分析、寿命预测、溯源信息管理等功能，完整地支持了铁塔能源公司的为满足铁塔公司针对电池资产的管理、溯源需求，保证动力蓄电池产品来源可查、去向可追、状态可知、节点可控。截至2022年11月，运行新能源车辆12000余辆。根据中国汽车工业协会报道，2019年全国新能源车辆销量达120.6万辆，占全国汽车总销量总体销量约4.7%，2020年底工信部发布了新能源车辆产业发展规划（2021-2035年）（征求意见稿），明确到2025年全国新能源车辆销量占比要达到20%，有条件自动驾驶智能网联汽车销量占比30%；到2030年，新能源车辆销量占当年汽车总销量的40%，有条件自动驾驶智能网联汽车销量占比70%。因此，新能源车辆远程监控与服务平台应用前景广阔，后续将随着市场需求进一步完善并推广应用。OICE OF THINK TANKS智库之声V20NOVEMBER-DECEMBER 2022