基于GPRS下纯电动车远程监控系统研究

　　摘要：本文基于GPRS网络进行纯电动车远程监控系统设计，通过总体结构设计以及软硬件的设计，阐述远程监控系统的工作原理与具体流程，对纯电动车远程监控系统的进一步研究具有指导意义。

　　关键词：GPRS;远程监控;远程服务;车载控制器

　　1远程监控系统的重要性

　　当今世界，科学技术进步迅速，人类生存环境局势严峻，世界各国越来越提倡绿色环保的概念，所以，电动汽车越来越受欢迎，为人们的生活提供了极大的便利。而电动汽车运行的调度与运营状况关乎这项新能源汽车的进步，尤其是电动汽车远程导航系统的布局和应用，基于GPRS网络以及GPS技术实现了电动汽车与监控中心的双向通讯，这为纯电动车的发展提供了强大的技术支持。电动汽车的普及极大地方便了人们的日常旅行，目前，使用车辆联网技术来监测电动汽车的状态是一种安全有效的方法。

　　传统的远程监控系统的实现通常需要自行建立和维护有线或无线网络，维护成本较高。现如今嵌入了UDP和IP协议，并采用了GPRS网络作为沟通渠道。具有速度快，可靠性高，运行成本低，维护成本低的优点。定位数据由GPRS上传到监控平台，监控平台由C/S程序设计，GUI由MFC开发。在监控平台中，功能包括根据时区实时显示车辆位置和回放车辆位置。另外，为了确保电动汽车的安全，提供了警报，报警，设置电子围栏的布局等遥控功能，以确保电动汽车的安全。为了提高GPS定位数据的准确性，本主题使用定位数据状态符号和定位因子方法在车辆终端中进行一次滤波，以减少由许多干扰源引起的误差，在速度约束卡尔曼滤波器的基础上进行了更好的改进。

　　2电动汽车远程监控和服务系统设计

　　2.1系统拓扑系统

　　电动汽车远程监控系统的拓扑结构系统拓扑系统是首先通过传输安装在电动汽车上的远程监控车辆终端收集电动汽车运行的动态数据，运行在数据中心的服务器基于GPRS网络通信接收监控端发来的动态数据包，最终结合图形化界面运行在个人PC上的远程监控客户端。传输过程中的数据在数据中心存储并处理车辆终端上传的数据，处理包括当前运行电动汽车的实时参数和电池状态，并为电动汽车动态规划最佳路线，提高电动汽车的运营效率。监控中心访问服务器向驾驶员提供信息显示和路线规划图。在远程监控端与数据中心以及电动汽车客户端之间的数据传输与通信为双向传输，可以提高系统效率与系统运行的稳定性。

　　2.2远程监控设计

　　远程监控端需要实时接收来自电动汽车的的动态数据，通过分组将这些数据打包成数据包，之后经由GPRS网络分组转发到数据中心。远程监控端还需要对一些数据的异常变换进行预警，包括实时温度，电池功耗异常等，为用户提供电动汽车参数的实时监控。远程监控端的数据传输是典型的C/S和B/S的混合结构，客户端向服务器发送数据请求，服务器分析请求并响应请求，将数据显示给用户。另外监控端的定位功能，需要使用B/S结构下地图信息显示系统，位置信息参数的显示功能通过B/S结构的交互实现，地图信息的信息展示功能通过C/S结构实现。

　　2.3车辆终端设计

　　车辆终端需要监控汽车的运行实时参数，对接收到的数据，通过GPRS网络传输到服务器。车辆终端实时监控的数据包括行驶路径以及行驶里程的车辆位置信息，GPS模块与服务器端相结合实现车辆定位。车辆终端主要有具有高速处理性能的单片机作为主控部件，可以高效处理大量实时数据。对于电动汽车运行时的故障信息，车辆终端向服务器发送预警命令，服务器接收命令后向数据中心发送反馈。车辆终端还包括flash模块，对指令和数据进行存储和转发。通过各个模块的相互结合，车辆终端实现数据上传的高速性能。

　　2.4服务器体系结构

　　服务器的系统体系结构应该是安全，可靠，可定制，可扩展和可维护的。服务器主要有三个功能：对数据的存储，数据通信指令的解码，提供数据在数据中心和车辆终端之间传输的接口。数据存储的结构为普通队列结构，同时为每个队列配置一个系统文件，方便数据传输的查找。通信指令的解码是对接收到的数据源分解并进行重新组合，形成计算机可识别的通信数据与指令。服务器中的传输接口是通过配置文件进行接口调用与分配。另外，服务器还对网络传输协议进行统一规，有利于通信的灵活传输。

　　3GPRS结构分析

　　GPRS技术是一种分组数据交换通信技术，是在移动通信的基础上，增加传输节点和无线分组基站。数据通过数据包的形式在各基站之间传输，在外部网络之间的传输是通过各个站点之间的分组转发技术。内部网络通过SGSN，GGSN和PCU等部件进行分组数据的控制。SGSN的主要工作是处理MS，然后利用逆向工作原理进行业务统计，GGSN首先从MS接收信息，主要用于建立SGSN和BBS之间的紧密连接，然后向MS提供完整的服务。GPRS模块结合GPS模块可以实现定位功能，对传输通道中的数据包进行定位分析，读取定位参数。这种定位可以避免因移动信号的不稳定影响带来的数据丢失，从而使数据与GPS网络达到统一，进而保证GPRS网络中数据的准确性。另外通过GPS模块，可以检测移动终端与GPRS的连接状态，防止移动终端与GPRS网络分离。

　　纯电动汽车的移动对GPRS网络的数据传输会产生一定影响，车辆的移动会导致信号接收端产生偏差，移动的速度越大，这个偏差会越大，偏差将导致数据传输错误代码。最后，终端CAN接收并分析BMS的CAN信息和EV的CAN总线信息，获得电池参数，EV的速度和位置的信息。

　　4电动汽车远程服务模型

　　电动汽车远程监控服务系统不同模型部件具有不同功能，基于模型的数据存储，可以获得更多的行驶信息，通过电动汽车历史行驶数据和当前位置计算得出行驶里程。电动汽车的位置模型存储数据为汽车运动的高度与精度，并对车辆行驶过程中路况的变化进行记录。电池模型存储电池的一些常规系数，包括电压电流和电量等，当电动汽车的电池发生异常情况时，电池模型可以及时发送反馈信息，保证电动汽车的安全运营。

　　电动机模型存储电机的速度和功耗等特征参数，同时对电机的功耗进行实时记录，了解电动汽车在不同路况的行驶状况，从而分析纯电动车行驶距离与功耗的关系。纯电动车远程监控的通信协议在数据传输与通信中起关键作用，因此通信协议的制定需要根据数据在通信中的传输形式，数据在监控端与数据中心之前通过数据包的形式传送，数据包包含纯电动车的行驶信息和监控端的一些异常指令。通信协议需要对这些数据和指令的传输和调度进行规划，不同的调度机具有不同的传输效率，因此选择一种最优的调度机制，可以提高通信数据的传输效率，进而提高纯电动机远程监控服务系统的整体运行效率。

　　5软硬件设计

　　5.1软件系统

　　软件系统由底层驱动程序和应用软件组成。监控终端软件系统具有数据采集，处理，存储，远程通讯和系统管理的功能，可以实现各种数据的现场处理和远程传输。该项目的主要过程包括两个等待控制命令的线程，使用代码中的轮询来检测线程状态，并在发生问题时进行处理。因此在互斥设计中存在全局变量，每个变量表示相应模块是否在系统中关闭。设计过程分为四个阶段：元件选择，原理图设计和PCB设计与测试。它包括最小单片机系统的硬件模块，CAN总线通信和GPRS通信。软件包括上层和下层计算机的软件设计，具有可互换性和可扩展性。上位机软件是由虚拟仪器工具LabVIEW设计的，它可以连接网络，控制下位机并记录数据。

　　5.2硬件系统

　　纯电动车远程监控系统的硬件系统主要是数据在计算机中的具体传输形式，以及数据传输过程中数据转化的不同形式。首先在车载终端收集到的数据信息以数据帧的形式在数据链路层中传输，在GPRS网络中，数据通过不同网关进入网络层，最终通过网络到达数据存储中心。这两个方面形成了一个交互过程，从而增加了整个系统的灵活性。

　　6结束语

　　从单机直接监视控制到多层计算机监视控制系统以及分布式，联网的智能系统，已在各种企业中得到应用。利用GPRS网络实现车辆数据的无线传输，下位计算机具有内置的网络通信协议堆栈，可以基于TCP/IP协议与上位计算机连接。从计算机与车辆ECU之间的通信基于CAN总线通信协议实现，并在线获取，分析和处理真实的车辆数据。上位计算机遵循Windowssocket接口网络，网络通信流程建立连接与下位机一起，发送指令控制下位机中断并发送循环，获取下位机包发送后的数据，并根据定制协议对数据包进行处理，显示和存储。

　　参考文献

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　　[4]王凯,李婉卿.基于GPRS、GPS的电动汽车远程监控系统的开发设计[J].电子制作,2019(08):34-35.

　　作者：曾嵘娟

　　仪表论文投稿刊物：电测与仪表(月刊)创刊于1964年，由中国仪器仪表学会电磁测量信息处理仪器分会主办。是我国唯一的电工仪器仪表专业核心科技期刊，主要报道电磁参数的测量方法，测量仪器、仪表、测试系统以及非电量测量的电测技术。