何 秦，解迎剛，趙明朗

（北京信息科技大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，北京 100101）

0 引 言

截至2020年6月，全國(guó)汽車數(shù)量已達(dá)到3.6億輛，其中2.7億輛為乘用車。隨之而來(lái)產(chǎn)生了很多問(wèn)題，如交通事故頻發(fā)和尾氣排放導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染等。為加強(qiáng)車輛的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控和信息采集，本文基于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了車輛自檢信息上報(bào)系統(tǒng)，使用OBD獲取車輛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并由物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)上傳到平臺(tái)，便于監(jiān)測(cè)車輛污染排放以及共享汽車實(shí)時(shí)車輛的檢測(cè)情況。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的車輛信息自檢監(jiān)控系統(tǒng)，利用OBD與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)開(kāi)發(fā)板連接，獲取汽車的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。采集的OBD數(shù)據(jù)通過(guò)4G傳輸方式發(fā)送至云服務(wù)器，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于SQL Server服務(wù)器?；谖锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的車輛自檢信息上報(bào)平臺(tái)從數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)取數(shù)據(jù)，在平臺(tái)頁(yè)面進(jìn)行顯示，便于車主更加直觀地了解車輛當(dāng)前的數(shù)據(jù)，為判斷車輛故障情況以及尾氣排放量提供依據(jù)。車輛信息自檢系統(tǒng)為我國(guó)汽車行業(yè)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展提供了良好的思路。

通過(guò)4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)獲取OBD數(shù)據(jù)和定位信息，以TCP協(xié)議方式傳輸至云服務(wù)器，Service程序?qū)⒔邮盏奈锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)開(kāi)發(fā)板數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于云端SQL Server服務(wù)器，借助.net編寫(xiě)的網(wǎng)站從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取數(shù)據(jù)并顯示。系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框架

基于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的車輛信息自檢監(jiān)控系統(tǒng)各框架功能如下：

（1）OBD模塊。利用OBD模塊獲取車輛信息，并與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)開(kāi)發(fā)板連接，獲得汽車的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，便于使用者隨時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況、尾氣處理工作狀態(tài)和燃油情況等。

（2）物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)開(kāi)發(fā)板。網(wǎng)關(guān)模塊是系統(tǒng)硬件的組成部分，該模塊可取出OBD真實(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)4G建立TCP連接，在云服務(wù)器端設(shè)置TCP監(jiān)聽(tīng)，將讀取的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

（3）服務(wù)器。服務(wù)器系統(tǒng)可從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)顯示頁(yè)面進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。通過(guò)身份驗(yàn)證后進(jìn)入云服務(wù)器，訪問(wèn)默認(rèn)服務(wù)器IP地址，進(jìn)入登錄頁(yè)面，輸入賬號(hào)密碼后可進(jìn)入數(shù)據(jù)顯示頁(yè)面，查看實(shí)時(shí)車輛數(shù)據(jù)。

通過(guò)計(jì)算機(jī)登錄服務(wù)器后，車主即可進(jìn)入系統(tǒng)查看數(shù)據(jù)。系統(tǒng)Web端主要包括以下功能：

（1）啟動(dòng)系統(tǒng)；

（2）登錄華為云服務(wù)器；

（3）登錄本地IP地址；

（4）訪問(wèn)車輛信息顯示頁(yè)面。

Web端系統(tǒng)流程如圖2所示。

圖2 Web端系統(tǒng)流程

在本設(shè)計(jì)中，服務(wù)器持續(xù)接收上傳的TCP數(shù)據(jù)，GPS模塊持續(xù)獲取GPS定位信息，OBD模塊持續(xù)獲取OBD數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的任務(wù)關(guān)系如圖3所示。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)任務(wù)關(guān)系

2 系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)顯示頁(yè)面動(dòng)態(tài)顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的效果如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)顯示頁(yè)面

車輛在行駛過(guò)程中，汽車狀態(tài)（ACC、熄火、點(diǎn)過(guò)）和具體數(shù)據(jù)值（發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、汽車速度、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、燃油系統(tǒng)狀況等）可以列表的形式顯示，如圖5所示。

圖5 車輛具體數(shù)據(jù)值

3 結(jié) 語(yǔ)

雖然我國(guó)一直致力于提高車輛工程技術(shù)，并且取得了顯著的效果，但與部分歐美國(guó)家相比，差距較明顯。OBD技術(shù)日趨成熟，設(shè)計(jì)的車輛信息自檢監(jiān)控系統(tǒng)可以檢測(cè)相關(guān)車輛元器件是否正常工作，通過(guò)計(jì)算得到正常行駛過(guò)程中車輛尾氣的排放量。同時(shí)，該系統(tǒng)還能監(jiān)測(cè)車輛當(dāng)前情況，如是否存在故障、故障原因等。該系統(tǒng)對(duì)于保障車主人身、財(cái)產(chǎn)安全具有較好的效果，更對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。