基于可靠性的电动汽车监控系统设计与实现

【前言】基于可靠性的电动汽车监控系统设计与实现由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。一、电动汽车监控系统的框架 1、监控系统的框架 在监控系统中软件的框架可以为用户提供一个具有基础功能和良好设计，通过对框架的定制可产生满足客户具体需求的应用，可以对系统中比较普遍的行业基础的功能进行实现，具有良好的复用特性，能很好的提高系统的整体的可...

摘要:针对电动汽车监控的安全性和可靠性要求，通过分析电动汽车监控的特点，提出一种电动汽车监控系统的设计方案。首先，在系统设计中应用框架和设计模式，提高系统中的设计和代码复用性;其次，通过本地监控与远程监控平台相结合方式，实现设计；最后，引入GPS和Zigbee通信方式，提高信息通信可靠性。通过以上三种方式，实现系统可靠性和安全性的提升。本文就介绍了其系统的应用情况。

关键词:电动汽车；监控系统；设计与实现

中图分类号：U469文献标识码： A

引言

电动汽车采用电力作为动力，能够有效降低二氧化碳的排放量，具有清洁、环保的优点，日渐受到人们的认可。同时，随着石油价格的不断上涨，电动汽车的成本优势也日渐明显，在人们的日常生活中的应用也越来越广泛。发展电动汽车是中国的重要产业政策，是实施可持续发展和新能源战略的战略决策。目前，国内的电动汽车正处于示范运行和考核阶段，本文对于现有的电动汽车监控系统的功能要求进行了分析。

一、电动汽车监控系统的框架

1、监控系统的框架

在监控系统中软件的框架可以为用户提供一个具有基础功能和良好设计，通过对框架的定制可产生满足客户具体需求的应用，可以对系统中比较普遍的行业基础的功能进行实现，具有良好的复用特性，能很好的提高系统的整体的可靠性和实用性。由于完全重新的设计和开发一个新的框架需要耗费大量的人力和物力，成本相当高昂。所以，我们可以通过分析电动汽车监控的异构环境中信息交互、共享和互操作的基本特征，进行统一的改进和变革。

2、监控系统框架中设计模式的应用

在系统的设计和开发中，大量应用设计模式，可有效提高系统研发效率和可靠性，降低系统的开发成本。设计模式是软件的设计和开发中设计经验的总结和提炼。使用设计模式可重用代码，让代码更容易理解和阅读，保证代码的可靠性，也是提高系统的可靠性的重要手段之一。在电动汽车监控系统中，根据组件发出的信息，匹配通信的组件是最为普遍的通信通知方式。通信组件之间的通知方式是其中的关键。以前的组件通信适配模式，是通过轮询的方式实现通信组件匹配。该种方式效率低下，通信的速度和实时性受到较大的限制。应用观察者设计模式建立一种组件之间的通知依赖关系，一个对象(目标对象)的状态发生改变，所有的依赖对象(观察者对象)都将得到通知。命令模式把一个请求或者操作封装到一个对象中。命令模式允许系统使用不同的请求把客户端参数化，支持事务功能。适配器模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些组件和对象可以在一起工作。适配器模式可应用于组件适配器模式的实现当中。其他的访问者模式、工厂模式、责任链模式和装饰模式等均可广泛应用系统的设计和开发中，提高系统设计和开发效率，改善系统的可靠性，降低研发和维护成本。

二、系统方案

1、通信方式

远程监控系统的本质差异是由所采用的通信方式决定的，其可靠性和稳定性直接影响系统的正常运行以及系统的性能。电动汽车移动范围广、流动性大、分散程度高，就需要使用先进的GPS和Zigbee信号来进行范围的覆盖和信号的接收来保证电动车实时监控的可靠性和实时性。

2、电动汽车监控模式

根据车辆运行状态的不同，充换电站监控系统主要包括两种模式:车辆运行模式、车辆充换电模式。车辆运行模式是电动汽车运行的默认模式，车辆处于运行状态，可正常驾驶。车载终端实时记录车辆运行数据，并通过无线网络实时上传监控。当电动汽车停止运行，进入充换电状态时，车辆不能驾驶，进入充换电模式，车载终端实时记录电动汽车的充换电数据和运行状态数据并上传。

三、系统的实现

1、电动汽车监控平台

电动汽车监控平台主要由数据服务器、前置通信服务器以及监控工作站组成，完成数据的采集、处理、存储、图形化数据展示以及远程命令控制等功能。监控平台的软件结构分为系统平台层、公共服务层、应用层3层，为了适应不同地区、不同用户的需求，监控平台兼容Linux, Unix和Windows等多种主流操作系统，支持跨平台和混合平台操作。系统平台层为系统提供数据库访问服务和通用的网络通信支撑平台，通信平台基于标准的网络互联协议TCP}IP，以提高网络通信及异种操作系统平台数据交换的可靠性。

2、电动汽车监控

电动汽车的车辆状态监控通过车载终端来完成的。车载终端主要实现车辆状态数据的采集、处理、监控展示以及监控数据的上传操作。车载终端通过CAN总线与电动汽车内的各

个功能部件通信，读取车辆内的电动汽车电池状态数据、行驶里程、GPS位置等信息。监控通过CAN总线读取监控数据，并通过通信模块将车辆数据发送到充换电站监控和监控平台中。

3、通信的方式

通信层主要由数据通信管理机，数据集中器等组成，主要完成数据的转发与控制命令的下发。本系统包含三种基本通信组网方式:

（1）车载终端与充换电站通过Zigbee无线通信和GPRS通信将电动汽车中采集的数据实时上传到充换电站中;

（2）通过 GPRS移动无线网络实现车载终端与监控平台之间的直接通信，对电动汽车运行状态进行监控;

（3）充换电站监控过GPRS移动通信网络和以太网与监控平台进行通信，将充换电站中监控和存储的数据上传到数据远传集中器，数据远传集中器将数据推送到监控平台。这三种通信组网方式以充换电站监控监控和电动汽车监控为核心，相互配合，完成对电动汽车的监控。

此外为降低数据传输的网络资费，提高网络数据传输的有效性和可靠性，将监控数据进行传输优先级划分，将温度、车辆速度、车辆地理位置、关键报警信息等重要性较高的数据作为一级数据，通过GPRS每10秒上送监控管理系统一次。其他车辆动力系统运行状况、动力电池运行统计信息作为二级数据，每分钟上送监控平台一次。

4、系统应用

在该系统中，工作人员可以通过Gls地图对电动汽车的运行车辆进行监控，查看当前运行车辆的位置、故障报警信息和运营车辆的类型等信息。在车辆监控中，对车辆的行驶里程、速度、电动汽车进行远程控制操作。在用户信息模块中对车辆的用户姓名、手机号码、车牌号码、车辆类型等进行管理。工作人员还可以通过Gls监控模块中的车辆基本信息和电池信息监控画面监视充换电站中动力电池的输出电压、电流、电量，以及各个单体电池的电压、温度信息。对充换电站中的充电桩、充电机和换电设备进行有效监控。

该系统采集和存储电动汽车的运行参数，对电动汽车的运行进行有效的监控。为全面考核和分析现有电动汽车的技术经济性和整车可靠性，进一步完善电动汽车的设计和运营管理提供支持。此外该系统对电动汽车对运营基础数据进行积累，开展电动汽车运营经济性运营分析，可以为后续出台电动汽车相关标准做数据支撑。电动汽车监控系统存在着海量数据的采集和存储，可根据用户需求，对数据进行统计提炼，为进一步的研究，如电动汽车负荷预测、充电站布点规划等提供数据支撑。

结束语

如何以相对较低成本提高电动汽车运行的安全性和可靠性，是目前电动汽车产业全面推广和发展面临的一个关键性问题。本文从电动汽车监控系统设计出发，大量应用框架和设计模式，采用本地监控与远程监控平台相结合的监控方法，应用GPRS与Zigbee相结合的通信组网方式对电动汽车进行监控，并对通信信息进行压缩和加密，提高电动汽车运行的安全性和可靠性。在设计过程中，参考电力监控系统的技术实现路线及发展趋势，应用框架和设计模式的设计思想，设计了本系统，提高系统的可靠性和可维护性，降低系统的开发维护成本。对于系统大量应用的分层设计，采用本地和远程监控平台相结合方法，优化分层设计，提高系统的整体的性能和可靠性。

参考文献

[1]张明江,袁弘,王滨海,李建祥.基于可靠性的电动汽车监控系统设计与实现[J].《制造业自动化》,2014,(9).

[2]窦汝振,李磊.基于CAN总线的电动汽车用电机监控系统的研究[J].《电机与控制应用》,2007,(11).