基于4G网络的电动汽车运行状态远程监控系统设计

基于 4G网络的电动汽车运行状态远程监控系统设计

杨云

柳州铁道职业技术学院

摘要：随着信息技术的飞速发展与进步，给各行各业发展带来一定的挑战与机遇，汽车成为我们生活中不可缺少的一部分，时代的发展与进步，电动汽车正在普遍使用，为了保证电动汽车运行的安全性，会结合实际情况开展一种基于4G网络环境下的远程监测系统。这个系统的应用中会将车载终端采集到的车辆信息以及汽车总线的电池与电机等数据进行整合，同时将数据信息通过车载终端的4G网络发送到监控中心，进而服务器将这些数据进行储存与分析，远程监控可以提供用户的相关信息，查找车辆相关信息，当汽车出现电池故障就会起动报警功能，进而对电动汽车实时监控，具有故障诊断的作用。

关键词：电动汽车；远程监控；4G网络；故障诊断

近几年，国家越来越重视环境问题，为了解决环境污染与能源危机的问题，电动汽车得到飞速的发展，在我们的生活中普遍使用，电动汽车含有大量的电池设备，就有较高的电压与电流功能，因此对部件质量的要求比传统汽车要求更高，但是根据实际情况分析，电动汽车使用的零件质量已经跟不上电动汽车的发展情况，因此电动汽车出现问题的几率就会高于传统汽车。为了保证电动汽车运行的安全性，需要对电动汽车的运行状态进行检测。如果我们采用仪器进行检测工作，就会消耗大量的人力与物力。因此，为了提高故障的诊断速度，需要对电动汽车的运行状态采取远程监控的原则，通过实时检测系统，可以发现法电动汽车在运行中存在的安全问题，查看电动汽车运行状态下的历史数据了解汽车的情况，进而提升电动车的安全性。

一、电动汽车远程监控系统研究背景分析

国际上在电动汽车远程监控研究中已经取得显著的成果，福特汽车公司顺应时代的发展，开发了一种单纯的电动汽车远程监控系统，利用无线网络的优势，对电动汽车的运行情况，进行全面的监控，掌握电池的温度、电压与电流的情况，对这些数据进行分析，进而采取不同的电池管理策略，对电池采取智能化管理^[1]。通过这套监控系统可以及时发现电池中存在的问题，可以延长电池的使用年限。国内的汽车行业对远程监控系统也进行深入的研究，同时取得了阶段性的成效。上海汽车集团开发了一种全新的能源汽车远程监控系统，这个系统的运行可以对车辆实施远程监控，将收集到的数据信息通过远程系统传送出去，诊断汽车中存在的故障，进而评价汽车的整体性能。武汉大学经过不断的研究开发出一种汽车远程监控系统，通过车载终端采集汽车的相关参数，通过这样的方式不仅仅可以在远程监控中监控汽车的运行状态，还会对电动汽车进行定位，保障电动汽车可以安全行驶，当电动汽车发生故障之后，可以向监控中心发出信号，这样监控人员就会收到信息对车辆进行调度。经过实际考核国内外的研究情况，在电动汽车远程监控系统中传输信息号的安全性存在一定的局限性，系统在使用中各方面功能还不完善^[2]。

基于4G环境背景下，设计出一款电动汽车的远程监控系统，这样可以更加准确的对车载客户端进行详细的信息定位，对数据信息进行分析研究，利用4G的通信方式将信息传送到服务器上，服务器会将接受到的信息存储到数据库中，监控系统会结合服务器中接收到的数据信息检查电动车的运行状态，利用服务器与4G之间的联系，将信息传输到管理控制中，与车辆完成交互工作。此系统的研究方向就是利用4G网络信息传播速度快的特点，将汽车进行定位、排查故障等，可以满足用户多样性的需求，系统在使用中可以实现对用户信息的查询、车辆状态信息的查询以及汽车故障报警动能。

2. 远程监控系统结构设计研究分析

车载监控终端系统会通过自身制定的CAN通信协议，对电动汽车的电池与电机进行数据的收集，同时借助GPS的定位模块功能，取得电动汽车的GPS位置信息，结合4G网络的通信特点，将数据信息传送给远程监控中心。远程中心会接收到车载终端采集的数据信息，将这些收集到的数据信息存储方便以后应用，在服务器与定位服务器中应用，这样可以对电动汽车的运行状态、故障信息进行远程的监控。网页客户端可以查看汽车的运行状态与故障信息。

2. 车载终端采集数据信息系统

车载终端采集数据系统主要由4G与GPS两个模块组成。车载通过总线方式与电动汽车保持通信，进而取得电动汽车的数据，利用GPS的模块的应用，可以及时获得电动汽车的GPS信息，并且将这些数据信息进行分析与打包，利用4G网络的方式传输到远程监控中心中，当接收到信息之后，可以执行相对应的操作。

2. 针对服务器客户端数据设计

远程监控系统的实际应用情况，就是利用服务器的终端系统将数据传输过去，并且将这些数据进行解释与分析，从而将这些数据存储在数据库中，与客户端完成数据交叉。服务器终端系统在实际操作中，需要保证数据信息的安全性、可靠性等要求。

数据库在该过程中需要普遍的使用，其中管理的数据信息包括：用户信息、电动汽车的运行情况、电动汽车的故障问题以及车辆的定位等。所以，在数据库中需要建立相对应的数据信息表，例如，用户信息数据表、汽车故障信息报警表或者电池故障数据表等。

1. 用户信息数据表

用户信息数据表包括以下内容，需要将用户名、密码、车牌以及车辆的详细信息受记录在其中，进而创造出用户信息数据表。

2. 电动汽车状态数据表

电动汽车数据表包括汽车的速度、电动扭矩、电机的使用情况以及电池的详细情况，包括输出电流、充电电压与电流等内容。

3. 电动汽车故障信息数据表

电动汽车难免会遇到故障，因此需要制定电动汽车故障报警信息数据表，其中包含的内容主要有，车牌号码、温度差异以及制动系统报警服务系统。

4. 电池故障信息数据表

电池故障信息数据表主要包括；车牌号、数据ID、电池状态以及车载储能装置等信息。

2. 实现远程监控中心系统的策略

在远程监控客户端，监控人员可以通过浏览器的方式登录到监控系统上，这样就可以及时了解电动汽车的运行情况与状态，了解电动汽车故障信息与定位情况，将历史数据进行回访，从而对电动汽车进行远程监控。远程监控系统的开发环境主要在Myeclipse中，首先需要安装一个Java系统，之后在官网上下载软件。在Myeclipse中建立一个综合系统，将所有的配置都安放在其中，进而开启服务器，编制网页客户观资料，进而完成远程监控系统的各项功能，保证电动汽车可以正常运行。

1. 查看用户信息

在客户端的网页上可以查看相对应的信息，验证用户的账号与密码，进而查看本人车辆的相关信息，例如用户名、姓

2. 电动汽车的运行状态监测

电动汽车的安全性关系到每个用户，与家庭的幸福具有紧密的联系，如果对电动车采取远程天空功能就会解决用户这些顾忌。互联网技术的快速发展，越来越多的人拥有汽车，使用过程中要求用户与汽车进行互动，可以增加用户的安全感。状态监测系统其实就是用户可以利用网页端查看汽车的详细情况。可以实际查看汽车行驶的车速、电池含量以及电机使用情况，为客户出行提供保障，以免意外与风险的发生。

3. 汽车故障报警系统

电动汽车远程设计中会设定故障报警设备，这项功能主要根据相关法律制定而成的，通过报警界面的监控，可以及时发现汽车的故障在哪里，例如，温度差异、电机控制器的温度等内容，通过界面可以看到。如果界面上的状态显示出绿色，就表示没有故障，如果显示出现红色，就显示存在故障，需要马上处理。通过这个方法可以快速发展电动汽车的问题，找出存在的安全隐患，保证车辆可以正常行驶。

4. 电池故障报警系统

电动汽车在行驶过程中主要依靠电池的纯电作为汽车能源，目前，电池技术发展仍然处于落后的阶段，电池动力安全性不高，容易引起一些事故，因此需要对电池信息进行监控。通过不断研究与设计，可以通过界面指示对电池故障进行监控，了解实际故障情况。

5. 电动汽车的实时监控定位系统

电动汽车在运行中的定位装置非常重要，运行位置可以通过百度地图显示出来，可以随时看到电动汽车的运行状态。如果这个过程使用专业的商业软件进行交互工作，价格会很贵的。网络技术的飞速发展，百度地图具有很强的开放性，因此用户可以下载免费使用的百度地图，申请一个属于自己的账号密码，与汽车账号相对应实现交互。

结论：综上所述，基于4G网络环境背景下，设计电动汽车的监控系统，该监控系统主要采取车载终端和远程监控中心组成，通过远程监控可以找到车辆信息，了解电动汽车的运行情况、电池的使用情况与故障报警系统，及时发现电动汽车存在的安全隐患，进而采取相对应的解决策略，当故障出现之后可以及时提醒用户要进行维修，保证电动汽车安全行驶。

参考文献：

[1]林伟华,张向文.基于4G网络的电动汽车运行状态远程监控系统设计[J].桂林电子科技大学学报,2018,38(5):394-400.

[2]张震宇,李云红,李欢.基于4G通信的智能充电桩远程控制系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2018,18(8):52-55.