勵敏

摘要：互聯(lián)網大數據時代將會給汽車維修檢測行業(yè)帶來根本性的變革，傳統(tǒng)汽車故障維修不透明、尋找故障困難以及檢測不精準等問題將會大大改善。在車聯(lián)網環(huán)境下，通過移動終端就可以實現(xiàn)汽車故障檢測，這將成為未來汽車故障檢測的主要方向。本文提出了一種基于Spring Boot 與 OBD的車聯(lián)網汽車故障檢測系統(tǒng)，對系統(tǒng)的應用進行了研究。

關鍵詞：車聯(lián)網;汽車故障檢測;在線診斷;智能汽車

0? 引言

中國汽車市場在三年前就已經實現(xiàn)了萬億規(guī)模，同時，汽車互聯(lián)網用戶市場正在逐漸形成，在線上進行汽車維修保養(yǎng)將會開啟21世紀汽車新紀元，車聯(lián)網將會成為汽車產業(yè)的新潮流。車聯(lián)網在汽車故障檢測中的應用關鍵是互聯(lián)網業(yè)務和大數據業(yè)務的融合，如何既提升其智能性，又給用戶帶來良好的用戶體驗，還能夠確保車聯(lián)網過程中汽車的安全就是本文要研究的主要問題。因此本文基于一種新的Spring Boot框架設計，該框架具有如下優(yōu)點：自動配置和簡化配置，能夠創(chuàng)立獨立的程序，無冗余代碼生成，編碼功能強大，系統(tǒng)集成性好，能夠融合當前最新的數據庫，開發(fā)多個功能框架。

1? 車聯(lián)網對于汽車故障診斷的深刻影響

車聯(lián)網將會深刻地影響了整個汽車產業(yè)，創(chuàng)建新的智能交通網絡，推動智能汽車產業(yè)的發(fā)展。未來，隨著車聯(lián)網的發(fā)展，汽車之間將會實現(xiàn)網絡互通，汽車用戶甚至只需要一部智能手機就可以實現(xiàn)對汽車的控制以及故障檢測。尤其是AI技術將會大大地改變智能汽車系統(tǒng)，除了無人駕駛之外，機器學習等技術也在引入，這樣能夠極高地提升車輛的安全性，促進智能行駛的智能化水平提高。近年來，我國智能車載診斷系統(tǒng)發(fā)展迅速，比如上汽集團的SDL，吉利集團的CVC，技術水平日益提高。

相關統(tǒng)計顯示，當前運行的車輛中至少有30%存在故障或者故障隱患，駕駛員單靠經驗不能夠判斷汽車的故障，尤其是剎車片、方向助力、汽車散熱系統(tǒng)等方面的故障，很多汽車都是長期帶著故障運行，這給汽車帶來了嚴重的損害。因此智能OBD模塊應用在車聯(lián)網系統(tǒng)中，通過對汽車各個部件進行檢測，一旦發(fā)生故障就顯示故障碼，故障檢測較為精準。

電控技術的飛速發(fā)展讓車聯(lián)網代替了傳統(tǒng)的人工診斷，不僅故障檢測更為精準，檢測時間更短，而且功能更加強大。傳統(tǒng)汽車設備檢測是離線狀態(tài)下用設備的相關參數進行判斷，這種方面都是事后控制，在發(fā)生故障之后再進行診斷。而在線診斷系統(tǒng)在診斷上具有優(yōu)勢，本文將OBD模塊將Spring框架結合起來，提出了一種新的應用方法。OBD即車載診斷系統(tǒng)，現(xiàn)有OBD系統(tǒng)仍然采用CARB標準，不但統(tǒng)一了診斷協(xié)議和通信協(xié)議，而且統(tǒng)一了DLC和DTC。數據分析能力強大，故障檢測效率高，上傳速度快。

2? 系統(tǒng)需求分析和整體架構

2.1 系統(tǒng)功能需求

用戶登錄模塊，系統(tǒng)給每個用戶設置了獨立的ID，在登錄時，一般都會對應自己的車輛。車輛信息模塊，包含車輛的基本信息、故障信息以及納入到車輛網方面的其它信息，故障信息應該產生完整的故障列表，對發(fā)動機性能、冷卻控制系統(tǒng)性能、供電控制系統(tǒng)性能等方面全方位進行分析，同時對車輛的健康狀態(tài)等因素進行評分，全面監(jiān)管車輛的性能等因素。車輛數據模塊，對車輛的數據進行監(jiān)控，采用CAN總線與OBD控制器相連，通過ELM327與無線設備連接實現(xiàn)數據采集。采集圖形要能夠直觀顯示，方便車主查看各方面的性能，界面具有親和力，而且圖形清晰。車輛監(jiān)控模塊能夠滿足實時傳輸數據的要求，監(jiān)控車輛的狀態(tài)，并且在發(fā)生異常之后能夠及時發(fā)出警報。同時對車輛的行駛記錄進行分析統(tǒng)計，系統(tǒng)記錄車輛的行駛次數和狀態(tài)，各項數據而易于統(tǒng)計。車輛監(jiān)控信息要能夠實時查看車輛的報警次數和各項統(tǒng)計結果，方便車主實時監(jiān)測車輛各方面的信息和記錄，尤其是對車輛維修保養(yǎng)的歷史數據和故障進行記錄。系統(tǒng)管理模塊，能夠對賬戶進行管理，方便用戶修改密碼，進行解綁和更新等操作。此外，系統(tǒng)管理模塊還能夠根據最新的應用進行車聯(lián)網管理，添加各種新的功能。

2.2 數據庫設計

數據庫設計中應該遵循以下幾個原則：

首先是對數據庫進行統(tǒng)一的設計，避免出現(xiàn)數據不一致的狀況，方便對數據進行交叉管理。其次是對數據庫進行規(guī)范化管理，方便開發(fā)人員的管理。因為字段類型豐富，要確保表的命名規(guī)范化，提升簡化程度。第三是車聯(lián)網系統(tǒng)要確保安全性，這是智能汽車網最重要的部分，既要保證系統(tǒng)不崩潰，能夠隨時恢復，又要防止外部攻擊。在此基礎上，要優(yōu)化用戶信息表、車輛基本信息表、車輛數據表、車輛維修記錄表、車輛報警統(tǒng)計表、車輛總體評分表的設計。

2.3 系統(tǒng)其它設計

系統(tǒng)安全設計是車聯(lián)網的重點部分，這一部分的設計核心是系統(tǒng)的加密，本系統(tǒng)對token進行了DES算法加密，對密碼進行了MD5秘鑰加密。車聯(lián)網系統(tǒng)非常容易導致云端攻擊，針對這種情況，要在云端加裝防火墻，使用安全狗等防護軟件，使用殺毒軟件進行病毒防護。采用Memcached緩存設計來減少訪問的數據量，以緩存加載的方式提高網站的響應效率。采用Nginx負載均衡設計提升會話持久化和負載均衡。

2.4 系統(tǒng)開發(fā)框架

軟件采用Spring Boot框架進行開發(fā)，有無線和CAN總線兩種嵌接方式，數據采集通過在OBD上加載一個兼容ELM327控制器模塊，通過藍牙模塊實現(xiàn)數據交互。數據采集的傳輸格式為Json，傳輸過程中流量消耗小。系統(tǒng)總體開發(fā)要本著智能化的原則，提升交互性的同時，確保系統(tǒng)的安全。為了更好地實現(xiàn)開源性，方便開發(fā)，系統(tǒng)采用了MySQL數據庫。

在系統(tǒng)開發(fā)中，要對各個場景進行考慮。車輛在無信號情況下，無法實現(xiàn)對手機的控制，要依靠藍牙進行控制。具體綁定上，主要是靜態(tài)綁定和動態(tài)綁定有兩種方式。系統(tǒng)實現(xiàn)車、車聯(lián)網平臺和用戶移動端的數據交互，確保車輛故障診斷信息能夠暢通傳輸。在系統(tǒng)中，為了提升其智能性的水平，要逐步引入智能技術，提升遠程故障診斷的水平。同時系統(tǒng)還應該具有遠程消除故障的功能，提升診斷設備的精確性。但是需要注意的是車輛的故障碼較多，一輛車的故障碼會超過上萬條，很多故障碼都是自動生成，因此要準確檢測故障碼就需要提升技術水平，各個汽車巨頭之間完善通訊協(xié)議標準，建立更強大的數據庫，將各個故障信息都納入到其中，提升其匹配能力。

3? 核心功能軟件開發(fā)

3.1 系統(tǒng)登錄功能

采用了Mybatis框架，使用Restful風格的編碼方式，采用加密方法約束系統(tǒng)訪問權限，其加密的代碼如圖1所示。

3.2 車輛故障狀態(tài)模塊

當用戶點擊該按鈕時，頁面就會跳轉到車輛的故障狀態(tài)信息，將數據庫的信息存儲于ehicleFaultMapper.xml文件中。除了對故障展示之外，還有對車輛基本信息的評分，包括發(fā)動機、冷卻系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、維修保養(yǎng)等的評分。系統(tǒng)的評分主要包括三個邏輯，ScoreServiceImpl負責服務接口的定義操作，ScoreMapper對數據庫中的各項指標進行查詢，Score實現(xiàn)了數據庫中對Score表的映射。

3.3 車輛數據管理模塊

客戶端先得到OBD故障碼，當故障碼上傳到遠程服務器時，服務器對其進行解析，反應車輛的故障信息。車輛數據管理的處理流程和車輛故障信息的處理流程類似，對車速、冷卻液溫度、發(fā)動機負荷、發(fā)動機怠速等數據詳細記錄，記錄實時各數據時間。車輛數據分析圖因為數據量龐大，因此JFreeChart開發(fā)數據，這樣圖表顯示清晰，實例化程度高，尤其是能夠將圖片直接上傳到頁面，無需要耗費硬盤的資源。在行車記錄情況方面，為了避免數據龐大出現(xiàn)的冗余，要對數據庫進行優(yōu)化，實時展示相關數據。

3.4 車輛信息監(jiān)控模塊

監(jiān)控管理要確保其實時性，因此對于車輛的報警信息統(tǒng)計要高度重視，將OBD集設備將收集到的數據發(fā)送到服務器，如果報警數據超過了設定值，則會給用戶推送報警信息，并且轉移到報警頁面。同時要提升車輛維修保養(yǎng)的信息實時性和準確性，將各大汽車維修保養(yǎng)商家信息納入到其中，其精確度應該包括各方面的保養(yǎng)數據，比如防凍液和機油是否保真等信息都應該納入到系統(tǒng)當中。

3.5 系統(tǒng)管理模塊

提升賬戶管理的水平，嚴格相關認證管理，不僅能夠對車輛已經綁定的設備進行登記，同時還要加強對不良用戶的審查。在關聯(lián)管理中，要能夠對其版本進行更新。系統(tǒng)管理的關鍵是實現(xiàn)和互聯(lián)網端的良好聯(lián)通和安全性，既要實現(xiàn)汽車儀表數字化，能夠實現(xiàn)對中控系統(tǒng)、網管系統(tǒng)、電控系統(tǒng)的全面控制，因此在系統(tǒng)管理上，要采用高速CAN總線，完善相關硬件，強化各項控制指令的應用。

4? 結語

未來車聯(lián)網的智能化程度越來越高，不但能夠實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程診斷和故障檢測，甚至還能夠實現(xiàn)遠程控制和故障消除等，在線就可以提出系統(tǒng)解決方案。在車聯(lián)網系統(tǒng)中，要利用好大數據技術，將互聯(lián)網技術融合到汽車診斷技術之中，提升故障識別的精準度，促進其智能化水平。

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