一種電動汽車車載終端離線數據壓縮緩存系統及工作方法
2023-07-22 14:31:56
一種電動汽車車載終端離線數據壓縮緩存系統及工作方法
【專利摘要】本發明公開了一種電動汽車車載終端離線數據壓縮緩存系統及工作方法，所述系統包括：若干車載終端，若干車載終端通過GPRS無線通信網絡與車載終端數據匯集模塊通信，所述車載終端在遇到GPRS無線通信網絡異常問題，與車載終端數據匯集模塊離線時，將離線數據存儲，在到達充換電站後，車載終端均通過自身攜帶的ZigBee模塊將離線數據壓縮後上傳給充換電站的ZigBee主站節點；本發明能夠在車載終端處於離線運行狀態時，將電動汽車GPS信息和電池數據壓縮緩存，電動汽車在充電站充電時將緩存數據傳輸到集中監控中心，保證車輛運行軌跡和電池運行數據的完整，也滿足了數據還原、開展動力電池放電特性研究的需要。
【專利說明】一種電動汽車車載終端離線數據壓縮緩存系統及工作方法【技術領域】
[0001]本發明屬於電動汽車管理領域，尤其涉及一種電動汽車車載終端離線數據壓縮緩存系統及工作方法。
【背景技術】
[0002]隨著能源危機和汙染問題的加劇，發展和利用清潔能源成為必然趨勢，在此前提下，電動汽車得到了廣泛的研究和發展，尤其是在公共運輸方面的應用，已經取得長足的發展。在電動汽車開發和運營階段，車載終端作為電動汽車重要組成部分，在車輛進行問題跟蹤調試、電動汽車電池運行數據採集方面發揮著重要的作用，是電動汽車充換電服務網絡安全、經濟運行的重要保障。
[0003]目前車載終端的主要功能是採集車輛GPS信息和電池運行數據，通過GPRS或其他無線通訊網絡將數據送至集中監控中心，集中監控中心存儲接收到的GPS信息和電池數據進行實時展示和歷史數據分析。然而，車載終端與集中監控中心通訊可能會出現一些故障，如GPRS信號幹擾、流量不足、網絡故障等，則車輛GPS信息和電池數據無法上送至集中監控中心，車載終端處於離線運行狀態，導致電動汽車運行數據不完整，車輛運行軌跡無法完整展示等問題。
[0004]中國專利201010111130.4公開了一種車載終端，包括通信單元、人機互動單元、GPS單元和處理器，但沒有提出網絡通訊異常狀況下車載終端對數據的處理方法。
[0005]中國專利201210222064.7公開了一種基於雲計算的電動汽車車載終端及其使用方法，包括:雲客戶端、通信模塊、人機互動模塊、定位模塊、身份識別模塊、電能計量模塊、充放電控制模塊、CAN數據接 口。將數據上傳到雲伺服器並接受雲伺服器返回的信息，但沒有提出網絡通訊異常狀況下車載終端對數據的處理方法，造成運行數據不完整。
[0006]中國專利201010617096.8公開了一種車載終端的數據傳輸方法及車載終端。在車載終端與服務平臺間的數據通道發生障礙時，發送簡訊至服務平臺，採用簡訊的方式傳輸數據進行導航，但不適用於電動汽車大數據量的傳送，費用較高。
[0007]總而言之，目前需要本領域技術人員迫切解決的一個技術問題是:電動汽車車載終端處於離線狀態時，如何保證電動汽車運行數據不丟失，並將離線數據傳輸到集中監控中心，以保證運行數據的完成性。
【發明內容】
[0008]本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種電動汽車車載終端離線數據壓縮緩存系統及工作方法，它能夠在車載終端處於離線運行狀態時，將電動汽車GPS信息和電池數據壓縮緩存，電動汽車在充電站充電時將緩存數據傳輸到集中監控中心，這樣可保證車輛運行軌跡和電池運行數據的完整，也滿足了數據還原、開展動力電池放電特性研究的需要。
[0009]為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案:[0010]一種電動汽車車載終端離線數據壓縮緩存系統，包括:
[0011]若干車載終端，若干車載終端通過GPRS無線通信網絡與車載終端數據匯集模塊通信，所述車載終端在遇到GPRS無線通信網絡異常，與車載終端數據匯集模塊離線時，將離線數據存儲，在到達充換電站後，車載終端均通過自身攜帶的ZigBee模塊將離線數據壓縮後上傳給充換電站的ZigBee主站節點；所述離線數據包括車輛經度、緯度、速度、角度和電池信息；
[0012]ZigBee主站節點，安裝於充換電站，將接收到的車載終端上傳的數據發送給車載終端數據匯集模塊；
[0013]車載終端數據匯集模塊，將接收到的數據存儲到實時資料庫；
[0014]所述實時資料庫用於存儲集中監控中心接收到的充換電數據、車載終端數據等，支持大容量快速存儲。
[0015]所述ZigBee主站節點包括若干ZigBee路由節點、ZigBee協調節點和離線數據接收轉發伺服器，所述若干ZigBee路由節點均與ZigBee協調節點雙向通信，所述ZigBee協調節點與離線數據接收轉發伺服器雙向通信，所述ZigBee路由節點用於採集車載終端上傳的數據，所述ZigBee協調節點將數據上傳給離線數據接收轉發伺服器，所述離線數據接收轉發伺服器將數據傳輸給車載終端數據匯集模塊，所述ZigBee路由節點用於車載終端離線數據的接收，所述ZigBee協調節點用於ZigBee網絡的路由中繼，所述離線數據接收轉發伺服器用於離線數據的解析和轉發。
[0016]所述車載終端包括主控板，所述主控板分別與監控板、GPS模塊、GPRS模塊、ZigBee模塊、存儲模塊、電源模塊、顯示模塊、按鍵模塊雙向通信，所述主控板與車輛電池管理系統雙向通信，獲取電池運行數據。
[0017]所述監控板用於車載終端運行狀態的監視和控制。
[0018]所述GPS模塊用於採集車輛當前位置信息，包括車輛經度、緯度、速度、角度。
[0019]所述GPRS模塊通過無線方式將車輛位置信息和電池信息傳送到集中監控中心的車載終端數據匯集模塊。
[0020]所述ZigBee模塊用於離線緩存數據的傳輸，通過充換電站內的ZigBee網絡將車輛離線緩存數據傳輸到集中監控中心的車載終端數據匯集模塊。
[0021]所述存儲模塊用於離線數據的緩存；所述電源模塊用於車載終端的電源供給；所述顯示模塊、按鍵模塊用於用戶與車載終端的信息交互，用戶通過按鍵選擇要查看的車載終端信息。
[0022]上述系統的工作方法，主要包括如下步驟:
[0023]步驟(一):電動汽車車載終端運行過程中，向集中監控中心的車載終端數據匯集模塊發送車輛GPS信息及電池運行數據，若接收到車載終端數據匯集模塊的通訊心跳，則停止數據緩存，轉入步驟(五)；若未能接收到車載終端數據匯集模塊的通訊心跳，認為車載終端處於離線狀態，開始進行車輛GPS信息及電池運行數據的緩存，轉入步驟(二)；
[0024]步驟(二):車載終端處於離線狀態，車載終端根據數據壓縮緩存策略，將車輛GPS信息及電池運行數據進行壓縮後存儲到文件中；
[0025]步驟(三):電動汽車進入充電站進行充電，車載終端的ZigBee模塊與充換電站內的ZigBee主站節點進行通信，將緩存的壓縮數據傳輸到ZigBee主站節點，並將緩存數據清除；
[0026]步驟(四)=ZigBee主站節點將接收到的壓縮數據按照車載終端數據壓縮緩存策略進行逆向還原，將還原的數據發送到集中監控中心的車載終端數據匯集模塊；
[0027]步驟(五):集中監控中心的車載終端數據匯集模塊將接收到的數據存儲到實時資料庫。
[0028]所述步驟(一)中的集中監控中心，用於區域性的電動汽車充換電設備、電動汽車運行的集中監控和管理。
[0029]所述步驟(一)中的GPS信息包括:車輛經度、緯度、速度、角度；
[0030]所述步驟(一)中的電池運行數據包括:電池電壓、電流、S0C、單體最高電壓和位置、單體最低電壓和位置、單體最高溫度和位置、單體最低溫度和位置及車輛報警信息；
[0031]所述車輛報警信息包括SOC過低、電池溫度過高、車輛絕緣故障、電池溫度過低、動力電池故障。
[0032]所述步驟(二)中的數據壓縮緩存策略的具體內容為:
[0033](I)、時間壓縮存儲:採用偏差壓縮方式，在每個存儲文件創建以及此後每隔60分鐘在存儲文件中寫入當前時間，格式為#2013-07-1115:55:35，稱為關鍵時間，此後每條GPS彳目息的時間米用當如GPS彳目息時間減去關鍵時間的差值(秒)來表不。
[0034](2)、經度、緯度壓縮存儲:採用偏差壓縮和最大偏差時間間隔結合的方式，最近一條存儲的GPS經、緯度作為關鍵數據，當前GPS信息經、緯度分別與關鍵數據進行差值計算，若經度或緯度的差值不為0，則將GPS信息保存，否則不保存，稱為偏差壓縮；若當前GPS信息與關鍵數據時間間隔到達或超過最大偏差時間間隔(600秒)，則無論當前GPS信息是否滿足偏差壓縮的條件，都將當前GPS信息進行存儲。
[0035](3)、電池數據存儲:電池電壓、電流、SOC信息在車輛不運行的情況下基本不會發生變化，因此把電池數據隨GPS信息的存儲而存儲，便可準確反映電池的運行狀況，不必再對電池數據進行特殊處理。
[0036]所述車載終端數據匯集模塊向實時資料庫存儲的數據均帶時標，保證了數據的連續性。
[0037]本發明的有益效果:
[0038]1、本發明通過將車載終端離線數據進行壓縮緩存，在電動汽車進行充電時採用ZigBee網絡完成緩存數據的傳輸，保證了車輛運行軌跡和電池運行數據的完整，滿足了開展動力電池放電特性研究的需要；
[0039]2、本發明通過採用合理的壓縮算法對離線數據進行壓縮，不丟失信息的前提下，既縮減了數據量以減少存儲空間，又減少了數據傳輸佔用時間，提高了其傳輸、存儲和處理效率的；
[0040]3、本發明採用在充電站內的ZigBee無線網絡傳輸緩存的離線數據，具有較高的穩定性，同時又不需要耗費網絡流量，節省了費用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041]圖1為本發明的系統框架示意圖；
[0042]圖2為本發明的車載終端結構示意圖；[0043]圖3為本發明的工作流程圖。
[0044]其中，1.車載終端、2.主控板、3.監控板、4.GPS模塊、5.GPRS模塊、6.ZigBee模塊、7.存儲模塊、8.電源模塊、9.顯示模塊，10.按鍵模塊、11.車輛電池管理系統。
【具體實施方式】
[0045]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
[0046]如圖1所示，一種電動汽車車載終端離線數據壓縮緩存系統，包括:
[0047]若干車載終端，若干車載終端通過GPRS無線通信網絡與車載終端數據匯集模塊通信，所述車載終端在遇到GPRS無線通信網絡異常，與車載終端數據匯集模塊離線時，將離線數據存儲，在到達充換電站後，車載終端均通過自身攜帶的ZigBee模塊將離線數據壓縮後上傳給充換電站的ZigBee主站節點；所述離線數據包括車輛經度、緯度、速度、角度和電池信息；
[0048]ZigBee主站節點，安裝於充換電站，將接收到的車載終端上傳的數據發送給車載終端數據匯集模塊；
[0049]車載終端數據匯集模塊，將接收到的數據存儲到實時資料庫；
[0050]所述實時資料庫用於存儲集中監控中心接收到的充換電數據、車載終端數據等，支持大容量快速存儲。
[0051]所述ZigBee主站節點包括若干ZigBee路由節點、ZigBee協調節點和離線數據接收轉發伺服器，所述若干ZigBee路由節點均與ZigBee協調節點雙向通信，所述ZigBee協調節點與離線數據接收轉發伺服器雙向通信，所述ZigBee路由節點用於採集車載終端上傳的數據，所述ZigBee協調節點將數據上傳給離線數據接收轉發伺服器，所述離線數據接收轉發伺服器將數據傳輸給車載終端數據匯集模塊，所述ZigBee路由節點用於車載終端離線數據的接收，所述ZigBee協調節點用於ZigBee網絡的路由中繼，所述離線數據接收轉發伺服器用於離線數據的解析和轉發。
[0052]如圖2所示，所述車載終端包括主控板，所述主控板分別與監控板、GPS模塊、GPRS模塊、ZigBee模塊、存儲模塊、電源模塊、顯示模塊、按鍵模塊雙向通信，所述主控板與車輛電池管理系統雙向通信，獲取電池運行數據。
[0053]所述監控板用於車載終端運行狀態的監視和控制。
[0054]所述GPS模塊用於採集車輛當前位置信息，包括車輛經度、緯度、速度、角度。
[0055]所述GPRS模塊通過無線方式將車輛位置信息和電池信息傳送到集中監控中心的車載終端數據匯集模塊。
[0056]所述ZigBee模塊用於離線緩存數據的傳輸，通過充換電站內的ZigBee網絡將車輛離線緩存數據傳輸到集中監控中心的車載終端數據匯集模塊。
[0057]所述存儲模塊用於離線數據的緩存；所述電源模塊用於車載終端的電源供給；所述顯示模塊、按鍵模塊用於用戶與車載終端的信息交互，用戶通過按鍵選擇要查看的車載終端信息。
[0058]如圖3所示，上述系統的工作方法，主要包括如下步驟:
[0059]步驟(一):電動汽車車載終端運行過程中，向集中監控中心的車載終端數據匯集模塊發送車輛GPS信息及電池運行數據，若接收到車載終端數據匯集模塊的通訊心跳，則停止數據緩存，轉入步驟(五)；若未能接收到車載終端數據匯集模塊的通訊心跳，認為車載終端處於離線狀態，開始進行車輛GPS信息及電池運行數據的緩存，轉入步驟(二)；
[0060]步驟(二):車載終端處於離線狀態，車載終端根據數據壓縮緩存策略，將車輛GPS信息及電池運行數據進行壓縮後存儲到文件中；
[0061]步驟(三):電動汽車進入充電站進行充電，車載終端的ZigBee模塊與充換電站內的ZigBee主站節點進行通信，將緩存的壓縮數據傳輸到ZigBee主站節點，並將緩存數據清除；
[0062]步驟(四)=ZigBee主站節點將接收到的壓縮數據按照車載終端數據壓縮緩存策略進行逆向還原，將還原的數據發送到集中監控中心的車載終端數據匯集模塊；
[0063]步驟(五):集中監控中心的車載終端數據匯集模塊將接收到的數據存儲到實時資料庫。
[0064]所述步驟(一)中的集中監控中心，用於區域性的電動汽車充換電設備、電動汽車運行的集中監控和管理。
[0065]所述步驟(一)中的GPS信息包括:車輛經度、緯度、速度、角度；
[0066]所述步驟(一)中的電池運行數據包括:電池電壓、電流、S0C、單體最高電壓和位置、單體最低電壓和位置、單體最高溫度和位置、單體最低溫度和位置及車輛報警信息；
[0067]所述車輛報警信息包括SOC過低、電池溫度過高、車輛絕緣故障、電池溫度過低、動力電池故障。
[0068]所述步驟(二)中的數據壓縮緩存策略的具體內容為:
[0069](I)、時間壓縮存儲:採用偏差壓縮方式，在每個存儲文件創建以及此後每隔60分鐘在存儲文件中寫入當前時間，格式為#2013-07-1115:55:35，稱為關鍵時間，此後每條GPS彳目息的時間米用當如GPS彳目息時間減去關鍵時間的差值(秒)來表不。
[0070](2)、經度、緯度壓縮存儲:採用偏差壓縮和最大偏差時間間隔結合的方式，最近一條存儲的GPS經、緯度作為關鍵數據，當前GPS信息經、緯度分別與關鍵數據進行差值計算，若經度或緯度的差值不為0，則將GPS信息保存，否則不保存，稱為偏差壓縮；若當前GPS信息與關鍵數據時間間隔到達或超過最大偏差時間間隔(600秒)，則無論當前GPS信息是否滿足偏差壓縮的條件，都將當前GPS信息進行存儲。
[0071](3)、電池數據存儲:電池電壓、電流、SOC信息在車輛不運行的情況下基本不會發生變化，因此把電池數據隨GPS信息的存儲而存儲，便可準確反映電池的運行狀況，不必再對電池數據進行特殊處理。
[0072]所述車載終端數據匯集模塊向實時資料庫存儲的數據均帶時標，保證了數據的連續性。
[0073]上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。
【權利要求】
1.一種電動汽車車載終端離線數據壓縮緩存系統，其特徵是，包括: 若干車載終端，若干車載終端通過GPRS無線通信網絡與車載終端數據匯集模塊通信，所述車載終端在遇到GPRS無線通信網絡異常，與車載終端數據匯集模塊離線時，將離線數據存儲，在到達充換電站後，車載終端均通過自身攜帶的ZigBee模塊將離線數據壓縮後上傳給充換電站的ZigBee主站節點；所述離線數據包括車輛經度、緯度、速度、角度和電池信息； ZigBee主站節點，安裝於充換電站，將接收到的車載終端上傳的數據發送給車載終端數據匯集模塊； 車載終端數據匯集模塊，將接收到的數據存儲到實時資料庫； 所述實時資料庫用於存儲集中監控中心接收到的充換電數據、車載終端數據等，支持大容量快速存儲。
2.如權利要求1所述的一種電動汽車車載終端離線數據壓縮緩存系統，其特徵是，所述ZigBee主站節點包括若干ZigBee路由節點、ZigBee協調節點和離線數據接收轉發伺服器，所述若干ZigBee路由節點均與ZigBee協調節點雙向通信,所述ZigBee協調節點與離線數據接收轉發伺服器雙向通信，所述ZigBee路由節點用於採集車載終端上傳的數據，所述ZigBee協調節點將數據上傳給離線數據接收轉發伺服器，所述離線數據接收轉發伺服器將數據傳輸給車載終端數據匯集模塊，所述ZigBee路由節點用於車載終端離線數據的接收，所述ZigBee協調節點用於ZigBee網絡的路由中繼，所述離線數據接收轉發伺服器用於離線數據的解析和轉發。
3.如權利要求1所述的一種電動汽車車載終端離線數據壓縮緩存系統，其特徵是，所述車載終端包括主控板，所述主控板分別與監控板、GPS模塊、GPRS模塊、ZigBee模塊、存儲模塊、電源模塊、顯示模塊、按鍵模塊雙向通信，所述主控板與車輛電池管理系統雙向通信，獲取電池運行數據。
4.如權利要求3所述的一種電動汽車車載終端離線數據壓縮緩存系統，其特徵是， 所述監控板用於車載終端運行狀態的監視和控制； 所述GPS模塊用於採集車輛當前位置信息，包括車輛經度、緯度、速度、角度； 所述GPRS模塊通過無線方式將車輛位置信息和電池信息傳送到集中監控中心的車載終端數據匯集模塊； 所述ZigBee模塊用於離線緩存數據的傳輸，通過充換電站內的ZigBee網絡將車輛離線緩存數據傳輸到集中監控中心的車載終端數據匯集模塊； 所述存儲模塊用於離線數據的緩存；所述電源模塊用於車載終端的電源供給；所述顯示模塊、按鍵模塊用於用戶與車載終端的信息交互，用戶通過按鍵選擇要查看的車載終端信息。
5.如上述任一權利要求所述的系統所採用的工作方法，其特徵是，主要包括如下步驟: 步驟(一):電動汽車車載終端運行過程中，向集中監控中心的車載終端數據匯集模塊發送車輛GPS信息及電池運行數據，若接收到車載終端數據匯集模塊的通訊心跳，則停止數據緩存，轉入步驟(五)；若未能接收到車載終端數據匯集模塊的通訊心跳，認為車載終端處於離線狀態，開始進行車輛GPS信息及電池運行數據的緩存，轉入步驟(二)；步驟(二):車載終端處於離線狀態，車載終端根據數據壓縮緩存策略，將車輛GPS信息及電池運行數據進行壓縮後存儲到文件中； 步驟(三):電動汽車進入充電站進行充電，車載終端的ZigBee模塊與充換電站內的ZigBee主站節點進行通信，將緩存的壓縮數據傳輸到ZigBee主站節點，並將緩存數據清除； 步驟(四)=ZigBee主站節點將接收到的壓縮數據按照車載終端數據壓縮緩存策略進行逆向還原，將還原的數據發送到集中監控中心的車載終端數據匯集模塊； 步驟(五):集中監控中心的車載終端數據匯集模塊將接收到的數據存儲到實時資料庫。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵是，所述步驟(一)中的集中監控中心，用於區域性的電動汽車充換電設備、電動汽車運行的集中監控和管理。
7.如權利要求5所述的方法，其特徵是，所述步驟(一)中的GPS信息包括:車輛經度、緯度、速度、角度。
8.如權利要求5所述的方法，其特徵是，所述步驟(一)中的電池運行數據包括:電池電壓、電流、SOC、單體最高電壓和位置、單體最低電壓和位置、單體最高溫度和位置、單體最低溫度和位置及車輛報警信息；所述車輛報警信息包括SOC過低、電池溫度過高、車輛絕緣故障、電池溫度過低、動力電池故障。
9.如權利要求5所 述的方法，其特徵是，所述步驟(二)中的數據壓縮緩存策略的具體內容為: (1)、時間壓縮存儲:採用偏差壓縮方式，在每個存儲文件創建以及此後每隔60分鐘在存儲文件中寫入當前時間，稱為關鍵時間，此後每條GPS信息的時間採用當前GPS信息時間減去關鍵時間的差值來表示； (2)、經度、緯度壓縮存儲:採用偏差壓縮和最大偏差時間間隔結合的方式， 最近一條存儲的GPS經、緯度作為關鍵數據，當前GPS信息經、緯度分別與關鍵數據進行差值計算，若經度或緯度的差值不為0，則將GPS信息保存，否則不保存，稱為偏差壓縮； 若當前GPS信息與關鍵數據時間間隔到達或超過最大偏差時間間隔，則無論當前GPS信息是否滿足偏差壓縮的條件，都將當前GPS信息進行存儲； (3)、電池數據存儲:把電池電壓、電流、SOC信息數據隨GPS信息的存儲而存儲。
10.如權利要求5所述的方法，其特徵是，所述車載終端數據匯集模塊向實時資料庫存儲的數據均帶時標。
【文檔編號】G05B19/418GK103529811SQ201310517381
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】劉海波, 袁弘, 李建祥, 韓元凱, 張秉良 申請人:國家電網公司, 國網山東省電力公司電力科學研究院, 山東魯能智能技術有限公司