CN103529811B - 一种电动汽车车载终端离线数据压缩缓存***及工作方法 - Google Patents

一种电动汽车车载终端离线数据压缩缓存***及工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车车载终端离线数据压缩缓存***及工作方法，所述***包括：若干车载终端，若干车载终端通过GPRS无线通信网络与车载终端数据汇集模块通信，所述车载终端在遇到GPRS无线通信网络异常问题，与车载终端数据汇集模块离线时，将离线数据存储，在到达充换电站后，车载终端均通过自身携带的ZigBee模块将离线数据压缩后上传给充换电站的ZigBee主站节点；本发明能够在车载终端处于离线运行状态时，将电动汽车GPS信息和电池数据压缩缓存，电动汽车在充电站充电时将缓存数据传输到集中监控中心，保证车辆运行轨迹和电池运行数据的完整，也满足了数据还原、开展动力电池放电特性研究的需要。

Description

一种电动汽车车载终端离线数据压缩缓存***及工作方法
技术领域
本发明属于电动汽车管理领域，尤其涉及一种电动汽车车载终端离线数据压缩缓存***及工作方法。
背景技术
随着能源危机和污染问题的加剧，发展和利用清洁能源成为必然趋势，在此前提下，电动汽车得到了广泛的研究和发展，尤其是在公共交通方面的应用，已经取得长足的发展。在电动汽车开发和运营阶段，车载终端作为电动汽车重要组成部分，在车辆进行问题跟踪调试、电动汽车电池运行数据采集方面发挥着重要的作用，是电动汽车充换电服务网络安全、经济运行的重要保障。
目前车载终端的主要功能是采集车辆GPS信息和电池运行数据，通过GPRS或其他无线通讯网络将数据送至集中监控中心，集中监控中心存储接收到的GPS信息和电池数据进行实时展示和历史数据分析。然而，车载终端与集中监控中心通讯可能会出现一些故障，如GPRS信号干扰、流量不足、网络故障等，则车辆GPS信息和电池数据无法上送至集中监控中心，车载终端处于离线运行状态，导致电动汽车运行数据不完整，车辆运行轨迹无法完整展示等问题。
中国专利201010111130.4公开了一种车载终端，包括通信单元、人机交互单元、GPS单元和处理器，但没有提出网络通讯异常状况下车载终端对数据的处理方法。
中国专利201210222064.7公开了一种基于云计算的电动汽车车载终端及其使用方法，包括：云客户端、通信模块、人机交互模块、定位模块、身份识别模块、电能计量模块、充放电控制模块、CAN数据接口。将数据上传到云服务器并接受云服务器返回的信息，但没有提出网络通讯异常状况下车载终端对数据的处理方法，造成运行数据不完整。
中国专利201010617096.8公开了一种车载终端的数据传输方法及车载终端。在车载终端与服务平台间的数据通道发生障碍时，发送短信至服务平台，采用短信的方式传输数据进行导航，但不适用于电动汽车大数据量的传送，费用较高。
总而言之，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题是：电动汽车车载终端处于离线状态时，如何保证电动汽车运行数据不丢失，并将离线数据传输到集中监控中心，以保证运行数据的完成性。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种电动汽车车载终端离线数据压缩缓存***及工作方法，它能够在车载终端处于离线运行状态时，将电动汽车GPS信息和电池数据压缩缓存，电动汽车在充电站充电时将缓存数据传输到集中监控中心，这样可保证车辆运行轨迹和电池运行数据的完整，也满足了数据还原、开展动力电池放电特性研究的需要。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电动汽车车载终端离线数据压缩缓存***，包括：
若干车载终端，若干车载终端通过GPRS无线通信网络与车载终端数据汇集模块通信，所述车载终端在遇到GPRS无线通信网络异常，与车载终端数据汇集模块离线时，将离线数据存储，在到达充换电站后，车载终端均通过自身携带的ZigBee模块将离线数据压缩后上传给充换电站的ZigBee主站节点；所述离线数据包括车辆经度、纬度、速度、角度和电池信息；
ZigBee主站节点，安装于充换电站，将接收到的车载终端上传的数据发送给车载终端数据汇集模块；
车载终端数据汇集模块，将接收到的数据存储到实时数据库；
所述实时数据库用于存储集中监控中心接收到的充换电数据、车载终端数据等，支持大容量快速存储。
所述ZigBee主站节点包括若干ZigBee路由节点、ZigBee协调节点和离线数据接收转发服务器，所述若干ZigBee路由节点均与ZigBee协调节点双向通信，所述ZigBee协调节点与离线数据接收转发服务器双向通信，所述ZigBee路由节点用于采集车载终端上传的数据，所述ZigBee协调节点将数据上传给离线数据接收转发服务器，所述离线数据接收转发服务器将数据传输给车载终端数据汇集模块，所述ZigBee路由节点用于车载终端离线数据的接收，所述ZigBee协调节点用于ZigBee网络的路由中继，所述离线数据接收转发服务器用于离线数据的解析和转发。
所述车载终端包括主控板，所述主控板分别与监控板、GPS模块、GPRS模块、ZigBee模块、存储模块、电源模块、显示模块、按键模块双向通信，所述主控板与车辆电池管理***双向通信，获取电池运行数据。
所述监控板用于车载终端运行状态的监视和控制。
所述GPS模块用于采集车辆当前位置信息，包括车辆经度、纬度、速度、角度。
所述GPRS模块通过无线方式将车辆位置信息和电池信息传送到集中监控中心的车载终端数据汇集模块。
所述ZigBee模块用于离线缓存数据的传输，通过充换电站内的ZigBee网络将车辆离线缓存数据传输到集中监控中心的车载终端数据汇集模块。
所述存储模块用于离线数据的缓存；所述电源模块用于车载终端的电源供给；所述显示模块、按键模块用于用户与车载终端的信息交互，用户通过按键选择要查看的车载终端信息。
上述***的工作方法，主要包括如下步骤：
步骤（一）：电动汽车车载终端运行过程中，向集中监控中心的车载终端数据汇集模块发送车辆GPS信息及电池运行数据，若接收到车载终端数据汇集模块的通讯心跳，则停止数据缓存，转入步骤（五）；若未能接收到车载终端数据汇集模块的通讯心跳，认为车载终端处于离线状态，开始进行车辆GPS信息及电池运行数据的缓存，转入步骤（二）；
步骤（二）：车载终端处于离线状态，车载终端根据数据压缩缓存策略，将车辆GPS信息及电池运行数据进行压缩后存储到文件中；
步骤（三）：电动汽车进入充电站进行充电，车载终端的ZigBee模块与充换电站内的ZigBee主站节点进行通信，将缓存的压缩数据传输到ZigBee主站节点，并将缓存数据清除；
步骤（四）：ZigBee主站节点将接收到的压缩数据按照车载终端数据压缩缓存策略进行逆向还原，将还原的数据发送到集中监控中心的车载终端数据汇集模块；
步骤（五）：集中监控中心的车载终端数据汇集模块将接收到的数据存储到实时数据库。
所述步骤（一）中的集中监控中心，用于区域性的电动汽车充换电设备、电动汽车运行的集中监控和管理。
所述步骤（一）中的GPS信息包括：车辆经度、纬度、速度、角度；
所述步骤（一）中的电池运行数据包括：电池电压、电流、SOC、单体最高电压和位置、单体最低电压和位置、单体最高温度和位置、单体最低温度和位置及车辆报警信息；
所述车辆报警信息包括SOC过低、电池温度过高、车辆绝缘故障、电池温度过低、动力电池故障。
所述步骤（二）中的数据压缩缓存策略的具体内容为：
（1）、时间压缩存储：采用偏差压缩方式，在每个存储文件创建以及此后每隔60分钟在存储文件中写入当前时间，格式为#2013-07-1115:55:35，称为关键时间，此后每条GPS信息的时间采用当前GPS信息时间减去关键时间的差值（秒）来表示。
（2）、经度、纬度压缩存储：采用偏差压缩和最大偏差时间间隔结合的方式，最近一条存储的GPS经、纬度作为关键数据，当前GPS信息经、纬度分别与关键数据进行差值计算，若经度或纬度的差值不为0，则将GPS信息保存，否则不保存，称为偏差压缩；若当前GPS信息与关键数据时间间隔到达或超过最大偏差时间间隔（600秒），则无论当前GPS信息是否满足偏差压缩的条件，都将当前GPS信息进行存储。
（3）、电池数据存储：电池电压、电流、SOC信息在车辆不运行的情况下基本不会发生变化，因此把电池数据随GPS信息的存储而存储，便可准确反映电池的运行状况，不必再对电池数据进行特殊处理。
所述车载终端数据汇集模块向实时数据库存储的数据均带时标，保证了数据的连续性。
本发明的有益效果：
1、本发明通过将车载终端离线数据进行压缩缓存，在电动汽车进行充电时采用ZigBee网络完成缓存数据的传输，保证了车辆运行轨迹和电池运行数据的完整，满足了开展动力电池放电特性研究的需要；
2、本发明通过采用合理的压缩算法对离线数据进行压缩，不丢失信息的前提下，既缩减了数据量以减少存储空间，又减少了数据传输占用时间，提高了其传输、存储和处理效率的；
3、本发明采用在充电站内的ZigBee无线网络传输缓存的离线数据，具有较高的稳定性，同时又不需要耗费网络流量，节省了费用。
附图说明
图1为本发明的***框架示意图；
图2为本发明的车载终端结构示意图；
图3为本发明的工作流程图。
其中，1.车载终端、2.主控板、3.监控板、4.GPS模块、5.GPRS模块、6.ZigBee模块、7.存储模块、8.电源模块、9.显示模块，10.按键模块、11.车辆电池管理***。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种电动汽车车载终端离线数据压缩缓存***，包括：
若干车载终端，若干车载终端通过GPRS无线通信网络与车载终端数据汇集模块通信，所述车载终端在遇到GPRS无线通信网络异常，与车载终端数据汇集模块离线时，将离线数据存储，在到达充换电站后，车载终端均通过自身携带的ZigBee模块将离线数据压缩后上传给充换电站的ZigBee主站节点；所述离线数据包括车辆经度、纬度、速度、角度和电池信息；
ZigBee主站节点，安装于充换电站，将接收到的车载终端上传的数据发送给车载终端数据汇集模块；
车载终端数据汇集模块，将接收到的数据存储到实时数据库；
所述实时数据库用于存储集中监控中心接收到的充换电数据、车载终端数据等，支持大容量快速存储。
所述ZigBee主站节点包括若干ZigBee路由节点、ZigBee协调节点和离线数据接收转发服务器，所述若干ZigBee路由节点均与ZigBee协调节点双向通信，所述ZigBee协调节点与离线数据接收转发服务器双向通信，所述ZigBee路由节点用于采集车载终端上传的数据，所述ZigBee协调节点将数据上传给离线数据接收转发服务器，所述离线数据接收转发服务器将数据传输给车载终端数据汇集模块，所述ZigBee路由节点用于车载终端离线数据的接收，所述ZigBee协调节点用于ZigBee网络的路由中继，所述离线数据接收转发服务器用于离线数据的解析和转发。
如图2所示，所述车载终端包括主控板，所述主控板分别与监控板、GPS模块、GPRS模块、ZigBee模块、存储模块、电源模块、显示模块、按键模块双向通信，所述主控板与车辆电池管理***双向通信，获取电池运行数据。
所述监控板用于车载终端运行状态的监视和控制。
所述GPS模块用于采集车辆当前位置信息，包括车辆经度、纬度、速度、角度。
所述GPRS模块通过无线方式将车辆位置信息和电池信息传送到集中监控中心的车载终端数据汇集模块。
所述ZigBee模块用于离线缓存数据的传输，通过充换电站内的ZigBee网络将车辆离线缓存数据传输到集中监控中心的车载终端数据汇集模块。
所述存储模块用于离线数据的缓存；所述电源模块用于车载终端的电源供给；所述显示模块、按键模块用于用户与车载终端的信息交互，用户通过按键选择要查看的车载终端信息。
如图3所示，上述***的工作方法，主要包括如下步骤：
步骤（一）：电动汽车车载终端运行过程中，向集中监控中心的车载终端数据汇集模块发送车辆GPS信息及电池运行数据，若接收到车载终端数据汇集模块的通讯心跳，则停止数据缓存，转入步骤（五）；若未能接收到车载终端数据汇集模块的通讯心跳，认为车载终端处于离线状态，开始进行车辆GPS信息及电池运行数据的缓存，转入步骤（二）；
步骤（二）：车载终端处于离线状态，车载终端根据数据压缩缓存策略，将车辆GPS信息及电池运行数据进行压缩后存储到文件中；
步骤（三）：电动汽车进入充电站进行充电，车载终端的ZigBee模块与充换电站内的ZigBee主站节点进行通信，将缓存的压缩数据传输到ZigBee主站节点，并将缓存数据清除；
步骤（四）：ZigBee主站节点将接收到的压缩数据按照车载终端数据压缩缓存策略进行逆向还原，将还原的数据发送到集中监控中心的车载终端数据汇集模块；
步骤（五）：集中监控中心的车载终端数据汇集模块将接收到的数据存储到实时数据库。
所述步骤（一）中的集中监控中心，用于区域性的电动汽车充换电设备、电动汽车运行的集中监控和管理。
所述步骤（一）中的GPS信息包括：车辆经度、纬度、速度、角度；
所述步骤（一）中的电池运行数据包括：电池电压、电流、SOC、单体最高电压和位置、单体最低电压和位置、单体最高温度和位置、单体最低温度和位置及车辆报警信息；
所述车辆报警信息包括SOC过低、电池温度过高、车辆绝缘故障、电池温度过低、动力电池故障。
所述步骤（二）中的数据压缩缓存策略的具体内容为：
（1）、时间压缩存储：采用偏差压缩方式，在每个存储文件创建以及此后每隔60分钟在存储文件中写入当前时间，格式为#2013-07-1115:55:35，称为关键时间，此后每条GPS信息的时间采用当前GPS信息时间减去关键时间的差值（秒）来表示。
（2）、经度、纬度压缩存储：采用偏差压缩和最大偏差时间间隔结合的方式，最近一条存储的GPS经、纬度作为关键数据，当前GPS信息经、纬度分别与关键数据进行差值计算，若经度或纬度的差值不为0，则将GPS信息保存，否则不保存，称为偏差压缩；若当前GPS信息与关键数据时间间隔到达或超过最大偏差时间间隔（600秒），则无论当前GPS信息是否满足偏差压缩的条件，都将当前GPS信息进行存储。
（3）、电池数据存储：电池电压、电流、SOC信息在车辆不运行的情况下基本不会发生变化，因此把电池数据随GPS信息的存储而存储，便可准确反映电池的运行状况，不必再对电池数据进行特殊处理。
所述车载终端数据汇集模块向实时数据库存储的数据均带时标，保证了数据的连续性。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种电动汽车车载终端离线数据压缩缓存***所采用的工作方法，其特征是，所述***包括：
若干车载终端，若干车载终端通过GPRS无线通信网络与车载终端数据汇集模块通信，所述车载终端在遇到GPRS无线通信网络异常，与车载终端数据汇集模块离线时，将离线数据存储，在到达充换电站后，车载终端均通过自身携带的ZigBee模块将离线数据压缩后上传给充换电站的ZigBee主站节点；所述离线数据包括车辆经度、纬度、速度、角度和电池信息；
ZigBee主站节点，安装于充换电站，将接收到的车载终端上传的数据发送给车载终端数据汇集模块；
车载终端数据汇集模块，将接收到的数据存储到实时数据库；
所述实时数据库用于存储集中监控中心接收到的充换电数据、车载终端数据，支持大容量快速存储；
所述方法包括如下步骤：
步骤(一)：电动汽车车载终端运行过程中，向集中监控中心的车载终端数据汇集模块发送车辆GPS信息及电池运行数据，若接收到车载终端数据汇集模块的通讯心跳，则停止数据缓存，转入步骤(五)；若未能接收到车载终端数据汇集模块的通讯心跳，认为车载终端处于离线状态，开始进行车辆GPS信息及电池运行数据的缓存，转入步骤(二)；
步骤(二)：车载终端处于离线状态，车载终端根据数据压缩缓存策略，将车辆GPS信息及电池运行数据进行压缩后存储到文件中；
步骤(三)：电动汽车进入充电站进行充电，车载终端的ZigBee模块与充换电站内的ZigBee主站节点进行通信，将缓存的压缩数据传输到ZigBee主站节点，并将缓存数据清除；
步骤(四)：ZigBee主站节点将接收到的压缩数据按照车载终端数据压缩缓存策略进行逆向还原，将还原的数据发送到集中监控中心的车载终端数据汇集模块；
步骤(五)：集中监控中心的车载终端数据汇集模块将接收到的数据存储到实时数据库。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤(一)中的集中监控中心，用于区域性的电动汽车充换电设备、电动汽车运行的集中监控和管理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤(一)中的GPS信息包括：车辆经度、纬度、速度以及角度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤(一)中的电池运行数据包括：电池电压、电流、SOC、单体最高电压和位置、单体最低电压和位置、单体最高温度和位置、单体最低温度和位置及车辆报警信息；所述车辆报警信息包括SOC过低、电池温度过高、车辆绝缘故障、电池温度过低以及动力电池故障。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤(二)中的数据压缩缓存策略的具体内容为：
(1)、时间压缩存储：采用偏差压缩方式，在每个存储文件创建以及此后每隔60分钟在存储文件中写入当前时间，称为关键时间，此后每条GPS信息的时间采用当前GPS信息时间减去关键时间的差值来表示；
(2)、经度、纬度压缩存储：采用偏差压缩和最大偏差时间间隔结合的方式，
最近一条存储的GPS经、纬度作为关键数据，当前GPS信息经、纬度分别与关键数据进行差值计算，若经度或纬度的差值不为0，则将GPS信息保存，否则不保存，称为偏差压缩；
若当前GPS信息与关键数据时间间隔到达或超过最大偏差时间间隔，则无论当前GPS信息是否满足偏差压缩的条件，都将当前GPS信息进行存储；
(3)、电池数据存储：把电池电压、电流、SOC信息数据随GPS信息的存储而存储。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述车载终端数据汇集模块向实时数据库存储的数据均带时标。
7.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述ZigBee主站节点包括若干ZigBee路由节点、ZigBee协调节点和离线数据接收转发服务器，所述若干ZigBee路由节点均与ZigBee协调节点双向通信，所述ZigBee协调节点与离线数据接收转发服务器双向通信，所述ZigBee路由节点用于采集车载终端上传的数据，所述ZigBee协调节点将数据上传给离线数据接收转发服务器，所述离线数据接收转发服务器将数据传输给车载终端数据汇集模块，所述ZigBee路由节点用于车载终端离线数据的接收，所述ZigBee协调节点用于ZigBee网络的路由中继，所述离线数据接收转发服务器用于离线数据的解析和转发。
8.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述车载终端包括主控板，所述主控板分别与监控板、GPS模块、GPRS模块、ZigBee模块、存储模块、电源模块、显示模块、按键模块双向通信，所述主控板与车辆电池管理***双向通信，获取电池运行数据。
9.如权利要求8所述的方法，其特征是，
所述监控板用于车载终端运行状态的监视和控制；
所述GPS模块用于采集车辆当前位置信息，包括车辆经度、纬度、速度或角度；
所述GPRS模块通过无线方式将车辆位置信息和电池信息传送到集中监控中心的车载终端数据汇集模块；
所述ZigBee模块用于离线缓存数据的传输，通过充换电站内的ZigBee网络将车辆离线缓存数据传输到集中监控中心的车载终端数据汇集模块；
所述存储模块用于离线数据的缓存；所述电源模块用于车载终端的电源供给；所述显示模块、按键模块用于用户与车载终端的信息交互，用户通过按键选择要查看的车载终端信息。
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