郝 波

（海南工商职业学院， 海南 海口 570100）

1 大数据对新能源公交的重要性

环境保护对人类发展至关重要，作为城市动脉的公交正在全方位的采用新能源汽车，按照当前发展速度，预计到2018年底，我国新能源公交车将达到20万辆，完成公交全覆盖，提前实现2020年的目标。海南作为国际旅游岛，得天独厚的环境资源是其不断发展的源泉，海南大力发展新能源公交是符合海南作为绿色之岛的建岛宗旨，截止到2017年底，新能源公交车数量达2 077辆，公交车总数约占全省公交数量的49.2%，2018年海南省将继续加大新能源汽车推广应用，努力实现新增及更新公交车中新能源车比重不低于70%。可以预见在未来新能源公交将全面取代现有的普通公交。

2015年5月19日，国务院公布了《中国制造2025规划》，新一代信息技术产业，节能与新能源汽车是其中重要的发展领域，信息技术与其他产业的融合是未来各个产业发展的动力，其中移动互联信息技术正推动着汽车产业的深刻变革，环保智能的移动交通终端是汽车发展的方向。新能源智能汽车作为为交通工既考虑到对环境的影响，又考虑到了其安全性。智能汽车驱动模式可分为自主式和网联式。自主式是依靠汽车自身的传感器、决策判断。网联式是基于移动互联的大数据来实现环境感知，道路预测，同时完成车车通信、车路通信，以及车内部通讯，采用智能传感器终端、通信网络、云计算三大技术实现车内网、车际网、车云网的三网融合，最终实现智能网联汽车[1]。

2 车联网云平台的构建

城市公交是城市的动脉，它的安全、快捷和人性化是每个城市所追求的目标，公交系统大数据的智能处理与应用为新能源汽车推广提供事实依据，有利于城市生态的保护，同时对城市的交通管理提供有效的科学数据，并实时监控公交的安全运行[2]。本课题将通过车联网平台的构建来实现对新能源公交大数据的采集与处理。

新能源公交车联网云平台的构建主要研究软件架构与功能设计。软件架构是构建软件实践的基础，指在一定的设计原则基础上，从不同角度对组成系统的各部分进行搭配和安排，形成系统多个结构而组成架构，它包括系统的各个组件，组件的外部可见属性及组件之间的相互关系[3]。而车联网云平台的功能设计是根据车联网云平台的架构进行具体应用实现。

系统架构采用的是MVC思想将一个应用分成三个基本部分：Model（模型）、View（视图）和Controller（控制器），这三个部分以最少的耦合协同工作，从而提高应用的可扩展性及可维护性。直接向数据库发送请求并用HTML显示，开发速度往往比较快。

2.1 车联网云平台的架构（如下页图1）

架构具有三大功能：即系统为最终用户提供支撑功能、外部系统提供交互功能、向公交数据提供处理功能。

图1 车联网云平台架构图

1）面向最终用户支撑作用。访问数据的窗口是表现层，用于进行数据展示与接收，车联网云平台的访问数据窗口有后台管理（Restful API）、移动APP、PC端管理，是为客户提供交互的页面。该系统的后台管理可以提供功能性接口，可在根据不同需求在平台的基本功能上进行再次开发，而移动APP是提供给普通乘客使用的，通过APP对车辆的各种乘坐相关数据进行展示，PC端管理是提供给智能设备开发者以及智能设备生产商使用，PC端管理分为用户模块、设备模块、应用场景、任务管理等模块，用户模块的主要功能是车辆的注册登录，修改密码、找回密码等；设备模块则包括模板的创建、设备的创建、设备通道的生成，设备数据的显示、以及设备持有者的CRUD等功能；应用场景模块是指提供给用户车辆的绑定的设备组，可以使用户车辆一键绑定多个设备；任务管理模块则是提供设备的定时任务、例行任务、触发任务的设置等功能的，使设备具有特殊性的功能。

2）面向外部系统提供交互功能。车联网云平台是开发者使用的平台，它可以向开发者提供硬件开发需要的信息，比如智能设备与车联网云平台通信时控制和访问的主题信息等，开发者也可以将开发完成的智能设备使用该平台将设备信息传给移动APP端，移动APP就可以将设备进行绑定，从而控制智能设备。设备的所有数据都将经过车联网云平台进行存储和显示数据，车联网云平台提供移动APP获取设备上传信息以及下发控制设备信息接口。移动APP与车联网云平台是通过HTTP协议进行交互的，而车联网云平台与智能硬件是通过HTTP或者MQTT协议进行通信，主要是使用MQTT协议，车联网云平台接收设备上传数据统统存储在Mongodb数据库，便于存储查询。

3）提供数据处理功能。车联网云平台通过订阅向上通道获取不同设备各种数据类型的数据，车联网云平台对数据进行整理，开发者可以查看已在使用的智能设备上传数据，如果某些设备上传了预警信息或是设备上传触发事件的信息，开发者可以直接对设备进行预先设置的处理方法，同时，车联网云平台将预警消息发给智能设备的使用者移动APP上；车联网云平台中有一模块是仪表盘，仪表盘可以通过输入设备信息，进行某个设备上传数据以及设备下发数据的查看。

3 车联网云平台的组成

3.1 设备管理

车联网云平台根据设备模板进行批量生产设备，设备根据自身的数据通道进行数据上传至云平台，通过数据通道下发指令则控制设备。具体流程图如图2所示。

图2 设备管理

设备模板：将设备的共性进行提取，形成一类设备的抽象，定义为此类设备的模板。可用于设备的批量生成。IOT中的T就是设备，是所有其他功能的基础，向下分配是通道，向上整合是场景。

数据通道三类通道：向上通道，设备采集的数据通过向上通道上传至云端；向下通道，云端通过向下通道推送指令、消息至设备端；双向通道=向上通道+向下通道。

设备的上传数据功能将数据类型分为了四种类型：数值型、布尔型、文本型、GPS型。

3.2 应用场景（如图3）

图3 应用场景图

应用场景功能包括场景定义、设备组合定义、设备组合下的设备列表，提供开发者定制化设备组功能，可以灵活、定制，根据场景进行设备集成，设备集中监测、与APP结合使用实现一键控制。

3.3 任务调度

任务调度是实现实时性的操作，该平台具有对设备定义定时任务、间隔时间任务、例行任务、触发任务。通过定义以上所述任务，设备可实现更加智能化。

1）定时任务.设备设置开关、温度、亮度等任务，将各项任务按自己所设置的时间、日期进行开启或关闭，这样就实现了定时任务。

2）间隔时间任务。设备定义每隔一段时间进行一个采集，这就是一个单位的间隔时间任务。其中单位时间是间隔时间条件，进行一个采集是该设备的一个动作，在间隔时间条件和相对应的动作组合下，是一个间隔时间任务。

3）例行时间任务。例行时间任务是在每天或者是每周同一时间点去执行某个动作，比如车辆的开行是每天早上6点钟准时响起，该任务就为例行时间任务。

4）触发任务。设置设备的一个触发条件，当设备达到这个触发条件的时候，执行动作，这样就实现了触发任务，比如烟雾报警器，设置当烟雾浓度达到设定值时，触发报警动作。

3.4 数据可视化

车联网云平台可以将设备不同时间段的不同类型的数据进行显示，比如车辆的速度、位置、车内的温度、预警消息、操作时间等。

3.5 MQTT接口

通过设备端的发布和云端的访问实现数据的显示，通过云端的发布和设备端的访问完成设备的控制。实现过程如图4所示。

图4 车联网云平台MQTT通讯流程图

3.6 RESTFUL API

后端与前端分离，后端与移动端分离。通过API接口调用的方式实现各端之间的交互。物联云提供完整的API接口调用文档，简化开发流程，为二次开发提供高效便捷的解决方案。

4 结语

车联网采用智能传感器终端、通信网络、云计算三大技术实现车内网、车际网、车云网的三网融合，最终达到智能网联公交的目的，本课题将通过研究车联网平台的构建来完成对新能源公交大数据的采集与处理。实现基于移动互联的大数据来获取环境感知，道路预测，同时形成车车通信、车路通信，以及车内部通讯。