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摘要:本文從研究汽車健康狀態的檢測需求出發,研究了云計算與霧計算的應用特點,并以此為基礎,研究構建基于云霧協同計算的汽車健康狀態檢測系統,給出了系統層級構成和系統框架方案。在系統中通過傳感設備采集數據,然后傳輸、存儲并綜合處理。所獲得的數據為汽車健康檢測提供了技術基礎。

關鍵詞:汽車健康狀態；實時監測；云霧協同網絡

序言

近年來,隨著汽車工業不斷發展,汽車保有量的增加迅速,大量的汽車使用,原來出現概率較小的問題也逐步呈現一個較大的量的發生。在車輛行駛到一定的公里數以后,或者是使用到了一定的年限以后,雖然不至于報廢,但是經常出毛病,用戶使用體驗越來越差。發動機是整個車輛的大腦,總的動力來源,它的健康狀態決定影響整個汽車的工作狀態。同時,隨著無線網絡技術、物聯網技術和傳感器技術的發展及應用普及,人們對數據處理、信息提取、知識發現、智能優化和實時決策等有了更高的應用需求。云計算、霧計算的應用是實現這些應用的基礎,物聯網技術在汽車檢測領域的應用為其提供了平臺。

1汽車健康檢測的需求

汽車是個機械產品,汽車的工作系統比較復雜。通過對近年來汽車事故的研究發現,把汽車作為一個獨立系統進行研究,從安全的角度考慮問題,已經明顯不足。以往常見單獨的去思考問題,各安全部件之間的關聯性考慮不足。通過針對性的補強解決了一個方面的問題,卻會因此而產生一些別的情況,甚至發生二次事故。對人民群眾的生產生活已經形成了困擾。當今的汽車維護與保養市場主要采用的是定期保養和遇到問題維修處理的模式。其預判性不足,容易出現過度保養或者保養不及時的問題,尤其是一些問題出現才修理的現象,容易產生嚴重事故。且從業者主要是4s店以及一些相關修理店。不斷增長的消費需求需要精準的對汽車的健康狀態進行檢測。完善的汽車自診斷系統將成為解決這一問題的不二選擇。駕駛員或車主可以通過自診斷系統清晰的了解自己車輛,并輔助修理人員提高效率。既節約了使用成本,又節約了整個社會的資源。這個新的汽車安全思路將成為未來汽車發展的主要方向。

2云霧協同計算概述

隨著物聯網的不斷普及,其相關終端設備亦大量增長并普及。物聯網的世界獲得了海量數據,云計算平臺具備了相應的存儲和計算能力。大數據處理和應用具有了平臺。云計算的優勢是集中存儲和處理能力強大,在實際應用中其劣勢是傳輸帶寬可能不足。海量的客戶端和云端之間的信息通信和交流需要速度。傳輸帶寬已經成為應用系統的瓶頸。在云服務器、大數據系統之間傳輸速度的下降甚至可能引起服務中斷。為解決此類問題,霧計算應運而生。霧計算的精髓在于對邊緣設備的利用,它的主要構想是“智能前沿化”。當在云層和終端設備層之間加上一個叫做霧層的緩沖層時,可以極大的緩解云端和終端之間的傳輸問題。霧層可以進行中量計算的提供、短時性的存儲以及較快的網絡通信服務。從用戶的體驗角度而言,更近、更快、終端設備能耗更低。在互聯網中斷的地區甚至可以做到霧服務的提供。云計算使得應用的執行變得簡單,但是對敏感性要求高的業務支持性很弱。物聯網的世界里對移動性、區域分布性有較大的需求和更高的要求。同時終端用戶設備自身能耗的限制,也需要更多的節約能耗,延長待機時間。霧計算更接近“地面”用戶,其主要工作在網絡邊緣的特性使得自身可以廣泛的運用于各種業務中。云計算是假定數據傳輸寬帶不受限制,并且沒有延遲;霧計算是真正的低延時和快速位置感知,移動性更好,敏感度高。作為網絡的邊緣節點有效的解決了云和終端之間的瓶頸。二者的協同計算可以很好的解決實際應用中的問題。云霧協同計算的概念如圖1所示。

3基于云霧協同計算汽車網絡系統的構建

隨著物聯網在生活中的逐步應用,其應用已經逐漸從簡單的物與物連接向智能化方向轉型。物聯網主要涉及RFID、紅外感知、GPS、激光掃描等技術,各設備按約定的協議,實現物物互聯,信息互通,實現智能監管跟蹤、識別。其所使用的技術設備可以無縫銜接的運用于車輛本身。通過物聯網技術車輛完成自身各狀態信息的采集;通過物聯網技術,匯聚信息,傳輸、綜合處理。利用霧服務的高靈敏性和云服務的海量數據處理和存儲能力,協同工作,形成實用性強的交互式汽車網絡系統。根據霧計算智能前沿化的思路,構建網絡邊緣的霧服務系統。霧層由大量的要求中等性能的網絡邊緣服務器組成。處于中間的霧服務器可以有效分擔云服務器的任務。云服務器本地化實現的關鍵是數據和計算服務轉移到更靠近終端的設備之上,霧服務器可以提供本地化的計算以數據存儲。可以充分滿足汽車移動終端設備的高流量和低延遲的需求。云霧協同計算汽車網絡系統結構圖如圖2所示。根據霧計算處于網絡終端,每個終端節點具備霧計算設備,及時就近處理本地相關數據。構建基于云霧協同計算汽車網絡系統架構框架,如圖3所示。頂層為云計算中心,底層為傳感器和移動終端層。在頂層和底層終端節點之間增加霧計算層。霧層居于物聯網接入層。霧接入點同時也是物聯網的接入點。在獲得傳感器采集的數據以后,按照過濾、分析的結果分解任務、分布處理、分發給各霧接入點協作處理。處理結果再傳至云計算中心進行處理。客觀上可以降低對傳輸帶寬的需求。增強系統反映速度,變相擴充帶寬。基于云霧協同計算汽車健康檢測網絡系統架構,結合汽車健康信息傳輸縱向分層、橫向分布特點,可以構建汽車健康檢測網絡分層分布式的分析優化架構。其核心思想是:把大部分可以在各個不同汽車的車載裝置中實現的分析功能分布到車載裝置中實現,相當于傳統集中式網絡分析模式向多個分布式相互協調的分析模式轉變,全面支持實現快速感知、快速行動、綜合優化的目標。

4結語

本文主要目的是設計一個云霧協同計算汽車健康檢測網絡系統的應用系統。從車聯網及多媒體應用角度,利用霧服務器分布廣,構建汽車健康檢測的云霧協同網絡,以成本更低提供服務為特點,獲得汽車狀態信息,通過分析提供給相關部門以及汽車使用者。隨著智慧城市、智慧交通、智能汽車發展,其作用會越來越明顯,應用前景十分廣闊。

參考文獻

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作者：杜傳祥 魏秀嶺 東鑫淵 呂建新 單位：西安思源學院