基于L-ERP的纯电动环卫车智能服务平台

　　一、研究背景和意义

　　工业与信息化部在最近颁布的新能源汽车准入标准中，明确规定了要对车辆使用情况进行跟踪，以适当的方式、按规定的比例对车辆运行状态实时远程监控。随着国家大力推进新能源汽车，车辆管理部门对汽车运营状态及与外界互联互通信息的迫切性和重要性也不断增加。

　　在北京市纯电动环卫车项目中，为满足环卫部门对于垃圾清运的空间信息需要和对车辆性能、安全与可靠性实时诊断的需求，具有高度集成的信息化、智能化环卫车服务平台和车载导航通信信息终端不但符合北京市电动环卫车发展规划，对提高城市环卫的装备水平落实北京市电动环卫车发展规划的具有重要战略意义。

　　目前国内基于L-ERP（移动资产管理服务平台，是合众思壮一中国位置位置服务中心集成“3S”、IT、网络与通信技术推出的一套针对移动资产进行管理、监控调度以及运营管理的综合服务系统平台。）的智能服务平台在环卫行业的应用少之又少，如何在环卫行业的管理中引入L-ERP管理及服务；如何对现有的环卫系统营运、业务等各个流程进行基于L-ERP的改进；如何对现有的环卫管理系统作进一步的探索开发出更加适应实际应用需求的L-ERP的纯电动环卫智能服务平台，成为提高我国环卫技术水平、优化能源需求结构、维持环境可持续发展、推进数字化城市建设步伐的关键所在。

　　本文将要介绍的是2011年初启动的基于L-ERP的电动环卫车车载导航通信信息终端（以下简称终端）及智能服务系统平台（以下简称平台）的开发项目，历时一年于2012年3月16日正式通过北汽福田汽车有限股份公司验收。通过在北汽福田汽车股份有限公司工程研究院研制生产的千余辆2T纯电动环卫汽车上安装车载信息显示终端进行示范应用，推动新能源环卫车智能服务平台及其终端在环卫行业内的应用。

　　二、市场需求分析

　　根据环卫行业的工作内容、信息流、业务流的分析，合众思壮提出了应用L-ERP软件进行智能服务平台建设的思路。通过将卫星导航、无线通信、CAN总线等技术相结合，开发出具有自主知识产权的基于L-ERP的电动环卫车车载导航通信信息终端及智能服务系统平台。该平台已达到国内领先、国际同类产品的技术水平，可以提供“终端—通信—中心服务”的运营模式，完成环卫行业在信息化及智能管理与服务方面的以下需求：

　　电动环卫车状态信息实时显示

　　通过CAN总线接收数据并实时显示电动环卫车的相关信息，如档位、车速、电压、电流、电机转速、SOC、电池信息等；

　　电动环卫车状态信息回传

　　通过GPRS网络将电动环卫车辆主要运行信息，如电池电量/温度、电机转速、ECU温度等传回至指挥控制中心，以便对电动车辆的运行情况进行远程监控，对车辆的故障进行预警及诊断；

　　环卫垃圾清运的空间分析与辅助决策

　　针对北京市垃圾处理现状，严格执行垃圾分类，拓展不同类型垃圾的处理手段，加强垃圾清运的调度管理。针对不同处理场的处理能力进行空间分析、实时调配，最大化的提高清运车辆及处理场的工作效率。同时，改变单一的填埋模式，根据工农业的空间分布，将分类垃圾作为原料定时定量输送到生产地，实现“变废为宝”，为绿色北京做出贡献；

　　环卫垃圾清运实时监控调度

　　可实现对运能运力的监控调度、安全生产监控、基于交通信息的疏导指引、车辆充电与维护提示、远程客户服务等功能。同时，还能够实现从市政管委到各区县环卫部门的分布式、多层次信息化管理。

　　三、系统建设结构

　　1、系统建设原则

　　·可靠性：充分考虑后备以及灾难恢复系统，使系统在部分故障时仍然能够提供对用户的服务，并且尽快排除故障恢复正常运行。

　　·先进性：引入成熟的GIS技术、领先的数据库技术等多项技术确保系统技术先进性。

　　·稳定性：系统软件以合众思壮成熟的GIS开发平台为基础，保证系统能够稳定运行，界面合理、友好、容错提示详尽。

　　·扩展性：依据最经济的原则，可随着业务发展需要在现有系统的基础上进行功能扩展。

　　·开放性：采用技术均符合工业标准，充分保证系统开放性，确保信息系统的数据交换和共享能力。

　　系统结构设计

　　电动环卫车车载导航通信信息终端与智能服务平台主要由服务平台、通信网络及运行终端三大部分构成，各部分协作运行模式如图1所示：

　　图1

　　其中，服务平台包含硬件平台、软件平台及人工语音服务等几个主要组成部分，为降低成本，智能服务平台采用现有的运营商移动通信网络作为通信服务平台，利用GPRS传输数据，此种方式具有技术成熟、运行稳定、设备价格低、信号覆盖好等优点，但系统运行时须向运营商缴纳通信费用。为确保智能服务平台的运行质量，建设10名左右坐席，用于智能服务平台的运营，对车辆状况进行实时监控并对车辆运行进行调度指挥。

　　新能源环卫车智能服务平台的系统设计遵循统一的体系标准，系统模型从逻辑上分为移动终端、无线通信层、网络通信层、系统服务层以及应用服务层。在数据库访问上遵循标准的MVC体系结构，分为业务逻辑层，数据访问层和数据层。系统结构如图2所示：

　　图2

　　系统硬件设计

　　硬件平台主要由网络环境、服务器和监控终端设备三大部分组成，如图3所示：

　　其中网络环境主要包括交换机、防火墙、路由器以及VPN线路等，为系统

　　图3

　　平台提供可靠的网络连接。系统平台为B/S结构的分布式平台，利用VPN线路可以方便且安全的连接市环卫调度中心及各区县环卫局。

　　服务器方面主要包括通讯服务器、数据库服务器和应用服务器三部分。通讯服务器负责服务系统平台与车载终端设备之间的通信；数据服务器主要对系统平台运行所涉及的各类数据进行管理和维护，以保证平台的安全可靠运行；应用服务器主要运行用户自身的业务系统，如电动环卫车状态信息的远程实时显示及故障诊断、环卫垃圾清运的空间分析与辅助决策、环卫垃圾清运的实时监控调度等。

　　监控终端设备主要包括监控计算机以及多屏投影设备和打印机等，其中多屏视频系统适用于多屏的拼接，是一套性能强大的高端图像处理系统，可同时显示不同场景下的多个动态画面，也可将多个终端组成一个大终端来显示超大、超宽画面，让显示内容更精细。

　　图4

　　系统软件设计

　　中心系统软件采用三层结构建设，保证系统各软件模块的独立性和稳定性，当系统的其中某一模块发生故障不至于影响整个系统。中心软件结构如图5所示：

　　图5

　　其中客户显示层是智能服务平台的客户显示端，是与客户的人机交互界面，用户的所有操作均通过其进行；业务层为智能服务平台最核心的部分，主要包括权限服务、通信服务、数据服务和业务服务四大部分，所有的业务逻辑及流程均在此部分实现；数据层为智能服务平台提供底层的数据支撑，可存储包括车辆信息、用户权限、充电站及垃圾处理厂等全部信息。

　　四、系统功能介绍

　　1、智能服务平台主要功能

　　·分布式空间信息系统：从总部监控指挥中心、区县管理部门到环卫作业车辆的三级网络监控指挥平台建设；

　　·车辆智能故障诊断功能：基于位置与路况信息匹配的整车设计优化数据收集、零部件质量跟踪、整车性能动态跟踪、整车故障模态分析、零部件故障模态分析、整车性能跟踪以及其他增值服务；

　　·车辆运营管理功能：基于位置的路径跟踪优化，电量补给优化，垃圾清运负载动态跟踪，配件实时动态配给，维修记录分析，零部件保养优化，车队管理等。

　　2、车载导航通信终端主要功能

　　·电动环卫车车辆状态信息显示：如档位、车速、电压、电流、电机转速、SOC、电池信息等；

　　·电动车辆信息数据回传：如电池电量/温度、电机转速、ECU温度等传回至指挥控制中心，以便对电动车辆的运行情况进行远程监控，对车辆的故障进行预警及诊断；

　　·指挥中心指令接受与处理：实时接收指挥中心的调度、车辆状态监控、预警等信息；

　　·基于GPRS网络的导航、通讯一体化：终端具有高精度的导航服务功能以及便捷的通信功能，能够实时与服务中心进行通信，将自身位置及状态上报。

　　图6  2顿环卫车车载信息终端安装效果图               图7  车辆状态信息显示

　　五、应用前景分析

　　新能源环卫车智能服务平台作为高技术产品，目前处于产业化的前期，平台一期仅支持纯电动新能源环卫汽车数量在1000辆左右。但环卫部门保有的传统环卫车辆共计近万辆，随着信息化的发展以及环卫领域的应用需求，必将这些车辆全部纳入智能服务平台。

　　鉴于智能服务平台良好的扩充性，在车辆上安装卫星导航通信外置模块，就可将已有的传统环卫车辆全部利用平台进行监控调度；如在车辆上同时加装车载信息显示终端，可将中心平台对调度车辆结合当前位置、目的地位置、规划路线、任务情况等一并在车载信息显示终端上进行显示，利于驾驶员作业。

　　新能源环卫智能服务平台的推广在经济效益方面将表现为节能减排、优化环卫车辆的运营体系、提高运行效率等；社会效益方面，能够减少污染、节约能源、优化能源需求结构，维护环境可持续发展，对提高我国环卫行业技术水平和推动环卫事业发展具有重要战略意义。

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