工业车辆动力电池远程监控系统设计与实现

摘要

对工业车辆动力电池进行远程监控不仅可以提高车辆的安全性，而且有利于车辆租赁等商业模式的拓展。故在控制成本、简化结构的要求下，有必要基于现有电池管理系统软硬件平台，设计与实现工业车辆动力电池远程监控系统。　　本文提出的总体方案由远程监控终端、网络通信程序、数据库系统和远程监控平台四部份构成，主要工作内容及创新如下：　　(1)设计监控终端的远程通信程序总体结构，并完成底层通信和应用层程序设计。终端底层通信程序包括SCI底层通信和基于此的非阻塞式发送确认程序。后者可以在实现发送确认的基础上，避免应用程序的阻塞等待。最后，应用层使用AT指令实现远程通信控制。　　(2)数据库、表的创建和设计，完成网络通信程序设计。创建数据库，并分别设计用于存储用户数据、实时信息和控制信息的三种数据表。为了实现网络通信程序的高并发，提高开发效率，使用Netty框架作为通信底层。接着实现程序的数据通信、数据处理和数据库操作。其中，分别使用正则表达式和JDBC技术来完成数据解析和数据库操作。　　(3)采用Flask框架设计与实现远程监控平台。监控平台的层次结构包括表示层、业务逻辑层和数据访问层。表示层实现显示界面以及局部数据刷新的AJAX请求。业务逻辑层实现路由管理、模板渲染和数据处理。数据访问层使用SQLALChemy完成数据库的操作。　　(4)搭建测试环境，配置服务器，并进行系统功能测试。为了开展系统功能测试，首先搭建针对动力电池系统的硬件测试平台；然后完成CentOS服务器配置及程序部署；最后，进行系统功能的测试和分析。通过系统功能测试，证明本文开发的远程监控系统实现了预期功能要求。

目录

声明

第1章绪论

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 主要研究内容及思路

第2章工业车辆动力电池远程监控系统总体方案设计

2.1 工业车辆动力电池系统的分析

2.1.1 动力电池

2.1.2 电池管理系统

2.2.1 远程监控系统需求分析

2.2.2 远程监控系统总体方案

2.3 网络操作系统的分析与选择

2.3.1 操作系统选择

2.3.2 CentOS操作指令

2.4 远程通信方案研究

2.4.1 远程通信方案选择

2.4.2 TCP/IP

2.5 本章小结

第3章监控终端远程通信程序设计与实现

3.1 开发平台和通信模组分析

3.1.1 集中式电池管理系统

3.1.2 远程通信模组

3.1.3 硬件接口

3.2 远程通信程序总体设计

3.3.1 SCI底层通信程序设计

3.3.2 非阻塞式发送确认程序设计

3.4 应用层程序设计与实现

3.4.1 SIM卡网络注册程序设计

3.4.2 TCP/IP连接程序设计

3.4.3 远程数据传输程序设计

3.4.4 通信异常检测及处理程序设计

3.5 本章小结

第4章数据库与网络通信程序设计与实现

4.1 数据库设计

4.1.1 数据库管理系统的选择与配置

4.1.2 数据表设计

4.2 网络通信程序架构设计

4.2.1 网络通信模型分析

4.2.2 Netty 介绍

4.2.3 整体架构设计

4.3.1 数据通信模块设计

4.3.2 数据处理模块设计

4.3.3 数据库操作模块设计

4.4 本章小结

第5章远程监控平台设计与实现

5.1.1 需求分析

5.1.2 Flask 介绍

5.1.3 整体架构设计

5.2 表示层设计与实现

5.2.1 AJAX 异步请求函数设计

5.2.2 登录界面设计

5.2.3 监控主界面设计

5.2.4 电池详细信息界面设计

5.3 业务逻辑层设计与实现

5.3.1 初始化及路由管理程序设计

5.3.2 登录校核程序设计

5.3.3 在线电池主要信息查询程序设计

5.3.4 控制操作程序设计

5.3.5 电池详细信息查询程序设计

5.3.6 历史数据导出程序设计

5.4 数据访问层设计与实现

5.4.1 SQLAlchemy 使用流程

5.4.2 数据库初始化及连接

5.4.3 用户信息表操作程序设计

5.4.4 实时信息表操作程序设计

5.4.5 控制信息表操作程序设计

5.5 本章小结

第6章远程监控系统测试与分析

6.1 测试环境搭建

6.2 服务器程序部署

6.3 系统功能测试

6.3.1 登录校核

6.3.2 车辆自动上下线

6.3.3 电池详细信息显示

6.3.4 控制操作

6.3.5 历史数据导出

6.4 本章小结

总结与展望

全文总结

展望

参考文献

致 谢