《終端數(shù)據(jù)可視化》課件-2 新能源汽車可視化監(jiān)測平臺

單元2新能源汽車監(jiān)測可視化平臺大數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用開發(fā)項目式教程單元描述1.技術(shù)要求：（1）結(jié)合業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)模型的設(shè)計；（2）利用MySQL、JSON存儲業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。2.能力要求：（1）熟練掌握進(jìn)行項目需求分析的一般方法；（2）認(rèn)識項目需求分析在項目開發(fā)中的重要地位。3.素養(yǎng)要求：（1）具有良好的與人溝通的能力和良好的團(tuán)隊合作精神；（2）具有一定的科學(xué)思維方式和分析問題、解決問題的能力。新能源汽車大數(shù)據(jù)可視化監(jiān)測平臺是企業(yè)用于對相關(guān)車輛遠(yuǎn)程實時監(jiān)測的信息化系統(tǒng)，主要包括實時監(jiān)測、研發(fā)維修、車輛銷售和車隊管理等方面的功能。開發(fā)一款適合用戶需求的產(chǎn)品，需要深入了解用戶需求，本單元從功能、技術(shù)上進(jìn)行簡要分析，具體包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)含義，數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)調(diào)用等。如圖2-2所示，給出了平臺業(yè)務(wù)流程示意圖。車輛終端1車輛終端2…車輛終端n數(shù)據(jù)接收關(guān)系型NoSQL數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)存儲、分析與展示關(guān)系型表示層業(yè)務(wù)邏輯層數(shù)據(jù)訪問接口數(shù)據(jù)傳輸1圖2-2平臺業(yè)務(wù)流程示意圖任務(wù)名稱任務(wù)目標(biāo)安排課時任務(wù)2.1理解業(yè)務(wù)模式項目需求分析2任務(wù)2.2理解業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)認(rèn)識車輛數(shù)據(jù)2任務(wù)2.3車輛數(shù)據(jù)模型掌握數(shù)據(jù)存儲的一般方法2總計6任務(wù)分解2知識要點電動汽車基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與存儲前端框架數(shù)據(jù)驅(qū)動模式1.電動汽車基礎(chǔ)新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)的車用燃料但采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)，具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。電動汽車與傳統(tǒng)汽車相比，大幅精簡了汽車的結(jié)構(gòu)和零件數(shù)量，特別是儲能和動力系統(tǒng)，用電池、電機(jī)、電控替代了傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)。純電動汽車的基本結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。（1）新能源汽車動力電池驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動軸車輪整車數(shù)據(jù)逆變器車輪圖2-3純電動汽車基本結(jié)構(gòu)1.電動汽車基礎(chǔ)CAN（ControllerAreaNetwork）即控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，最初由博世公司為汽車監(jiān)控、控制系統(tǒng)設(shè)計。其中，兩路CAN總線結(jié)構(gòu)如圖2-4所示，車輛電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)等掛接在高速的CAN1子網(wǎng)絡(luò)上，數(shù)字化儀表、空調(diào)等掛接在低速的CAN2子網(wǎng)絡(luò)上。（2）CAN總線電機(jī)控制器1整車控制器低速網(wǎng)段高速網(wǎng)段儲能管理系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視器照明智能儀表總線接口CAN1CAN2座椅圖2-4車輛兩路CAN總線結(jié)構(gòu)示意圖2.數(shù)據(jù)與存儲MySQL是一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，由瑞典MySQLAB公司開發(fā)，目前屬于Oracle旗下產(chǎn)品。MySQL是最流行的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之一，在Web應(yīng)用方面，MySQL是最好的RDBMS（RelationalDatabaseManagementSystem，關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）應(yīng)用軟件之一。（1）MySQL2.數(shù)據(jù)與存儲JSON（JavaScriptObjectNotation)是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式。它采用完全獨立于編程語言的文本格式來存儲和表示數(shù)據(jù)。簡潔和清晰的層次結(jié)構(gòu)使得JSON成為理想的數(shù)據(jù)交換語言。易于人閱讀和編寫，同時也易于機(jī)器解析和生成，并有效地提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。任何支持的類型都可以通過JSON來表示，例如字符串、數(shù)字、對象、數(shù)組等。如下給出車速（vehicleSpeed.json）的JSON格式表示：（2）JSON{ "time":["13:05","13:10","13:15","13:20","13:25","13:25","13:30"],

"speed":[10,20,40,20,17,32,45]}3.數(shù)據(jù)驅(qū)動模式從前端Web框架的視角看（以Vue.js為例），所謂的數(shù)據(jù)驅(qū)動就是當(dāng)數(shù)據(jù)本身發(fā)生改變的時候，用戶界面相應(yīng)發(fā)生變化，開發(fā)者不需要手動的去修改DOM。簡單地說，Vue.js封裝了數(shù)據(jù)和DOM對象操作的映射，只需要關(guān)心數(shù)據(jù)的邏輯處理，數(shù)據(jù)的變化就能夠自然的通知頁面進(jìn)行頁面的重新渲染。其優(yōu)點是不需要在代碼中頻繁地操作DOM。在實際項目中，有很大部分代碼都是在數(shù)據(jù)修改以后，手動操作重新渲染頁面元素，當(dāng)頁面越來越復(fù)雜的時候，頁面代碼組織會越來難以維護(hù)。3.數(shù)據(jù)驅(qū)動模式Vue.js的數(shù)據(jù)驅(qū)動是通過MVVM這種框架來實現(xiàn)的?？蚣苤饕?個部分：Model、View和View-model。Model指數(shù)據(jù)部分，對應(yīng)到前端就是JavaScript對象；View指視圖部分，對應(yīng)前端就是DOM；View-model是連接視圖與數(shù)據(jù)的中間件。如圖2-5所示，數(shù)據(jù)（Model）和視圖（View）通過ViewModel來實現(xiàn)雙方的通訊。當(dāng)數(shù)據(jù)變化的時候，ViewModel能夠監(jiān)聽到這種變化，并及時地通知View做出修改。同樣的，當(dāng)頁面有事件觸發(fā)時，ViewModel也能夠監(jiān)聽到事件，并通知Model進(jìn)行響應(yīng)。圖2-5MVM框架示意圖。任務(wù)2.1理解業(yè)務(wù)模式隨著新能源車輛的逐步推廣，新能源車輛的遠(yuǎn)程監(jiān)測、安全預(yù)警成為生產(chǎn)廠家和用戶的剛性需求。新能源汽車可視化監(jiān)測平臺是一個基于車聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等信息處理技術(shù)的遠(yuǎn)程實時監(jiān)測平臺。該系統(tǒng)收集車輛整車、電池、驅(qū)動電機(jī)、位置、故障與異常等數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，通過可視化方式予以呈現(xiàn)，為新能源汽車及電池安全全程保駕護(hù)航，為車輛生產(chǎn)、車輛運營、車輛售后等提供增值服務(wù)。1.任務(wù)描述任務(wù)2.1理解業(yè)務(wù)模式平臺的開發(fā)和使用涉及不同的新能源汽車行業(yè)主體，從整車廠到運營車隊，再到監(jiān)管部門，各板塊各自訴求不盡相同。數(shù)據(jù)驅(qū)動的軟件開發(fā)最終服務(wù)于各主體訴求。雖然數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式多種多樣，并不會脫離用戶訴求這一最終目的。其一，結(jié)合訴求給出確定平臺功能；其二，基于功能確定技術(shù)架構(gòu)。見表2-1給出了新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的不同主體及其利益訴求。2.任務(wù)分析任務(wù)2.1理解業(yè)務(wù)模式2.任務(wù)分析序號相關(guān)主體利益訴求數(shù)據(jù)子類1研發(fā)人員參數(shù)標(biāo)定電壓、電流、SOC2售后人員故障診斷、故障預(yù)測車輛分布、故障碼3管理人員生產(chǎn)決策、銷售決策銷售量、車輛分布4車隊人員能耗管理、故障管理里程、故障碼5監(jiān)管人員位置服務(wù)、駕駛行為經(jīng)緯度、車速表2-1新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的各主體利益訴求及關(guān)注的相應(yīng)數(shù)據(jù)類型任務(wù)2.1理解業(yè)務(wù)模式（1）抽象平臺功能如圖2-7所示，給出了新能源汽車大數(shù)據(jù)可視化監(jiān)測平臺的功能框圖，該平臺的核心功能包括以下3個模塊：研發(fā)與維護(hù)、車輛銷售和車隊管理。3.任務(wù)實施新能源汽車數(shù)據(jù)可視化平臺車輛銷售車隊管理實時監(jiān)測統(tǒng)計分析車輛管理研發(fā)與維護(hù)車輛分布統(tǒng)計分析人員管理駕駛行為統(tǒng)計分析人員管理圖2-7新能源汽車實時監(jiān)測功能框圖任務(wù)2.1理解業(yè)務(wù)模式（2）確定平臺技術(shù)架構(gòu)新能源汽車大數(shù)據(jù)可視化監(jiān)測平臺主要包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析和可視化呈現(xiàn)等主要環(huán)節(jié)，平臺架構(gòu)圖如圖2-8所示。左側(cè)給出了兩個車載終端的構(gòu)成示意圖，每輛汽車對應(yīng)一個終端。3.任務(wù)實施圖2-8平臺架構(gòu)云端數(shù)據(jù)Web服務(wù)器PC端可視化監(jiān)控大屏CAN總線APP端接入服務(wù)器集群傳感器傳感器CAN總線車載終端1車載終端2云端GPS核心板GPS核心板4G任務(wù)2.2理解業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)圍繞上述業(yè)務(wù)模型，深入理解新能源汽車相關(guān)數(shù)據(jù)含義，確立相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲模型。1.任務(wù)描述任務(wù)2.2理解業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)驅(qū)動的項目中以業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的高效流轉(zhuǎn)為主線，遵循“數(shù)據(jù)收集→數(shù)據(jù)傳輸→數(shù)據(jù)存儲→數(shù)據(jù)查詢/讀取→數(shù)據(jù)呈現(xiàn)”這一完整過程，如圖2-9所示。結(jié)合功能模塊，表2-2展示了業(yè)務(wù)相關(guān)的3類車輛數(shù)據(jù)類型。2.任務(wù)分析圖2-9數(shù)據(jù)驅(qū)動業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理流程任務(wù)2.2理解業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)2.任務(wù)分析表2-2車輛相關(guān)數(shù)據(jù)類型序號數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)子類1車輛數(shù)據(jù)整車數(shù)據(jù)（表2-4）、電池（表2-5）、位置（表2-6）2銷售數(shù)據(jù)車輛分布表、車輛銷售表等3車隊數(shù)據(jù)駕駛員評分表等大數(shù)據(jù)驅(qū)動的項目中以業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的高效流轉(zhuǎn)為主線，遵循“數(shù)據(jù)收集→數(shù)據(jù)傳輸→數(shù)據(jù)存儲→數(shù)據(jù)查詢/讀取→數(shù)據(jù)呈現(xiàn)”這一完整過程，如圖2-9所示。結(jié)合功能模塊，表2-2展示了業(yè)務(wù)相關(guān)的3類車輛數(shù)據(jù)類型。任務(wù)2.2理解業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（1）確定車輛信息首先給出車輛信息表，見表2-3，該表包含唯一識別車輛的車架號和方便查詢記憶的車牌號兩個字段。3.任務(wù)實施表2-3車輛信息表字段名含義取值szVIN車輛ID，可以用車架號17位唯一plateNumber車牌號

任務(wù)2.2理解業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（2）確定車輛參數(shù)信息

表2-4至表2-6展示了與車輛運行狀態(tài)密切相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲模式。3.任務(wù)實施表2-4整車信息表字段名含義取值szVIN17位唯一，車架號LA9HIGECXH1HGC002time數(shù)據(jù)采集時間2018-1-3011:06:17bChargeStatus充電狀態(tài)（未）充電、異常bRunningMode車輛類型純電、混動、燃油任務(wù)2.2理解業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（2）確定車輛參數(shù)信息

3.任務(wù)實施表2-4整車信息表字段名含義取值wVehicleSpeed車輛速度取值0~2200dAccumulatedMileage累計里程范圍0～999999wTotalVoltage總電壓范圍0～1000wTotalCurrent總電流范圍-1000~1000AbSOCSOC百分比bAccPedal加速踏板行程百分比bBrkPedal制動踏板狀態(tài)百分比任務(wù)2.2理解業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（2）確定車輛參數(shù)信息

3.任務(wù)實施表2-5電池信息表字段名含義取值szVIN17位唯一，車架號LA9HIGECXH1HGC002time數(shù)據(jù)采集時間2018-1-3011:06:17字段名含義取值szVIN17位唯一，車架號LA9HIGECXH1HGC002realtime時間2018-1-3011:06:17latitudes經(jīng)度信息31.138534longitudes緯度信息120.6918719表2-6車輛位置信息表任務(wù)2.3車輛數(shù)據(jù)模型為了實現(xiàn)對特定車輛運行工況的實時監(jiān)測，必須建立車輛相關(guān)的數(shù)據(jù)模型。要求以整車數(shù)據(jù)為例建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲模型。1.任務(wù)描述任務(wù)2.3車輛數(shù)據(jù)模型基于業(yè)務(wù)需求建立車輛數(shù)據(jù)模型，實際項目中常見的模式是基于開源的MySQL數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)讀取并轉(zhuǎn)換為JSON文件格式，以下以兩種典型的數(shù)據(jù)模型為例進(jìn)行闡述。2.任務(wù)分析任務(wù)2.3車輛數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型示例1：MySQL，見表2-7和表2-8。3.任務(wù)實施表2-7整車數(shù)據(jù)IdszVINtimewVehicle_SpeeddAccumulatedMileagewTotal_VoltagewTotal_Current1LA9HIGECXH1HGC0022018-1-3011:06:17232.4999.9292.0-331.82LA9HIGECXH1HGC0022018-1-3011:06:17232.4999．9292.0-331.83LA9HIGECXH1HGC0022018-1-3011:06:17232.4999.9292.0-331.84………………任務(wù)2.3車輛數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型示例1：MySQL，見表2-7和表2-8。3.任務(wù)實施表2-8位置數(shù)據(jù)IdszVINrealtimelatitudeslongitudesIdszVIN1LA9HIGECXH1HGC0022018-1-3011:06:1731.138534120.69187191LA9HIGECXH1HGC0022LA9HIGECXH1HGC0022018-1-3011:06:1731.138534120.69187192LA9HIGECXH1HGC0023LA9HIGECXH1HGC0022018-1-3011:06:1731.138534120.69187193LA9HIGECXH1HGC0024…………4…一、簡答題1.簡述什么是前端框架數(shù)據(jù)驅(qū)動模式?2.Web前端開發(fā)在整個系統(tǒng)中的地位和作用是什么?3.比較MySQL和JSON不同的數(shù)據(jù)存