《终端数据可视化》课件-2 新能源汽车可视化监测平台

单元2新能源汽车监测可视化平台大数据可视化应用开发项目式教程单元描述1.技术要求：（1）结合业务进行数据模型的设计；（2）利用MySQL、JSON存储业务数据。2.能力要求：（1）熟练掌握进行项目需求分析的一般方法；（2）认识项目需求分析在项目开发中的重要地位。3.素养要求：（1）具有良好的与人沟通的能力和良好的团队合作精神；（2）具有一定的科学思维方式和分析问题、解决问题的能力。新能源汽车大数据可视化监测平台是企业用于对相关车辆远程实时监测的信息化系统，主要包括实时监测、研发维修、车辆销售和车队管理等方面的功能。开发一款适合用户需求的产品，需要深入了解用户需求，本单元从功能、技术上进行简要分析，具体包括业务数据含义，数据存储，数据调用等。如图2-2所示，给出了平台业务流程示意图。车辆终端1车辆终端2…车辆终端n数据接收关系型NoSQL数据源数据存储、分析与展示关系型表示层业务逻辑层数据访问接口数据传输1图2-2平台业务流程示意图任务名称任务目标安排课时任务2.1理解业务模式项目需求分析2任务2.2理解业务数据认识车辆数据2任务2.3车辆数据模型掌握数据存储的一般方法2总计6任务分解2知识要点电动汽车基础数据与存储前端框架数据驱动模式1.电动汽车基础新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料但采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进，具有新技术、新结构的汽车。电动汽车与传统汽车相比，大幅精简了汽车的结构和零件数量，特别是储能和动力系统，用电池、电机、电控替代了传统的发动机。纯电动汽车的基本结构如图2-3所示。（1）新能源汽车动力电池驱动电机驱动轴车轮整车数据逆变器车轮图2-3纯电动汽车基本结构1.电动汽车基础CAN（ControllerAreaNetwork）即控制器区域网络，最初由博世公司为汽车监控、控制系统设计。其中，两路CAN总线结构如图2-4所示，车辆电机控制器、电池管理系统等挂接在高速的CAN1子网络上，数字化仪表、空调等挂接在低速的CAN2子网络上。（2）CAN总线电机控制器1整车控制器低速网段高速网段储能管理系统状态监视器照明智能仪表总线接口CAN1CAN2座椅图2-4车辆两路CAN总线结构示意图2.数据与存储MySQL是一个关系型数据库管理系统，由瑞典MySQLAB公司开发，目前属于Oracle旗下产品。MySQL是最流行的关系型数据库管理系统之一，在Web应用方面，MySQL是最好的RDBMS（RelationalDatabaseManagementSystem，关系数据库管理系统）应用软件之一。（1）MySQL2.数据与存储JSON（JavaScriptObjectNotation)是一种轻量级的数据交换格式。它采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。简洁和清晰的层次结构使得JSON成为理想的数据交换语言。易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，并有效地提升网络传输效率。任何支持的类型都可以通过JSON来表示，例如字符串、数字、对象、数组等。如下给出车速（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.数据驱动模式从前端Web框架的视角看（以Vue.js为例），所谓的数据驱动就是当数据本身发生改变的时候，用户界面相应发生变化，开发者不需要手动的去修改DOM。简单地说，Vue.js封装了数据和DOM对象操作的映射，只需要关心数据的逻辑处理，数据的变化就能够自然的通知页面进行页面的重新渲染。其优点是不需要在代码中频繁地操作DOM。在实际项目中，有很大部分代码都是在数据修改以后，手动操作重新渲染页面元素，当页面越来越复杂的时候，页面代码组织会越来难以维护。3.数据驱动模式Vue.js的数据驱动是通过MVVM这种框架来实现的。框架主要包含3个部分：Model、View和View-model。Model指数据部分，对应到前端就是JavaScript对象；View指视图部分，对应前端就是DOM；View-model是连接视图与数据的中间件。如图2-5所示，数据（Model）和视图（View）通过ViewModel来实现双方的通讯。当数据变化的时候，ViewModel能够监听到这种变化，并及时地通知View做出修改。同样的，当页面有事件触发时，ViewModel也能够监听到事件，并通知Model进行响应。图2-5MVM框架示意图。任务2.1理解业务模式随着新能源车辆的逐步推广，新能源车辆的远程监测、安全预警成为生产厂家和用户的刚性需求。新能源汽车可视化监测平台是一个基于车联网、云计算、大数据等信息处理技术的远程实时监测平台。该系统收集车辆整车、电池、驱动电机、位置、故障与异常等数据，对数据进行分析后，通过可视化方式予以呈现，为新能源汽车及电池安全全程保驾护航，为车辆生产、车辆运营、车辆售后等提供增值服务。1.任务描述任务2.1理解业务模式平台的开发和使用涉及不同的新能源汽车行业主体，从整车厂到运营车队，再到监管部门，各板块各自诉求不尽相同。数据驱动的软件开发最终服务于各主体诉求。虽然数据呈现方式多种多样，并不会脱离用户诉求这一最终目的。其一，结合诉求给出确定平台功能；其二，基于功能确定技术架构。见表2-1给出了新能源汽车产业链上的不同主体及其利益诉求。2.任务分析任务2.1理解业务模式2.任务分析序号相关主体利益诉求数据子类1研发人员参数标定电压、电流、SOC2售后人员故障诊断、故障预测车辆分布、故障码3管理人员生产决策、销售决策销售量、车辆分布4车队人员能耗管理、故障管理里程、故障码5监管人员位置服务、驾驶行为经纬度、车速表2-1新能源汽车产业链上的各主体利益诉求及关注的相应数据类型任务2.1理解业务模式（1）抽象平台功能如图2-7所示，给出了新能源汽车大数据可视化监测平台的功能框图，该平台的核心功能包括以下3个模块：研发与维护、车辆销售和车队管理。3.任务实施新能源汽车数据可视化平台车辆销售车队管理实时监测统计分析车辆管理研发与维护车辆分布统计分析人员管理驾驶行为统计分析人员管理图2-7新能源汽车实时监测功能框图任务2.1理解业务模式（2）确定平台技术架构新能源汽车大数据可视化监测平台主要包含数据采集、数据传输、数据存储、数据分析和可视化呈现等主要环节，平台架构图如图2-8所示。左侧给出了两个车载终端的构成示意图，每辆汽车对应一个终端。3.任务实施图2-8平台架构云端数据Web服务器PC端可视化监控大屏CAN总线APP端接入服务器集群传感器传感器CAN总线车载终端1车载终端2云端GPS核心板GPS核心板4G任务2.2理解业务数据围绕上述业务模型，深入理解新能源汽车相关数据含义，确立相应的数据存储模型。1.任务描述任务2.2理解业务数据大数据驱动的项目中以业务数据的高效流转为主线，遵循“数据收集→数据传输→数据存储→数据查询/读取→数据呈现”这一完整过程，如图2-9所示。结合功能模块，表2-2展示了业务相关的3类车辆数据类型。2.任务分析图2-9数据驱动业务数据处理流程任务2.2理解业务数据2.任务分析表2-2车辆相关数据类型序号数据类型数据子类1车辆数据整车数据（表2-4）、电池（表2-5）、位置（表2-6）2销售数据车辆分布表、车辆销售表等3车队数据驾驶员评分表等大数据驱动的项目中以业务数据的高效流转为主线，遵循“数据收集→数据传输→数据存储→数据查询/读取→数据呈现”这一完整过程，如图2-9所示。结合功能模块，表2-2展示了业务相关的3类车辆数据类型。任务2.2理解业务数据（1）确定车辆信息首先给出车辆信息表，见表2-3，该表包含唯一识别车辆的车架号和方便查询记忆的车牌号两个字段。3.任务实施表2-3车辆信息表字段名含义取值szVIN车辆ID，可以用车架号17位唯一plateNumber车牌号

任务2.2理解业务数据（2）确定车辆参数信息

表2-4至表2-6展示了与车辆运行状态密切相关的数据存储模式。3.任务实施表2-4整车信息表字段名含义取值szVIN17位唯一，车架号LA9HIGECXH1HGC002time数据采集时间2018-1-3011:06:17bChargeStatus充电状态（未）充电、异常bRunningMode车辆类型纯电、混动、燃油任务2.2理解业务数据（2）确定车辆参数信息

3.任务实施表2-4整车信息表字段名含义取值wVehicleSpeed车辆速度取值0~2200dAccumulatedMileage累计里程范围0～999999wTotalVoltage总电压范围0～1000wTotalCurrent总电流范围-1000~1000AbSOCSOC百分比bAccPedal加速踏板行程百分比bBrkPedal制动踏板状态百分比任务2.2理解业务数据（2）确定车辆参数信息

3.任务实施表2-5电池信息表字段名含义取值szVIN17位唯一，车架号LA9HIGECXH1HGC002time数据采集时间2018-1-3011:06:17字段名含义取值szVIN17位唯一，车架号LA9HIGECXH1HGC002realtime时间2018-1-3011:06:17latitudes经度信息31.138534longitudes纬度信息120.6918719表2-6车辆位置信息表任务2.3车辆数据模型为了实现对特定车辆运行工况的实时监测，必须建立车辆相关的数据模型。要求以整车数据为例建立相应的数据存储模型。1.任务描述任务2.3车辆数据模型基于业务需求建立车辆数据模型，实际项目中常见的模式是基于开源的MySQL数据库，数据读取并转换为JSON文件格式，以下以两种典型的数据模型为例进行阐述。2.任务分析任务2.3车辆数据模型数据模型示例1：MySQL，见表2-7和表2-8。3.任务实施表2-7整车数据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………………任务2.3车辆数据模型数据模型示例1：MySQL，见表2-7和表2-8。3.任务实施表2-8位置数据IdszVINrealtimelatitudeslongitudesIdszVIN1LA9HIGECXH1HGC0022018-1-3011:06:1731.138534120.69187191LA9HIGECXH1HGC0022LA9HIGECXH1HGC0022018-1-3011:06:1731.138534120.69187192LA9HIGECXH1HGC0023LA9HIGECXH1HGC0022018-1-3011:06:1731.138534120.69187193LA9HIGECXH1HGC0024…………4…一、简答题1.简述什么是前端框架数据驱动模式?2.Web前端开发在整个系统中的地位和作用是什么?3.比较MySQL和JSON不同的数据存