技术领域
本发明涉及一种汽车远程监控技术，尤其是一种电动汽车远程安全监控方法。
背景技术：
随着电动汽车以其节能减排的优势得到政府大力推广，其市场保有量得到迅速增长，并且仍在快速增长中，发展前景广阔。
通常在车辆管理过程中用户最关心的莫过于安全问题，电动汽车安全性与电池的安全性关系密切，电池温度异常、电压异常都容易导致安全隐患。其次，同传统汽车一样，行驶安全也是电动汽车安全性的一个重要方面，整车状态是否正常、驾驶员行为是否正确，出现故障时系统能否提供快速的解决方案，发生事故时能否提供可靠的依据甚至还原事故发生过程。上述安全问题的解决是用户的需求也是监管部门的需求，更能促进电动汽车行业的良性发展。
目前针对电动汽车的远程监控方法，例如：中国专利申请2012105702571、2012104299348、2015105039163、2016100776098、2011103151813、200910040978X、2015106947796，主要存在以下不足：
一、单纯的卫星定位装置及其构成的远程监方法，满足了用户对监控车辆位置追踪、轨迹记录的需求，但是仅限于对车辆位置的监控，无法满足用户对车辆尤其是电动车辆的安全监控需求。
二、基于无线的远程音频视频监控方法，侧重于对车辆的音视频内容进行记录，或者由工作人员对画面进行实时观察，以此判断车辆所处的状态，当监控车辆增多时，就会加重工作人员负担，顾此失彼。
三、部分基于车辆数据采集的远程监控方法，全面采集车辆运行数据通过无线传输手段发送到监控中心，用户经由中心服务器可查看车辆运行状态，此类监控系统缺少针对性，用户需要从大量数据中自行分析安全隐患线索，增加了用户使用难度。
技术实现要素：
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种电动汽车远程安全监控方法，该方法通过远程监控电动车辆的运行数据发现车辆存在的故障和安全隐患，从海量数据中自动筛选、分析关键线索，从多角度分析视频内容、定位状态、车身总线数据，形成综合判据，最终将分析结果推送给监控人员和驾驶人员，用于解决用户在行车过程中安全隐患发现不及时、故障排查不方便、事故责任认定不清楚等难题。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种电动汽车远程安全监控方法，包括以下步骤：
1）车载终端和音视频监控终端实时采集车辆信息并通过无线网络传输到远程监控中心；所述信息至少包括：车身CAN总线数据、GPS数据和车辆前方视频数据；
2）监控中心获取车辆信息数据后，按照预先设定的策略模型对车辆运行数据和视频数据进行安全状态分析，并将分析结果存入数据库，并通过报文发送到视频分析服务器；
所述策略模型包括：
（1）基本策略，按照预先设定的数值范围，判断某项数据是否异常，包括车速过快、刹车过快、高速变道、动力蓄电池温度过高，过快是指采集的车辆状态数据超过预先设定的正常范围，则认为车辆存在异常；
（2）组合策略，综合多项数据共同分析车辆状态，包括根据车速和剩余电量判断续航里程和续航时间，当续航时间过短时将会产生一条警告；
（3）驾驶行为策略，根据部分针对性数据分析驾驶员的行为是否存在潜在安全隐患，包括在经过十字路口时根据车速、档位、转向灯、GPS位置判断车辆直行时是否速度过快，转弯时是否减速且正确打开转向灯，结合车速和驾驶时间判断驾驶员是否存在长时间疲劳驾驶；
3）监控中心与用户移动终端建立通讯连接，将车辆运行状态和分析结果实时传输给移动终端应用APP，用户根据分析结果对车辆进行处理。
所述监控中心通过客户端软件登记车载终端设备和视频监控设备的属性信息，包括终端设备编号、车架号、视频通道编号、视频设备安装位置描述；通过客户端软件设置能够表示车辆安全状态的数值范围，数据信息类型分为整车信息、定位信息、极值信息、报警信息四类。
车载终端采集的车辆数据通过无线网络传输到监控中心后，通过负载均衡服务器分配到实际执行的通讯服务器上，通讯服务器按照通讯协议对车载终端数据进行解包，提取所述的四类数据信息存入主数据库服务器，并同步到从数据库服务器。
在数据分析服务器上运行的车辆综合数据处理程序由从数据库服务器实时获取车辆最新数据，利用不同的策略模型对数据进行研判，研判结果产生的异常或者警告将以数据记录的形式存入主数据库服务器，并通过报文发送到视频分析服务器。
在视频分析服务器上运行的视频检测程序采用多线程并行处理，从流媒体转发服务器上获取不同车辆的视频流数据，对视频流进行场景检测和异常行为检测，检测结果以数据记录的形式存入主数据库服务器。
所述场景检测包括交通信号灯检测，所述异常行为检测包括车道线检测和前方障碍物检测，产生警告的条件包括：检测到前方红灯或者车辆无意识偏离车道线或者与前车距离小于固定值。
所述数据分析服务器检测到车辆异常时，将异常车辆信息以报文形式发送到视频分析服务器，所述报文信息包括车载终端编号和车架号。所述视频分析服务器根据车载终端编号和车架号，从数据库服务器中查询对应的视频通道号，根据通道号向流媒体转发服务器请求是视频流，并按每秒一次的频率抓拍三幅图像保存到主数据库服务器。
通过视频进行车辆异常行为分析由于实际环境中运动目标的复杂性以及视频数据的特殊性、复杂性，造成在实际应用中常存在误识误判现象，因此本发明只采用一些可持续检测的模块以提高可靠性。
视频检测程序另一个任务是监听来自数据分析服务器的异常报文，如果检测到相应报文，则以1HZ的频率连续抓拍三次当前视频保存到主数据库服务器。
应用服务器上运行的Web应用服务程序为PC端客户端如浏览器和移动客户端如App提供后台服务。应用服务器与从数据库服务器保持常连接并持续获取数据，客户端与应用服务器建立连接后，可主动查看车辆的安全状态。当应用服务器从数据库中获取新的警告记录时，会立刻推送到客户端，引起监控人员或者驾驶人员注意，进而查看故障产生的原因，及时消除潜在的安全隐患。监控人员可马上查看告警车辆的当前视频，调取告警产生时刻的抓图，查看导致告警的行车数据，必要时直接与驾驶员取得联系。驾驶人员可通过移动客户端收听到告警语音播报，必要时可停车查看详情。
在监控中心配置有监控终端主机、电视墙、解码器、视频切换器等监控设施。监控终端主机上运行有监控软件与应用服务器连接，监控人员可通过监控软件查看所有被监控车辆的运行状况，包括状态数据、视频图像、地图轨迹等。监控终端主机与视频切换器连接，当监控软件收到告警信号时，能自动切换当前车辆图像到电视墙，并在监控软件界面显示告警指示。
本发明的有益效果是：
（1）针对影响安全驾驶的终端采集数据制定了多种分析策略，从不同角度分析车辆状况或者驾驶员的行为是否存在安全隐患，做到及时发现及时提醒。
（2）增加视频检测辅助手段，利用视频中包含的丰富信息，加强了对周围场景的研判，进一步提高了安全防范力度。
（3）利用网络技术将车辆状态信息和告警信息及时推送给监控人员和驾驶人员，具有信息量大、告警及时、故障指示明确等特点，对于监控人员和驾驶人员及时发现安全隐患，准确排查故障点起到积极作用。
（4）为保障系统的实时性和可靠性，采用多路负载均衡的运行方式，保证系统整体不间断运行，加快了处理速度，提高了可靠性。
（5）为保障数据安全、提高数据读写效率，系统采用主从数据库读写分离的工作方式，主数据库负责接收、存储车辆实时数据和抓拍画面，从数据库负责对外提供请求的数据。避免主数据库服务器出现性能瓶颈，降低阻塞，提高并发。
（6）对外服务方面设置有应用服务器，对外提供信息交互的接口服务，在PC端和移动客户端都可随时查看车辆安全信息，及时得到告警提示。满足驾驶人员、监控部门、研发分析部门的不同需求。
（7）综上所述，本发明改善了现有监控技术的不足，不需要人为地从海量车辆状态数据中排查安全隐患，系统能够根据既定策略有针对性地分析存在隐患的线索，及时通知相关人员。同时系统将几种具体的视频识别方法结合车辆状态数据分析作为一种安全隐患排查手段，提供了一种新的解决思路。
附图说明
图1是电动汽车安全监控系统图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
图1的系统包括车辆信息采集系统和监控中心系统。
车辆信息采集系统包括音视频监控终端和车载终端，其中音视频监控终端包括摄像头、音频拾取器、带3G功能的车载DVR及外围设备，摄像头可含多路，用于监控车辆内外的环境，摄像头采集的视频经由车载DVR进行编码处理，编码后的数据通过3G/GPRS通过无线网络传输到监控中心。
车载终端安装在被监控车辆上，包括GPS定位模块和车辆总线数据采集模块，GPS模块接收来自定位卫星的经纬度、速度信息，总线数据采集模块用于采集车身总线数据，可提供动力蓄电池电压温度数据、整车数据、极值数据和报警数据。车载终端与车辆CAN总线连接，由车辆提供外部电源，当汽车发动时车载终端即进入工作状态，实时采集车身总线数据，将采集的GPS数据和总线数据封装打包，通过3G/GPRS无线网络一同传输到监控中心。
监控中心包括负载均衡服务器、通讯服务器集群、流媒体服务器集群、主从服务器、数据分析服务器、视频分析服务器、应用服务器，以及监控室的监控终端和电视墙等监控设备。
负载均衡服务器是用于负载分配的服务器，解决高并发带来的效率和可靠性问题。随着监控车辆的数量增多，监控中心服务器的访问并发量随之增多，过多的连接造成服务器的处理效率逐渐降低，通过负载均衡服务器将车载终端的网络连接均衡地分配到不同的服务器处理，保证了系统的整体响应速度，提高了系统的可靠性，本发明分别为通讯服务器集群和流媒体转发服务器集群实现负载均衡。
通讯服务器集群由多台通讯服务器组成，通讯服务器用于接收、解析、转存来自终端的车身总线数据。车载终端与监控中心之间的数据交互均是通过通讯服务器实现，通讯服务器负责与终端建立网络连接、接收终端的实时数据上报、转发终端设备参数查询命令，转发终端设备参数设置命令、解析终端的数据报文，并将解析结果转存到主数据库服务器。
流媒体转发服务器集群由多台流媒体转发服务器组成。流媒体转发服务器具有视频存储、视频流转发和视频管理的功能。车载音视频终端通过无线网络与流媒体转发服务器连接，流媒体转发服务器从音视频终端获取视频流。在没有外界请求浏览视频的情况下，流媒体转发服务器直接将这些视频转换成文件包存入本机内的磁盘阵列，如果有来自客户端、解码器、其他服务器的实时浏览请求，流媒体转发服务器则响应这些请求，复制若干路视频流转发到相应的请求端。
主从数据库服务器是由两台数据库服务器组成的读写分离的主从架构，经通讯服务器解包后的终端数据存入主数据库服务器。主从数据库服务器用于管理系统数据，其中主数据库服务器负责存储来自通讯服务器的车辆数据、以及数据分析服务器和视频分析服务器的分析结果，从数据库服务器用于响应来自应用服务器的数据请求，负责向外输送数据。
数据分析服务器和应用服务器以及其他需要读取终端数据的应用均从从数据库服务器获取数据。主从数据库服务器之间实现双机热备，即从服务器上的数据库永远与主服务器上的数据库保持同步，并且随着主服务器上的数据库的变化而变化。
数据分析服务器用于对车载终端数据进行分析，处理程序将从众多实时数据中提取反映电动汽车行车安全的数据进行分析，这些数据包括以下几类：
（1）整车信息：车速、档位、制动踏板行程、充放电状态；
（2）定位信息：经纬度、方向；
（3）极值信息：动力蓄电池电压/电流极值信息、总电压、总电流、SOC；
（4）报警信息：动力蓄电池故障信息、电机故障信息、自定义故障信息。
数据分析服务器负责从从数据库提取车辆数据，分析车辆当前所处的状态，根据预设的多种安全策略，判断车辆是否存在安全隐患，并将分析结果存入主数据库。
视频分析服务器用于对车载视频内容进行分析，视频分析服务器从流媒体转发服务器中请求视频流，通过对视频流中的图像内容进行检测，判断是否存在车辆异常行为，进而为评价车辆的安全状态提供佐证，对视频内容进行处理、识别，筛选出具有安全隐患的特征，将分析结果存入主数据库。
应用服务器用于为PC客户端和移动客户端提供WEB服务，客户端通过向应用服务器发送请求，获取车辆运行数据，为客户端提供数据流，如果检测到数据库中存在安全报警标志，系统平台通过应用服务可以将安全提示发送到客户端。
该系统实现了车辆信息的采集、分析、判断，为行车安全和车辆监控提供数据信息服务。系统设计的应用场景为大规模车载终端并发连接、海量数据的并行处理、多用户同时在线使用。为此，系统在处理服务器组织、数据库设计方面进行了扩展，提高了系统可靠性和响应速度。系统在满足车辆安全监控的基础上，也为外部请求提供了数据接口，以满足不同目的和层次的任务需求。
电动汽车远程安全监控方法，包括以下步骤：
1）车载终端和音视频监控终端实时采集车辆信息并通过无线网络传输到远程监控中心；所述信息至少包括：车身CAN总线数据、GPS数据和车辆前方视频数据；
2）监控中心获取车辆信息数据后，按照预先设定的策略模型对车辆运行数据和视频数据进行安全状态分析，并将分析结果存入数据库，并通过报文发送到视频分析服务器；
所述策略模型包括：
（1）基本策略，按照预先设定的数值范围，判断某项数据是否异常，包括车速过快、刹车过快、高速变道、动力蓄电池温度过高，过快是指采集的车辆状态数据超过预先设定的正常范围，则认为车辆存在异常；
（2）组合策略，综合多项数据共同分析车辆状态，包括根据车速和剩余电量判断续航里程和续航时间，当续航时间过短时将会产生一条警告；
（3）驾驶行为策略，根据部分针对性数据分析驾驶员的行为是否存在潜在安全隐患，包括在经过十字路口时根据车速、档位、转向灯、GPS位置判断车辆直行时是否速度过快，转弯时是否减速且正确打开转向灯，结合车速和驾驶时间判断驾驶员是否存在长时间疲劳驾驶；
3）监控中心与用户移动终端建立通讯连接，将车辆运行状态和分析结果实时传输给移动终端应用APP，用户根据分析结果对车辆进行处理。
所述监控中心通过客户端软件登记车载终端设备和视频监控设备的属性信息，包括终端设备编号、车架号、视频通道编号、视频设备安装位置描述；通过客户端软件设置能够表示车辆安全状态的数值范围，数据信息类型分为整车信息、定位信息、极值信息、报警信息四类。
车载终端采集的车辆数据通过无线网络传输到监控中心后，通过负载均衡服务器分配到实际执行的通讯服务器上，通讯服务器按照通讯协议对车载终端数据进行解包，提取所述的四类数据信息存入主数据库服务器，并同步到从数据库服务器。
在数据分析服务器上运行的车辆综合数据处理程序由从数据库服务器实时获取车辆最新数据，利用不同的策略模型对数据进行研判，研判结果产生的异常或者警告将以数据记录的形式存入主数据库服务器，并通过报文发送到视频分析服务器。
在视频分析服务器上运行的视频检测程序采用多线程并行处理，从流媒体转发服务器上获取不同车辆的视频流数据，对视频流进行场景检测和异常行为检测，检测结果以数据记录的形式存入主数据库服务器。
所述场景检测包括交通信号灯检测，所述异常行为检测包括车道线检测和前方障碍物检测，产生警告的条件包括：检测到前方红灯或者车辆无意识偏离车道线或者与前车距离小于固定值。
所述数据分析服务器检测到车辆异常时，将异常车辆信息以报文形式发送到视频分析服务器，所述报文信息包括车载终端编号和车架号。所述视频分析服务器根据车载终端编号和车架号，从数据库服务器中查询对应的视频通道号，根据通道号向流媒体转发服务器请求是视频流，并按每秒一次的频率抓拍三幅图像保存到主数据库服务器。
通过视频进行车辆异常行为分析由于实际环境中运动目标的复杂性以及视频数据的特殊性、复杂性，造成在实际应用中常存在误识误判现象，因此本发明只采用一些可持续检测的模块以提高可靠性。
视频检测程序另一个任务是监听来自数据分析服务器的异常报文，如果检测到相应报文，则以1HZ的频率连续抓拍三次当前视频保存到主数据库服务器。
应用服务器上运行的Web应用服务程序为PC端客户端如浏览器和移动客户端如App提供后台服务。应用服务器与从数据库服务器保持常连接并持续获取数据，客户端与应用服务器建立连接后，可主动查看车辆的安全状态。当应用服务器从数据库中获取新的警告记录时，会立刻推送到客户端，引起监控人员或者驾驶人员注意，进而查看故障产生的原因，及时消除潜在的安全隐患。监控人员可马上查看告警车辆的当前视频，调取告警产生时刻的抓图，查看导致告警的行车数据，必要时直接与驾驶员取得联系。驾驶人员可通过移动客户端收听到告警语音播报，必要时可停车查看详情。
在监控中心配置有监控终端主机、电视墙、解码器、视频切换器等监控设施。监控终端主机上运行有监控软件与应用服务器连接，监控人员可通过监控软件查看所有被监控车辆的运行状况，包括状态数据、视频图像、地图轨迹等。监控终端主机与视频切换器连接，当监控软件收到告警信号时，能自动切换当前车辆图像到电视墙，并在监控软件界面显示告警指示。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。