(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210467746.8 (22)申请日 2022.04.29 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 (72)发明人 赵玺　刘浩　瞿旭东　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 王艾华 (51)Int.Cl. H04Q 9/00(2006.01) H04L 67/12(2022.01) H04L 67/1001(2022.01) H04L 9/40(2022.01) G06F 16/22(2019.01) G06F 16/28(2019.01)G06F 21/62(2013.01) G06Q 30/06(2012.01) (54)发明名称 可自定义工程租赁车辆运行指标异常的监 控系统及方法 (57)摘要 本发明公开一种可自定义工程租赁车辆运 行指标异常的监控系统及方法， 基于车载智能盒 子实时获取车辆的多项运行时指标。 将指标数据 通过MQTT协议经Nginx负载均衡后发送到EMQX网 关。 EMQX验证MQTT协议中的身份信息。 当数据经 过身份验证后被发送到消息队列Kafka。 大数据 实时处理引擎Flink实时消费Kafka的数据， 将 Redis中的各种指标阈值和Drool s的规则配置文 件进行集成， 实现异常数据的报警。 同时， 车辆出 租方可以根据车辆的差异化信息， 动态调整各项 指标的异常阈值， 该值会分别存到Redis和关系 数据库PostgreSQL中， 当车辆发生报警后车辆 出 租方可以查询报警数据实现对车辆异常的实时 掌握； 着眼于解决用户实际应用需求点， 实时采 集车辆的运行参数， 并使用大数据技术对车辆信 息进行实时监控。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 114845183 A 2022.08.02 CN 114845183 A 1.一种可自定义工程租赁车辆运行指标异常的监控系统， 其特征在于， 包括实时数据 采集分析模块和业务逻辑模块； 实时数据采集分析模块用于对车载智能盒子采集和传输的 工程车辆实时运行信息进 行身份认证和数据分析， 对车辆的位置数据和车辆的运行指标数 据进行持久化存储， 同时基于规则引擎对车辆运行异常状态进行监测和预警， 其结构自上 而下包括： 数据采集层、 负载均衡层、 网关层、 消息队列层以及计算引擎层； 业务逻辑模块用 于展现并满足系统参与角色的业务访问和车辆异常检测的规则设定需求， 其结构自上而 下 包括： 表现层、 反向代理层、 业 务逻辑层以及数据存 储层； 所述数据采集层用于实现车辆运行数据的采集， 在每一台工程租赁车辆上安装车载物 联网智能盒子， 基于车载物联网智能盒子对工程车辆的运行状态信息进行实时采集， 将车 载物联网智能盒子采集到的车辆运行数据通过MQTT消息协议传输到系统的Nginx负载均衡 层； 负载均衡层用于对数据采集层实时传输的数据进行负载均衡， 承担网站前端和后端地 址的反向代理； 网关层用于对经Nginx负载均衡处理过的MQTT数据进行认证鉴权， 并将MQTT数据发送 至Kafka消息队列集群； 消息队列层 使用消息队列Kafka来实现身份认证服务与数据计算服 务之间的解耦； 引擎层使用大数据实时计算引擎Flink订阅消息队列中的数据实现对工程 租赁车辆实时数据进 行过滤、 清洗以及开窗聚合； 存储层基于NoSQL数据库HBase、 时序数据 库Opentsdb以及关系型数据库PostgreSQL以及内存数据库Redis多种数据库来存储引擎层 处理后的车辆运行指标数据和常规业务数据， 常规业务数据包括车辆详情信息、 盒子信息、 车辆异常检测规则和车辆异常数据信息， 同时使用内存数据库Redis和关系型数据库 PostgreSQL存储自定义的车辆异常检测规则信息； 业务逻辑层针对业务人员的车辆管理、 盒子管理以及规则引擎管理的功能模块提供业务逻辑处理 能力； 表现层为业务人员提供可 视化界面。 2.根据权利要求1所述的可自定义工程租赁车辆运行指标异常的监控系统， 其特征在 于， 数据采集层包括车载物联网智能盒子， 车载物联网智能盒子采集车辆的转速、 水温、 液 压油温、 燃油液位、 工作小时、 燃油消耗、 当天工作时长、 当天怠速时长、 当天工作油耗以及 当天怠速油耗指标； 车载物联网智能盒子将采集到的车辆运行信息通过MQTT消息协 议进行 传输时， 在MQTT协议报文中指定客户端Clientid/Username与密码， 通过所述客户端 Clientid/Username与密码完成对工程租赁车辆身份的绑定， 同时为实现系统对于车辆身 份信息的认证鉴权提供基础。 3.根据权利要求1所述的可自定义工程租赁车辆运行指标异常的监控系统， 其特征在 于， 负载均衡层 包括Nginx集群， 负载均衡层 承接车载物联网智能盒子发送的实时车辆运行 数据， Nginx集群按照轮询方式进行负载， 将 每个数据按时间顺序逐一分配到下游多台网关 服务器， 同时承担网站前端和后端地址的反向代理功能。 4.根据权利要求1所述的可自定义工程租赁车辆运行指标异常的监控系统， 其特征在 于， 网关层实现对MQTT消息进行认证/访问控制， 在EMQX的内置Mnesia数据库或者外部关系 型数据库存储客户端Clientid/Username与密码， 客户端连接EMQX时， EMQX会获取CONNENT 报文中的Clientid与User name， 与数据库中记录的密码进行匹配， 若匹配成功则认证成功， 则将数据发送至消息队列Kafka种， 否则认证失败。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114845183 A 25.根据权利要求1所述的可自定义工程租赁车辆运行指标异常的监控系统， 其特征在 于， 业务逻辑层中设置车辆管理模块、 盒子管理模块以及规则引擎管理模块， 车辆管理模块 用于对工程车辆查询、 添加以及修改； 盒子管理模块用于对车载物联网智能盒子查询、 添 加、 修改； 规则引擎管理模块是业务逻辑层中的核心模块， 主要负责车辆数据实时采集分析 链路的构建、 车辆出租方制定报警规则、 绘制车辆电子围栏以及车辆异常预警等功能， 其中 规则制定部 分负责实现车辆出租方对车辆运行异常检测阈值的设置， 运行指标包括水温上 下限、 油温上下限、 转速上下限等多项指标， 车辆出租方通过绘制电子围栏用于管理车辆的 运行区域。 6.一种可自定义工程租赁车辆运行指标异常的监控方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 实时获取消息队列中车辆运行信息数据； 基于所述车辆运行信息数据， 对其中的车辆指标 数据进行分组； 对分组后的数据基于滑动窗口法对数据进行聚合， 窗口 的时间设置为10s； 使用自定义聚合处 理类对聚合后的数据进行处 理； 在使用自定义的聚合处理类进行对聚合后数据进行处理时， 将存储在Redis中的异常 指标阈值和Dr ools的规则配置文件进行整合， 实现对每一台工程租赁车辆异常数据的动态 个性化的监测预警； 对于异常数据暂存放于侧输出流中， 正常数据则通过收集器进 行收集； 当对聚合后数据处理完 毕后， 将正常的位置数据写入到Hbase中， 将车辆的水温， 车速， 油温 等指标数据写入到Opentsdb中， 将异常报警数据写入到PostgreSQL中， 同时， 为了在车辆发 生异常时及时的通知车辆出租方， 将异常数据写 回Kafka， 系统后端会订阅Kafka车辆异常 主题， 发送报警短信至车辆出租方。 7.根据权利要求6所述的监控方法， 其特征在于， 用户通过可视化界面实现对车辆、 盒 子的管理、 车辆的异常指标阈值设置以及车辆电子围栏的绘制， 实现对车辆运行信息监控， 当车辆运行异常时直接通过运行异常信息表单捕获运行异常的详细信息， 业务逻辑子架构 前端和后端分离； 前端采用Vue框架， 通过调用服务器端的API接口， 并经Nginx集群反向代 理后与数据存 储层服务器进行交 互。 8.根据权利要求7所述的监控方法， 其特征在于， 在表现层绘制车辆电子围栏， 实现用 户自定义的绘制工程租赁车辆的运行区域， 具体实施步骤如下： 步骤11， 在网站前端实现方面将地图API与Vue框架整合； 步骤12， 点击添加电子围栏， 网站前端将地图展现给用户； 步骤13， 在地图上任意 点击四个点绘制四边形自动进入编辑状态； 步骤14， 在地图上拖动任意亮点至目标位置完成电子围栏范围的绘制； 点击保存后， 电 子围栏的范围信息保存到关系型 数据库PostgreSQ L和内存数据库Redis中； 步骤15， 使用大数据实时计算引擎Flink实时利用工程车辆的位置数据并进行开窗聚 合， 收到车辆的实时位置信息后， 从Redis内存 数据库中获取对每一台车辆的电子围栏范围 信息， 判断当前车辆的位置是否在规定区域内， 如果所述当前车辆车辆越界， 则将当前车辆 的位置数据写入到关系型 数据库PostgreSQ L中。 9.根据权利要求6所述的监控方法， 其特征在于， 基于开源规则引擎Drools， 解决因工 程租赁车辆的类型、 型号、 车龄等差异化信息使得在报警规则管理模块无法为每一台车辆 进行动态的定制化设置的问题， 具体实施步骤如下：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114845183 A 3