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数字社交:EMQ 与 JAGAT 探讨社交行业数据潜能 →

当我们着手打造下一代智能交互系统解决方案时,在技术选型阶段经过多轮方案测试和对比,最终选择了 EMQX 作为 MQTT 协议传输的消息中间件。EMQX 不仅具备我们所需的大规模并发、低延迟和高吞吐量等关键特性,而且契合了两轮车智能交互系统的业务需求,降低了车联网与车载系统间的耦合度,并简化了核心交互系统开发的难度。

这一决策意味着我们可以将更多精力投入到智能交互应用的开发中。EMQX 产品不仅拥有出色的功能扩展性,而且具备水平扩展的管理容量,为未来新车型的引入和大规模设备接入提供了强有力的支持。

—— 国楠|台铃科技,车联网解决方案团队部长

企业简介

台铃科技股份有限公司(以下简称“台铃科技”)经过多年发展,现已成为集电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、智能共享电动车、智能充电桩和换电柜等从整车到配件全产业链的研发、生产、销售、运营及服务于一体的集团化公司。公司拥有 9 大研产销基地,年产能超 1200 万辆,产品远销全球 90 多个国家和地区。

项目背景

在汽车智能网联化的大背景下,两轮电动车产品和服务同样展现出强烈的智能化、网联化发展趋势。这一变化不仅提升消费者的使用体验,还将推动整个电动车行业的进步。其中,车联网技术的深度应用已成为这场变革的核心驱动力。

台铃科技凭借在电动车领域的丰富经验,始终致力于为消费者提供更智能、便捷的电动车产品和服务。借助先进的车联网技术,台铃科技成功自主研发了车联网平台和用户手机 APP,为高端车型用户提供了车辆定位、历史轨迹查询、电子围栏设置、远程寻车以及远程控车等一系列丰富的智能网联应用,从而为用户打造了便捷且创新的智能电动车驾驶体验。面对电动车网联场景连接量巨大、车端资源有限以及网络环境复杂等挑战,台铃选择了 MQTT 协议,并采用 EMQ 的旗舰产品 EMQX Platform 作为车联网的接入平台,成功构建了稳定且高效的车云交互通道。

台铃自主研发的“台铃智能” 手机端 APP

台铃自主研发的“台铃智能” 手机端 APP

两轮电动车智能网联应用面临的挑战

为了实现电动车的控制、车辆状态监测、定位以及轨迹跟踪等智能网联功能,一方面需要运用各种精确、可靠的传感器和控制技术,如轮动、电池、陀螺仪以及 GPS 定位系统等;另一方面则需要建立电动车与云端平台间的双向数据通道,确保上行车端高并发数据采集接入和下行控制指令的低时延下发。然而,电动车与云端网联将面临以下技术挑战:

低功耗车云通信

鉴于两轮电动车的车载计算资源和存储资源相对有限,且主要依靠电池供电,因此必须采用低功耗设计,以延长电池使用寿命并减少能源消耗。这其中包括优化传感器、通信模块以及处理器的能源使用效率。为实现这一目标,企业急需一个能轻松集成到通信模块中的轻量化、低功耗的车云通信解决方案。

复杂网络环境

电动车在行驶或停放时,可能会遇到网络信号不稳定、频繁切换基站等复杂多变的网络环境。这些问题对网络连接的稳定性和数据传输的实时性提出了严格的要求,确保电动车在各种网络条件下都能保持顺畅的通信。

数据安全保障

智能网联电动车的远程监控、远程启动等应用服务,涉及车辆和用户数据的采集、车云传输以及数据存储。由于这些数据具有高度的敏感性,因此在通过网络传输至云端的过程中,必须强化安全防护措施,以确保数据不被非法截取或泄露,这对于建立并维护用户信任至关重要。

连接量大、高并发

两轮车联网场景具有用户基数大、车辆连接众多的特点。随着智能化应用的日益普及,预计未来用户规模将快速增长,达到数百万甚至千万级别。因此,平台在高峰时段需要稳定支持海量并发连接及高吞吐,为此,云端需要有强大的数据接入、处理、转发与集成能力,确保在接收大量数据时能够进行迅速处理并妥善存储,以供应用服务使用。同时,在下行链路方面,需通过车云通道低时延的下行指令下发。

系统可扩展性

随着电动车数量的持续增加,系统需要具备良好的可扩展性,以应对日益增多的连接和数据处理需求。因此,在系统设计的初期阶段,就应考虑到未来的扩展需求,确保系统具备强大的扩展能力,以满足未来快速增长的大流量数据接入处理需求。

解决方案

台铃科技旨在开发一款智能手机应用,该应用将与电动车的通信硬件和软件以及云端网联平台相结合,以实现实时远程和近程操控,以及智能决策功能。该应用将允许用户远程控制和管理电动车,如启停电动车、锁定或解锁车辆、监测电池状态等一系列应用服务,旨在为用户带来更智能、更便捷的电动出行体验。

为应对上述网联和数据层面的技术挑战,台铃选择了 MQTT 协议作为车云通信协议,并选用 EMQX 作为车联网平台的消息接入平台,构建稳定、高效的车云交互通道。以下是平台整体解决方案的架构简述:

方案架构图

终端侧:

在电动车的车端,各类传感器模块,如轮动、电池、陀螺仪、GPS 等,对车辆数据进行全面采集。通信模组集成了 MQTT 客户端,实现了电动车与云端之间的 MQTT 通信。在移动应用程序的开发方面,适配了各种移动应用端,包括手机、手表、手环等设备,为用户提供丰富的操作界面和便捷的交互体验。

车云通信:

针对电动车的硬件和通信模块,系统采用了 Wi-Fi、4G/5G 通信技术来实现网络连接。在应用层协议方面,采用了专为低带宽、高延迟、不可靠网络等场景而设计的轻量级消息传输协议 MQTT。MQTT 的发布/订阅模式、会话保持机制以及 QoS 消息质量机制,使其在保持低功耗的同时,为电动车网联提供了通信的灵活性和可靠性,相较于私有 TCP 及 HTTP 协议具有明显优势。此外,车端和云端接入层的 MQTT 消息服务器 EMQX 采用 TLS 连接认证和数据安全传输,确保了数据传输的安全性。

云端:

接入网关层

接入网关层是云端的数据基础设施,对整个系统的稳定运行至关重要。通过 EMQX 企业级 MQTT 消息服务器,系统实现了终端 MQTT 的高并发连接与上下行高并发数据吞吐,解决了连接及数据层面的多个挑战。

  • EMQX 的分布式高可用架构支持百万级并发连接,确保了车辆活跃高峰期的高并发接入,提供了高吞吐、低时延、多通道的双向通信能力。其集群的易扩展性能够随着电动车智能网联用户数量的增长而同步扩容,保证系统的持续稳定运行。
  • 通过 EMQX 内置的规则引擎,我们将海量电动车上行传输的车辆位置、状态数据以及用户数据实时桥接到 Redis、关系数据库 MySQL、PostgreSQL、时序数据库等后台应用服务,使得数据能够迅速被获取并用于业务分析。
  • 依靠 MQTT 及 EMQX 提供的心跳监测、会话保持、QoS 等级等多重保障机制,即使在电动车辆处于断电状态或由于复杂网络原因断开连接的情况下,相应的消息传递也能在重连后恢复,确保了在复杂的网络环境下的实时、安全、可靠的通信,从而提升了控制指令下发的可达性和实时性。
  • 便捷的运维管理功能,配合热配置修改、热升级机制让客户在应对业务场景变化进行配置调整时,无需停止服务,最大程度地保证了车辆连接及数据传输的持续性。慢订阅、日志追踪等功能则有助于客户在出现连接异常、消息接收时延过大等问题时能够迅速排查并锁定原因。

存储层

采用关系型、时序型多类型数据库,根据数据特点、数据用途按需存储用户数据和电动车信息,为远程控制和监测功能提供了坚实的数据基础。

服务层

基于接入网关层及存储层提供的物联数据基础设施,系统整合了电动车控制和监控功能,打造了多个智能网联 APP 应用服务。这些服务包括了远程控制,如启动与停止电动车、锁定与解锁车辆、调整速度等;实时定位功能允许用户实时查看电动车的定位和轨迹;车辆监控则提供了电池状态、车辆状态的实时查看。此外,系统还通过车端智能软硬件控制,结合历史数据学习经验,实现了智能决策用户骑行速度和动力输出。

系统监控层

系统引入了 Grafana 等可视化监测工具,对整体系统运行指标进行实时监控,提高系统运维效率及稳定性。其中,EMQX 提供的接口将集群运行状态、并发连接、消息吞吐等监控数据推送到 Prometheus 及 Grafana 等三方监控系统,进一步增强了系统的监控能力。

项目成果

基于 EMQX 企业版构建的互联网数据基础设施,台铃电动车已成功在手机端和智能设备平台上开发并发布了其智能互联网应用服务,该服务与旗下的一系列电动车型号兼容。EMQX 为整个系统和业务带来的主要收益包括:

  • 系统并发能力和稳定性的提升:EMQX 能够承载百万级别存量用户,确保大规模智能两轮车同时在线时,系统在用车高峰期间依然能够稳定运行并保持高可靠性。
  • 车云交互升级,优化用户体验:利用 EMQX 的毫秒级消息转发能力,车云数据实现了高性能、高可靠的实时双向传输,从而实现对车辆的高效实时控制和监控。在关键的远程控制场景中,系统可以实现秒级响应用户对车辆的操作时间,使用户可以更快地远程启动和停止车辆,大幅缩短等待时间。与传统的 TCP socket 通信方式相比,EMQX 显著提升了两轮电动车智能互联网服务的可靠性、服务质量和用户体验。

基于该系统,用户可以通过手机 APP 实时监控电动车的状态,包括电池状态、车辆状态以及车辆定位信息,使用户能够更全面地掌握其电动车的运行情况。此外,用户还可以通过手机应用程序轻松实现远程控制车辆,如启动/停止、锁定/解锁车辆,以及调整车速等功能。根据用户反馈调查显示,使用该应用程序后,用户满意度有了显著提高,同时也为台铃科技在行业中创造了竞争优势。