基于無(wú)線傳輸技術(shù)的車輛發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)預(yù)警研究

魏秀嶺　杜傳祥

摘 要：隨著車輛的普及與應(yīng)用，人們對(duì)車輛的監(jiān)管要求越來(lái)越高，需要隨時(shí)掌握道路上行駛車輛的狀態(tài)信息，基于此目的，需要對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)信息化管理，進(jìn)而提高車輛的行駛安全。如何能對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題進(jìn)行預(yù)警，有效地監(jiān)測(cè)車輛行駛狀態(tài)，達(dá)到車輛發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)警的目的，也是該課題研究的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：無(wú)線傳輸 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 狀態(tài)預(yù)警

中圖分類號(hào)：X924 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（c）-0022-02

一直以來(lái)，車輛發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷是一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，又是一個(gè)沒(méi)有很好的解決的問(wèn)題，車輛發(fā)動(dòng)機(jī)功率越來(lái)越高，而油耗和排放越來(lái)越低，信息技術(shù)及電子技術(shù)大量的在發(fā)動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域使用。在人民要求提升的同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的效率和準(zhǔn)確性亦提出新的要求。一個(gè)值得信賴的車輛發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)就有了廣闊的需求[1]?；诋?dāng)前無(wú)線傳輸比較發(fā)達(dá)的現(xiàn)狀，將無(wú)線傳輸技術(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)及預(yù)警相結(jié)合有了比較現(xiàn)實(shí)的意義。車輛及其發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，常見(jiàn)故障通常會(huì)發(fā)送故障碼，但有一些問(wèn)題需要提前進(jìn)行故障檢測(cè)的信號(hào)分析、信號(hào)特征值提取進(jìn)而進(jìn)行信息融合處理。通過(guò)系統(tǒng)性的分析，確定車輛故障檢測(cè)的項(xiàng)目，分析檢測(cè)過(guò)程然后確定其產(chǎn)生原因。

1 車輛發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)分析

發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)檢測(cè)項(xiàng)目包括：轉(zhuǎn)速、振動(dòng)信號(hào)、機(jī)油壓力、機(jī)油溫度、高壓油管壓力，冷卻液溫度、啟動(dòng)電流、啟動(dòng)電壓、氣缸壓縮壓力、供油提前角等，通過(guò)這些參數(shù)可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，以及車輛的冷卻系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)等的狀態(tài)。在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部通常預(yù)埋有原機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，機(jī)油壓力傳感器，冷卻液溫度傳感器等。對(duì)于需要另外獲取的參數(shù)，需要外高壓油管壓力傳感器、磁座安裝式振動(dòng)傳感器、壓電式氣缸壓力傳感器等。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)功能的要求。

發(fā)動(dòng)機(jī)是車輛行駛的動(dòng)力來(lái)源，它結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件多、工作條件惡劣，因此在運(yùn)行中狀況最多，通常作為主要參考因素考慮[2]。伴隨著車輛發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的高功率、低油耗、低排放及控制電子化的方向，且復(fù)雜程度和精密程度也越來(lái)越高，信號(hào)檢測(cè)的難度較高導(dǎo)致了故障信息的缺乏和不完整。長(zhǎng)期以來(lái)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷一直是一個(gè)迫切需要解決而又沒(méi)有很好解決的問(wèn)題。

車輛遠(yuǎn)程終端的關(guān)鍵是采集車輛的工況參數(shù)、圖像數(shù)據(jù)，由于采集的參數(shù)較多，根據(jù)車輛監(jiān)控的特點(diǎn)與系統(tǒng)需求，車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要提供了車輛監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理、管理功能。車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)按功能劃分為三個(gè)部分：車載終端系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，監(jiān)控信息管理系統(tǒng)。

2 車輛發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控總體方案設(shè)計(jì)

根據(jù)車輛遠(yuǎn)程終端設(shè)計(jì)目標(biāo)，終端需要發(fā)送的信息量較大。當(dāng)前應(yīng)用的移動(dòng)無(wú)線通信的3G/4G網(wǎng)絡(luò)能提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，所以該終端設(shè)計(jì)選用了3G/4G網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸[3]。該系統(tǒng)以道路運(yùn)輸車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)為應(yīng)用對(duì)象，采用全球衛(wèi)星定位技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及地理信息系統(tǒng)技術(shù)，經(jīng)集成研制出一個(gè)智能的監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)終端將安裝在車輛上，集成3G/4G 模塊分別用于車輛定位與數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行通信。并能在數(shù)據(jù)平臺(tái)上的電子地圖上動(dòng)態(tài)顯示車輛所處的位置和狀態(tài)信息。車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控終端通過(guò)控制器接口采集運(yùn)輸車的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行處理并由 3G/4G網(wǎng)絡(luò)上傳至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)平臺(tái)供汽車銷售與生產(chǎn)企業(yè)參考、評(píng)估和決策。

3 車輛發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控的工作流程設(shè)計(jì)

車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控服務(wù)中心承擔(dān)了大部分?jǐn)?shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理與服務(wù)提供的任務(wù)。監(jiān)控服務(wù)中心的功能具有數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過(guò)設(shè)定固定的通信端口連接因特網(wǎng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)工作流程是一個(gè)閉環(huán)過(guò)程，車載終端系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間處于循環(huán)交互狀態(tài)，客戶端與監(jiān)控信息管理系統(tǒng)作為系統(tǒng)另一個(gè)組成部分參與到整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)當(dāng)中。

車載監(jiān)控終端和監(jiān)控服務(wù)器同時(shí)啟動(dòng)后才能進(jìn)行車輛的遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)從車載終端系統(tǒng)的初始化開(kāi)始，然后逐步進(jìn)行各項(xiàng)處理，處理過(guò)程具體主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理等，最終為系統(tǒng)用戶提供監(jiān)控服務(wù)。通過(guò)監(jiān)控信息管理系統(tǒng)的可視化界面進(jìn)行車輛的遠(yuǎn)程控制操作，監(jiān)控信息管理系統(tǒng)將用戶的操作指令存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在處理完監(jiān)控信息后讀取該指令通過(guò)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)將確認(rèn)信息和控制指令發(fā)送給車載終端系統(tǒng)，車載終端系統(tǒng)分析并利用該指令進(jìn)行車載終端系統(tǒng)的調(diào)整。系統(tǒng)的運(yùn)行流程如圖2所示。

4 結(jié)語(yǔ)

車輛發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)預(yù)警的研究是對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析，采用無(wú)線傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了車輛發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控的結(jié)構(gòu)分析、系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)和工作流程設(shè)計(jì)。同時(shí)通過(guò)3G/4G網(wǎng)絡(luò)上傳至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)平臺(tái)。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)也可以通過(guò)3G/4G網(wǎng)絡(luò)查詢車輛狀態(tài)以及行駛路線情況，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)等行駛參數(shù)的全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉世杰.GPS、GPRS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的ARM終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子科學(xué)，2010（12）：20-90.

[2] 焦正，吳明紅.日本基于MEMS傳感器的研究進(jìn)展[J].傳感器世界，2004（1）：12-16.

[3] 馬松波.基于GPRS無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].河南：河南理工大學(xué)，2011.