一種試驗車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計_張劍鋒

1、工業(yè)控制計算機(jī) 2009 年 22 卷第 8 期* 上海市科研計劃項目資助課題 :新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) (07DZ11507研發(fā)車輛進(jìn)行道路測試時 ,經(jīng)常會發(fā)生一些故障。如果能夠?qū)崟r地采集車內(nèi)狀態(tài)數(shù)據(jù) ,并通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)送入中心數(shù)據(jù)庫 ,設(shè)計人員在辦公室就可以對實車試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。因此開發(fā)一套遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) ,用于對試驗車輛進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程診斷 ,是很有必要的。1 車載遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)基本原理本系統(tǒng)使用汽車 OBD 接口 ,對行駛中車輛的實時信息進(jìn)行讀取 ,通過公共通訊網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。用戶可通過瀏覽網(wǎng)頁的形式檢測運行中的車輛運行狀態(tài)及實時數(shù)據(jù) ,對車輛進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集和診斷。

2、圖 1 表示了車載遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控系統(tǒng)基本原理 ,在每輛試驗車上安裝一臺車載 PC 實現(xiàn)車輛信息的采集和無線傳輸 ,監(jiān)控中心配有一臺有固定公網(wǎng) IP 地址的中心服務(wù)器 ,各個車輛上的車載終端 PC 可通過該固定 IP 地址連接到中心通訊服務(wù)器上,一旦建立起連接后 ,兩者即可互發(fā)數(shù)據(jù)信息 ,實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷。圖 1 車載遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)基本原理圖2 系統(tǒng)組成整個監(jiān)控系統(tǒng)主要由車載終端(包括終端 PC 、GPS 接收模塊、無線網(wǎng)卡等和監(jiān)控數(shù)據(jù)中心 PC 組成 ,每個 PC 上都有不同的功能模塊實現(xiàn)特定的功能 ,圖 2 為車載遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控系統(tǒng)功能架構(gòu)圖。車載終端 PC 與無線網(wǎng)卡相連 ,支持 GSM /G

3、PRS /Edge 三種網(wǎng)絡(luò) ,并且通過 USB 口對 GPS 信號進(jìn)行采集 ,將車輛位置信息送至監(jiān)控中心。2.1 車載終端 PC車載終端 PC 上包含總線數(shù)據(jù)采集單元和終端通訊單元以及GPS 接收模塊。(1 總線數(shù)據(jù)采集單元總線數(shù)據(jù)采集單元是由 Vehicle Spy 系統(tǒng)實現(xiàn) ,Vehicle Spy 是美國 Intrepid 控制系統(tǒng)公司推出的一種供診斷、節(jié)點 /ECU仿真、數(shù)據(jù)獲取、自動測試和車內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)總線監(jiān)控用的工具。可通過車載OBD II接口接入汽車總線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與各車載ECU 的實時通訊及診斷功能。(2 終端通訊單元本文使用 P300U 無線通信模塊實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)傳輸。它

4、是結(jié)合EDGE 技術(shù)的四頻 GSM /GPRS 調(diào)制調(diào)解器 ,當(dāng)無線通信模塊登陸到無線網(wǎng)絡(luò)時,將實時地把 GPS 接收模塊的位置信息以及車輛信息發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心 ,供監(jiān)控調(diào)度使用。車輛和中心控制室之間的數(shù)據(jù)通訊是通過終端通訊單元和中心通訊單元實現(xiàn)。為了加速開發(fā)速度,使用 LabVIEW 軟件實現(xiàn)通訊程序的開發(fā) ,終端通訊單元通過 TCP /IP 傳輸方式來接收中心通訊單元的指令并轉(zhuǎn)發(fā)給總線數(shù)據(jù)采集單元 ,同時把總線數(shù)據(jù)采集單元上傳的實時數(shù)據(jù)發(fā)送給中心通訊單元。(3GPS 接收模塊本文選用了 Navibe GPS 鼠標(biāo)型衛(wèi)星接收器 ,使用 NE-MA0183 格式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 GPS 模塊的

5、數(shù)據(jù)通過 USB 口與車載 PC 機(jī)相連 , 并通過無線網(wǎng)絡(luò)將位置信息送到監(jiān)控中心 ,在監(jiān)控中心使用商用地圖軟件顯示出車輛當(dāng)前位置。2.2 監(jiān)控中心監(jiān)控中心程序由中心通訊單元、數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序組成。1 中心通訊單元從數(shù)據(jù)庫中讀取指令,解析后發(fā)送給終端通訊單元 ,并將終端通訊單元發(fā)送過來的實時數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫。2 數(shù)據(jù)庫是用來存儲從車載終端上傳的實時數(shù)據(jù),并保存用戶發(fā)送的各種診斷及控制指令;中心通訊單元與應(yīng)用程序之一種試驗車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計*張劍鋒樊曉松曹寶健李卓陽俞開元呂成浩 (上海捷能汽車技術(shù)有限公司,上海 201804摘要描述了一種試驗車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)的設(shè)計方案。在試驗車輛上安裝一個車

6、載 PC ,利用數(shù)據(jù)采集單元與車內(nèi)總線系統(tǒng)相連 ,通過移動通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)試驗車輛和監(jiān)控中心的通訊 ,監(jiān)控中心能接收車輛實時狀態(tài)數(shù)據(jù) ,從而完成車輛的遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷。關(guān)鍵詞 :試驗車輛 ,遠(yuǎn)程診斷 ,無線通訊AbstractA design of remote monitoring and diagnostic system for test vehicle is described in this paper.One in-car PC is in-stalled on the test car.By data acquisition module and mobile communicatio

7、n network,Real-time data of test car can be ob-tained in the monitor center and realize the remote monitoring and diagnostic.Keywords :test vehicle,remote diagnostic,wirelesscommunication 圖 2車載遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控系統(tǒng)功能架構(gòu)圖33一種試驗車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計間通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。3 應(yīng)用程序通過訪問網(wǎng)頁的方式實現(xiàn)車輛的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和診斷。3 程序流程 3.1 應(yīng)用程序當(dāng)用戶進(jìn)入車輛監(jiān)控網(wǎng)頁后 ,后臺服務(wù)器將

8、會加載頁面的控件 ,包括地圖、車輛信息控件等。系統(tǒng)會定時讀取數(shù)據(jù)庫中的車輛信息 ,將最新的數(shù)據(jù)時間與系統(tǒng)時間相比較以確定車輛是否在線運行 ,當(dāng)發(fā)出的命令應(yīng)答發(fā)生超時 ,頁面將不顯示車輛信息 ,如果所發(fā)出的命令應(yīng)答未超時 ,則頁面通過 AJAX 局部刷新技術(shù)實現(xiàn)車輛數(shù)據(jù)的實時更新。用戶可以通過界面向車輛發(fā)送遠(yuǎn)程診斷命令 ,后臺服務(wù)器將用戶遞交的遠(yuǎn)程命令寫入數(shù)據(jù)庫中遠(yuǎn)程命令表單 ,并等待命令的應(yīng)答 ,當(dāng)系統(tǒng)收到應(yīng)答后 ,顯示相關(guān)的診斷結(jié)果 ,若發(fā)生超時 ,頁面將顯示應(yīng)答超時。3.2 監(jiān)控中心通訊單元監(jiān)控中心通訊單元流程參見圖3,具體實現(xiàn)方式如下 :1 偵聽終端的請求建立連接信息,收到后發(fā)送握手信號

9、給終端 ,此時雙方建立通訊成功。2 周期查詢數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)程命令表單,當(dāng)有新指令時 ,將指令轉(zhuǎn)換成調(diào)用Vehicle Spy相應(yīng) function block 的指令 ,發(fā)送給終端通訊單元。3 對與終端 LabVIEW 連接的 TCP /IP 通道進(jìn)行偵聽 ,當(dāng)有新數(shù)據(jù)時 ,將數(shù)據(jù)直接寫入數(shù)據(jù)庫實時數(shù)據(jù)表單,并判斷數(shù)據(jù)是否為診斷數(shù)據(jù),若是 ,將診斷結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)程命令表單。3.3 車載終端通訊單元車載終端通訊單元程序流程參見圖 4,具體實現(xiàn)方式如下 :1 發(fā)送請求建立連接信息給監(jiān)控中心,等待監(jiān)控中心的握手信號。收到握手信號后,雙方建立通訊成功。2 偵聽與 Vehicle Spy 連接的 TCP /

10、IP 通道 ,當(dāng)有新數(shù)據(jù)時,將數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心。3 監(jiān)測與 GPS 連接的 COM 端口 ,當(dāng)有新數(shù)據(jù)時 ,將數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心。4 對與監(jiān)控中心連接的TCP /IP 通道進(jìn)行監(jiān)測 ,當(dāng)有新指令時 ,將指令轉(zhuǎn)發(fā)給Vehicle Spy 。3.4 總線數(shù)據(jù)采集單元Vehicle Spy 軟件通過監(jiān)聽 TCP /IP 的控制通道指令來完成相應(yīng)的操作 ,具體流程可見圖5。圖 5總線數(shù)據(jù)采集單元程序流程1 當(dāng)用戶希望監(jiān)測車輛實時數(shù)據(jù)時,可在網(wǎng)頁上發(fā)送啟動Vehicle Spy 指令 ,Vehicle Spy 收到該指令后便啟動 ,并周期發(fā)送車輛實時數(shù)據(jù) ;反之 ,當(dāng)用戶希望退出網(wǎng)頁時 ,可發(fā)送停止V

11、ehicle Spy 指令 ,此時 Vehicle Spy 便停止工作。2 當(dāng)用戶希望對車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷或控制操作時 ,可點擊網(wǎng)頁上相關(guān)按鈕 ,命令便可通過中心 LabVIEW 程序解析后變成調(diào)用 function block x 指令 (遠(yuǎn)程診斷或控制指令與 function block x 有一一對應(yīng)關(guān)系發(fā)送給 Vehicle Spy ,Vehicle Spy 收到該指令后 ,調(diào)用該 function block 完成相應(yīng)的診斷或控制操作 ,并將執(zhí)行結(jié)果通過 TCP /IP 的數(shù)據(jù)通道反饋回終端通訊單元 ,再由終端通訊單元轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控中心,確保每個控制命令響應(yīng)成功。4 結(jié)束語通過建立一套完整的車載遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控系統(tǒng),車輛研發(fā)人員可以實時監(jiān)控車輛狀態(tài)、實現(xiàn)實時數(shù)