一種試驗車輛遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計_張劍鋒

1、工業(yè)控制計算機2009年22卷第8期 *上海市科研計劃項目資助課題:新能源汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)(07DZ11507研發(fā)車輛進行道路測試時,經(jīng)常會發(fā)生一些故障。如果能夠實時地采集車內狀態(tài)數(shù)據(jù),并通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)送入中心數(shù)據(jù)庫,設計人員在辦公室就可以對實車試驗數(shù)據(jù)進行分析。因此開發(fā)一套遠程監(jiān)控系統(tǒng),用于對試驗車輛進行實時數(shù)據(jù)采集和遠程診斷,是很有必要的。1車載遠程監(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行讀取,通過公共通訊網(wǎng)絡將數(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),對車輛進行實時數(shù)據(jù)采集和診斷。圖1表示了車載遠程診斷監(jiān)控系統(tǒng)基本原

2、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)遠程監(jiān)控和診斷。圖1車載遠程監(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為車載遠程診斷監(jiān)控系統(tǒng)功能架構圖。車載終端PC 與無線網(wǎng)卡相連,支持GSM /GPRS /Edge 三種網(wǎng)絡,并且通過USB 口對GPS 信號進行采集,將車輛位置信

3、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、自動測試和車內通信網(wǎng)絡總線監(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)絡連接和數(shù)據(jù)傳輸。它是結合EDGE 技術的四頻GSM /GPRS 調制調解器,當無線通信模塊登陸到無線網(wǎng)絡時,將實時地把GPS 接

4、收模塊的位置信息以及車輛信息發(fā)送到遠程監(jiān)控中心,供監(jiān)控調度使用。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 鼠標型衛(wèi)星接收器,使用NE-MA0183格式進行數(shù)據(jù)傳輸。GPS 模塊的數(shù)據(jù)通過USB 口與車載PC 機相連,并通過無線網(wǎng)絡將位置信息送到監(jiān)控中心,在監(jiān)控中心使用商用地圖軟件顯示出車輛當前位置。2.2監(jiān)控中心

5、監(jiān)控中心程序由中心通訊單元、數(shù)據(jù)庫和應用程序組成。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;中心通訊單元與應用程序之一種試驗車輛遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計*張劍鋒樊曉松曹寶健李卓陽俞開元呂成浩(上海捷能汽車技術有限公司,上海201804摘要描述了一種試驗車輛遠程監(jiān)控診斷系統(tǒng)的設計方案。在試驗車輛上安裝一個車載PC ,利用數(shù)據(jù)采集單元與車內總線系統(tǒng)相連,通過移動通訊網(wǎng)絡實現(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),從而完成車輛的遠程監(jiān)控和診斷。關鍵

6、詞:試驗車輛,遠程診斷,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 communication network,Real-time data of test car can be ob-tained in the monitor center and realiz

7、e the remote monitoring and diagnostic.Keywords :test vehicle,remote diagnostic,wirelesscommunication 圖2車載遠程診斷監(jiān)控系統(tǒng)功能架構圖33一種試驗車輛遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計間通過數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互。3應用程序通過訪問網(wǎng)頁的方式實現(xiàn)車輛的遠程數(shù)據(jù)采集 和診斷。3程序流程3.1應用程序當用戶進入車輛監(jiān)控網(wǎng)頁后,后臺服務器將會加載頁面的控件,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,當發(fā)出的命令應答發(fā)生超時,頁面將不顯示車輛信息,

8、如果所發(fā)出的命令應答未超時,則頁面通過AJAX 局部刷新技術實現(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)送遠程診斷命令,后臺服務器將用戶遞交的遠程命令寫入數(shù)據(jù)庫中遠程命令表單,并等待命令的應答,當系統(tǒng)收到應答后,顯示相關的診斷結果,若發(fā)生超時,頁面將顯示應答超時。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)送握手信號給終端,此時雙方建立通訊成功。2周期查詢數(shù)據(jù)庫遠程命令表單,當有新指令時,將指令轉換成調用Vehicle Spy 相應function block 的指令,發(fā)送給終端通訊單元。3對與終端LabVIEW 連接的TC

9、P /IP 通道進行偵聽,當有新數(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,將診斷結果寫入數(shù)據(jù)庫遠程命令表單。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 /IP 通道,當有新數(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 通道進行監(jiān)測,當有新指令時,將指令轉發(fā)給Vehicle Spy 。3.4總線數(shù)據(jù)采集單元V

10、ehicle Spy 軟件通過監(jiān)聽TCP /IP 的控制通道指令來完成相應的操作,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,當用戶希望退出網(wǎng)頁時,可發(fā)送停止Vehicle Spy 指令,此時Vehicle Spy 便停止工作。2當用戶希望對車輛進行遠程診斷或控制操作時,可點擊網(wǎng)頁上相關按鈕,命令便可通過中心LabVIEW 程序解析后變成調用function block x 指令(遠程診斷或控制指令與function block x 有一一對應關系發(fā)送給Vehicle Spy ,Vehicle Spy 收到該指令后,調用該function block 完成相應的診斷或控制操作,并將執(zhí)行結果通過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發(fā)給監(jiān)控中心,確保每個控制命令響應成功。4結束語通過建立一套完整的車載遠程診斷監(jiān)控系統(tǒng),車輛研發(fā)人員可以實時監(jiān)控車輛狀態(tài)