專利名稱：工程機械遠程控制系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種通信技術領域的系統(tǒng)及方法，尤其是一種工程機械遠程控制系統(tǒng)及方法。

背景技術：
隨著無線移動通信網絡的蓬勃發(fā)展，基于移動通信網絡的遠程監(jiān)控技術也得到越來越多的應用，工程機械遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以遠離現場對分布在全國(全球)的工程機械遠程監(jiān)控、故障診斷、遠程管理等，成為了研究與應用的熱點。除了可以遠程監(jiān)測工程機械的工作性能狀態(tài)，利用移動通信網絡的無線數據傳輸通道，進行遠程控制也有很大的實用價值與意義，如對租賃或分期付款的工程機械設備的遠程監(jiān)管控制，遠程控制鎖車停機，對設備的遠程調試與維護，遠程調整參數或軟件升級等。但是目前的工程機械監(jiān)控系統(tǒng)大部分只有遠程監(jiān)測的功能，而遠程控制功能應用極少，究其原因，主要在于，1、工程機械成本昂貴，甚至是涉及國家安全的特種裝備，對遠程控制的安全性與可靠性有非常高的要求，不允許存在誤控制或非法控制的安全隱患，2、工程機械的主控制器沒有響應外部控制的程序功能，而車載數據采集與遠程通訊裝置又沒有接口可以對工程機械硬件電路直接控制。
經對現有技術的文獻檢索發(fā)現，中國發(fā)明專利《遠程數據傳送和實時監(jiān)控系統(tǒng)》，(申請?zhí)?00310110646.7，公開號CN1627332)。該專利公開了一種遠程數據傳送和實時監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于它包括便攜電腦、移動通信處理器、至少一個便攜數據收發(fā)器、移動通信網和至少一臺工程機械，所述便攜電腦通過移動通訊處理器與移動通訊網連接，并通過該移動通訊網與各工程機械連通，各工程機械上裝有可接收和發(fā)送信息之移動通訊處理器和可以控制工程機械運行狀態(tài)和參數之控制器，該移動通訊處理器通過通訊接口與控制器相接。便攜電腦還可通過調制解調器與固定電話網相連，固定電話網與移動通訊網相接；該發(fā)明可對工程機械設備的運行狀態(tài)和參數進行遠程監(jiān)控和修改，及時了解工程機械的故障情況、作業(yè)信息和工作數據，對出現的故障進行遠程診斷和維護指導。該發(fā)明存在以下不足[1]沒有監(jiān)控服務器，便攜電腦直接通過移動通訊處理器或調制解調器與移動通訊網相接，增加了附加設備，且不能同時對多臺工程機械設備進行監(jiān)控；[2]移動通訊處理器通過通訊接口與工程機械控制器相接，只能實現軟控制，不能對工程機械硬件電路直接硬控制；[3]只能采用短消息遠程控制方式；[4]遠程控制沒有密碼保護，且可以由一人或多個執(zhí)行人員，對工程機械設備的運行狀態(tài)和參數進行遠程修改，或發(fā)送各種操作指令，權限限制低，不安全；[5]消息通信過程中，沒有消息響應反饋確認機制，無法確認控制消息是否被正確接收與響應執(zhí)行，控制方式不可靠。


發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種工程機械遠程控制系統(tǒng)及方法，使其滿足工程機械遠程控制的需要，擴展性與普適性高，且遠程控制安全可靠，并解決上述背景技術中的不足。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現的 本發(fā)明所涉及的工程機械遠程控制系統(tǒng)，包括車載遠程通訊與控制裝置、受控工程機械設備、監(jiān)控服務器、上網設備、移動通信設備。車載遠程通訊與控制裝置安裝在受控工程機械設備上；車載遠程通訊與控制裝置分別與移動通信設備及監(jiān)控服務器通過移動通信網絡無線連接；上網設備與監(jiān)控服務器通過因特網連接。
所述的移動通信設備可以是手機、PDA(掌上電腦)等任何可以發(fā)送短消息的設備，所述的工程機械遠程控制系統(tǒng)可以包含一臺或多臺移動通信設備； 所述的移動通信設備通過短消息方式與車載遠程通訊與控制裝置通信； 所述的監(jiān)控服務器包括發(fā)布到因特網的監(jiān)控網站，并能通過GPRS(通用分組無線業(yè)務)或CDMA(碼分多址)或3G等移動通信數據業(yè)務與車載遠程通訊與控制裝置通信； 所述的上網設備可以是臺式機，筆記本電腦等任何可以登錄因特網的設備，通過登錄監(jiān)控服務器的監(jiān)控網站，實現與監(jiān)控服務器的數據交換； 所述的車載遠程通訊與控制裝置，包括主控芯片、遠程通訊模塊、現場總線接口、開關量輸出接口、靜態(tài)數據存儲模塊、身份識別模塊、遠程通訊天線。主控芯片通過串口與遠程通訊模塊連接，遠程通訊模塊分別與身份識別模塊及遠程通訊天線連接，主控芯片分別與現場總線接口及開關量輸出接口連接，主控芯片通過I2C總線與靜態(tài)數據存儲模塊連接。
所述的靜態(tài)數據存儲模塊用于存儲遠程控制命令解碼規(guī)則、監(jiān)控服務器IP地址與端口號以及其它配置參數與標志位等，其存儲的數據掉電不丟失； 所述的身份識別模塊為移動通信SIM卡，用于遠程控制設備對車載遠程通訊與控制裝置唯一身份識別； 所述的車載遠程通信與控制裝置通過現場總線接口與受控工程機械設備的主控制器連接與通信；通過開關量輸出接口連接到受控工程機械設備的控制電路中，直接控制受控工程機械設備的控制電路的繼電器動作；通過遠程通訊模塊以身份識別模塊內含的唯一身份，由遠程通訊天線連接到移動通信網絡； 移動通信設備發(fā)送短消息到車載遠程通訊與控制裝置，遠程通訊模塊接收到短消息，并把短消息通過串口發(fā)送到主控芯片，主控芯片根據靜態(tài)數據存儲模塊中的解碼規(guī)則對短消息解析，并根據解析結果執(zhí)行相應的操作，實現遠程控制； 上網設備通過因特網登錄監(jiān)控服務器的監(jiān)控網站，并發(fā)送控制命令到監(jiān)控服務器，監(jiān)控服務器再將控制命令以移動通訊數據業(yè)務方式發(fā)送到車載遠程通訊與控制裝置，遠程通訊模塊接收到控制命令數據包，并把控制命令數據包通過串口發(fā)送到主控芯片，主控芯片根據靜態(tài)數據存儲模塊中的解碼規(guī)則對控制命令數據包解析，并根據解析結果執(zhí)行相應的操作，實現遠程控制； 上述的相應的操作包括向現場總線接口發(fā)送控制命令，控制受控工程機械設備的主控制器通信的軟件程序，實現軟控制；或控制開關量輸出接口輸出開信號或關信號，進而控制受控工程機械設備的控制電路的繼電器開啟或閉合，實現硬控制；或設置參數，實現遠程設置。
車載遠程通訊與控制裝置執(zhí)行完遠程控制命令后，給移動通信設備回復執(zhí)行成功的短消息，或通過移動通訊數據業(yè)務方式給監(jiān)控服務器回復執(zhí)行成功數據包，監(jiān)控服務器再將回復消息發(fā)布到監(jiān)控網站上，告知上網設備，完成遠程控制結果的反饋。
所述的工程機械遠程控制系統(tǒng)可以包含多臺車載遠程通訊與控制裝置和受控工程機械設備，通過車載遠程通訊與控制裝置的身份識別模塊唯一標識身份加以區(qū)分。
所述的主控芯片可以是單片機、DSP、ARM、FPGA等可編程的控制芯片。
所述的現場總線可以是CAN總線，RS485總線，RS232總線，PROFIBUS等。
本發(fā)明所涉及的工程機械遠程控制方法，至少包括以下步驟 A.遠程控制授權管理員通過移動通信設備向車載遠程通訊與控制裝置發(fā)送遠程控制授權命令短消息，請求允許遠程控制； B.車載遠程通訊與控制裝置收到正確授權命令，設置遠程控制授權狀態(tài)標識為遠程控制允許；并給移動通信設備回復授權成功短消息； C.遠程控制管理員通過移動通信設備向車載遠程通訊與控制裝置發(fā)送遠程控制命令短消息；或用上網設備通過因特網訪問與設置監(jiān)控服務器的監(jiān)控網站，監(jiān)控服務器根據遠程控制管理員的設置，以移動通信數據業(yè)務方式向車載遠程通訊與控制裝置發(fā)送遠程控制命令數據包； D.車載遠程通訊與控制裝置收到正確遠程控制命令，根據事先約定的遠程控制協(xié)議解析遠程控制命令，并根據解析結果對受控工程機械設備進行不同控制，控制成功后，以收到遠程控制命令的相同方式回復遠程控制成功消息 E.遠程控制授權管理員通過移動通信設備向車載遠程通訊與控制裝置發(fā)送遠程控制授權命令短消息，請求關閉遠程控制； F.車載遠程通訊與控制裝置收到正確授權命令，設置遠程控制授權狀態(tài)標識為遠程控制關閉；并給移動通信設備回復授權成功短消息。
其中步驟A與步驟E中所述的遠程控制授權命令包含命令起始符、授權命令標識、授權密碼、授權命令、命令結束符；所述的授權命令包括允許遠程控制、關閉遠程控制、修改授權密碼，3種命令； 其中步驟C所述的遠程控制命令包含命令起始符、控制命令標識、遠程控制密碼、控制命令、命令結束符；所述的控制命令可以根據不同的遠程控制要求進一步細分協(xié)議，其中包括修改遠程控制密碼； 所述的授權密碼與所述的遠程控制密碼為不同的密碼，分別由遠程控制授權管理員與遠程控制管理員保管，密碼允許再修改，預設的授權密碼與遠程控制密碼存儲在靜態(tài)數據存儲模塊中。
所述的遠程控制授權狀態(tài)標識包括遠程控制允許與遠程控制關閉兩種狀態(tài)；通過授權密碼可以修改遠程控制授權狀態(tài)標識，只有在獲得遠程控制授權的情況下，才可以用遠程控制密碼進行遠程控制。
其中步驟D進一步包括如下步驟 D1解析遠程監(jiān)控命令，如果命令格式錯誤，不予處理，直接退出，如果解析成功，轉D2； D2判斷遠程控制授權狀態(tài)標識，如果是遠程控制關閉，回復“遠程控制未授權”，退出；如果是遠程控制允許，轉D3； D3讀靜態(tài)數據存儲模塊中的遠程控制密碼，并與接收到的遠程控制密碼比較，如果不匹配，回復“遠程控制密碼錯誤”，退出，如果密碼匹配，轉D4； D4根據控制命令的要求執(zhí)行； D5執(zhí)行完畢，回復“遠程控制成功”。
步驟D的上述子步驟中，消息回復方式與步驟C的消息發(fā)送方式相同，如果步驟C采用短消息，則以短消息方式回復到移動通信設備，如果步驟C采用的是移動通信數據業(yè)務方式，則同樣以移動通信數據業(yè)務方式回復數據包到監(jiān)控服務器； 如果一次需要進行多項遠程控制，可以重復步驟C與步驟D，發(fā)送不同的遠程控制命令實現，而無需重復授權；但是，如果經過步驟E與步驟F，授權關閉后，如果需要執(zhí)行新的遠程控制命令，則需要重新重復步驟A-F。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點，本發(fā)明所述的工程機械遠程控制系統(tǒng)，基于移動通信網絡與因特網，采用短消息與移動通信數據業(yè)務兩種遠程無線通信方式，可以在任何一個能上網的地方通過監(jiān)控網站進行遠程控制，也可以在任何一個移動通信網絡覆蓋的地方通過移動通訊設備發(fā)送短消息進行遠程控制；具有軟控制與硬控制兩種控制接口，對不同類型不同型號的工程機械遠程控制都具有普適性。
本發(fā)明所述的工程機械遠程控制方法，采用先授權后控制，授權與控制分開的兩級權限遠程控制以及兩級權限密碼限制的雙重安全機制，增加了對遠程控制的權限限制，避免了單人控制誤控制或非法控制的不安全因素，相對于無安全措施的遠程控制，安全性提高90％，對于只采用單密碼單級權限的遠程控制，安全性提高60％；同時對控制命令回復響應結果，實現閉環(huán)控制，使控制可靠性提高到100％，本發(fā)明所述的工程機械遠程控制方法簡單，卻非常安全可靠，滿足工程機械遠程控制的需要，對其它方面的遠程控制也有借鑒意義。



圖1為本發(fā)明的所述工程機械遠程控制系統(tǒng)的示意圖； 圖2為本發(fā)明的車載遠程通訊與控制裝置的組成示意圖； 圖3為本發(fā)明的所述工程機械遠程控制方法的實現遠程控制的基本步驟； 圖4為本發(fā)明一個實施例的車載遠程通訊與控制裝置的組成示意圖； 圖中部分標號說明如下 車載遠程通訊與控制裝置1、受控工程機械設備2、監(jiān)控服務器3、上網設備4、移動通信設備5；主控芯片101、遠程通訊模塊102、現場總線接口103、開關量輸出接口104、靜態(tài)數據存儲模塊105、身份識別模塊106、遠程通訊天線107。

具體實施例方式 下面結合附圖和應用于一臺液壓履帶起重機遠程控制的具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
如圖1所示，工程機械遠程控制系統(tǒng)包括車載遠程通訊與控制裝置1、受控工程機械設備2、監(jiān)控服務器3、上網設備4、移動通信設備5。車載遠程通訊與控制裝置1安裝在受控工程機械設備2上；車載遠程通訊與控制裝置1分別與移動通信設備5及監(jiān)控服務器3通過移動通信網絡無線連接；上網設備4與監(jiān)控服務器3通過因特網連接。
如圖2所示，車載遠程通訊與控制裝置1包括主控芯片101、遠程通訊模塊102、現場總線接口103、開關量輸出接口104、靜態(tài)數據存儲模塊105、身份識別模塊106、遠程通訊天線107。主控芯片101分別與遠程通訊模塊102、現場總線接口103、開關量輸出接口104、靜態(tài)數據存儲模塊105連接；身份識別模塊106和遠程通訊天線107分別與遠程通訊模塊102連接。
車載遠程通信與控制裝置1，通過現場總線接口103與受控工程機械設備2的主控制器連接與通信；通過開關量輸出接口104連接到受控工程機械設備2的控制電路中，直接控制受控工程機械設備2的控制電路的繼電器動作；通過遠程通訊模塊105以身份識別模塊106內含的唯一身份，由遠程通訊天線107連接到移動通信網絡； 移動通信設備5發(fā)送短消息到車載遠程通訊與控制裝置1，遠程通訊模塊102接收到短消息，并把短消息通過串口發(fā)送到主控芯片101，主控芯片101根據靜態(tài)數據存儲模塊105中的解碼規(guī)則對短消息解析，并根據解析結果執(zhí)行相應的操作，實現遠程控制； 上網設備4通過因特網登錄監(jiān)控服務器3的監(jiān)控網站，并發(fā)送控制命令到監(jiān)控服務器3，監(jiān)控服務器3再將控制命令以移動通訊數據業(yè)務方式發(fā)送到車載遠程通訊與控制裝置1，遠程通訊模塊102接收到控制命令數據包，并把控制命令數據包通過串口發(fā)送到主控芯片101，主控芯片101根據靜態(tài)數據存儲模105塊中的解碼規(guī)則對控制命令數據包解析，并根據解析結果執(zhí)行相應的操作，實現遠程控制； 上述的相應的操作包括向現場總線接口103發(fā)送控制命令，控制受控工程機械設備2的主控制器通信的軟件程序，實現軟控制；或控制開關量輸出接口104輸出開信號或關信號，進而控制受控工程機械設備2的控制電路的繼電器開啟或閉合，實現硬控制；或設置參數，實現遠程設置。
車載遠程通訊與控制裝置1執(zhí)行完遠程控制命令后，給移動通信設備5回復執(zhí)行成功的短消息，或通過移動通訊數據業(yè)務方式給監(jiān)控服務器3回復執(zhí)行成功數據包，監(jiān)控服務器3再將回復消息發(fā)布到監(jiān)控網站上，告知上網設備4，完成遠程控制結果的反饋。
所述的工程機械遠程控制系統(tǒng)可以包含多臺車載遠程通訊與控制裝置1和受控工程機械設備2，通過車載遠程通訊與控制裝置1的身份識別模塊唯一標識身份加以區(qū)分。
如圖3所示，本發(fā)明的工程機械遠程控制方法實現遠程控制包括如下基本步驟 1001遠程控制授權管理員通過移動通信設備5向車載遠程通訊與控制裝置1發(fā)送遠程控制授權命令短消息，請求允許遠程控制； 1002車載遠程通訊與控制裝置1收到正確授權命令，設置遠程控制授權狀態(tài)標識為遠程控制允許；并給移動通信設備5回復授權成功短消息； 1003遠程控制管理員通過移動通信設備5向車載遠程通訊與控制裝置1發(fā)送遠程控制命令短消息；或用上網設備4通過因特網訪問與設置監(jiān)控服務器3的監(jiān)控網站，監(jiān)控服務器3根據遠程控制管理員的設置，以移動通信數據業(yè)務方式向車載遠程通訊與控制裝置1發(fā)送遠程控制命令數據包； 1004車載遠程通訊與控制裝置1收到正確遠程控制命令，根據事先約定的遠程控制協(xié)議解析遠程控制命令，并根據解析結果對受控工程機械設備2進行不同控制，控制成功后，以收到遠程控制命令的相同方式回復遠程控制成功消息； 1005遠程控制授權管理員通過移動通信設備5向車載遠程通訊與控制裝置1發(fā)送遠程控制授權命令短消息，請求關閉遠程控制； 1006車載遠程通訊與控制裝置1收到正確授權命令，設置遠程控制授權狀態(tài)標識為遠程控制關閉；并給移動通信設備5回復授權成功短消息。
其中，如果一次需要進行多項遠程控制，可以重復步驟1003與步驟1004，發(fā)送不同的遠程控制命令實現；但是，如果經過步驟1005與步驟1006，授權關閉后，如果需要執(zhí)行新的遠程控制命令，則需要重新重復步驟1001-1006。
下面結合實施例，作詳細說明 本實施例為對一臺液壓履帶起重機的遠程控制系統(tǒng)的及其一個遠程控制實例。其中，受控工程機械設備2為一臺Q350A液壓履帶起重機，裝有一個車載遠程通訊與控制裝置1，移動通信設備5為手機；上網設備4為可以上網的筆記本電腦。
如圖4所示，本實施例的車載遠程通訊與控制裝置1，其中，主控芯片101采用數字信號處理器DSP；遠程通訊模塊102采用華為公司開發(fā)的GSM/GPRS無線通訊模塊GTM900，通過串口與DSP101連接；無線通訊天線107為GSM天線，連接在6TM900上；身份識別模塊106采用移動通信的SIM卡，與6TM900連接；現場總線接口103采用CAN總線接口，與DSP101的CAN總線引腳連接；開關量輸出接口通過光偶與DSP101的IO口連接；靜態(tài)數據存儲模塊105采用電可擦除可編程只讀存儲器EEPROM，用于存儲授權密碼、遠程控制密碼、遠程控制命令解碼規(guī)則、監(jiān)控服務器IP地址與端口號以及其它配置參數與標志位等，其存儲的數據掉電不丟失，EEPROM105與DSP101通過I2C總線連接。
車載遠程通訊與控制裝置1的CAN總線接口103與Q350A液壓履帶起重機2的CAN總線連接，可以通過CAN總線接收來自起重機2的主控制器PLC的數據，也可以通過CAN總線發(fā)送數據給起重機2的主控制器PLC，從而實現對其軟控制；開關量輸出接口104串聯(lián)到Q350A液壓履帶起重機2的柴油機點火控制繼電器線圈電路中，當車載遠程通訊與控制裝置1的開關量輸出接口104為斷開時，Q350A液壓履帶起重機2的柴油機將被鎖定，不能點火啟動，如果為閉合，則不影響柴油機的正常啟動與工作。
預設授權密碼為12345678，遠程控制密碼為qwertasd，并將其保存到靜態(tài)數據存儲模塊EEPROM105； 設置遠程控制授權命令格式為“命令起始符；授權命令標識；授權密碼；授權命令；命令結束符”；各字段間用半角的分號隔開；所述的授權命令包括允許遠程控制、關閉遠程控制、修改授權密碼，3種命令；例如“#；SQ；12345678；RCON；*”表示允許遠程控制的遠程控制授權命令，“#；SQ；12345678；RCOFF；*”表示關閉遠程控制的遠程控制授權命令，“#；SQ；12345678；PW87654321；*”表示將遠程控制授權密碼由12345678改為87654321； 設置遠程控制命令格式為“命令起始符；控制命令標識；遠程控制密碼；控制命令；命令結束符”，各字段間用半角的分號隔開；所述的控制命令可以根據不同的遠程控制要求進一步細分協(xié)議，其中包括修改遠程控制密碼；例如“#；RC；abcdefg；PWqwertasd；*”表示將遠程控制密碼由abcdefg改為qwertasd；“#；RC；qwertasd；HWLOCK；*”表示遠程控制采用硬控制方式鎖車；“#；RC；qwertasd；SWLOCK；*”表示遠程控制采用軟控制方式鎖車； 為了實現對液壓履帶起重機2的遠程鎖車；采用以下步驟 1.遠程控制授權管理員通過移動通信設備5向車載遠程通訊與控制裝置1發(fā)送遠程控制授權命令短消息“#；SQ；12345678；RCON；*”，請求允許遠程控制； 2.車載遠程通訊與控制裝置1收到授權命令短消息，比較接收到的授權密碼與靜態(tài)數據存儲模塊105中的預設授權密碼，密碼匹配，設置遠程控制授權狀態(tài)標識為遠程控制允許；并給移動通信設備5回復授權成功短消息； 3.遠程控制管理員用上網設備4通過因特網訪問與設置監(jiān)控服務器3的監(jiān)控網站，輸入密碼，請求遠程軟控制鎖車，如果密碼正確，監(jiān)控服務器3根據設置，以GPRS方式向車載遠程通訊與控制裝置1發(fā)送遠程控制命令“#；RC；qwertasd；SWLOCK；*”； 4.車載遠程通訊與控制裝置1收到遠程控制命令，比較接收到的遠程控制密碼與靜態(tài)數據存儲模塊105中的預設遠程控制密碼，密碼匹配，根據事先約定的遠程控制協(xié)議解析遠程控制命令，解析為“軟控制鎖車”；車載遠程通訊與控制裝置1通過CAN總線接口103給Q350A液壓履帶起重機2的主控制器PLC發(fā)送事先約定的鎖車命令，使其進入鎖定狀態(tài)；控制成功后，以GPRS方式給監(jiān)控服務器3回復遠程鎖車成功消息； 5.遠程控制授權管理員通過移動通信設備5向車載遠程通訊與控制裝置1發(fā)送遠程控制授權命令短消息“#；SQ；12345678；RCOFF；*”，請求關閉遠程控制； 6.車載遠程通訊與控制裝置1收到正確授權命令，設置遠程控制授權狀態(tài)標識為遠程控制關閉；并給移動通信設備5回復授權成功短消息。
如果遠程控制授權狀態(tài)標識為遠程控制關閉，那么即使發(fā)送正確的遠程控制命令，也不能被執(zhí)行； 為了遠程控制系統(tǒng)的安全，遠程控制完畢后，必須執(zhí)行步驟5、6，發(fā)送授權命令，關閉遠程控制。
以上參照本發(fā)明的具體實施方式
的實施例描述了本發(fā)明，但并不是對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員按照本發(fā)明的精神而所作的等同變化與修飾，都屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍，本發(fā)明顯然可以在以上所公開的具體范圍內作各種變化。例如現場總線除了CAN總線外，還可以是RS485總線，RS232總線，PROFIBUS等現場總線；移動通信數據業(yè)務除了GPRS外，還可以是CDMA，3G等其它數據業(yè)務；除了可以遠程控制鎖車外，基于本發(fā)明所述的系統(tǒng)與方法，還可以實現更多遠程控制內容；本發(fā)明除了液壓履帶起重機，對其它各種工程機械或機電設備的遠程控制也都普遍適用。
權利要求
1.一種工程機械遠程控制系統(tǒng)，包括車載遠程通訊與控制裝置、受控工程機械設備、監(jiān)控服務器、上網設備、移動通信設備，其特征在于，車載遠程通訊與控制裝置安裝在受控工程機械設備上，車載遠程通訊與控制裝置分別與移動通信設備及監(jiān)控服務器通過移動通信網絡無線連接，上網設備與監(jiān)控服務器通過因特網連接，所述的移動通信設備通過短消息方式與車載遠程通訊與控制裝置通信，所述的監(jiān)控服務器包括發(fā)布到因特網的監(jiān)控網站，并能通過移動通信數據業(yè)務與車載遠程通訊與控制裝置通信，所述的上網設備通過登錄監(jiān)控服務器的監(jiān)控網站，實現與監(jiān)控服務器的數據交換，其中
所述的車載遠程通訊與控制裝置包括主控芯片、遠程通訊模塊、現場總線接口、開關量輸出接口、靜態(tài)數據存儲模塊、身份識別模塊、遠程通訊天線，主控芯片通過串口與遠程通訊模塊連接，遠程通訊模塊分別與身份識別模塊及遠程通訊天線連接，主控芯片分別與現場總線接口及開關量輸出接口連接，主控芯片通過I2C總線與靜態(tài)數據存儲模塊連接，靜態(tài)數據存儲模塊用于存儲遠程控制命令解碼規(guī)則、監(jiān)控服務器IP地址與端口號以及其它配置參數與標志位，其存儲的數據掉電不丟失，身份識別模塊用于遠程控制設備對車載遠程通訊與控制裝置唯一身份識別，所述的車載遠程通信與控制裝置通過現場總線接口與受控工程機械設備的主控制器連接與通信，通過開關量輸出接口連接到受控工程機械設備的控制電路中，直接控制受控工程機械設備的控制電路的繼電器動作，通過遠程通訊模塊以身份識別模塊內含的唯一身份，由遠程通訊天線連接到移動通信網絡；
上述移動通信設備發(fā)送短消息到車載遠程通訊與控制裝置，遠程通訊模塊接收到短消息，并把短消息通過串口發(fā)送到主控芯片，主控芯片根據靜態(tài)數據存儲模塊中的解碼規(guī)則對短消息解析，并根據解析結果執(zhí)行相應的操作，實現遠程控制，上網設備通過因特網登錄監(jiān)控服務器的監(jiān)控網站，并發(fā)送控制命令到監(jiān)控服務器，監(jiān)控服務器再將控制命令以移動通訊數據業(yè)務方式發(fā)送到車載遠程通訊與控制裝置，遠程通訊模塊接收到控制命令數據包，并把控制命令數據包通過串口發(fā)送到主控芯片，主控芯片根據靜態(tài)數據存儲模塊中的解碼規(guī)則對控制命令數據包解析，并根據解析結果執(zhí)行相應的操作，實現遠程控制；車載遠程通訊與控制裝置執(zhí)行完遠程控制命令后，給移動通信設備回復執(zhí)行成功的短消息，或通過移動通訊數據業(yè)務方式給監(jiān)控服務器回復執(zhí)行成功數據包，監(jiān)控服務器再將回復消息發(fā)布到監(jiān)控網站上，告知上網設備，完成遠程控制結果的反饋。
2.根據權利要求1所述的工程機械遠程控制系統(tǒng)，其特征是，所述的身份識別模塊為移動通信SIM卡。
3.根據權利要求1所述的工程機械遠程控制系統(tǒng)，其特征是，所述的車載遠程通訊與控制裝置和受控工程機械設備有多臺，通過車載遠程通訊與控制裝置的身份識別模塊唯一標識身份加以區(qū)分。
4.一種工程機械遠程控制方法，其特征在于，包括以下步驟
A.遠程控制授權管理員通過移動通信設備向車載遠程通訊與控制裝置發(fā)送遠程控制授權命令短消息，請求允許遠程控制；
B.車載遠程通訊與控制裝置收到正確授權命令，設置遠程控制授權狀態(tài)標識為遠程控制允許，并給移動通信設備回復授權成功短消息；
C.遠程控制管理員通過移動通信設備向車載遠程通訊與控制裝置發(fā)送遠程控制命令短消息，或用上網設備通過因特網訪問與設置監(jiān)控服務器的監(jiān)控網站，監(jiān)控服務器根據遠程控制管理員的設置，以移動通信數據業(yè)務方式向車載遠程通訊與控制裝置發(fā)送遠程控制命令數據包；
D.車載遠程通訊與控制裝置收到正確遠程控制命令，根據事先約定的遠程控制協(xié)議解析遠程控制命令，并根據解析結果對受控工程機械設備進行不同控制，控制成功后，以收到遠程控制命令的相同方式回復遠程控制成功消息；
E.遠程控制授權管理員通過移動通信設備向車載遠程通訊與控制裝置發(fā)送遠程控制授權命令短消息，請求關閉遠程控制；
F.車載遠程通訊與控制裝置收到正確授權命令，設置遠程控制授權狀態(tài)標識為遠程控制關閉；并給移動通信設備回復授權成功短消息。
5.根據權利要求4所述的工程機械遠程控制方法，其特征是，步驟A與步驟E中，所述的遠程控制授權命令包含命令起始符、授權命令標識、授權密碼、授權命令、命令結束符；所述的授權命令包括允許遠程控制、關閉遠程控制、修改授權密碼。
6.根據權利要求1所述的工程機械遠程控制方法，其特征是，步驟C中，所述的遠程控制命令包含命令起始符、控制命令標識、遠程控制密碼、控制命令、命令結束符，所述的控制命令包括修改遠程控制密碼。
7.根據權利要求1所述的工程機械遠程控制方法，其特征是，步驟A與步驟E中所述的授權密碼與步驟C中所述的遠程控制密碼，分別由遠程控制授權管理員與遠程控制管理員保管，密碼允許再修改，預設的授權密碼與遠程控制密碼存儲在靜態(tài)數據存儲模塊中。
8.根據權利要求1所述的工程機械遠程控制方法，其特征是，所述的遠程控制授權狀態(tài)標識包括遠程控制允許與遠程控制關閉兩種狀態(tài)；通過授權密碼修改遠程控制授權狀態(tài)標識，在獲得遠程控制授權的情況下，才用遠程控制密碼進行遠程控制。
9.根據權利要求1所述的工程機械遠程控制方法，其特征是，所述步驟D，其實現步驟為
D1解析遠程監(jiān)控命令，如果命令格式錯誤，不予處理，直接退出，如果解析成功，轉D2；
D2判斷遠程控制授權狀態(tài)標識，如果是遠程控制關閉，回復“遠程控制未授權”，退出；如果是遠程控制允許，轉D3；
D3讀靜態(tài)數據存儲模塊中的遠程控制密碼，并與接收到的遠程控制密碼比較，如果不匹配，回復“遠程控制密碼錯誤”，退出，如果密碼匹配，轉D4；
D4根據控制命令的要求執(zhí)行；
D5執(zhí)行完畢，回復“遠程控制成功”。
10.根據權利要求1所述的工程機械遠程控制方法，其特征是，步驟D的上述子步驟中，消息回復方式與步驟C的消息發(fā)送方式相同，如果步驟C采用短消息，則以短消息方式回復到移動通信設備，如果步驟C采用的是移動通信數據業(yè)務方式，則同樣以移動通信數據業(yè)務方式回復數據包到監(jiān)控服務器；
如果一次需要進行多項遠程控制，重復步驟C與步驟D，發(fā)送不同的遠程控制命令實現，而無需重復授權，但是，如果經過步驟E與步驟F，授權關閉后需要執(zhí)行新的遠程控制命令，則需要重新重復步驟A-F。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于移動通信網絡的工程機械遠程控制系統(tǒng)及其方法，包括車載遠程通訊與控制裝置、受控工程機械設備、監(jiān)控服務器、上網設備、移動通信設備。車載遠程通訊與控制裝置通過現場總線接口或開關量輸出接口與受控工程機械設備的主控制器或電控電路連接，可對其軟控制或硬控制；車載遠程通訊與控制裝置分別與移動通信設備及監(jiān)控服務器通過移動通信網絡無線連接；上網設備與監(jiān)控服務器通過因特網連接。所述的遠程控制方法，采用先授權后控制，授權與控制分開的兩級權限遠程控制以及兩級權限密碼限制的雙重安全機制，采用消息響應反饋確認的通訊機制，控制靈活并且具有很高的安全性與可靠性，滿足工程機械遠程控制的需要。
文檔編號G05B19/418GK101183262SQ20071017215
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權日2007年12月13日
發(fā)明者劉成良, 何創(chuàng)新, 李彥明 申請人:上海交通大學