專利名稱：基于can總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用于采集車輛上各種設(shè)備數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨車電子產(chǎn)品迅速發(fā)展，客車上增設(shè)越來越多的電子輔助控制設(shè)備，這些設(shè)備都 是高新技術(shù)的電子產(chǎn)品，而目前國內(nèi)駕駛員對客車電子產(chǎn)品的性能及維修能力參差不齊， 而且當(dāng)電子產(chǎn)品出現(xiàn)故障后很難分析或描述其原因。因此，車輛運營公司及客車廠都很難 及時的獲取車輛運營狀態(tài)、故障原因的第一手資料，對后續(xù)運營系統(tǒng)管理、駕駛習(xí)慣改良、 故障排查維護(hù)都很難得到有效的控制?，F(xiàn)有車輛的數(shù)據(jù)采集方式為專業(yè)人員攜帶專用設(shè)備到汽車上，通過插座連接至 OBD (On-Board Diagnostics，車載自動診斷系統(tǒng))診斷口的K線上實現(xiàn)故障診斷，或通過 CAN(ControIler Area Network，控制器局部網(wǎng))總線采集?，F(xiàn)有的采集方式存在以下一些 缺點1.需要專業(yè)服務(wù)人員前往實車上，費時費力，行駛數(shù)據(jù)采集需要專門人員跟車測 試，還需要攜帶筆記本電腦、逆變器等相關(guān)設(shè)備；2.采集數(shù)據(jù)較少，診斷范圍有限，發(fā)動機(jī)、變速箱、ABS (Anti-IockBraking System，防抱死剎車系統(tǒng))等需要專門的診斷設(shè)備，而且一種部件的診斷設(shè)備不能同時診 斷其他設(shè)備的故障，而且兼容性較差，往往一套診斷設(shè)備只能診斷同一家公司的發(fā)動機(jī)或 部件；3.為了采集多種數(shù)據(jù)，同一輛車需要好幾種不同的診斷設(shè)備，但專用的采集工具 較貴，不可能在每臺車上都安裝，也不可能每天都采集數(shù)據(jù)；4.對于設(shè)備的開關(guān)量信號、脈沖量信號數(shù)量多、種類雜，不容易采集到，統(tǒng)計較為 復(fù)雜；5.采集的數(shù)據(jù)不方便管理，容易丟失。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)，僅需一個車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置就能采集一輛汽車上各種設(shè)備的信息，且通 過無線通信將數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)端服務(wù)器存儲，一個服務(wù)器可以采集多輛汽車的數(shù)據(jù)，根據(jù)采 集的數(shù)據(jù)為油耗管理、駕駛員操作規(guī)范、車輛設(shè)計的動力配置是否合理以及改進(jìn)、車輛是否 需要保養(yǎng)維護(hù)提供可靠的依據(jù)。本實用新型的技術(shù)方案是一種基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括一 個遠(yuǎn)端服務(wù)器和至少一個車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置，所述車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置包括處理器 模塊，和與處理器模塊分別連接的 用于接收CAN總線上的設(shè)備信號和由發(fā)動機(jī)ECU處理后傳輸?shù)紺AN總線上的車輛 設(shè)備輸出的模擬量信號，并將接收的信號通過SPI總線傳輸給處理器模塊的CAN總線通訊
3模塊；用于對車輛設(shè)備輸出的開關(guān)量信號和脈沖量信號進(jìn)行比較判斷，并傳輸給處理器 模塊的電壓比較模塊)；以及用于和遠(yuǎn)端服務(wù)器進(jìn)行無線通信的無線通信模塊。進(jìn)一步的，上述基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，所述無線通信模塊為 GPRS、CDMA、3G/4G、WiFI或WiMAX通信模塊，和遠(yuǎn)端服務(wù)器進(jìn)行無線通信。進(jìn)一步的，上述基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，所述CAN總線通訊模塊 包括從CAN總線上接收數(shù)據(jù)并傳輸給CAN控制器的CAN總線收發(fā)器和將CAN總線格式數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換成SPI總線格式數(shù)據(jù)并傳輸給處理器模塊的CAN控制器，CAN總線收發(fā)器一端和CAN總 線直接相連，另一端連接CAN控制器，CAN控制器和處理器模塊相連。進(jìn)一步的，上述基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，所述車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采 集裝置和遠(yuǎn)端服務(wù)器之間還設(shè)置有至少一個采控網(wǎng)關(guān)，采控網(wǎng)關(guān)的輸出端和服務(wù)器相連， 車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置與采控網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。更進(jìn)一步的，所述車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置和遠(yuǎn)端服務(wù)器之間還設(shè)置有用于定時讀 取采控網(wǎng)關(guān)的狀態(tài)和負(fù)載能力、并在車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置連接采控網(wǎng)關(guān)的過程中進(jìn)行協(xié) 調(diào)控制的負(fù)載均衡器，負(fù)載均衡器連接采控網(wǎng)關(guān)。進(jìn)一步的，上述基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，所述和CAN總線直接相 連的設(shè)備包括發(fā)動機(jī)部件、變速箱部件、ABS部件、ECAS部件和儀表部件。更進(jìn)一步的，所述掛在CAN總線上的設(shè)備信號包括發(fā)動機(jī)、ABS、ECAS、變速箱、液 力緩速器、空調(diào)和加熱器的工作狀態(tài)及故障信息。進(jìn)一步的，上述基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，所述車輛設(shè)備輸出的 脈沖量信號包括車速信號和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號。進(jìn)一步的，上述基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，所述車輛設(shè)備輸出的 開關(guān)量信號包括前門開關(guān)信號、中門開關(guān)信號，緩速器工作次數(shù)、制動蹄片磨損信號、ABS工 作次數(shù)、倒車開啟關(guān)閉信號、空調(diào)開啟關(guān)閉信號、加熱器開啟關(guān)閉信號、無源控制輸入信號、 制動信號、離合器信號和空濾器報警信號。進(jìn)一步的，上述基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，所述車輛設(shè)備輸出的 模擬量信號包括電源電壓、大氣壓力、機(jī)油溫度、機(jī)油壓力、冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度。本實用新型的優(yōu)點是1.采集更方便，需要采集CAN數(shù)據(jù)時不需要再派專業(yè)人攜帶采集診斷儀、電腦等 — 2.數(shù)據(jù)更全面，可采集從車輛安裝該裝置后一直到現(xiàn)在的車輛設(shè)備的CAN數(shù)據(jù)；3.數(shù)據(jù)更安全，數(shù)據(jù)可存儲于存儲模塊或?qū)ｉT的遠(yuǎn)端服務(wù)器，雙機(jī)熱備份，海量存 儲，永不丟失；4.數(shù)據(jù)更方便分析，服務(wù)器提供一些常用的算法，并提供整理后的統(tǒng)計報表，供專 業(yè)和非專業(yè)人士使用；5.通過采集的大量數(shù)據(jù)，加以橫向和縱向分析，本實用新型能更多更好的了解發(fā) 動機(jī)的運行狀況，根據(jù)采集的CAN總線數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)得到整車的油耗，分析車輛的動力配 置是否合理，調(diào)查出駕駛員是否操作規(guī)范省油，從而指導(dǎo)并規(guī)范駕駛員的操作習(xí)慣，了解發(fā)動機(jī)的運行狀況是否良好，診斷各個掛在CAN總線上的設(shè)備是否存在故障，如有故障可及 時排除，盡早并盡可能的減少故障帶來的經(jīng)濟(jì)和時間的損失。具體的說，通過采集的總油耗以及車速和里程這些數(shù)據(jù)，我們可以方便的計算出 本車、本車型、本車司機(jī)的百公里油耗，從而得到該車型的動力配置是否合理，發(fā)動機(jī)是否 省油，該車司機(jī)駕駛是否省油。另外我們可以通過發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速得到發(fā)動機(jī)運行在各個轉(zhuǎn)速 區(qū)間內(nèi)的比例、階段車速，判斷駕駛員的駕駛習(xí)慣是否良好，以此指導(dǎo)油耗較高的司機(jī)通過 控制車速、控制發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)速等手段改善油耗，保護(hù)發(fā)動機(jī)等。安裝此裝置后，我們可以實時 了解本車目前的運轉(zhuǎn)情況，并根據(jù)上報的信息，并根據(jù)機(jī)油壓力、發(fā)動機(jī)油溫、冷卻液溫度 等數(shù)據(jù)發(fā)動機(jī)運行是否良好，判斷是否需要保養(yǎng)、維護(hù)。同時，在CAN檢測到DM故障后，及 時通知司機(jī)維修，減少拋錨的幾率和車輛損壞進(jìn)一步擴(kuò)大的可能性，盡早發(fā)現(xiàn)并解除故障。 通過監(jiān)控車速，如果得到目前的車速過高，超出安全車速，可以及時通知駕駛員控制車速， 從而提高行車的安全性。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述

圖1為基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實施例的基本結(jié)構(gòu)圖；圖2為包含車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置具體結(jié)構(gòu)的基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)的實施例1的結(jié)構(gòu)圖；圖3為基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實施例2的結(jié)構(gòu)圖。其中1車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置；11處理器模塊；12存儲模塊；13CAN總線通訊模 塊；14電壓比較模塊；15無線通信模塊；16輸入輸出模塊；2服務(wù)器；3發(fā)動機(jī)部件；4變速 箱部件；5ABS部件；6ECAS部件；7儀表部件；8采控網(wǎng)關(guān)；9負(fù)載均衡器。
具體實施方式
實施例基CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如圖1所示，包括一個遠(yuǎn)端服務(wù)器 2和若干個分別安裝在每臺汽車上的車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置1。車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置之 間的工作相互獨立，因此我們以最簡單的一輛車上的車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置和遠(yuǎn)端服務(wù)器 的通信過程作為實施例1來對車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行介紹。實施例1 本實用新型的基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計思想 是車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置1安裝在車輛上，該裝置通過CAN總線與其他設(shè)備相連，遵循SAE J1939 CAN總線協(xié)議，實時采集CAN數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)通過GPRS或3G等無線通訊手段 發(fā)送到遠(yuǎn)端服務(wù)器2，服務(wù)器2記錄存儲這些數(shù)據(jù)，整理并形成報表，供整車廠、機(jī)務(wù)、車隊 等分析研究。其中，SAE J1939標(biāo)準(zhǔn)是美國汽車工程師協(xié)會發(fā)布的以CAN總線為核心的車輛網(wǎng) 絡(luò)串行通訊和控制協(xié)議，SAE J1939協(xié)議以CAN2. OB協(xié)議為基礎(chǔ)，通訊速率最高可達(dá)250Kb/ s。它對汽車內(nèi)部ECU (Electronic ControlUnit，電子控制單元)的地址配置、命名、通訊 方式以及報文發(fā)送優(yōu)先級等都給出明確規(guī)定，并且詳細(xì)說明了汽車內(nèi)部各個共體的ECU通 訊。如圖2所示，本實施例的基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括一個遠(yuǎn)端服
5務(wù)器2和安裝在一輛汽車上的一個車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置1，車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置1包括 處理器模塊11、CAN總線通訊模塊13、電壓比較模塊14和無線通信模塊15 ；其中，CAN總線 通訊模塊13、電壓比較模塊14和無線通信模塊15和處理器模塊11分別連接。電壓比較模塊14的輸入信號為車輛設(shè)備輸出的開關(guān)量信號和脈沖量信號，電壓 比較模塊14的輸出端連接處理器模塊11 ；車輛設(shè)備輸出的模擬量信號由發(fā)動機(jī)ECU處理 后傳輸?shù)紺AN總線上，由CAN總線通訊模塊13接收，CAN總線通訊模塊13還接收掛在CAN 總線上的設(shè)備信號，CAN總線通訊模塊13的輸出端經(jīng)SPI總線和處理器模塊11連接，CAN 總線通訊模塊將CAN總線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成SPI總線數(shù)據(jù)，然后傳輸給處理器模塊1。具體的，CAN 總線通訊模塊13包括互相連接的CAN總線收發(fā)器和CAN控制器，CAN總線收發(fā)器和CAN總 線直接相連，CAN控制器通過SPI總線和處理器模塊11相連。CAN總線收發(fā)器從CAN總線 上接收數(shù)據(jù)并傳輸給CAN控制器，CAN控制器將CAN總線格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合SPI總線格 式的數(shù)據(jù)，然后傳輸給處理器模塊11。所述無線通信模塊15用于和服務(wù)器2進(jìn)行無線通信，可以為GPRS模塊、CDMA模 塊、3G模塊、4G模塊、WiFI模塊或WiMAX模塊等，從而分別通過GPRS網(wǎng)絡(luò)、CDMA網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng) 絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)、WiFI網(wǎng)絡(luò)或WiMAX網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)端服務(wù)器通信。無線通信模塊15和與遠(yuǎn)端服務(wù)器 的通信過程是現(xiàn)有技術(shù)。本實施例的車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置1還包括輸入輸出模塊16和 存儲模塊12。輸入輸出模塊16用于顯示數(shù)據(jù)和駕駛員配置車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置。本實 施例的輸入輸出模塊16可以為一塊LED的觸摸屏。存儲模塊12在車輛通電的情況下臨時 存儲采集的車輛數(shù)據(jù)。本實施例的處理器模塊11采用ARM公司的嵌入式處理器芯片ARM9-S3C2440A， 和64M的型號為HY57V561620BT的RAM內(nèi)存芯片結(jié)合使用。存儲模塊12采用64M的型號 為K9F1208U0M的Flash存儲卡。無線通信模塊15利用GPRS的通信方式，采用華為公司的 GTM900-C模塊。CAN總線通訊模塊13包括相連接的型號為SJA1050的CAN總線收發(fā)器和 型號為MCP2515的CAN控制器，CAN總線收發(fā)器和CAN總線直接相連，從CAN總線上接收數(shù) 據(jù)，并傳輸給CAN控制器，CAN控制器和處理器模塊11的處理器芯片引腳直接相連。CAN控 制器和處理器芯片之間傳輸?shù)氖菨M足SPI總線格式的信號。現(xiàn)有客車將ABS、ECAS (Electronic Controlled Air Suspension，電子控制空氣 懸架系統(tǒng))、CAN儀表等設(shè)備掛在CAN總線上，本實施例中掛在CAN總線上的設(shè)備包括發(fā)動 機(jī)部件3、變速箱部件4、ABS部件5、ECAS部件6、儀表部件7、液力緩速器(圖中未示出)、 空調(diào)(圖中未示出)和加熱器(圖中未示出)等。車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置1實現(xiàn)了 CAN總 線通訊，不僅能夠采集發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)，還能采集掛在CAN總線的其他設(shè)備的數(shù)據(jù)。根據(jù)實際需 求，目前該裝置采集的CAN數(shù)據(jù)包括轉(zhuǎn)速、扭矩、蓄電池電壓、發(fā)動機(jī)油溫、機(jī)油壓力、大氣 壓力、進(jìn)氣溫度、車速、發(fā)動機(jī)運行時間、冷卻劑溫度、燃油累積使用量、瞬時油耗和DM故障 碼(電控單元的故障碼)。另外根據(jù)需要，還可以采集其他在CAN總線上的數(shù)據(jù)，如油門踏 板位置等信息。CAN總線上的車輛設(shè)備會定時往CAN總線上發(fā)送含有設(shè)備工作狀態(tài)的報文 信息，比如機(jī)油壓力信息每500ms報告一次；或在故障出現(xiàn)時，實時往CAN總線上發(fā)送含有 故障類型的報文信息。處理器模塊11從CAN總線上接收數(shù)據(jù)的方式有兩種，一種是廣播式，當(dāng)掛在CAN 總線上的各種車輛設(shè)備在CAN總線上發(fā)布信息后，車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置1的CAN總線通訊模塊13接收信息，傳輸給處理器模塊11，處理器模塊11對信息進(jìn)行過濾，根據(jù)需要，定 時或者數(shù)據(jù)變化達(dá)到一定限值時采集并記錄數(shù)據(jù)到存儲模塊12和通過無線通信模塊15傳 輸給服務(wù)器存儲。另一種是應(yīng)答式，處理器模塊11定時請求相關(guān)車輛設(shè)備發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)到 CAN總線上，然后處理器模塊11記錄數(shù)據(jù)到存儲模塊12和通過無線通信模塊15傳輸給服 務(wù)器存儲。例如，車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置1的燃油累積使用量和發(fā)動機(jī)累積運行時間目前 就采用該應(yīng)答式采集，間隔時間分別為1分鐘和5分鐘。對于一些數(shù)據(jù)量不大的信息，如DM故障、大氣壓力、蓄電池電壓，可以采用CAN總 線上收到數(shù)據(jù)就采集上報的方式。但考慮到CAN總線數(shù)據(jù)的量非常大，如果全部采集并上 傳給服務(wù)器的話，數(shù)據(jù)量會非常的大，通訊費用也會較高，并會給服務(wù)器產(chǎn)生負(fù)擔(dān)，所以對 于某些信息可以設(shè)定一定的限值或傳輸時間間隔，比如轉(zhuǎn)速變化大于40R/min時，負(fù)荷超 過20 %時采集數(shù)據(jù)并上傳到服務(wù)器中，又比如燃油瞬時油耗率上傳頻率設(shè)置為10秒到5分 鐘不等，通過輸入輸出模塊進(jìn)行設(shè)置。汽車上的設(shè)備信號輸出開關(guān)量(也稱數(shù)字量)給電壓比較模塊，電壓比較模塊 用于對開關(guān)量電平的高低進(jìn)行比較，從而判斷出設(shè)備打開或關(guān)閉，開關(guān)量信號代表了以下 信息前門開關(guān)狀態(tài)、中門開關(guān)狀態(tài)，液力緩速器工作次數(shù)、制動蹄片磨損情況、ABS工作次 數(shù)、倒車開啟關(guān)閉狀態(tài)、空調(diào)開啟關(guān)閉狀態(tài)、加熱器開啟關(guān)閉狀態(tài)、2路無源控制輸入狀態(tài)、 制動信號、離合器信號、空濾器報警信號、排氣制動信號等等。其中當(dāng)液力緩速器或ABS的 引腳采集到高電平時系統(tǒng)識別為1，算為一次工作，懸空時系統(tǒng)識別為0。各種開關(guān)以及如 發(fā)電機(jī)、繼電器的執(zhí)行器類輸出的信號是開關(guān)量信號，如ABS控制器、發(fā)動機(jī)ECU控制器、 ECAS控制器、儀表控制器的控制器類和液力緩速器、空調(diào)、加熱器等輸出的信號既有CAN信 息，也有開關(guān)量信號。另外車速信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號這兩個脈沖量信號同樣經(jīng)過電壓比較 模塊判斷后傳輸給處理器模塊。電源電壓以及傳感器采集的大氣壓力、機(jī)油溫度、機(jī)油壓 力、冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度等為模擬量信號，由發(fā)動機(jī)E⑶處理后經(jīng)過CAN總線以數(shù)字信息 的形式傳輸給CAN總線通訊模塊，CAN總線通訊模塊將CAN總線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成SPI總線數(shù)據(jù)， 然后傳輸給處理器模塊。另外，發(fā)動機(jī)ECU還能算出燃油累積使用量信息、發(fā)動機(jī)運行時間 信息，并傳輸給CAN總線通訊模塊。CAN總線還接收直接掛在CAN總線上的其他的設(shè)備信 號，包括實時油耗信息、油門踏板位置信息、發(fā)動機(jī)、ABS、ECAS、變速箱、液力緩速器、空調(diào)和 加熱器的工作狀態(tài)及故障信息。處理器模塊從電壓比較模塊接收數(shù)據(jù)的方式為處理器對各路開關(guān)量、脈沖量進(jìn)行 輪詢，或者中斷、計數(shù)、計時采集并記錄數(shù)據(jù)。輪詢是指處理器周期性地依次一一詢問連接 的電壓比較模塊各路開關(guān)量、脈沖量信號；中斷是指當(dāng)處理器發(fā)現(xiàn)信號發(fā)生變化時，比如從 0跳到1或者從1跳到0，則算一個中斷，或是對脈沖量信號來說，看一定時間周期內(nèi)采集到 了多少個脈沖。計時是指指定一定時間采集一次信號；計數(shù)是指對一定時間內(nèi)的脈沖量信 號的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)。從車輛設(shè)備上采集來的數(shù)據(jù)的存儲位置為以下的任一種或兩種(1)在處理器模塊11的控制下被存儲在存儲模塊12中，但由于存儲模塊12是 Flash存儲卡，因此當(dāng)車輛斷電時，存儲在存儲模塊12中的數(shù)據(jù)將消失，只能用于臨時存 儲；(2)通過無線通信模塊15發(fā)送給遠(yuǎn)端服務(wù)器2存儲，數(shù)據(jù)可以終身保存在遠(yuǎn)端服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。在有數(shù)據(jù)需要傳輸時，處理器模塊11首先控制無線通信模塊15呼叫遠(yuǎn)端服務(wù)器 2，從而使遠(yuǎn)端服務(wù)器2和無線通信模塊15建立通信。然后，處理器模塊11根據(jù)數(shù)據(jù)的不 同設(shè)置情況，通過無線通信模塊15將數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)端服務(wù)器2。對于故障信息，進(jìn)行實時傳 輸，對于一些設(shè)定了限值或傳輸時間間隔的信息，則在超過限值時或定時傳輸，傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 包括用于區(qū)分車輛的車輛ID號、信號發(fā)生時間、和具體的數(shù)據(jù)內(nèi)容。下面舉幾個例子來說明開關(guān)量、脈沖量信號的采集過程若中門打開，則電壓比較模塊收到中門發(fā)出的信號，并判斷信號為1，代表中門打 開，然后處理器模塊用輪詢的采集方式從電壓比較模塊接收到數(shù)據(jù)，則將中門打開記錄存 儲到存儲模塊和通過無線通信模塊傳輸給服務(wù)器存儲。存儲的中門打開記錄增加一次，并 記錄相應(yīng)的中門打開時間。若緩速器開始工作，則相應(yīng)的緩速器輸出給電壓比較模塊的電平為高，電壓比較 模塊判斷信號為1，代表緩速器工作，然后處理器模塊從電壓比較模塊接收到數(shù)據(jù)，則將緩 速器工作記錄存儲到存儲模塊和通過無線通信模塊傳輸給服務(wù)器存儲。存儲的緩速器工作 記錄增加一次。對車速信號這個脈沖量信號，經(jīng)過電壓比較模塊4判斷后傳輸給處理器模塊1，處 理器模塊1對一定時間比如一秒內(nèi)的脈沖進(jìn)行計數(shù)，并通過預(yù)設(shè)的公式計算，得到車速信 息，1秒內(nèi)脈沖數(shù)越多，則說明車速越快。然后處理器模塊將車速數(shù)據(jù)記錄存儲到存儲模塊 和通過無線通信模塊15傳輸給服務(wù)器存儲。對于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號這個脈沖量，處理器模塊接收到轉(zhuǎn)速信號，并不實時或定時 上報，而是對轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速變化大于預(yù)設(shè)的限值時，才將該轉(zhuǎn)速信息存儲 到存儲模塊和通過無線通信模塊15上報給服務(wù)器存儲。下面以機(jī)油壓力信號為代表來說明模擬量信號的采集過程傳感器采集的機(jī)油壓 力信號由發(fā)動機(jī)E⑶處理后經(jīng)過CAN總線以數(shù)字信息的形式傳輸給CAN總線通訊模塊，CAN 總線通訊模塊將CAN總線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成SPI總線數(shù)據(jù)，然后傳輸給處理器模塊，處理器模塊定 時將機(jī)油壓力值記錄到存儲模塊和通過無線通信模塊傳輸給服務(wù)器存儲。以發(fā)動機(jī)故障信息為代表來說明對掛在CAN總線上的其他的設(shè)備信號的采集過 程當(dāng)發(fā)動機(jī)發(fā)生故障時，發(fā)動機(jī)往CAN總線上發(fā)送發(fā)動機(jī)故障信號，CAN總線通訊模塊將 CAN總線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成SPI總線數(shù)據(jù)，然后傳輸給處理器模塊，處理器模塊對故障信息采取收 到數(shù)據(jù)就采集記錄的方式，將故障信息存儲到存儲模塊和通過無線通信模塊15傳輸給服 務(wù)器存儲。存儲的故障信息包括故障類型、發(fā)生故障的時間等信息。在需要著重對某幾項數(shù)據(jù)進(jìn)行分析采集的時候，比如要著重采集油門踏板位置信 息等，在輸入輸出模塊16上設(shè)置無線上傳數(shù)據(jù)的頻率，如將油門踏板位置可設(shè)成每0. 05秒 上傳，服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)后再作保存、處理。服務(wù)器將接收到的數(shù)據(jù)分類保存，并將每個數(shù)據(jù)的采集時間、接收時間等相關(guān)信 息整合進(jìn)去，便于實際的研究分析?？梢詫?shù)據(jù)按照時間順序保存，數(shù)據(jù)終身保存在數(shù)據(jù)庫 中。實施例2 對于擁有眾多車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置的基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)，由車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置和遠(yuǎn)端服務(wù)器進(jìn)行直接通信是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，如圖
83所示，在本實施例2中，車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置的無線通信模塊和服務(wù)器之間還存在若干 的采控網(wǎng)關(guān)8，采控網(wǎng)關(guān)8是指采集車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳達(dá)到服務(wù)器 端，或者將服務(wù)器端的控制指令傳達(dá)到車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置的網(wǎng)關(guān)。由于每個采控網(wǎng)關(guān) 能連接的車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置數(shù)量有限制，所以必須采用分布式的方式進(jìn)行管理。車載 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置首先和采控網(wǎng)關(guān)進(jìn)行實時通信，采控網(wǎng)關(guān)包含海量的存儲器，目前，每臺 采控網(wǎng)關(guān)支持與3000個車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行通信，而若干個采控網(wǎng)關(guān)再采用TCP/ IP協(xié)議通過有線網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器相連。目前，采控網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器之間采用分時分段的通信方 式，一個服務(wù)器目前可以采集和處理10萬個車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)。采控網(wǎng)關(guān)對數(shù) 據(jù)進(jìn)行初步的處理，對處理后必要的數(shù)據(jù)在發(fā)送給服務(wù)器。服務(wù)器端對收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分 析處理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題是會要求采控網(wǎng)關(guān)發(fā)送存儲的原始數(shù)據(jù)。所有的采控網(wǎng)關(guān)8均連接到負(fù)載均衡器9，受負(fù)載均衡器的控制，負(fù)載均衡器用于 負(fù)責(zé)在車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置連接采控網(wǎng)關(guān)的過程中進(jìn)行協(xié)調(diào)，是一種采用各種分配算法 把網(wǎng)絡(luò)請求分散到一個服務(wù)器集群中的可用采控網(wǎng)關(guān)上去，從而使車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置 獲得盡可能最佳的聯(lián)網(wǎng)效果的硬件設(shè)備。負(fù)載均衡器9定時讀取采控網(wǎng)關(guān)8的狀態(tài)、連接 的車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)目和負(fù)載能力。車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置每次需要登錄采控 網(wǎng)關(guān)前，需要首先查詢負(fù)載均衡器，由負(fù)載均衡器讀取當(dāng)前比較空閑的采控網(wǎng)關(guān)，并將其IP 和端口號返回給待連接的車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置，車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置和哪臺采控網(wǎng)關(guān) 相連由負(fù)載均衡器臨時指定，然后車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置就和該當(dāng)前比較空閑的采控網(wǎng)關(guān) 建立連接。當(dāng)采控網(wǎng)關(guān)需要檢修時，可以將對應(yīng)的記錄設(shè)置為檢修狀態(tài)，則負(fù)載均衡器將屏 蔽該采控網(wǎng)關(guān)；如果系統(tǒng)需要新加入采控網(wǎng)關(guān)，只需要將該采控網(wǎng)關(guān)的信息加入到負(fù)載均 衡器的數(shù)據(jù)庫中，這樣可以達(dá)到“熱插拔”的即插即用效果?，F(xiàn)階段凡是歐3排放及以上標(biāo)準(zhǔn)的客車的發(fā)動機(jī)ECU^lectronicControl Unit, 電子控制單元)都帶有CAN總線，并且都遵守SAE的J1939總線協(xié)議。目前國內(nèi)絕大多數(shù) 采用的德國的博士系統(tǒng)，一部分采用日本的電裝系統(tǒng)，以及德國的大陸系統(tǒng)和美國的德爾 福系統(tǒng)。各種系統(tǒng)存在一些差異，本裝置把所有這些系統(tǒng)對應(yīng)的解析信息與協(xié)議燒錄進(jìn)去， 通過在本機(jī)上配置選擇發(fā)動機(jī)的形式實現(xiàn)兼容。當(dāng)車輛上的各種設(shè)備軟件升級時，對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集裝置也同時需要更新升級，可 將存儲在服務(wù)器的新版本程序通過internet網(wǎng)絡(luò)和通過無線網(wǎng)絡(luò)下發(fā)到車輛上的車載遠(yuǎn) 程數(shù)據(jù)采集裝置，實現(xiàn)版本升級。以上所述，僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不能以此限定本實用新型實施的范 圍，凡依本實用新型權(quán)利要求及說明書內(nèi)容所作的簡單的變換，皆應(yīng)仍屬于本實用新型的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于包括一個遠(yuǎn)端服務(wù)器(2)和至少一個車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置(1)，所述車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置(1)包括處理器模塊(11)和與處理器模塊(11)分別連接的用于接收CAN總線上的設(shè)備信號和車輛設(shè)備輸出的、由發(fā)動機(jī)ECU處理后傳輸?shù)紺AN總線上的模擬量信號，并將接收的信號通過SPI總線傳輸給處理器模塊(11)的CAN總線通訊模塊(13)；用于對車輛設(shè)備輸出的開關(guān)量信號和脈沖量信號進(jìn)行比較判斷，并傳輸給處理器模塊(11)的電壓比較模塊(14)；以及用于和遠(yuǎn)端服務(wù)器(2)進(jìn)行無線通信的無線通信模塊(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所 述無線通信模塊(11)為GPRS、CDMA、3G/4G、WiFI或WiMAX通信模塊，和遠(yuǎn)端服務(wù)器(2)進(jìn) 行無線通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所 述CAN總線通訊模塊(13)包括從CAN總線上接收數(shù)據(jù)并傳輸給CAN控制器的CAN總線收 發(fā)器和將CAN總線格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成SPI總線格式數(shù)據(jù)并傳輸給處理器模塊(11)的CAN控 制器，CAN總線收發(fā)器一端和CAN總線直接相連，另一端連接CAN控制器，CAN控制器和處理 器模塊(11)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所 述車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置(1)和遠(yuǎn)端服務(wù)器(2)之間還設(shè)置有至少一個采控網(wǎng)關(guān)(8)，采控 網(wǎng)關(guān)(8)的輸出端和服務(wù)器(2)相連，車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置(1)與采控網(wǎng)關(guān)(8)進(jìn)行無 線通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所 述車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置(1)和遠(yuǎn)端服務(wù)器(2)之間還設(shè)置有用于定時讀取采控網(wǎng)關(guān)(8) 的狀態(tài)和負(fù)載能力、并在車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置(1)連接采控網(wǎng)關(guān)(8)的過程中進(jìn)行協(xié)調(diào) 控制的負(fù)載均衡器(9)，負(fù)載均衡器(9)連接采控網(wǎng)關(guān)(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所 述和CAN總線直接相連的設(shè)備包括發(fā)動機(jī)部件(3)、變速箱部件(4) ,ABS部件(5) ,ECAS部 件(6)和儀表部件(7)。
專利摘要本實用新型公開了一種基于CAN總線的車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置和遠(yuǎn)端服務(wù)器，車載遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置包括處理器模塊、CAN總線通訊模塊、電壓比較模塊和無線通信模塊；電壓比較模塊的輸入信號為車輛設(shè)備輸出的開關(guān)量信號和脈沖量信號；車輛設(shè)備輸出的模擬量信號由發(fā)動機(jī)ECU處理后傳輸?shù)紺AN總線上，由CAN總線通訊模塊接收，CAN總線通訊模塊還接收掛在CAN總線上的設(shè)備信號，其輸出端經(jīng)SPI總線和處理器模塊連接，無線通信模塊用于和服務(wù)器進(jìn)行無線通信。本實用新型能采集若干輛汽車上各種車輛設(shè)備的信息，且通過無線通信將數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器存儲，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)為車輛的維護(hù)和管理提供可靠的依據(jù)。
文檔編號G05B19/418GK201681298SQ20102020133
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者張世平, 徐毛五, 方元華, 范宣祿, 謝江宏, 邱峰, 高正平, 魏建彬 申請人:金龍聯(lián)合汽車工業(yè)(蘇州)有限公司