專利名稱：汽車排放在線自動診斷遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車排放診斷監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種汽車排放在線自動診斷遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
汽車工業(yè)在近年得到了飛速發(fā)展，中國已成為世界上汽車第二大生產(chǎn)國和第一大消費(fèi)國，摩托車年產(chǎn)量長期居世界第一位。隨著機(jī)動車保有量的持續(xù)增長，我國機(jī)動車污染物(HC、CO和NOx)排放量顯著增加，機(jī)動車排氣污染物在城市大氣污染中所占的平均比例有較大幅度增加。防治機(jī)動車排氣污染已成為城市大氣污染控制的主要任務(wù)之一。2005年4月國家環(huán)?？偩止剂恕遁p型汽車污染物排放限值及測量方法》，即國
三、國四排放標(biāo)準(zhǔn)，這兩個標(biāo)準(zhǔn)分別于2007年7月I日和2010年7月I日開始實(shí)施。它的實(shí)施要求車輛必須具備OBD (On-Board Diagnostics,在線自動診斷)功能。機(jī)動車的污染防治除了對新車進(jìn)行監(jiān)管外，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對在用車的監(jiān)管。目前機(jī)動車污染防治法律法規(guī)不完善的問題依然存在，制約了汽車環(huán)保的統(tǒng)一監(jiān)管，影響了管理制度的有效實(shí)施，削弱了監(jiān)督管理的執(zhí)法力度。如在用汽油車的檢查維修制度不完善，帶病行駛的機(jī)動車屢見不鮮。其次，檢測方法科學(xué)性差且不嚴(yán)格，造成了通過年檢的汽車成了 “全年環(huán)保車”，再也沒人過問。目前國內(nèi)實(shí)現(xiàn)的OBD標(biāo)準(zhǔn)接近于美國的OBDII或歐洲的EOBD標(biāo)準(zhǔn)，雖然當(dāng)發(fā)動機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障引起排放超標(biāo)時，OBD系統(tǒng)能檢測到故障并點(diǎn)亮故障燈向駕駛者發(fā)出警告，然而駕駛者是否接受故障燈的警告，目前的OBD系統(tǒng)無能為力。在車輛年審前如果駕駛者不對排放超標(biāo)車輛進(jìn)行維修，相關(guān)管理部門也無法知曉。針對目前OBD標(biāo)準(zhǔn)的缺陷，迫切需要采取新的OBD無線遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，對排放超標(biāo)車輛進(jìn)行監(jiān)控。如果駕駛者在故障報警系統(tǒng)提示后仍長時間不去維修車輛，管理部門甚至可以指令該車輛停駛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種汽車排放在線自動診斷遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
利用在線自動診斷獲取故障信息，再利用GSM (Global System for MobileCommunications,全球移動通信系統(tǒng))技術(shù),增加遠(yuǎn)程監(jiān)控,達(dá)到實(shí)時監(jiān)控的目的。一、汽車排放在線自動診斷遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)(簡稱監(jiān)控系統(tǒng))
本監(jiān)控系統(tǒng)包括工作對象——車輛發(fā)動機(jī)，還包括GSM子系統(tǒng)；
設(shè)置有發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)和OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)；
其連接關(guān)系是
發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)和車輛發(fā)動機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)對車輛發(fā)動機(jī)的診斷；
發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)、GSM子系統(tǒng)和OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)之間通過GSM子系統(tǒng)提供的移動通信網(wǎng)絡(luò)以短信的方式連通。二、汽車排放在線自動診斷遠(yuǎn)程監(jiān)控方法(簡稱監(jiān)控方法)
本監(jiān)控方法包括下列步驟
①GSM子系統(tǒng)覆蓋整個區(qū)域的移動通信網(wǎng)絡(luò)；
②電子控制單元上電，與第一GSM模塊建立通訊連接；
③當(dāng)車輛發(fā)動機(jī)、傳感器和/或執(zhí)行器發(fā)生故障時，電子控制單元檢測到相關(guān)故
障;
④電子控制單元按照一定格式生成并存儲故障碼，同時點(diǎn)亮執(zhí)行器內(nèi)的故障指示燈作出相應(yīng)的報警反應(yīng)；
⑤電子控制單元將故障碼和車輛代碼數(shù)據(jù)信息發(fā)送給第一GSM模塊；
⑥第一GSM模塊與OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)中的第二 GSM模塊以短信的方式聯(lián) 系，并發(fā)送故障碼和車輛代碼信息；
⑦OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)的監(jiān)控電腦利用監(jiān)控軟件調(diào)取故障車車主信息和手機(jī) 號碼，并通過界面觀察故障車車主是否解決車輛故障；
⑧OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)的工作人員通過第二GSM模塊給故障車車主發(fā)送車輛故障提醒短信，若故障車車主長時間未解決車輛故障且堅(jiān)持使用，OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)的工作人員可以指令相關(guān)部門停駛該車輛。本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果
①能及時準(zhǔn)確地掌握和控制車輛狀態(tài)，實(shí)時性高；
②可以形成范圍內(nèi)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，范圍大，覆蓋面廣；
③可以節(jié)省資源成本，一臺監(jiān)控電腦可以監(jiān)控數(shù)量巨大的故障車輛，經(jīng)濟(jì)性 好;
④可擴(kuò)展性強(qiáng)，可以在OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)置專家診斷故障，提高車輛故障解決效
率；
⑤適用于國內(nèi)所有的機(jī)動車車輛。


圖1是本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖2是電子控制單元(E⑶)211和第一 GSM模塊213之間的通訊流程 圖3是OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400的信息管理軟件監(jiān)控界面圖(故障碼)；
圖4是OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400的信息管理軟件監(jiān)控界面圖(車輛代碼和車主信息)。圖中
100一車輛發(fā)動機(jī)。200—發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)，
210—車載排放自動檢測模塊
211—電子控制單元(E⑶)，212—第一RS232串口通信接口模塊，
213—第一 GSM模塊，214—第一 12V電源，
215—第一天線；
220—傳感器；230—執(zhí)行器。
300—GSM子系統(tǒng)，
310一天線。400一OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)，
410—監(jiān)控電腦，420—第二 RS232串口通信接口模塊，
430—H二 GSM 模塊，440—第二 12V 電源，
450—第二天線。
英譯漢
①OBD On-Board Diagnostics,在線自動診斷。②GSM :Global System for Mobile Communications,全球移動通信系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明
一、監(jiān)控系統(tǒng)1、總體
如圖1，本監(jiān)控系統(tǒng)包括工作對象——車輛發(fā)動機(jī)100，還包括GSM子系統(tǒng)300 ；
設(shè)置有發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)200和OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400 ；
其連接連通關(guān)系是
發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)200和車輛發(fā)動機(jī)100連接，實(shí)現(xiàn)對車輛發(fā)動機(jī)100的診斷；
發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)200、GSM子系統(tǒng)300和OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400之間通過GSM子系統(tǒng)300提供的移動通信網(wǎng)絡(luò)以短信的方式連通。本監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理是
當(dāng)車輛發(fā)動機(jī)100 (還包括傳感器220和執(zhí)行器230)出現(xiàn)排放相關(guān)故障時，發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)200能適時檢測到故障，電子控制單元(ECU) 211將故障碼、車輛代碼等信息數(shù)據(jù)通過第一 GSM模塊213以短信的方式發(fā)送到OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400的第二 GSM模塊中，發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)200中的第一 GSM模塊213和OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400中的第二 GSM模塊430都采用標(biāo)準(zhǔn)AT指令集進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。每個GSM模塊配SIM卡一塊，擁有一定的信息存儲量。OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400的監(jiān)控電腦410將這些信息數(shù)據(jù)保存，并將故障碼信息發(fā)送給注冊的車主GSM移動電話中，提醒車主進(jìn)行維修以解除車輛故障，同時OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400可以監(jiān)控故障是否解除，以達(dá)到在線診斷(OBD)遠(yuǎn)程監(jiān)控目的。二、功能塊1、車輛發(fā)動機(jī)100
車輛發(fā)動機(jī)100可以為不同廠家不同型號的發(fā)動機(jī)。2、發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)200
如圖1，發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)200由車載排放自動檢測模塊210、傳感器220和執(zhí)行器230組成；
I)車載排放自動檢測模塊210
車載排放自動檢測模塊210由電子控制單元(E⑶)211、第一 RS232串口通信接口模塊212、第一 GSM模塊213、第一 12V電源214和第一天線215組成； 電子控制單元(ECU) 211分別與傳感器220、執(zhí)行器230和第一 RS232串口通信接口模塊212連接，傳感器220和執(zhí)行器230分別與車輛發(fā)動機(jī)100連接，對車輛發(fā)動機(jī)100的故障進(jìn)行檢測歸類并生成故障碼；
第一 RS232串口通信接口模塊212、第一 GSM模塊213和第一天線215依次連接，通過第一 GSM模塊213將故障碼發(fā)送給OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400 ；
第一 12V電源214給第一 GSM模塊213供電。(I)電子控制單元(ECU) 211
*硬件配置主要由集成OBD功能的E⑶組成，它包括16位單片機(jī)CPU(Flash為256K、主頻為64Mhz)；
*專用軟件此軟件為本公司編寫，用于電子控制單元(ECU) 211與第一 GSM模塊213建立通訊，軟件流程如圖2，包括下列步驟
①開始I;
②發(fā)建立通信連接命令2；
③判斷電子控制單元(EOT)211接收到第一 GSM模塊213是否響應(yīng)“0K”命令3，是則進(jìn)入下一步驟，否則跳轉(zhuǎn)到步驟②；
④設(shè)置發(fā)送的初始化命令4；
⑤發(fā)送SMS(短信)5 ；
⑥判斷電子控制單元(E⑶)211接收到第一GSM模塊213是否響應(yīng)“ OK”命令6，是則進(jìn)入下一步驟，否則跳轉(zhuǎn)到步驟④；
⑦結(jié)束7。(2 )第一 GSM 模塊 213
第一 GSM模塊213是一種具有獨(dú)立操作系統(tǒng)并采用標(biāo)準(zhǔn)AT指令集進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的通信模塊。2)傳感器 220
傳感器220主要包括進(jìn)氣歧管壓力傳感器、進(jìn)氣歧管溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、氧傳感器、爆震傳感器等。當(dāng)車輛發(fā)動機(jī)排放發(fā)生故障時，會從這些傳感器信號上表征出來，電子控制單元(ECU) 211通過采集這些傳感器的信號能判斷故障部位并生成相應(yīng)的故障碼。3)執(zhí)行器 230
主要包括噴油器、點(diǎn)火線圈、怠速閥、碳罐電磁閥、油泵、風(fēng)扇、故障指示燈等。當(dāng)這些部件(故障指示燈除外)出現(xiàn)短路或開路故障時，電子控制單元(ECU) 211能夠檢測到故障，并生成相應(yīng)的故障代碼，同時點(diǎn)亮故障指示燈。發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)200的工作原理是
電子控制單元(ECU)211是車輛發(fā)動機(jī)100的控制和指揮中心，包括16位單片機(jī)、集成有OBD功能。E⑶上電后先發(fā)送建立通訊命令與第一 GSM模塊213建立連接，然后通過采集傳感器220的輸入信號進(jìn)行計(jì)算處理判斷車輛發(fā)動機(jī)100是否存在與排放相關(guān)的故障。若存在故障，ECU按照一定格式生成并存儲故障碼，同時ECU按指定的格式將故障碼和ECU中存儲的車輛代碼數(shù)據(jù)信息發(fā)送給車載第一 GSM模塊213。第一 GSM模塊213存儲故障碼和車輛代碼信息，并且通過GSM子系統(tǒng)300提供的通信網(wǎng)絡(luò)以短信的方式將這些信息發(fā)送給OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400。3、GSM 子系統(tǒng) 300
GSM子系統(tǒng)300即全球移動通信系統(tǒng)，給發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)200和OBD監(jiān)控子 系統(tǒng)400提供移動通信網(wǎng)絡(luò)。各GSM模塊之間采用與短信有關(guān)的AT指令集進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。每個GSM模塊配SIM卡一塊。E⑶與GSM模塊通訊需要建立通訊協(xié)議，通訊協(xié)議如下
通訊方式全雙工串行異步通訊；
通訊波特率9600bps ；
數(shù)據(jù)位8 ；
停止位I ；
奇偶校驗(yàn)位0。4、OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400
OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400和上述的車載排放自動檢測模塊210的結(jié)構(gòu)是一樣的，包括監(jiān)控電腦410、第二 RS232串口通信接口模塊420、第二 GSM模塊430、第二 12V電源440和第二天線450。OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400的工作原理是
OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400中的第二 GSM模塊430接收發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)200發(fā)送的車輛代碼和故障碼，裝有OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控信息管理軟件的監(jiān)控電腦410從第二 GSM模塊430中讀取故障碼及車輛信息并顯示在監(jiān)控界面上，如圖3、4。OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)400的工作人員可以從監(jiān)控界面觀察故障車車主是否解決車輛故障，對于長期未解決車輛故障的車主，可以根據(jù)故障車輛注冊信息，給故障車車主手機(jī)發(fā)送提醒短信直到車輛故障消除為止。
權(quán)利要求
1.一種汽車排放在線自動診斷遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，本監(jiān)控系統(tǒng)包括工作對象——車輛發(fā)動機(jī)(100)，還包括GSM子系統(tǒng)(300)；其特征在于設(shè)置有發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)(200)和OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)(400)；其連接連通關(guān)系是發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)(200)和車輛發(fā)動機(jī)(100)連接，實(shí)現(xiàn)對車輛發(fā)動機(jī)(100)的診斷； 發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)(200)、GSM子系統(tǒng)(300)和OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)(400)之間通過GSM子系統(tǒng)(300)提供的移動通信網(wǎng)絡(luò)以短信的方式連通。
2.按權(quán)利要求1所述的一種汽車排放在線自動診斷遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)(200)由車載排放自動檢測模塊(210)、傳感器(220)和執(zhí)行器(230)組成；車載排放自動檢測模塊(210 )由電子控制單元(211)、RS232串口通信接口模塊(212)、 車載GSM模塊(213)、第一 12V電源(214)和第一天線(215)組成；電子控制單元(211)分別與傳感器(220 )、執(zhí)行器(230 )和RS232串口通信接口模塊(212)連接，傳感器(220)和執(zhí)行器(230)分別與車輛發(fā)動機(jī)(100)連接， 對車輛發(fā)動機(jī)100的故障進(jìn)行檢測歸類并生成故障碼；RS232串口通信接口模塊(212)、車載GSM模塊(213)和第一天線(215)依次連接，通過車載GSM模塊(213)將故障碼發(fā)送給OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)(400)；第一 12V電源(214)給車載GSM模塊(213)供電。
3.按權(quán)利要求1所述的一種汽車排放在線自動診斷遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，其特征在于①GSM子系統(tǒng)覆蓋整個區(qū)域的移動通信網(wǎng)絡(luò)；②電子控制單元上電，與第一GSM模塊建立通訊連接；③當(dāng)車輛發(fā)動機(jī)、傳感器和/或執(zhí)行器發(fā)生故障時，電子控制單元檢測到相關(guān)故障；④電子控制單元按照一定格式生成并存儲故障碼，同時點(diǎn)亮執(zhí)行器內(nèi)的故障指示燈作出相應(yīng)的報警反應(yīng)；⑤電子控制單元將故障碼和車輛代碼數(shù)據(jù)信息發(fā)送給第一GSM模塊；⑥第一GSM模塊與OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)中的第二 GSM模塊以短信的方式聯(lián)系，并發(fā)送故障碼和車輛代碼信息；⑦遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦利用監(jiān)控軟件調(diào)取故障車車主信息和手機(jī)號碼，并通過界面觀察故障車車主是否解決車輛故障；⑧OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)工作人員通過第二GSM模塊給故障車車主發(fā)送車輛故障提醒短信，若故障車車主長時間未解決車輛故障且堅(jiān)持使用，OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控中心工作人員可以指令相關(guān)部門停駛該車輛。
4.按權(quán)利要求3所述的監(jiān)控方法，其特征在于所述電子控制單元與第一GSM模塊建立通訊連接的工作流程是①開始(I);②發(fā)建立通信連接命令(2)；③判斷電子控制單元(211)接收到第一GSM模塊(213)是否響應(yīng)“0K”命令(3)，是則進(jìn)入下一步驟，否則跳轉(zhuǎn)到步驟②；④設(shè)置發(fā)送的初始化命令(4);⑤發(fā) 送短信(5)；⑥判斷電子控制單元(211)接收到第一GSM模塊(213)是否響應(yīng)“0K”命令(6)，是則進(jìn)入下一步驟，否則跳轉(zhuǎn)到步驟④；⑦結(jié)束(7)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車排放在線自動診斷遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其方法，涉及一種汽車排放監(jiān)控系統(tǒng)。本監(jiān)控系統(tǒng)包括車輛發(fā)動機(jī)(100)和GSM子系統(tǒng)(300)；設(shè)置有發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)(200)和OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)(400)；發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)(200)和車輛發(fā)動機(jī)(100)連接，實(shí)現(xiàn)對車輛發(fā)動機(jī)(100)的在線診斷；發(fā)動機(jī)管理子系統(tǒng)(200)、GSM子系統(tǒng)(300)和OBD遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)(400)之間通過GSM子系統(tǒng)(300)提供的移動通信網(wǎng)絡(luò)以短信的方式連通。本發(fā)明能及時準(zhǔn)確地掌握和控制車輛狀態(tài)，實(shí)時性高；可以形成范圍內(nèi)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，范圍大，覆蓋面廣；可以節(jié)省資源成本；可擴(kuò)展性強(qiáng)；適用于國內(nèi)所有的機(jī)動車車輛。
文檔編號F01N11/00GK102996210SQ20121048653
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者王和平, 余俊法 申請人:武漢市菱電汽車電子有限責(zé)任公司