大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放的遠程實時監(jiān)控方法與監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車遠程實時監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放的遠程實時監(jiān)控方法與監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]大客車是一種廣泛使用的載人公共交通運輸工具，其運行狀態(tài)(車速、行程、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、變速箱潤滑油溫度和壓力等)、燃料消耗和尾氣排放直接影響大客車的安全運行、經(jīng)濟效益和環(huán)境保護，因此，對大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放進行實時監(jiān)控是大客車管理的重要環(huán)節(jié)，非常必要。
[0003]CN201220475334.0公開了一種客車能耗遠程監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置、GPRS模塊、數(shù)據(jù)處理與顯示裝置。其中客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置包括電源、微控制器、信號調(diào)理單元、乘客計數(shù)器、溫度及濕度傳感器、燃油流量傳感器、車速傳感器、指示單元、通信接口單元、計算機RS232接口、GPRS模塊接口，因而存在以下問題:①需增加諸多傳感器，并對傳感器進行安裝布置，導致成本增高；②使用GPRS，傳輸速率較慢，數(shù)據(jù)完整性、實時性較差。CN200810142167.6公開了一種汽車遠程實時監(jiān)控方法和系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用戶監(jiān)控模塊、汽車通信模塊、汽車總線模塊、互聯(lián)網(wǎng)絡，主要解決實時性不夠和網(wǎng)絡負載問題，但存在如下問題:①不支持用戶有選擇地確定需要實時接收的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)不具靈活性；②監(jiān)測信息不夠全面，不能較全面的反映系統(tǒng)的運行狀態(tài)未配置CAN (Control Ier AreaNetwork，控制器局域網(wǎng))總線應用層協(xié)議，對不同廠家的CAN網(wǎng)絡兼容性較差；④未對發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)加密，系統(tǒng)安全性低；⑤未對采集到的數(shù)據(jù)結(jié)合專業(yè)數(shù)據(jù)分析軟件進行數(shù)學分析、建模和可視化表達。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放的遠程實時監(jiān)控方法與監(jiān)控系統(tǒng)，以便對不同廠家的CAN網(wǎng)絡具有兼容性，支持用戶有選擇地確定需要實時接收的數(shù)據(jù)，并提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?br>[0005]本發(fā)明所述大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放的遠程實時監(jiān)控方法，適用于配置了 CAN總線的大客車，包括以下步驟:
[0006]在連接客戶機的服務器與連接客車信息采集單元的無線通信模塊之間建立在線通信模式；
[0007]服務器接收來自客戶機的用戶請求信息并根據(jù)用戶請求信息形成控制指令加密后通過路由器、互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡傳送給無線通信模塊，無線通信模塊將接收到的加密控制指令傳送給客車信息采集單元；
[0008]客車信息采集單元將接收到的加密控制指令解密，根據(jù)CAN總線應用層通信協(xié)議從大客車的CAN總線采集大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放數(shù)據(jù)并進行處理，然后根據(jù)控制指令按實時數(shù)據(jù)與非實時數(shù)據(jù)進行分類，對實時數(shù)據(jù)加密后傳送給無線通信模塊，對非實時數(shù)據(jù)予以存儲，所述實時數(shù)據(jù)是用戶選擇的需實時接收的大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放數(shù)據(jù)，所述非實時數(shù)據(jù)是用戶選擇后剩下的大客車相關(guān)數(shù)據(jù)；
[0009]無線通信模塊將接收到的加密實時數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)、路由器傳送給服務器，服務器將接收到的加密實時數(shù)據(jù)解密，對解密后的大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放數(shù)據(jù)進行處理，并對處理后的數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)分析、建立單一參數(shù)模型、多參數(shù)關(guān)聯(lián)模型，通過圖形、圖表進行可視化表達與存儲，供客戶機訪問。
[0010]為了減少網(wǎng)絡通信壓力和通信成本，本發(fā)明所述方法對實時數(shù)據(jù)設(shè)定了發(fā)送門限值，用于判斷該實時數(shù)據(jù)是否應發(fā)送，若應發(fā)送，則加密發(fā)送，若不應發(fā)送，則予以存儲。
[0011]本發(fā)明所述方法中，對控制指令和實時數(shù)據(jù)的加密采用AES(AdvancedEncrypt1n Standard，高級加密標準)加密算法，所述控制指令和實時數(shù)據(jù)的解密采用AES解密算法，AES加密算法和AES解密算法的設(shè)計參考《現(xiàn)代密碼學》(何大可，彭代淵，唐小虎等，人民郵電出版社，2009.9)。
[0012]本發(fā)明所述大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放的遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)，包括服務器、路由器、安裝在大客車上的無線通信模塊、客車信息采集單元和電源模塊；所述路由器分別與服務器和互聯(lián)網(wǎng)連接，用于通過互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡在服務器與安裝在大客車上的無線通信模塊之間傳送信息；所述服務器用于接受客戶機的訪問，將來自客戶機的用戶請求信息加密后通過路由器、互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡傳送給安裝在大客車上的無線通信模塊，并用于接收所述無線通信模塊發(fā)送出的大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放信息，以及將接收到的信息解密和處理后予以顯示、保存；所述客車信息采集單元分別與無線通信模塊和大客車上的CAN總線連接，將從CAN總線采集到的大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放信息處理并加密后傳送給無線通信模塊；所述無線通信模塊用于接收服務器發(fā)出的信息并向客車信息采集單元傳送，及用于接收客車信息采集單元發(fā)出的信息并向服務器傳送；所述電源模塊分別與無線通信模塊、客車信息采集單元連接，用于將車用電源的電壓降到無線通信模塊、客車信息采集單元所需的電壓，為無線通信模塊、客車信息采集單元供電。
[0013]本發(fā)明所述大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放的遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)，其客車信息采集單元由含CAN控制器的單片機，與單片機連接的實時時鐘、數(shù)據(jù)收發(fā)串口、本地數(shù)據(jù)存儲器、數(shù)據(jù)下載串口、CAN收發(fā)器組成，所述CAN收發(fā)器與大客車上的CAN總線連接，所述數(shù)據(jù)收發(fā)串口與無線通信模塊連接。
[0014]使用本發(fā)明所述遠程實時監(jiān)控方法和監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)控的數(shù)據(jù)包括:
[0015]1、大客車整車數(shù)據(jù):車速、行程、運行時間、油門踏板位置、制動踏板位置、離合器踏板位置、衛(wèi)星導航定位坐標；
[0016]2、發(fā)動機數(shù)據(jù):發(fā)動機扭矩和轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、發(fā)動機的冷卻液溫度、發(fā)動機潤滑油溫度、發(fā)動機潤滑油液面高度、空燃比、發(fā)動機ECU的溫度、進氣歧管溫度，發(fā)動機運轉(zhuǎn)的總時間、燃料消耗總量、總的怠速時間、怠速過程燃料消耗總量、剩余燃料總量、廢氣出口溫度、廢氣排放量；
[0017]3、變速箱數(shù)據(jù):變速箱潤滑油溫度、變速箱潤滑油壓力、擋位；
[0018]4、其它數(shù)據(jù):離合器接合狀態(tài)、燃料傳輸壓力、制動壓力、輪胎壓力、電池電壓、交流發(fā)電機的電壓。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]1、由于本發(fā)明所述方法通過CAN總線應用層通信協(xié)議從大客車的CAN總線采集大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放數(shù)據(jù)并進行處理，因而在不使用傳感器的條件下便可實時獲取大客車的各種數(shù)據(jù)，而且兼容不同廠家的CAN網(wǎng)絡。
[0021]2、本發(fā)明所述遠程實時監(jiān)控方法和監(jiān)控系統(tǒng)支持用戶選擇需監(jiān)控的實時數(shù)據(jù)，支持用戶登陸監(jiān)控系統(tǒng)的服務器數(shù)據(jù)庫，獲取被監(jiān)控大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對大客車的遠程監(jiān)控。
[0022]3、由于本發(fā)明所述方法對控制指令和實時數(shù)據(jù)加密后通過網(wǎng)絡傳送，因而有利于保護用戶的信息和系統(tǒng)安全。
[0023]4、由于本發(fā)明所述方法對實時數(shù)據(jù)設(shè)定了發(fā)送門限值，因而可減少網(wǎng)絡通信壓力和通信成本，并進一步提高了實時性。
[0024]5、本發(fā)明所述監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明所述大客車運行狀態(tài)、燃料消耗和尾氣排放的遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是客車信息采集單元的結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖3是客車信息采集單元的主程序流程圖；
[0028]圖4是客車信息采集單元的中斷程序流程圖；
[0029]圖5是服務器軟件所含模塊的示意圖；
[0030]圖6是數(shù)據(jù)庫所含主要表及各表之間的關(guān)系圖；
[0031]圖7是服務器的功能塊(實線)和工作過程(虛線)示意圖；
[0032]圖8是服務器軟件中Socket通信模塊的三個任務與服務器主線程、數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)系圖；
[0033]圖9是監(jiān)聽任務流程圖；
[0034]圖10是接收消息任務流程圖；
[0035]圖11是從數(shù)據(jù)隊列取數(shù)據(jù)任務的流程圖；
[0036]圖12是Matlab分析建模模塊的單一參數(shù)分析流程圖；
[0037]圖13是Matlab分析建模模塊的多參數(shù)關(guān)聯(lián)分析流程圖。
[0038]圖中，I服務器，2路由器，3無線通信模塊，4客車信息采集單元，4-1單片機，4-2實時時鐘，4-3數(shù)據(jù)收發(fā)串口，4-4本地數(shù)據(jù)存儲器，4-5數(shù)據(jù)下載串口，4-6CAN收發(fā)器，5電源模塊，6客戶機，6-1第一客戶機，6-2第二客戶機，6-n第η客戶機，7CAN總線，8互聯(lián)網(wǎng)，9無線網(wǎng)絡，10局域網(wǎng)，EQJ(Electronic Control Unit)為電子控制單元。
【具體實施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明所述大客車運行狀態(tài)、燃料消