CN101408758B - 汽车尾气监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明汽车尾气监控系统，包括OBD-II连接器(电缆、插头座)、尾气监控终端、GPRS/CDMA通信模块、尾气监控上位信息平台(环保局、交管局)、汽车健康诊断服务中心信息平台，是一种与汽车在线诊断OBD-II接口相连接的尾气监控系统。该系统尾气监控终端从汽车上的OBD-II接口获取数据，经过MCU逻辑判断和算法处理后，再通过GPRS/CDMA模块无线数据通信或短消息将汽车故障码、尾气超标数据、设备脱机信息传到尾气监控上位信息平台和汽车健康诊断服务中心信息平台，为政府部门监控汽车尾气排放及执法提供依据，通过短信息为车主提供汽车健康诊断和维修指南等一系列服务。

Description

汽车尾气监控系统
技术领域
本发明涉及环保技术领域，是汽车故障诊断、GPRS/CDMA通信和尾气监控的综合技术应用，特别是对汽车故障诊断、GPRS/CDMA无线通信和单片机软硬件技术的整合，具体应用在汽车环保领域。
背景技术
汽车在线诊断OBD-II(On-Board Diagnostics)起源于1982年。当时美国加州大气资源局(ARB)开始制定一项法规，要求自1988年开始所有在加州出售的车辆必须装备车载诊断系统，用以控制排放系统的失效。OBD-II标准的重点内容包括有功能定义的16针诊断座、电子通信协议、故障诊断码(DTC)、标准化的技术(测试方法、测试条件、网络环境等)。装有OBD-II的车辆诊断出系统故障时通过MIL灯提醒驾驶者，其车辆的废气排放量超标，需要进行修理。同时汽车动力总成控制模块(PCM)将故障信息存入存储器，故障诊断仪通过OBD-II接口从PCM中读取故障码(A、B、C、D四类)，根据故障码提示，指导维修人员快速定位故障点进行修理。尽管OBD-II诊断系统具有先进性和有效性，但车主对MIL报警还不会主动重视，以至于使尾气超标排放污染环境，使车辆进一步受损，甚至因故障导致事故。虽然国内外已出现OBD故障诊断仪，但安装在车上的实时监控OBD-II数据并通过GPRS/CDMA无线传输到指定信息中心的装置，至今在国内外未见报到。
GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP服务。GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可由多个用户共享，资源被有效利用。GPRS能够提供快速即时的高速TCP/IP连接，可以用于数据传输、远程监控等应用。使用GPRS技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，从而降低了服务成本。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。加上GPRS具有成本廉价、组网容易、适应性好、扩展性好等优点，虽然GPRS已广泛应用在各个行业，但目前还未在汽车的OBD-II实时监测和传输数据方面应用。
CDMA是Code-DivisionMulti-pleAccess的缩写，全称码分多址，是近年来被应用于商业的一种数字接口技术。它拥有频率利用率高、功耗低等优点。CDMA除了能够提供GSM的通话功能和信息服务外，还具有高速无线数据传输和多媒体功能。CDMA具有发射功率小、采用了先进的软切换技术不会掉线、使用CDMA网络投资相对减少、通信容量大、扩展性好、永远在线等优点，虽然CDMA已广泛应用在各个行业，还未在汽车的OBD-II实时监测和传输数据方面应用。
发明内容
本发明的目的是公开一种汽车尾气监控系统，可以实时监控尾气排放情况、汽车故障，并将数据信息无线传到尾气监控上位信息平台和汽车健康诊断服务中心信息平台，为政府部门监控汽车尾气排放及执法提供依据，同时通过短信息为车主提供汽车健康诊断和维修指南等一系列服务。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种汽车尾气监控系统，包括三个部分：
第一部分安装在汽车上，包括OBD-II连接器、尾气监控终端，OBD-II连接器将OBD-II接口与尾气监控终端电连接；尾气监控终端包括单片机、GPRS/CDMA通信模块，单片机通过OBD-II接口读取数据进行逻辑判断和算法处理，用环保协议封装数据，通过GPRS/CDMA通信模块用无线数据通信或短信息方式把信息传到尾气监控上位信息平台；
第二部分是安装在环保局和交管局的尾气监控上位信息平台，包括基于GIS的环境保护综合监控及应急指挥系统软件、服务器和通信设备，实时无线监控所有装有第一部分的汽车尾气、废气、废水、地表水、大气、噪声等污染数据，控制排污总量，为政府部门决策和执法提供依据；
第三部分是基于汽车健康诊断服务而建立的多功能的门户网站，联网从第二部分获取汽车故障数据，经专家系统分析确定故障原因并提出解决方法，通过短信息和车主产生互动，从而为车主全方位服务。
所述的汽车尾气监控系统，其所述OBD-II连接器为电缆、插头座。
所述的汽车尾气监控系统，该系统遵循SAE J1962、SAE J1978、SAEJ2012标准，而传输协议兼容ISO 9141、ISO 14230(KWP 2000)、SAE J1850PWM、SAE J1850VPW，还兼容各汽车厂家的扩展协议。
所述的汽车尾气监控系统，其所述单片机负责协议转换和超标/故障判断控制及算法处理，并按指定环保通信协议要求把故障代码和尾气超标数据无线传送到GPRS/CDMA模块中；此外单片机还具有脱机故障记录功能，当单片机和OBD-II接口断开后，自动启动掉电保护系统记录设备脱机信息并传送给GPRS/CDMA通信模块；GPRS/CDMA通信模块接收单片机传来的数据通过无线网络发送到尾气监控上位信息平台，同时接收尾气监控上位信息平台发来的系统控制命令；环保局或交管局的尾气监控上位信息平台接收所有尾气超标故障代码信息进行尾气监控、排放管理和执法；汽车健康诊断服务中心信息平台从尾气监控上位信息平台获得汽车故障信息，经专家系统对故障代码进行判断，并给出汽车故障类型及维修指南，通过短信息发送给车主。
所述的汽车尾气监控系统，其所述单片机，使用C/汇编语言编写软件，对各汽车厂家OBD-II协议进行自动识别和转换，采用逻辑判断和算法处理尾气超标和故障代码，通过指定的环保通信协议将数据传送到GPRS/CDMA通信模块，再经无线网络传到尾气监控上位信息平台。
所述的汽车尾气监控系统，其所述单片机应用电路中有掉电保护系统，当单片机和汽车上的OBD-II接口脱开后，自动启动掉电保护功能，记录脱机信息并传给GPRS/CDMA模块，直到GPRS/CDMA模块发送完数据或短消息为止。
所述的汽车尾气监控系统，其所述尾气监控上位信息平台实时无线监控，是通过移动/联通和SMS服务中心进行。
本发明将OBD-II故障诊断、单片机控制的尾气监控终端、GPRS/CDMA无线通信进行整合应用到汽车环保领域，再配合尾气监控上位信息平台和汽车健康诊断平台的综合应用，既控制了尾气排放又保障了汽车的安全和使用寿命。
附图说明
图1、汽车尾气监控系统组成框图；
图2、汽车尾气监控终端工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对汽车尾气监控系统作进一步说明：
如图1所示，是本发明汽车尾气监控系统实施的系统框图，尾气监控终端(包括GPRS/CDMA模块)是软硬件结合的嵌入式系统，尾气监控上位信息平台和汽车健康诊断中心是以软件为主的基于B/S的GIS网络信息系统。
本发明包括三个部分：第一部分安装在汽车上，由OBD连接器、尾气监控终端、GPRS/CDMA通信模块组成，通过OBD-II接口读取数据进行逻辑判断和算法处理，用环保协议封装数据，用无线数据通信或短信息方式把信息传到尾气监控上位信息平台；第二部分安装在环保局、交管局，主要由基于GIS的环境保护综合监控及应急指挥系统软件、服务器和通信设备组成，实时监控汽车尾气、废气、废水、地表水、大气、噪声等污染数据，控制排污总量，为政府部门决策和执法提供依据；第三部分是基于汽车健康诊断服务而建立的多功能的门户网站，从环保平台获取汽车故障数据，经专家系统分析确定故障原因并提出解决方法，通过短消息和车主产生互动，从而为车主全方位服务。
如图2所示，是本发明实施过程中尾气监控终端的工作流程图，具体工作过程描述如下：
1)汽车启动，尾气监控终端上电(相反：汽车停止，尾气监控终端掉电)。最佳供电方式是汽车电瓶直接对尾气监控终端长期供电。
2)尾气监控终端的电源直接由OBD-II接口提供，单片机系统对OBD-II接口连接进行实时监测，当连接正常，则进入读取OBD-II数据的工作循环过程3)；当连接断开，自动启动掉电保护系统，进入脱机处理循环过程6)。
3)判断数据采集定时(1分钟～5分钟)是否到？如果没到则循环等待；如果到了就从OBD-II接口读取数据，进入过程4)。
(注：为保证读取数据可靠，在汽车发动机启动稳定后才从OBD-II接口读数据)。
4)读取OBD-II数据，自动识别协议和转换、逻辑判断和算法处理故障编码和尾气超标信息，最后按环保协议进行数据封装，存入数据发送存储区等待。
5)如果有尾气监控上位信息平台发来的命令或数据发送定时(5～9999分钟)到，则将存储于发送存储区的数据传到GPRS/CDMA模块中，自动按数据通信或短信息方式传到尾气监控上位信息平台；如果发送定时未到则转到过程3)继续采样，得出的结果覆盖发送区。其中，发送定时可由尾气监控上位信息平台发短消息进行修改。
6)记录设备脱机信息，通过GPRS/CDMA模块发送到尾气监控上位信息平台。备份电源能保证数据通信或短消息能正常发送结束。或尾气监控上位信息平台发短消息查询，若规定时间无应答则确认设备脱机。

Claims (7)

1.一种汽车尾气监控系统，其特征在于：该系统包括三个部分：
第一部分安装在汽车上，包括OBD-II连接器、尾气监控终端，OBD-II连接器将OBD-II接口与尾气监控终端电连接；尾气监控终端包括单片机、GPRS/CDMA通信模块，单片机通过OBD-II接口读取数据进行逻辑判断和算法处理，用环保协议封装数据，通过GPRS/CDMA通信模块用无线数据通信或短信息方式把信息传到尾气监控上位信息平台；
第二部分是安装在环保局和交管局的尾气监控上位信息平台，包括基于GIS的环境保护综合监控及应急指挥系统软件、服务器和通信设备，其实时无线监控所有装有第一部分的汽车的尾气，并监控废气、废水、地表水、大气和噪声污染数据，控制排污总量，为政府部门决策和执法提供依据；
第三部分是基于汽车健康诊断服务而建立的汽车健康诊断服务中心信息平台，联网从第二部分获取汽车故障数据，经专家系统分析确定故障原因并提出解决方法，通过短信息和车主产生互动，从而为车主全方位服务。
2.如权利要求1所述的汽车尾气监控系统，其特征在于：所述OBD-II连接器为电缆、插头座。
3.如权利要求1所述的汽车尾气监控系统，其特征在于：该系统遵循SAE J1962、SAE J1978、SAE J2012标准，而传输协议兼容ISO 9141、ISO 14230、SAE J1850PWM、SAE J1850VPW，还兼容各汽车厂家的扩展协议。
4.如权利要求1所述的汽车尾气监控系统，其特征在于：所述单片机负责协议转换和超标/故障判断控制及算法处理，并按指定环保通信协议要求把故障代码和尾气超标数据传送到GPRS/CDMA模块中；单片机还具有脱机故障记录功能，当单片机和OBD-II接口断开后，自动启动掉电保护系统记录设备脱机信息并传送给GPRS/CDMA通信模块；GPRS/CDMA通信模块接收单片机传来的数据通过无线网络发送到尾气监控上位信息平台，同时接收尾气监控上位信息平台发来的系统控制命令；环保局或交管局的尾气监控上位信息平台接收所有尾气超标故障代码信息进行尾气监控、排放管理和执法；汽车健康诊断服务中心信息平台从尾气监控上位信息平台获得汽车故障信息，经专家系统对故障代码进行判断，并给出汽车故障类型及维修指南，通过短信息发送给车主。
5.如权利要求1或4所述的汽车尾气监控系统，其特征在于：所述单片机，使用C/汇编语言编写软件，对各汽车厂家OBD-II协议进行自动识别和转换，采用逻辑判断和算法处理尾气超标和故障代码，通过指定的环保通信协议将数据传送到GPRS/CDMA通信模块，再经无线网络传到尾气监控上位信息平台。
6.如权利要求4所述的汽车尾气监控系统，其特征在于：所述单片机应用电路中有掉电保护系统，当单片机和汽车上的OBD-II接口脱开后，自动启动掉电保护功能，记录脱机信息并传给GPRS/CDMA模块，直到GPRS/CDMA模块发送完数据或短消息为止。
7.如权利要求1所述的汽车尾气监控系统，其特征在于：所述尾气监控上位信息平台实时无线监控，是通过移动/联通和SMS服务中心进行。
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