CN103699108A - 一种基于obd技术的机动车实时监控系统 - Google Patents

Abstract

一种基于OBD技术的机动车实时监控系统，包括随车终端、OBD数据存储层、监控平台；随车终端需要上传/下传的数据通过随车终端的CDMA/GSM无线通信模块，以XML或JSON的格式传递至OBD数据存储层；所述的监控平台包括是可扩展的应用子系统，包括尾气监控系统、维修企业故障查询/配件预备系统、车险故障查询及理赔信息子系统。本发明的有益效果为：1）实时发现尾气超标的车辆，监督和控制超标车维修并达标排放；2）将机动车污染的静态管理模式升级为动态管理模式。

Description

一种基于OBD技术的机动车实时监控系统

技术领域

本发明涉及一种机动车工作状态实时监控系统，尤其是一种基于OBD技术的机动车实时监控系统。

背景技术

每台OBD功能的车上都有一个数据连接口（data link connector）,也缩写为DLC。OBD系统通过这个接口可以和遵循同一通信协议的扫描工具通信，将OBD系统的响应信息输出。OBD法规对OBD数据接口具有明确的要求。

由于汽车随车诊断接口提供的不仅是汽车的故障码信息，还包括汽车内部大量的传感器状态信息和感知电路状态信息，是汽车发动机动力系统、离合传送系统、底盘系统、车声系统及车内网络系统与汽车外部交互信息的窗口。新一代的汽车行车记录仪“黑匣子”、“汽车扭矩计”、“实时油耗计”“基于GPS的媒体控制中心”等等，由于许多应用需常态固定安装在汽车上，需要从OBD接口读取汽车的某些静态或者动态参数。

目前的技术都是针对某一个具体的功能来进行技术开发，不能满足日益丰富的业务需求，因此，整个基于OBD技术的扩展应用急需资源整合，服务于不同的业务需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于OBD技术的机动车实时监控系统，实时发现尾气超标的车辆，监督和控制超标车维修并达标排放；将机动车污染的静态管理模式升级为动态管理模式，服务不同的业务需求对象。

本发明的技术方案为：本发明提供一种基于OBD技术的机动车实时监控系统，包括随车终端、OBD数据存储层、监控平台、所述的随车终端使用OBD通讯协议与ECU进行通信，随车终端与OBD数据存储层连接，OBD数据存储层和监控平台连接；所述的随车终端包括OBD接口模块、OBD故障代码库、OBD预处理模块、阈值设定模块、控制模块、存储模块、触屏模块、报警提示模块、无线通信模块、摄像模块、GPS定位模块；随车终端需要上传/下传的数据通过随车终端的CDMA/GSM无线通信模块，以XML或JSON的格式传递至OBD数据存储层；所述的监控平台包括是可扩展的应用子系统，包括尾气监控系统、维修企业故障查询/配件预备系统、车险故障查询及理赔信息子系统。

所述的OBD接口模块使用OBD通讯协议与ECU进行通信，读取OBD的运行状态信息，写入OBD的控制信息；

所述的OBD故障代码库是存储OBD基本故障代码库，匹配OBD代码的描述信息的模块；

所述的OBD预处理模块将OBD接口模块采集的信息进行分析，然后与OBD故障代码库进行匹配，通过一系列的专家算法，将机动车故障进行预先诊断；

所述的OBD预处理模块将OBD接口模块的尾气值与阈值设定模块设定的基本数据进行匹配，如果超过阈值，则控制模块给报警提示模块传输数据不合格信号，通过无线通信模块将不合格数据传输到OBD数据存储层；

所述的OBD预处理模块判断存在故障，则将故障数据传递到控制模块，控制模块通知报警提示模块进行故障提醒，同时，将故障信息传递到存储模块，并通过无线通信模块将GPS模块显示的位置信息和故障信息传输到OBD数据存储层；

所述的OBD预处理模块将OBD接口模块采集的油耗数据传输给运算控制模块，运算控制模块对油耗数据进行计数，计数的数据间隔一定周期传输给存储模块，存储模块将数据间隔一定周期将油耗数据传输到OBD数据存储层；

所述的GPS定位模块，用于提供位置信息，供本装置定位使用；

所述的触屏模块，与运算控制模块连接，可实现显示车上单元的运作状态或特定信息，同时用于拨号或者触发信息；

所述的摄像模块将安装在车身的多处摄像头采集到的信息传输到存储模块，触摸屏模块通过运算控制模块向存储模块寻址提取实时或者一段时间内的摄像数据，同时，存储模块将摄像数据定时传输到OBD数据存储层。

所述的OBD数据存储层划分成三层：数据采集虚拟接口层、OBD海量OBD数据存储层、海量数据索引/查询/归纳/分析层。

所述的维修企业故障查询/配件预备系统，维修企业故障查询工作总流程：

S31随车终端实时的将车辆的运行状况数据上报至OBD海量分布式数据库hBASE存储起来；

S32维修技术员录入用户名与密码后，下载车辆的实时数据；

S33将下载的数据进行手动分析或者自动分析。

维修企业技工操作系统流程：

S41技师录入用户名与帐号进入业务子系统中；

S42远程下载车辆的动态实时运行数据；     

S43系统支持两种模式：自动诊断与手动诊断两种模式；

S44如果需要更换配件，系统自动去各配件企业的数据库中匹配，然后给维修企业列出有哪些配件企业有此配件，路途有多远；

S45维修企业确定配件企业配送；

S46维修企业接收送过来的配件；

S47现场维修。

所述的车险故障查询及理赔信息子系统，工作流程如下：

S51保险人员录入帐号及密码进入本系统，帐号必须审核通过才能使用；

S52通过本系统可以下载本车的运行历史状态数据、撞车时的视频、历史更换配件记录，

及打印出自动评估报告；

S53所以从本系统得到的数据（信息），都用于车辆理赔的依据。

本发明的有益效果为：1）实时发现尾气超标的车辆，监督和控制超标车维修并达标排放；2）将机动车污染的静态管理模式升级为动态管理模式。

附图说明

图1为本发明的基于OBD技术的机动车实时监控系统示意图；

图2为尾气监控系统与OBD数据存储存交换数据流程图；

图3为各业务子系统和随车终端的数据交换示意图；

图4为维修企业故障查询工作总流程；

图5为维修企业技工操作系统的工作流程；

图6为理赔处理程序流程图。

图中：随车终端1、OBD数据存储层2、监控平台3、OBD接口模块11、OBD故障代码库12、OBD预处理模块13、阈值设定模块14、控制模块15、存储模块16、触屏模块17、报警提示模块18、无线通信模块19、摄像模块100、GPS定位模块101。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，基于OBD技术的机动车实时监控系统，包括随车终端1、OBD数据存储层2、监控平台3，所述的随车终端1使用OBD通讯协议与ECU进行通信，随车终端1与OBD数据存储层2连接，OBD数据存储层2和监控平台3连接；随车终端1需要上传/下传的数据通过随车终端1的CDMA/GSM无线通信模块19，以XML或JSON的格式传递至OBD数据存储层2；所述的监控平台3包括是可扩展的应用子系统，包括尾气监控系统、维修企业故障查询/配件预备系统、车险故障查询及理赔信息子系统。

一、随车终端1

随车终端1包括OBD接口模块11、OBD故障代码库12、OBD预处理模块13、阈值设定模块14、控制模块15、存储模块16、触屏模块17、报警提示模块18、无线通信模块19、摄像模块100、GPS定位模块101； 

所述的OBD接口模块11使用OBD通讯协议与ECU进行通信，读取OBD的运行状态信息，写入OBD的控制信息；

所述的数据缓存分析模块用来对OBD接口模块11读取的数据进行分析，将不同的数据进行分类，分别和存储模块16及预算控制模块15进行通信；

所述的OBD故障代码库12是存储OBD基本故障代码库，匹配OBD代码的描述信息的模块；

所述的OBD预处理模块13将OBD接口模块11读取的信息进行分析，然后与OBD故障代码库12进行匹配，通过一系列的专家算法，将机动车故障进行预先诊断；

所述的油耗和尾气数据处理模块是将OBD接口模块11的尾气值与阈值设定模块14设定的基本数据进行匹配，如果超过阈值，则控制模块15给报警提示模块18传输数据不合格信号，通过无线通信模块19将不合格数据传输到OBD数据存储层2；

GPS定位模块101，用于提供位置信息，供本装置定位使用；

所述的触屏模块17，与运算控制模块15连接，可实现显示车上单元的运作状态或特定信息，同时用于拨号或者触发信息；

摄像模块100将安装在车身的多处摄像头采集到的信息传输到存储模块16，触摸屏模块通过运算控制模块15向存储模块16寻址提取实时或者一段时间内的摄像数据，同时，存储模块16将摄像数据定时传输到OBD数据存储层2；

所述的OBD接口模块11采集的油耗数据传输给运算控制模块15，运算控制模块15对油耗数据进行计数，计数的数据间隔一定周期传输给存储模块16，存储模块16将数据间隔一定周期将油耗数据传输到OBD数据存储层2；

所述的OBD预处理模块13判断存在故障，则将故障数据传递到控制模块15，控制模块15通知报警提示模块18进行故障提醒，同时，将故障信息传递到存储模块16，并通过无线通信模块19将GPS模块显示的位置信息和故障信息传输到OBD数据存储层2。

二、OBD数据存储层2

OBD数据存储层2划分成三层：数据采集虚拟接口层、数据存储层、海量数据索引/查询/归纳/分析层。

数据采集虚拟接口层可实现行随车软件及信息管理系统开发。

数据存储层存放OBD原始数据，采用海量分布式群集数据库hBASE数据库，利用服务器群集、阵列、中间服务器等硬件技术来提高数据库的性能，同时，通过HBASE分区、索引等技术手段来提高数据库的性能。

数据存储层的操作系统选用UNIX，应用Apache服务器，采用海量分布式群集数据库：hBASE，海量分布式群集数据存储/处理架构：HDFS+MapReduce+hBase。

数据存储层所使用的存储架构：使用HDFS分布式文件系统来存储日益增长的海量数据，Hadoop分布式文件系统(HDFS)被设计成适合运行在通用硬件(commodity hardware)上的分布式文件系统。HDFS是一个高度容错性的系统，适合部署在廉价的机器上。HDFS能提供高吞吐量的数据访问，非常适合大规模数据集上的应用。

海量数据索引/查询/归纳/分析层由一个或多个独立的程序运行，进行数据的查询、汇总、归纳、挖掘，为后期的业务系统提供数据。

随车终端1与OBD数据存储层2的数据交换：随车终端1需要上传/下传的数据通过随车终端1的CDMA/GSM无线通信模块19，以XML或JSON的格式传递至OBD数据存储层2。

采用ELM327作为与OBD通信的协议翻译器，该芯片支持ISO15764协议和对应的CAN总线物理层，SAEJ1850协议和对应的PWM&VPW物理层，将其转换为标准串口协议。

采用SIM300作为GPRS通信模块，采用STM32F1O3RB作为随车终端1的主控芯片。 

如图2所示，尾气监控系统与OBD数据存储存层交换数据流程： 

S1首先录入帐户名称与密码，帐户必须是审核通过的帐户；

S2如果帐户名称与密码错误，则系统拒绝进入；

S3如果帐户名称与密码正确，则系统向OBD存储层发送请求消息；

S4OBD服务器接收到发送过来的请求，进行分布式查询；

S5将查询出来的结果返回给用户。 

如图3所示，各业务子系统和随车终端1的数据流向：

S21业务子系统向OBD数据存储层2发送一个请求；

S22 OBD数据存储层2接收到业务子系统发来的请求，将命令存放在命令缓存区；

S23随车终端1轮询OBD命令缓存区（隔2或者5秒轮询）；

S24随车终端1如果检测到OBD命令缓存区的命令是本车的指令，则下载至随车终端1的内存区；

S25随车终端1分析程序分析其命令格式，解释成本车能够执行的指令，然后通过OBD接口发送指令给汽车的执行单元，并且将执行结果返回给随车终端1；

S26随车终端1将命令执行结果返回给OBD命令缓冲区（文字、图象、视频）；

S27 OBD数据存储层2返回结果给业务子系统。

三、维修企业故障查询/配件预备系统

如图4所示，维修企业故障查询工作总流程：

S31随车终端1实时的将车辆的运行状况数据上报至OBD海量分布式数据库hBASE存储起来；

S32维修技术员录入用户名与密码后，下载车辆的实时数据；

S33将下载的数据进行手动分析或者自动分析。

如图5所示，维修企业技工工作流程：

S41技师录入用户名与帐号进入业务子系统中；

S42远程下载车辆的动态实时运行数据；

S43系统支持两种模式：自动诊断与手动诊断两种模式；

S44如果需要更换配件，系统自动去各配件企业的数据库中匹配，然后给维修企业列出有哪些配件企业有此配件，路途有多远；

S45维修企业确定配件企业配送；

S46维修企业接收送过来的配件；

S47现场维修。

四、车险故障查询及理赔信息子系统

如图6所示，理赔处理程序流程图：

S51保险人员录入帐号及密码进入本系统，帐号必须通过我们的审核才能使用；

S52通过本系统可以下载本车的运行历史状态数据、撞车时的视频、历史更换配件记录，及打印出自动评估报告；

S53所以从本系统得到的数据（信息），都用于车辆理赔的依据。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (5)

1.一种基于OBD技术的机动车实时监控系统，包括随车终端、OBD数据存储层、监控平台、所述的随车终端使用OBD通讯协议与ECU进行通信，随车终端与OBD数据存储层连接，OBD数据存储层和监控平台连接，其特征在于：

所述的随车终端包括OBD接口模块、OBD故障代码库、OBD预处理模块、阈值设定模块、控制模块、存储模块、触屏模块、报警提示模块、无线通信模块、摄像模块、GPS定位模块；随车终端需要上传/下传的数据通过随车终端的CDMA/GSM无线通信模块，以XML或JSON的格式传递至OBD数据存储层；所述的监控平台包括是可扩展的应用子系统，包括尾气监控系统、维修企业故障查询/配件预备系统、车险故障查询及理赔信息子系统。

2.根据权利要求1所述的基于OBD技术的机动车实时监控系统，其特征在于：

所述的OBD接口模块使用OBD通讯协议与ECU进行通信，读取OBD的运行状态信息，写入OBD的控制信息；

所述的OBD故障代码库是存储OBD基本故障代码库，匹配OBD代码的描述信息的模块；

所述的OBD预处理模块将OBD接口模块采集的信息进行分析，然后与OBD故障代码库进行匹配，通过一系列的专家算法，将机动车故障进行预先诊断；

所述的OBD预处理模块将OBD接口模块的尾气值与阈值设定模块设定的基本数据进行匹配，如果超过阈值，则控制模块给报警提示模块传输数据不合格信号，通过无线通信模块将不合格数据传输到OBD数据存储层；

所述的OBD预处理模块判断存在故障，则将故障数据传递到控制模块，控制模块通知报警提示模块进行故障提醒，同时，将故障信息传递到存储模块，并通过无线通信模块将GPS模块显示的位置信息和故障信息传输到OBD数据存储层；

所述的OBD预处理模块将OBD接口模块采集的油耗数据传输给运算控制模块，运算控制模块对油耗数据进行计数，计数的数据间隔一定周期传输给存储模块，存储模块将数据间隔一定周期将油耗数据传输到OBD数据存储层；

所述的GPS定位模块，用于提供位置信息，供本装置定位使用；

所述的触屏模块，与运算控制模块连接，可实现显示车上单元的运作状态或特定信息，同时用于拨号或者触发信息；

所述的摄像模块将安装在车身的多处摄像头采集到的信息传输到存储模块，触摸屏模块通过运算控制模块向存储模块寻址提取实时或者一段时间内的摄像数据，同时，存储模块将摄像数据定时传输到OBD数据存储层。

3.根据权利要求1所述的基于OBD技术的机动车实时监控系统，其特征在于：所述的OBD数据存储层划分成三层：数据采集虚拟接口层、OBD海量OBD数据存储层、海量数据索引/查询/归纳/分析层。

4.根据权利要求1所述的基于OBD技术的机动车实时监控系统，其特征在于：

所述的维修企业故障查询/配件预备系统，维修企业故障查询工作总流程：

S31随车终端实时的将车辆的运行状况数据上报至OBD海量分布式数据库hBASE存储起来；

S32维修技术员录入用户名与密码后，下载车辆的实时数据；

S33将下载的数据进行手动分析或者自动分析；

维修企业技工操作系统流程：

S41技师录入用户名与帐号进入业务子系统中；

S42远程下载车辆的动态实时运行数据；   

S43系统支持两种模式：自动诊断与手动诊断两种模式；

S44如果需要更换配件，系统自动去各配件企业的数据库中匹配，然后给维修企业列出

有哪些配件企业有此配件，路途有多远；

S45维修企业确定配件企业配送；

S46维修企业接收送过来的配件；

S47现场维修。

5.根据权利要求1所述的基于OBD技术的机动车实时监控系统，其特征在于：所述的车险故障查询及理赔信息子系统，工作流程如下：

S51保险人员录入帐号及密码进入本系统，帐号必须审核通过才能使用；

S52通过本系统可以下载本车的运行历史状态数据、撞车时的视频、历史更换配件记录，

及打印出自动评估报告；

S53所有从本系统得到的数据（信息），都用于车辆理赔的依据。

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