CN104601718A - 大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控方法与监控系统 - Google Patents

Abstract

大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控方法，包括的步骤：在服务器与无线通信模块之间建立在线通信模式；服务器将用户请求信息形成控制指令加密后通过路由器、互联网、无线网络传送给无线通信模块，无线通信模块将加密控制指令传送给客车信息采集单元；客车信息采集单元将加密控制指令解密，从大客车的CAN总线采集大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放数据并进行处理，将实时数据加密后传送给无线通信模块；无线通信模块将加密实时数据传送给服务器，服务器将加密实时数据解密，对解密后的数据进行处理供用户的客户机访问。监控系统包括服务器、路由器、安装在大客车上的无线通信模块、客车信息采集单元和电源模块。

Description

大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控方法与监控系统

技术领域

本发明属于汽车远程实时监控技术领域，特别涉及一种大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控方法与监控系统。

背景技术

大客车是一种广泛使用的载人公共交通运输工具，其运行状态(车速、行程、发动机转速、变速箱润滑油温度和压力等)、燃料消耗和尾气排放直接影响大客车的安全运行、经济效益和环境保护，因此，对大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放进行实时监控是大客车管理的重要环节，非常必要。

CN201220475334.0公开了一种客车能耗远程监测系统，该系统包括客车能耗数据采集装置、GPRS模块、数据处理与显示装置。其中客车能耗数据采集装置包括电源、微控制器、信号调理单元、乘客计数器、温度及湿度传感器、燃油流量传感器、车速传感器、指示单元、通信接口单元、计算机RS232接口、GPRS模块接口，因而存在以下问题：①需增加诸多传感器，并对传感器进行安装布置，导致成本增高；②使用GPRS，传输速率较慢，数据完整性、实时性较差。CN200810142167.6公开了一种汽车远程实时监控方法和系统，该系统包括用户监控模块、汽车通信模块、汽车总线模块、互联网络，主要解决实时性不够和网络负载问题，但存在如下问题：①不支持用户有选择地确定需要实时接收的数据，系统不具灵活性；②监测信息不够全面，不能较全面的反映系统的运行状态；③未配置CAN(Controller AreaNetwork，控制器局域网)总线应用层协议，对不同厂家的CAN网络兼容性较差；④未对发送和接收的数据加密，系统安全性低；⑤未对采集到的数据结合专业数据分析软件进行数学分析、建模和可视化表达。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控方法与监控系统，以便对不同厂家的CAN网络具有兼容性，支持用户有选择地确定需要实时接收的数据，并提高数据传输的安全性。

本发明所述大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控方法，适用于配置了CAN总线的大客车，包括以下步骤：

在连接客户机的服务器与连接客车信息采集单元的无线通信模块之间建立在线通信模式；

服务器接收来自客户机的用户请求信息并根据用户请求信息形成控制指令加密后通过路由器、互联网、无线网络传送给无线通信模块，无线通信模块将接收到的加密控制指令传送给客车信息采集单元；

客车信息采集单元将接收到的加密控制指令解密，根据CAN总线应用层通信协议从大客车的CAN总线采集大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放数据并进行处理，然后根据控制指令按实时数据与非实时数据进行分类，对实时数据加密后传送给无线通信模块，对非实时数据予以存储，所述实时数据是用户选择的需实时接收的大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放数据，所述非实时数据是用户选择后剩下的大客车相关数据；

无线通信模块将接收到的加密实时数据通过无线网络、互联网、路由器传送给服务器，服务器将接收到的加密实时数据解密，对解密后的大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放数据进行处理，并对处理后的数据进行关联分析、建立单一参数模型、多参数关联模型，通过图形、图表进行可视化表达与存储，供客户机访问。

为了减少网络通信压力和通信成本，本发明所述方法对实时数据设定了发送门限值，用于判断该实时数据是否应发送，若应发送，则加密发送，若不应发送，则予以存储。

本发明所述方法中，对控制指令和实时数据的加密采用AES(Advanced Encryption Standard，高级加密标准)加密算法，所述控制指令和实时数据的解密采用AES解密算法，AES加密算法和AES解密算法的设计参考《现代密码学》(何大可，彭代渊，唐小虎等，人民邮电出版社，2009.9)。

本发明所述大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控系统，包括服务器、路由器、安装在大客车上的无线通信模块、客车信息采集单元和电源模块；所述路由器分别与服务器和互联网连接，用于通过互联网、无线网络在服务器与安装在大客车上的无线通信模块之间传送信息；所述服务器用于接受客户机的访问，将来自客户机的用户请求信息加密后通过路由器、互联网、无线网络传送给安装在大客车上的无线通信模块，并用于接收所述无线通信模块发送出的大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放信息，以及将接收到的信息解密和处理后予以显示、保存；所述客车信息采集单元分别与无线通信模块和大客车上的CAN总线连接，将从CAN总线采集到的大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放信息处理并加密后传送给无线通信模块；所述无线通信模块用于接收服务器发出的信息并向客车信息采集单元传送，及用于接收客车信息采集单元发出的信息并向服务器传送；所述电源模块分别与无线通信模块、客车信息采集单元连接，用于将车用电源的电压降到无线通信模块、客车信息采集单元所需的电压，为无线通信模块、客车信息采集单元供电。

本发明所述大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控系统，其客车信息采集单元由含CAN控制器的单片机，与单片机连接的实时时钟、数据收发串口、本地数据存储器、数据下载串口、CAN收发器组成，所述CAN收发器与大客车上的CAN总线连接，所述数据收发串口与无线通信模块连接。

使用本发明所述远程实时监控方法和监控系统可监控的数据包括：

1、大客车整车数据：车速、行程、运行时间、油门踏板位置、制动踏板位置、离合器踏板位置、卫星导航定位坐标；

2、发动机数据：发动机扭矩和转速、节气门开度、发动机的冷却液温度、发动机润滑油温度、发动机润滑油液面高度、空燃比、发动机ECU的温度、进气歧管温度，发动机运转的总时间、燃料消耗总量、总的怠速时间、怠速过程燃料消耗总量、剩余燃料总量、废气出口温度、废气排放量；

3、变速箱数据：变速箱润滑油温度、变速箱润滑油压力、挡位；

4、其它数据：离合器接合状态、燃料传输压力、制动压力、轮胎压力、电池电压、交流发电机的电压。

本发明具有以下有益效果：

1、由于本发明所述方法通过CAN总线应用层通信协议从大客车的CAN总线采集大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放数据并进行处理，因而在不使用传感器的条件下便可实时获取大客车的各种数据，而且兼容不同厂家的CAN网络。

2、本发明所述远程实时监控方法和监控系统支持用户选择需监控的实时数据，支持用户登陆监控系统的服务器数据库，获取被监控大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的实时数据，实现对大客车的远程监控。

3、由于本发明所述方法对控制指令和实时数据加密后通过网络传送，因而有利于保护用户的信息和系统安全。

4、由于本发明所述方法对实时数据设定了发送门限值，因而可减少网络通信压力和通信成本，并进一步提高了实时性。

5、本发明所述监控系统结构简单，使用方便。

附图说明

图1是本发明所述大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控系统结构示意图；

图2是客车信息采集单元的结构框图；

图3是客车信息采集单元的主程序流程图；

图4是客车信息采集单元的中断程序流程图；

图5是服务器软件所含模块的示意图；

图6是数据库所含主要表及各表之间的关系图；

图7是服务器的功能块(实线)和工作过程(虚线)示意图；

图8是服务器软件中Socket通信模块的三个任务与服务器主线程、数据库之间的关系图；

图9是监听任务流程图；

图10是接收消息任务流程图；

图11是从数据队列取数据任务的流程图；

图12是Matlab分析建模模块的单一参数分析流程图；

图13是Matlab分析建模模块的多参数关联分析流程图。

图中，1服务器，2路由器，3无线通信模块，4客车信息采集单元，4-1单片机，4-2实时时钟，4-3数据收发串口，4-4本地数据存储器，4-5数据下载串口，4-6CAN收发器，5电源模块，6客户机，6-1第一客户机，6-2第二客户机，6-n第n客户机，7CAN总线，8互联网，9无线网络，10局域网，ECU(Electronic Control Unit)为电子控制单元。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明所述大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控系统与监控方法作进一步说明。

实施例1

本实施例所述大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控系统适用于设置了CAN总线的大客车，大客车的各子系统电子控制单元ECU1、ECU2、……、ECUn与CAN总线连接(见图1)。如图1所示，本实施例中的监控系统包括服务器1、路由器2、安装在大客车上的无线通信模块3、客车信息采集单元4和电源模块5。服务器1为具有固定IP地址的计算机，为了满足监控方法的需要，如图5所示，安装的软件包括套接字(Socket)通信模块，车辆、用户管理模块，动态服务器网站模块，数据库模块，Matlab分析建模模块；无线通信模块3选用EM770W模块(中国华为公司生产)；电源模块5的主芯片选用LM2596-5.0芯片(TI公司生产)，根据该主芯片的数据表(DataSheet)配置外围电路即可构成电源模块，其作用是将车用电源的电压降到5V，提供稳定的直流电压。客车信息采集单元4如图2所示，由含CAN控制器的单片机4-1，与单片机连接的实时时钟4-2、数据收发串口4-3、本地数据存储器4-4、数据下载串口4-5、CAN收发器4-6组成；单片机4-1选用FreescaleHCS12(x)系列单片机，为了满足监控方法的需要，单片机的软件具有数据采集功能、Socket通信功能、AES加密和解密功能、CAN总线应用层通信协议解析功能，单片机所集成的CAN控制器具有CAN规范中数据链路层的全部功能，主要包括位时序逻辑、错误管理逻辑、位流处理器、验收滤波器、接收缓冲区、发送缓冲区以及接口管理逻辑，用于将欲接收或发送的信息转换为符合CAN规范的CAN帧，通过CAN收发器在CAN总线上交换信息；数据收发串口4-3选用MAX3238芯片(TI公司生产)，它的作用是将单片机处理后的数据传送给无线通信模块3，将无线通信模块3接收的指令传送给单片机；CAN收发器4-6的主芯片选用TJA1040芯片(Philips公司生产)，根据该主芯片的数据表(DataSheet)配置外围电路即可构成CAN收发器，其将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平，在两条有差分电压的CAN总线电缆上传输数据；本地数据存储器4-4以SD卡作为存储介质，用来存储未发送的非实时数据；数据下载串口4-5采用USB，用于下载未发送的非实时数据；实时时钟4-2的主芯片选用DS1302芯片(美国DALLAS公司生产)，根据该主芯片的数据表(DataSheet)配置外围电路即可构成实时时钟，其作用是为非实时数据加上时间标记，即使断电后依然正常计时。

路由器2分别与服务器1和互联网8连接，用于通过互联网8、无线网络9在服务器1与安装在大客车上的无线通信模块3之间传送信息；客户机6-1、6-2、……、6-n通过局域网10访问服务器1；服务器1用于接受客户机的访问，将来自客户机的用户请求信息加密后通过路由器、互联网、无线网络传送给安装在大客车上的无线通信模块3，并用于接收所述无线通信模块3发送出的大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放信息，以及将接收到的信息解密和处理后予以显示、保存；客车信息采集单元4分别与无线通信模块3和大客车上的CAN总线连接，将从CAN总线采集到的大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放信息处理并加密后传送给无线通信模块3；无线通信模块3用于接收服务器发出的信息并向客车信息采集单元4传送，及用于接收客车信息采集单元4发出的信息并向服务器1传送；电源模块5分别与无线通信模块3、客车信息采集单元4连接，为无线通信模块、客车信息采集单元供电。

实施例2

本实施例所述大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控方法使用实施例1所述监控系统，该系统中的无线通信模块3嵌入有TCP协议。步骤如下：

(1)开启服务器1，并通过客车信息采集单元中的单片机4-1控制无线通信模块与服务器建立在线通信模式。

(2)用户通过客户机6-1、6-2、……、6-n在服务器1中选择需要实时接收的数据，服务器1根据用户请求信息形成控制指令并采用AES加密后通过路由器2、互联网8、无线网络9传送给无线通信模块3，无线通信模块3将接收到的加密控制指令传送给客车信息采集单元4。

(3)客车信息采集单元4将接收到的加密控制指令解密后完成其初始化，根据CAN总线应用层通信协议从大客车的CAN总线采集大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放数据并对采集的数据进行解析，然后根据控制指令按实时数据与非实时数据进行分类并设定实时数据发送门限值，对符合发送条件的实时数据加密后传送给无线通信模块，对非实时数据予以存储。

客车信息采集单元控制无线通信模块与服务器建立在线通信模式，以及采集、处理和发送数据的主程序流程如图3所示，步骤如下：

步骤一：初始化客车信息采集单元，打开其数据收发串口接收中断。

步骤二：判断连接服务器标识是否为“True”，若是“True”则执行步骤三；若不是“True”则执行步骤十一，初始状态连接服务器标识为“True”。

步骤三：与服务器建立在线通信模式。

步骤四：加密发送验证消息。

步骤五：判断验证是否通过，若验证通过，则执行步骤七；若验证未通过，则执行步骤六。

步骤六：判断验证次数是否达上限，若是达上限，则执行步骤三；若未达上限，则执行步骤四。

步骤七：接收加密的控制指令并解密与执行。

步骤八：让连接服务器标识＝False。

步骤九：添加握手反馈消息。客车信息采集单元在首次与服务器建立在线通信模式成功后并没有发送握手消息，所以不会收到服务器的握手反馈消息，该步骤的作用是为了客车信息采集单元中单片机的定时器中断程序第一次验证握手反馈消息通过。

步骤十：开启单片机定时器中断，启动定时器。

步骤十一：从CAN总线采集数据并解析数据。

步骤十二：判断是否是实时数据，若是实时数据，则执行步骤十三；否则，执行步骤十四。

步骤十三：判断实时数据是否大于发送门限值Δ，若实时数据大于发送门限值Δ，则执行步骤十四；否则执行步骤十七。

步骤十四：AES加密后发送到无线通信模块，执行步骤十七。

步骤十五：将非实时数据加上时间标记。

步骤十六：将非实时数据存入本地数据存储器。

步骤十七：执行步骤二。

客车信息采集单元中单片机的定时器中断程序流程图如图4所示。该中断程序的功能主要是实现发送握手消息、检查服务器返回的握手反馈消息以判断客车信息采集单元是否在线。设定定时器6秒中断一次，程序进入中断入口后，中断次数加1，判断中断次数是否等于5(30秒)，若等于5，则检查是否有握手反馈消息，有则说明没有掉线，清除握手反馈消息，中断返回。没有则说明客车已掉线，将连接服务器标识置为True，清除中断次数，关闭定时器中断，中断返回，在主程序中检查到连接服务器标识等于True，则会重新连接服务器。若中断次数不等于5(30秒)，则判断中断次数是否等于10，若不等于10(60秒)，则定时器中断返回。若等于10，然后清中断次数，发送握手消息，最后中断返回。具体步骤如下：

步骤一：进入定时器中断入口。

步骤二：中断次数加1。

步骤三：判断中断次数是否等于5，若为是，则执行步骤四；若为否，则执行步骤十。

步骤四：检查握手反馈消息。

步骤五：判断是否检测到握手反馈消息，若为是，则执行步骤六；若为否，则执行步骤七。

步骤六：清除握手反馈消息，然后执行步骤十三。

步骤七：让连接服务器标识＝True。

步骤八：让中断次数＝0。

步骤九：关闭定时器中断，然后执行步骤十三。

步骤十：判断中断次数是否＝10，若为是，则执行步骤十一，若为否则执行步骤十三。

步骤十一：让中断次数＝0。

步骤十二：发送握手消息。

步骤十三：定时器中断返回。

采集数据的具体方法为：根据CAN总线应用层通信协议利用CAN总线应用层配置工具找出各个标识符ID(Identity)，然后根据标识符ID确定其包含的信号个数(SignalNum)，并对各个信号编号及找出各个信号的属性与对应的值，再将各信号的属性与对应的值制成信号属性表，所述信号的属性包括信号名称(name)、偏移量(offset)、比例(factor)、最大值(max)、最小值(min)、起始位(BitStart)、位长度(Length)和数据类型(ValueType)等；采集到数据后，根据标识符ID采用查表法在信号属性表中找出相应ID的信号个数(SignalNum)以及每个信号的属性与对应的值；由各信号起始位(BitStart)找出各信号所在报文的数据场的字节数(ByteNum)，以及字节数中信号的起始位(ByteBitStart)，移走字节数(ByteNum)字节前面的与该信号不相关的位，由信号位长度(Length)和字节数中信号的起始位(ByteBitStart)找出除字节数(ByteNum)外剩下的字节数(ByteRest)，以及取第ByteRest+1字节后剩下的位数(BitRest)，根据所述剩下的字节数(ByteRest)和剩下的位数(BitRest)移位操作得出各信号在协议中的值(ProtocolValue)；最后由各信号的偏移量(offset)、比例(factor)、最大值(max)、最小值(min)、数据类型(ValueType)等算出信号真实值。各标识符ID的信号个数(SignalNum)作为循环变量控制循环次数，每循环一次，执行上述运算，还原出一个信号的真实值。

根据发送门限值确定符合发送条件的实时数据及发送或不发送实时数据的处理方法：采集的每种数据都设有一个发送门限值k，该发送门限值是根据该种数据的分布范围和重要程度而确定的一个用于判断某个数据是否有必要发送的值。客车信息采集单元4中的单片机4-1将本次欲发送到数据收发串口4-3的实时数据a1与上次已发送到数据收发串口的实时数据a0做差处理并赋给Δ，而后将Δ取绝对值再赋给Δ，若Δ大于发送门限值k，则单片机4-1将该实时数据采用AES加密后通过数据收发串口4-3传送给无线通信模块3发出，然后将本次所发送到数据收发串口的实时数据赋给上次已发送到数据收发串口的实时数据a0；若Δ小于发送门限值k，则单片机4-1不向无线通信模块3发送该实时数据，然后将本次欲发送到串口的实时数据a1赋给上次已发送到数据收发串口的实时数据a0。

(4)无线通信模块3将接收到的加密实时数据通过无线网络9、互联网8、路由器2传送给服务器1。

(5)服务器1将接收到的加密实时数据解密，对解密后的大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放数据进行处理，并对处理后的数据进行关联分析、建立单一参数模型、多参数关联模型，通过图形、图表进行可视化表达与存储，供客户机访问。

服务器安装的软件包括套接字(Socket)通信模块，车辆、用户管理模块，动态服务器网站模块，数据库模块，Matlab分析建模模块，如图5所示。其中，Socket通信模块用于接收与发送数据，并对发送的数据具有AES加密功能，对接收的数据具有AES解密功能。数据库模块是存放大客车监控数据的仓库，数据库中包含的表主要有：汽车信息表、汽车参数表、ID表、信号属性表(SignalProperty)表、原始数据表、信号值(SignalValue)表、管理员表。各表之间的关系如图6所示。汽车信息表包括的字段：汽车编号、车载单元ID、密码、车牌号、车主、电话、汽车品牌、添加时间、备注。汽车参数表包括的字段：汽车品牌、排量、长、宽、高、整车整备质量、座位数、油箱容积、最大功率、档位数、轴距、图片、轮距、前悬、后悬、最小离地间隙、接近角、离去角、转弯半径、最高车速、最大爬坡度、平均燃料消耗量、车轮数、驱动轮数、空气阻力系数、排放标准、轮胎规格、各档传动比、主减速器传动比、汽缸数、发动机放置位置、压缩比、增压形式、发动机类型、厂家建议使用燃油标号、变速器类型、满油行驶里程、百公里加速时间、车门数、制动方式、最大扭矩、备注、添加时间。ID表包括的字段：ID编号、ID、信号个数。信号属性表(SignalProperty)表包括的字段：信号编号、所属ID、信号名称、比例、偏移量、最大值、最小值、起始位、长度、数据类型、单位、数据格式。原始数据表包括的字段：原始数据编号、原始数据值、所属汽车、时间。信号值(SignalValue)表包括的字段：信号值编号、所属汽车、信号值、时间。管理员表包括的字段：管理员编号、用户名、密码、权限。

服务器软件的功能块(实线)和具体工作过程(虚线)如图7所示。首先，利用CAN总线应用层配置工具配置解析报文的数据库，使用者(一般用户和管理员)在服务器端或通过Internet远程访问进入该监控系统主界面，注册并获取相应的权限。对于一般用户，只能查看该系统的数据。对于管理员，具有该系统的一切权限，在用户管理功能块可对一般用户添加、删除以及设置访问权限。在车辆管理功能块可新增车辆信息，实现车辆注册，也可以删除车辆信息，实现车辆注销，管理员选择要接收数据的车辆以及所述车辆要监控的数据。

服务器的Socket通信模块通过路由器从Internet上接收数据。由于该监控系统具有多个客户端，需要同时为多个客户端提供服务，检测各个客户端的状态，接收并处理各客户端要求监控的大客车数据，存入数据库，实时显示，且根据客户端的状态具有一定的实时响应能力。因此，为节省端口号和服务器开销，Socket通信模块底层采用基于异步Socket的TCP/IP进行网络通信。本发明采用.NET Framework 4.0引入的新的任务并行库(TPL)进行编程，它允许开发人员实现基于任务的设计，而不是处理重型、复杂的线程。Socket通信模块只建立了三个任务：监听任务、接收消息任务、提取数据任务，分别用于实现Socket监听、接收消息、提取数据，如图8所示。服务器软件主线程控制监听任务的启动、关闭，当有客车信息采集单元的TCP连接接入时，转到消息接收任务，消息接收任务将数据消息加入数据队列，数据队列的数据类型是并发队列，允许并发操作。每一辆客车都有自己对应的数据队列，提取数据任务从数据队列提取数据。提取数据后，一方面将数据实时显示在主线程界面上，一方面存入数据库，服务器软件主线程也可以从数据库提取数据。

监听任务流程如图9所示。主要作用是监听有无客车信息采集单元的TCP连接接入，若有则转到接收消息任务。

步骤一：启动TCP侦听。

步骤二：检查有无客车信息采集单元的TCP连接接入，若有TCP连接接入，则执行步骤三；若无TCP连接接入，则执行步骤二。

步骤三：创建TCP客户端。

步骤四：获取当前TCP客户端的流。

步骤五：异步读取流上的数据。

消息接收任务的流程如图10所示。消息分三类：登录验证消息，握手消息，数据消息。该任务的主要作用是接收客车信息采集单元通过无线通信模块发送的数据，并验证登录信息，发送控制指令，通过握手消息是否超时判断客车信息采集单元在线情况，将接收到的数据加入数据队列。

步骤一：启动定时器。

步骤二：从流上异步读取消息。

步骤三：判断验证是否通过，若没有通过，则执行步骤四。若通过则执行步骤十一。

步骤四：将验证信息进行AES解密。

步骤五：判断服务器与客车信息采集单元是否已建立在线通信模式，若为是，则执行步

骤五；若为否，则执行步骤七。

步骤六：关闭连接。

步骤七：判断验证消息是否通过，若没有通过，则执行步骤八，否则执行步骤九。

步骤八：判断验证次数是否大于上限，若大于上限，则执行步骤六，否则执行步骤二。

步骤九：发送控制指令。

步骤十：执行步骤二。

步骤十一：判断是否为握手消息，若是，则执行步骤十二，若不是握手消息，说明为数

据消息，则执行步骤十五。

步骤十二：回复握手消息。

步骤十三：复位定时器。

步骤十四：执行步骤二。

步骤十五：将接收到的数据消息加入数据队列。

步骤十六：执行步骤二。

从数据队列提取数据任务的流程如图11所示。从数据队列提取数据任务执行一个死循环。在死循环中依次检查客车信息采集单元的通信模式状态，取出数据队列中的数据，拆包绘制实时曲线和存入数据库，最后更新被监控的在线大客车数。

步骤一：判断是否有客车信息采集单元处于在线通信模式状态。若不存在则执行步骤二；存在则执行步骤三。

步骤二：执行步骤一。

步骤三：判断数据队列是否存在消息。若存在则执行步骤四；若不存在则执行步骤七。

步骤四：数据拆包。

步骤五：绘制实时曲线。

步骤六：存入数据库。然后执行步骤十二。

步骤七：判断定时器运行时间是否大于掉线时间(人为设定)。若大于掉线时间，则执行步骤八；否者执行步骤十。

步骤八：移除该客车信息采集单元。

步骤九：释放资源。然后执行步骤十二。

步骤十：按上次数据绘制实时曲线。

步骤十一：将上次数据存入数据库。

步骤十二：更新被监控的在线大客车数，然后执行步骤一。

管理员通过数据管理功能块可以对采集的数据查询、删除以及其他常规操作。在数据分析功能块中管理员可以查看油耗分析、排放分析以及运行状态分析，这些由Matlab分析建模模块从数据库中取出原始数据，处理后进行单一参数分析和数据关联分析实现，并将分析结果以图表、曲线、文字的形式在图形图表显示界面上显示，还可根据用户选择决定是否将分析结果存入数据库。Matlab分析建模模块进行单一参数分析的流程如图12所示，用于分析某辆大客车被监控的某一参数在某段时间的变化情况是否合理。

步骤一：选择要分析的大客车。

步骤二：选择要分析的参数。

步骤三：导入汽车参数(汽车品牌、排量、长、宽、高、整车整备质量、座位数、油箱容积、最大功率、档位数、轴距、图片、轮距、前悬、后悬、最小离地间隙、接近角、离去角、转弯半径、最高车速、最大爬坡度、平均燃料消耗量、车轮数、驱动轮数、空气阻力系数、排放标准、轮胎规格、各档传动比、主减速器传动比、汽缸数、发动机放置位置、压缩比、增压形式、发动机类型、厂家建议使用燃油标号、变速器类型、满油行驶里程、百公里加速时间、车门数、制动方式、最大扭矩、备注、添加时间)。

步骤四：导入采集的数据。

步骤五：曲线拟合。

步骤六：找到某一段时间所分析参数的极大值、极小值。

步骤七：找到某一段时间所分析参数的最大值、最小值。

步骤八：绘制变化率曲线。

步骤九：标出异常点。

步骤十：横向对比某一线路上所有被监控大客车的某一参数

步骤十一：生成对比曲线。

步骤十二：提出合理化建议。

步骤十三：结束。

Matlab分析建模模块进行多参数关联分析流程图如图13所示。分析某辆车在某一段时间内的运行状态是否正常、节能环保。

步骤一：选择要分析的车辆。

步骤二：导入汽车参数(汽车品牌、排量、长、宽、高、整车整备质量、座位数、油箱容积、最大功率、档位数、轴距、图片、轮距、前悬、后悬、最小离地间隙、接近角、离去角、转弯半径、最高车速、最大爬坡度、平均燃料消耗量、车轮数、驱动轮数、空气阻力系数、排放标准、轮胎规格、各档传动比、主减速器传动比、汽缸数、发动机放置位置、压缩比、增压形式、发动机类型、厂家建议使用燃油标号、变速器类型、满油行驶里程、百公里加速时间、车门数、制动方式、最大扭矩、备注、添加时间)。

步骤三：导入采集的数据。

步骤四：将数据生成模型。

步骤五：得出分析结果。

步骤六：显示到主界面。

Claims (7)

1.一种大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控方法，其特征在于包括以下步骤：

在连接客户机的服务器与连接客车信息采集单元的无线通信模块之间建立在线通信模式；

服务器接收来自客户机的用户请求信息并根据用户请求信息形成控制指令加密后通过路由器、互联网、无线网络传送给无线通信模块，无线通信模块将接收到的加密控制指令传送给客车信息采集单元；

客车信息采集单元将接收到的加密控制指令解密，根据CAN总线应用层通信协议从大客车的CAN总线采集大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放数据并进行处理，然后根据控制指令按实时数据与非实时数据进行分类，对实时数据加密后传送给无线通信模块，对非实时数据予以存储，所述实时数据是用户选择的需实时接收的大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放数据，所述非实时数据是用户选择后剩下的大客车相关数据；

无线通信模块将接收到的加密实时数据通过无线网络、互联网、路由器传送给服务器，服务器将接收到的加密实时数据解密，对解密后的大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放数据进行处理，并对处理后的数据进行关联分析、建立单一参数模型、多参数关联模型，通过图形、图表进行可视化表达与存储，供客户机访问。

2.根据权利要求1所述大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控方法，其特征在于对所述实时数据设定发送门限值，用于判断该实时数据是否应发送，若应发送，则加密发送，若不应发送，则予以存储。

3.根据权利要求2所述大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控方法，其特征在于根据所述发送门限值确定符合发送条件的实时数据及发送或不发送实时数据的处理方法是：将本次欲发送的实时数据(a1)与上次已发送的实时数据(a0)做差处理并赋给Δ，而后将Δ取绝对值再赋给Δ，若Δ大于发送门限值，则将本次欲发送的实时数据采用AES加密后发出，然后将本次所发送的实时数据赋给上次已发送的实时数据(a0)；若Δ小于发送门限值，则不发送本次欲发送的实时数据，并将本次欲发送的实时数据(a1)赋给上次已发送的实时数据(a0)。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控方法，其特征在于所述控制指令和实时数据的加密采用AES加密算法，所述控制指令和实时数据的解密采用AES解密算法。

5.一种权利要求1至4中任一权利要求所述方法用的大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控系统，其特征在于该系统包括服务器(1)、路由器(2)、安装在大客车上的无线通信模块(3)、客车信息采集单元(4)和电源模块(5)；

所述路由器(2)分别与服务器(1)和互联网连接，用于通过互联网、无线网络在服务器(1)与安装在大客车上的无线通信模块(3)之间传送信息；

所述服务器(1)用于接受客户机的访问，将来自客户机的用户请求信息加密后通过路由器、互联网、无线网络传送给安装在大客车上的无线通信模块(3)，并用于接收所述无线通信模块(3)发送出的大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放信息，以及将接收到的信息解密和处理后予以显示、保存；

所述客车信息采集单元(4)分别与无线通信模块(3)和大客车上的CAN总线连接，将从CAN总线采集到的大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放信息处理并加密后传送给无线通信模块(3)，

所述无线通信模块(3)用于接收服务器发出的信息并向客车信息采集单元(4)传送，及用于接收客车信息采集单元(4)发出的信息并向服务器(1)传送；

所述电源模块(5)分别与无线通信模块(3)、客车信息采集单元(4)连接，用于将车用电源的电压降到无线通信模块、客车信息采集单元所需的电压，为无线通信模块、客车信息采集单元供电。

6.根据权利要求5所述大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控系统，其特征在于所述客车信息采集单元(4)由含CAN控制器的单片机(4-1)，与单片机连接的实时时钟(4-2)、数据收发串口(4-3)、本地数据存储器(4-4)、数据下载串口(4-5)、CAN收发器(4-6)组成，所述CAN收发器(4-6)与大客车上的CAN总线连接，所述数据收发串口(4-5)与无线通信模块(3)连接。

7.根据权利要求5或6所述大客车运行状态、燃料消耗和尾气排放的远程实时监控系统，其特征在于服务器(1)安装的软件包括套接字通信模块，车辆、用户管理模块，动态服务器网站模块，数据库模块，Matlab分析建模模块。