CN105204497A - 一种基于异构网络的汽车远程故障诊断系统 - Google Patents

一种基于异构网络的汽车远程故障诊断系统 Download PDF

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朱真才
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李翔
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/20—Pc systems
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Abstract

本发明公开了一种基于异构网络的汽车远程故障诊断系统，包括数据采集层、终端控制层、数据传输层、故障诊断层、客户终端和车辆故障诊断中心；其中数据采集层采集车载数据并发送至终端控制层，终端控制层将车载数据发送至指定客户终端，同时将车载数据上传至数据传输层，数据传输层对网络通讯质量进行判断并选择信号较强的通路将车载数据发送给故障诊断层；车辆故障诊断中心根据车载数据采用故障树和电子病历相结合的方式确定故障结果与维修方案，并通过短信实时地将故障结果和维修方案发送给指定用户。本发明可使用户第一时间获知车辆故障结果和诊断方案，增加了用户出行的安全性和方便性。

Description

一种基于异构网络的汽车远程故障诊断系统
技术领域
本发明涉及汽车故障诊断技术领域，主要涉及一种基于异构网络的汽车远程故障诊断系统。
背景技术
随着经济的发展和人们生活水平的提高，汽车逐渐成为人们出行的主要交通工具之一。同时，由于人们对于汽车的依赖性越来越高，所以，相应的，对汽车的稳定性、可靠性也提出了更高的要求。传统的汽车维修必须在汽车出现问题后，才能够进行诊断、维护，而汽车出现故障的时间和地点无法预知，尤其是一旦汽车在野外或者高速公路上出现故障而“抛锚”时，车主无法找到专业人员进行维修，这往往给车主带来极大的麻烦甚至危险。
发明内容
发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于异构网络的汽车远程故障诊断系统，该系统可将车载信息发送至客户终端和车辆故障诊断中心，车辆故障诊断中心对车载信息进行分析，可获知故障诊断结果与维护方案并发送给客户终端，车主通过客户终端可以获知车辆运行的状态信息、故障诊断结果与维护方案，在故障发生时可根据维护方案对车辆进行检修，降低车辆维修的不便性。
技术方案：本发明提出的技术方案为：
一种基于异构网络的汽车远程故障诊断系统，包括数据采集层、终端控制层、数据传输层、故障诊断层、客户终端和车辆故障诊断中心；
所述数据采集层包括CAN总线采集单元和ZigBee采集单元，采集单元通过节点分别与车内各控制器上的传感器相连，通过传感器采集车载数据并将车载数据发送给终端控制层；
所述终端控制层包括STM32F407主控模块、蓝牙模块、SD卡模块、CAN收发器和ZigBee协调器；STM32F407主控模块对蓝牙模块、SD卡模块、CAN收发器和ZigBee协调器进行参数设置和模块初始化；STM32F407主控模块通过CAN收发器接收CAN总线采集单元采集的车载数据，通过ZigBee协调器接收ZigBee采集单元采集的车载数据，通过蓝牙模块将车载数据发送至指定客户终端和数据传输层；SD卡模块接收STM32F407主控模块的控制信号，在网络信号低于设定的阀值时对STM32F407主控模块接收的车载数据进行存储；STM32F407主控模块通过蓝牙模块与使用者的手机蓝牙配对并发送车载数据，使用者通过手机APP查看车辆运行状态信息，同时可通过该APP向终端控制层的主控模块上传参数设置指令；
所述数据传输层包括GPRS模块、wifi模块以及网络仲裁总线，GPRS模块和wifi模块分别通过串口与主控模块相连；网络仲裁总线接收主控模块上传的车载数据，同时对网络信号强度进行判断，当网络信号强度达到GPRS传输条件时采用GPRS模块将车载信号发送给故障诊断层，当网络信号强度达到wifi传输条件时采用wifi模块将车载信号发送给故障诊断层，当网络信号强度低于设定的阀值时，网络仲裁总线向终端控制层发送存储指令，终端控制层中的主控模块根据存储指令将车载数据转存到存储模块中；
所述故障诊断层建立在云端服务器上，故障诊断层接收数据传输层发送的车载信息，根据车载信息分析出车辆故障信息并发送至车辆故障诊断中心；车辆故障诊断中心根据车辆故障信息确定诊断结果与维护方案，并将诊断结果与维护方案发送给指定用户；
所述车载数据包括：转速、油温、车内温度、湿度、可燃气体浓度、胎压和蓄电池电量；所述车辆运行状态信息包括：各传感器的实时数据、当前网络通讯质量、数据收发模块节点工作情况以及蓄电池剩余电量。
优选的，所述故障诊断层包括车辆电子病历查询软件，故障诊断层接收数据传输层上传的车载数据，采用故障树分析法对车载数据进行分析并得出故障信息；车辆电子病历查询软件根据故障信息查询车辆故障数据库确定诊断结果与维护方案；故障诊断层将诊断结果与维护方案通过短信方式发送给指定用户。
有益效果：与现有汽车维修方式相比，本发明具有以下几点优越性：
1、底层采用CAN总线和ZigBee网络相结合的方式采集数据，使得传感器的布局更加方便同时也使系统具有更好的可扩展性；
2、根据网络状况，自动选择信号较好的通道进行数据上传，保证了数据上传的稳定性；
3、采用故障树和电子病历相结合的方式确定故障结果与维修方案，大大提高了结果的准确性；
4、采用短信提醒使用户可以在第一时间内发现问题，极大的减少了出行中的不便。
附图说明
图1为本发明所述的汽车远程故障诊断系统结构框图；
图2为本发明所述汽车远程故障诊断系统的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例：如图1所示为本发明所述的汽车远程故障诊断系统的结构框图，本系统包括四层，自下而上依次为：数据采集层、终端控制层、数据传输层和故障诊断层。其中，数据采集层包括CAN总线采集单元和ZigBee采集单元，CAN总线采集单元和ZigBee采集单元共同构成车载数据采集网络，本实施例中CAN总线采集单元设有两个总线节点，分别连接车内转速、油温传感器；ZigBee采集单元为四个ZigBee终端采集器，放置在车内适当位置，四个ZigBee终端采集器分别连接温度、湿度、可燃气体浓度、胎压传感器，形成星形采集网络。
在终端控制层中，STM32F407主控模块是该层的处理核心，负责程序启动、数据转发与保存，参数设置、模块初始化与调用等功能。STM32F407主控模块设有SDIO接口、串口1～4和GPIO口；STM32F407主控模块通过SDIO接口与SD卡模块连接；通过串口1与蓝牙模块连接；通过串口2与ZigBee协调器连接；通过GPIO口与CAN收发器连接。蓝牙模块是人机交互的接口，使用者通过手机蓝牙与蓝牙模块配对，就可以通过手机APP查看各传感器的实时数据、当前网络通讯质量、数据收发模块节点工作情况以及蓄电池剩余电量并可以通过该APP向终端控制层的主控模块上传参数设置指令。SD卡模块是数据备用存储介质，当网络信号强度低于设定的阀值，数据无法正常上传到云端服务器时，网络仲裁总线向终端控制层发送存储指令，STM32F407主控模块根据存储指令将车载数据存储到SD卡模块中以防止数据丢失。CAN收发器由TJA1050芯片及其外围电路组成，负责CAN数据报文的收发，由STM32F407内置CAN控制器bxCAN控制。ZigBee协调器模块是ZigBee星形网络的中心节点，负责接收ZigBee终端采集器传来的传感器数据。
数据传输层包括GPRS模块、wifi模块以及网络仲裁总线。在数据正式上传前，由网络仲裁总线根据当时的网络状况，决定采用何种方式进行数据上传。当网络信号强度达到GPRS传输条件时采用GPRS模块将车载信号发送给故障诊断层，当网络信号强度达到wifi传输条件时采用wifi模块将车载信号发送给故障诊断层，当网络信号强度低于设定的阀值时，网络仲裁总线向终端控制层发送存储指令，终端控制层中的主控模块根据存储指令将车载数据转存到存储模块中。GPRS模块、wifi模块分别通过串口3、串口4与STM32F407主控模块连接，网络仲裁总线可通过主控模块中相应软件实现。
故障诊断层建立在云端服务器上，运用故障树原理，层层细化分析终端车辆的故障信息，诊断车载终端控制器上传的多个故障信息；通过车辆电子病历查询软件，以病历为鉴，确定诊断结果与维护方案。最后将诊断结果和维修方案通过短信发送给指定用(车主或车辆维修人员)。
在系统正常工作情况下，本实施例的工作流程如图2所示：
步骤1：远程故障诊断系统启动，通过终端控制层中的STM32F407主控模块初始化所有设备；
步骤2：CAN总线节点与ZigBee终端采集器分别采集相应传感器数据并发送到对应CAN收发器和ZigBee协调器节点；
步骤3：STM32F407主控模块通过串口接收CAN收发器和ZigBee协调器节点发送来的车载数据；
步骤4：网络仲裁总线对网络信号强度进行判断，选择信号较强的通路发送数据，若GPRS和WIFI两者信号都较差则将数据自动保存到SD卡模块中；
步骤5：云端服务器在接受车载数据后采用故障树和电子病历相结合的方式确定故障结果与维修方案。若出现故障，则通过短信实时的将故障结果和维修方案发送给指定用户。
中断：若STM32F407主控模块接收到蓝牙串口中断，则调用相应程序向用户手机发送传感器数据并根据用户请求重置系统相应参数。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于异构网络的汽车远程故障诊断系统，其特征在于，包括数据采集层、终端控制层、数据传输层、故障诊断层、客户终端和车辆故障诊断中心；
所述数据采集层包括CAN总线采集单元和ZigBee采集单元，采集单元通过节点分别与车内各控制器上的传感器相连，通过传感器采集车载数据并将车载数据发送给终端控制层；
所述终端控制层包括STM32F407主控模块、蓝牙模块、SD卡模块、CAN收发器和ZigBee协调器；STM32F407主控模块对蓝牙模块、SD卡模块、CAN收发器和ZigBee协调器进行参数设置和模块初始化；STM32F407主控模块通过CAN收发器接收CAN总线采集单元采集的车载数据，通过ZigBee协调器接收ZigBee采集单元采集的车载数据，通过蓝牙模块将车载数据发送至指定客户终端和数据传输层；SD卡模块接收STM32F407主控模块的控制信号，在网络信号低于设定的阀值时对STM32F407主控模块接收的车载数据进行存储；STM32F407主控模块通过蓝牙模块与使用者的手机蓝牙配对并发送车载数据，使用者通过手机APP查看车辆运行状态信息，同时可通过该APP向终端控制层的主控模块上传参数设置指令；
所述数据传输层包括GPRS模块、wifi模块以及网络仲裁总线，GPRS模块和wifi模块分别通过串口与主控模块相连；网络仲裁总线接收主控模块上传的车载数据，同时对网络信号强度进行判断，当网络信号强度达到GPRS传输条件时采用GPRS模块将车载信号发送给故障诊断层，当网络信号强度达到wifi传输条件时采用wifi模块将车载信号发送给故障诊断层，当网络信号强度低于设定的阀值时，网络仲裁总线向终端控制层发送存储指令，终端控制层中的主控模块根据存储指令将车载数据转存到存储模块中；
所述故障诊断层建立在云端服务器上，故障诊断层接收数据传输层发送的车载信息，根据车载信息分析出车辆故障信息并发送至车辆故障诊断中心；车辆故障诊断中心根据车辆故障信息确定诊断结果与维护方案，并将诊断结果与维护方案发送给指定用户；
所述车载数据包括：转速、油温、车内温度、湿度、可燃气体浓度、胎压和蓄电池电量；所述车辆运行状态信息包括：各传感器的实时数据、当前网络通讯质量、数据收发模块节点工作情况以及蓄电池剩余电量。
2.根据权利要求1所述的一种基于异构网络的汽车远程故障诊断系统，其特征在于，所述故障诊断层包括车辆电子病历查询软件，故障诊断层接收数据传输层上传的车载数据，采用故障树分析法对车载数据进行分析并得出故障信息；车辆电子病历查询软件根据故障信息查询车辆故障数据库确定诊断结果与维护方案；故障诊断层将诊断结果与维护方案通过短信方式发送给指定用户。
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