CN106327344A - 一种基于车联网的车辆故障在线检测预警装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于车联网的车辆故障在线检测预警装置和方法。装置包括车载终端、远程服务端和远程服务端、车主手机客户端、维修工客户端和维修厂家客户端。检测方法中，车载终端采集车辆信息，车辆信息包括OBD接口的数据和传感器采集到的数据，实现车辆在线实时监测，将车辆信息传输到远程服务端进行大数据智能分析，得出车辆存在的问题从而提供预警，避免故障的产生，且能智能提出车辆维修方案，同时数据通过车主手机客户端、维修工客户端，维修厂家客户端反馈给车主、维修工维修厂，车主能实时了解汽车的情况，做出预防故障的措施，维修工人可查看远程服务端的数据和分析结果，方便维修。
Description
技术领域
本发明属于汽车电子领域，具体涉及一种基于车联网的车辆故障在线检测预警装置和方法。
背景技术
随着人民生活水平的不断提高，我国家庭轿车的拥有量逐年增加，给我们生活上带来了很多的便利；另外，电子信息产业的日新月异，也为汽车的发展注入了新的生命力。现代汽车上使用了大量的微处理器及电子控制装置，有些车型甚至多达上百个。而每一个的微处理器单元都需要和相关的传感器和执行器发生通讯，并且各控制单元间也需要进行信息交换，虽然制作工艺及其他各种通信技术，处理技术不断发展，但是如此众多的电子控制单元和传感器的使用，必将导致整个电控系统的线束和插接件的增加，从而导致故障率的增加。虽然现代汽车行业已经有了相对完善的汽车故障检测、维修系统，但是仍然存在以下不足：
首先，行业内常用的测量故障检测系统，如：一种电动汽车在线综合服务系统[申请号：CN201510491647.3]，需要车主将汽车开往维修店方能使用，同时这类系统主要功能为记录汽车和车主的信息，并没有将汽车的行车数据上传记录，不能实现长期的车辆数据分析。同时这类故障检测系统是在汽车发生故障后提供故障代码，方便汽车维修厂维修，但是不能对汽车的故障进行预判和预警。
第二，汽车的车载电脑的主体功能为导航定位、网络功能、信息提示、娱乐功能，安防功能等综合性功能，其故障检测功能并不全面，同时车主也很难从汽车的车载电脑得到汽车运行的具体情况，很难对汽车的可能发生的故障的进行评估和预防，当汽车发生故障时，更加难以知晓汽车发生何种故障。
第三，车辆维修行业常用的手持式故障分析仪，如汽车故障诊断仪[申请号：CN201320288925.1]，其原理为读取OBD系统的故障代码，通过解码得知车辆的故障信息，然而故障代码可能无法准确指出故障所在；另一方面，故障检测仪为汽车维修专用工具，车主难以自行使用，汽车故障的信息完全由维修厂家提供，这无疑是当今车主和维修厂家产生矛盾的主要原因。
最后，车载故障检测系统虽然能够检测和记录测量的一部分故障，然而车载故障诊断对传感器的检测是根据“窗口原则”进行的，即采集到的信号超过一定的范围才会判断为故障，车用传感器故障一般是开路、短路和失准。前面两种形态即开路和短路，车载故障诊断根据“窗口原则”很容易就能将其鉴别出来。一旦发生，系统就会进入故障运行模式，并将故障代码存入内存，以便修理时读取和参考。而传感器信号失准这种故障形态，如果发生在鉴别“窗口”内（故障时产生的信号在预定的信号范围之内）的话，车载故障诊断一般很难将其正确地鉴别出来，有时车载故障诊断根本检测不到故障（无故障代码）。
综上所述，一个能够实现采集、记录、分析测量行驶参数信息，评估车辆运行情况，并把信息反馈给车主、维修厂和维修工人的“基于车联网的车辆故障在线检测预警装置和方法”系统很有必要。
发明内容
为了解决无法提前预防解决汽车故障、车主无法清楚知晓车辆故障的具体信息、维修厂难以便捷地获取车辆的故障信息等问题，本发明提出一种基于车联网的车辆故障在线检测预警装置和方法，具体技术方案如下。
基于车联网的车辆故障在线检测预警装置，包括由车载终端、远程服务端、车主手机客户端、维修工客户端和维修厂家客户端；车载终端通过OBD接口和车辆上的传感器读取车辆运行的相关的信息，OBD接口读取的数据为故障代码，传感器的信号包括车辆关键线路的电压电流信号、车辆的速度和加速度信号、汽车内环境的气体成分信息、机件运行的噪声信息；同时将采集的信息通过无线传输模块传输到远程服务端，远程服务端对采集的信息进行存储和分析，得出汽车运行的情况，并反馈到车主手机客户端、维修工维修客户端和维修厂家管理平台；同时车主可通过USB接口实现车主手机客户端和车载终端的数据连接，能下载、上传和分析评估车辆的信息；车主通过车主手机客户端能得到车辆的健康评估、故障分析预警、最近维修厂家推荐，从而全面的了解自身车辆可能发生的故障进行预防，避免故障的发生；维修工通过维修工客户端获取车辆信息和维修建议，快速定位可能的故障点，及时排除可能发生的故障；维修厂家客户端负责记录用户的信息和协调维修过程。
所述汽车运行的情况包括：汽车各个计件运行是否正常，各个机件发生故障的几率，汽车维护建议等等。
所述车载终端包括OBD接口模块、传感器模块、USB模块、无线数据传输模块、数字信号控制模块和电源模块。
OBD接口模块负责读取OBD系统（车载故障检测系统）的故障码，将解码后的数据发给数字信号控制模块，由数字信号控制模块作进一步的处理。
传感器模块负责采集OBD接口不能提供的数据，这是因为OBD能够提供的数据有限，如传感器失准或者关键机件的运行的噪声情况等一般不能提供。该模块包括电压电流信号采集单元，负责采集测量关键机件的电流和电压信号、速度加速度采集单元，负责采集车辆的速度和加速度，气体采集单元，负责采集车辆的气体，声音采集单元，负责采集车辆关键机件的声音信号，无线传输单元，将各个采集单元的数据传输到数字信号控制模块，数字信号控制模块再做进一步的处理。
USB模块主要由USB芯片及其外围电路组成，主要负责和手机进行有线数据传输。在车载终端上留有USB接口，用户将手机插到该USB接口上，USB模块将在数字信号控制模块的控制下将车辆信息数据下载到手机中，方便手机做进一步的处理。
无线数据传输模块主要负责将车辆数据传输到远程服务端，在数字控制中心的控制下，将传感器模块采集到的数据进行初步处理后，通过无线传输模块将数据传输到远程服务端，便于后期的数据处理和分析。
电源模块负责为车载终端提供电源，可以是经过适配器后接入到汽车的电源，也可以是可充电的电源。
所述的基于车联网的车辆故障在线检测预警装置的远程服务端包括数据存储单元，大数据分析单元和维修建议推荐单元。数据存储单元主要作用为存储来自车载终端的数据；大数据分析单元主要利用大数据分析，根据采集的车辆的OBD故障码、传感器采集的电流电压信号等，对特定用户的测量信息进行特征提取、建模和故障评估和分析，建立智能的车辆信息分析平台；维修建议推荐单元主要为根据大数据分析单元分的结果智能地评测出汽车可能出现的故障风险，同时智能地给出相应的建议。
车主手机客户端主要功能为先车主提供简洁易懂的汽车健康评估、故障分析预警、车辆维护建议和最近维修厂家导航等功能。其包括数据分析处理单元、导航定位单元和人机交互界面三大部分。数据分析单元主要负责从远程服务端端下载车辆数据分析的结果和分析利用USB接口直接在车载终端下载的车辆数据；导航定位单元则根据汽车所在位置推荐最近的汽车维修厂家；人机交互界面则负责向车主提供汽车的运行情况分析，各项故障发生的风险分析、车辆维护建议以及导航路线。
维修工客户端主要功能为获取车辆的各种数据信息以及风险分析的结果，方便维修工对车辆进行维护和维修。其包括人机交互界面，数据分析处理单元两大单元。数据分析处理单元的主要功能为读取远程服务端的大数据分析的结果，为维修工提供科学可行的维护、维修方案；人机交互界面的主要功能为实时显示车辆各个关键机件的数据，例如车辆的各个关键机件的电压电流信号等，为维修工提供车辆的具体数据，便于维修工作进一步的判断和维护。
维修厂家客户端的主要功能为获取远程服务端的数据，记录用户的信息和协调维修过程。
利用所述在线检测装置的在线检测预警方法，包括以下步骤：
步骤1：系统安装。专业人员将车载终端通过OBD接口安装于车上，同时将各个传感器安装于关键机件部位。
步骤2：车辆信息采集。车主将车载终端安装于车上后，车载终端利用OBD接口或者安装于车辆关键机件的传感器获取车辆的各个数据，将数据通过无线传输的方式传输到远程服务端。
步骤3：数据分析。数据按照不同的用户账号上传到远程服务端后，远程服务端运行数据分析程序，建立车辆风险评估系统，利用获取的车辆信息，分析车辆可能发生各种的故障，得到发生概率较高的故障以及维护建议，便于车主提前维修，减少故障的发生。
步骤4：风险评估反馈。将远程服务端数据分析的结果通过车主手机客户端的反馈给车主，让车主了解汽车可能发生的各种的故障，同时提出维护建议，便于车主维护车辆，减少故障的发生，如果已经发生故障，则车主手机客户端会提醒车主，并且提供前往最近的维修厂家的路线导航。
步骤5：提供维修方案。远程服务端存储的大量车辆信息经过大数据分析后，可智能的提出车辆维修方案，维修工人可通过维修工客户端和维修厂客户端的数据和分析结果，方便维修。
本发明的车载终端采集车辆信息，车辆信息包括OBD接口的数据和传感器采集到的数据，实现车辆在线实时监测，将车辆信息传输到远程服务端进行大数据智能分析，得出车辆存在的问题从而提供预警，避免故障的产生，且能智能提出车辆维修方案，同时数据通过车主手机客户端、维修工客户端，维修厂家客户端反馈给车主、维修工维修厂，车主能实时了解汽车的情况，做出预防故障的措施，维修工人可查看远程服务端的数据和分析结果，方便维修。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
1.该发明主要功能为利用大数据分析汽车可能存在的故障并提醒车主在故障发生前维护和解决，有利于提高行车安全，减低维修费用。
2.该发明采集车辆的多种信息，利用大数据分析得出维修方案，更加快速的确定故障所在，方便维修厂家确定维修方案，提高维修速度。
3.该方面将车主、汽车、维修厂和维修工人等含括到统一的网络社区里面，是车联网一个新应用方向。
4.该发明的各个模块独立工作，借用现有的硬件和网络资源，同时软硬结合，车载硬件终端小，方便携带，而运算能力强大，可实现大数据的处理和智能优化，提高汽车的安全性。
附图说明
图1是本发明所述的基于车联网的车辆故障在线检测预警装置的结构框图；
图2是本发明所述的车载终端的示意图；
图3 是本发明所述的基于车联网的车辆故障在线检测预警方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下结合后附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此，需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。
如图1所示，是本发明所述的基于车联网的车辆故障在线检测预警装置，包括车载终端、远程服务端、车主APP、维修APP和维修厂上位机。车载终端通过OBD接口和附带在车辆上的传感器读取车辆运行的相关的信息，OBD接口读取的数据为故障代码，传感器的信号包括车辆关键线路的电压电流信号、车辆的速度和加速度信号、汽车内环境的气体成分信息和机件运行的噪声信息等，这些信息通过APP反馈给车主维修厂家。将数据反馈到APP有两种方法：一种是将采集的信息通过无线传输模块将数据传输到远程服务端，远程服务端对采集的数据进行存储和大数据分析，得出汽车运行的情况，如：汽车各个计件运行是否正常，各个机件发生故障的几率，汽车维护建议等等，并将不同的数据反馈到上位机，上位机分车主手机客户端、维修工维修客户端和维修厂家管理平台。另一种方法则是车主将手机通过USB接口连接到车载终端，自动下载车辆的信息，并进行数据的上传和分析评估。车主通过客户端可以得到车辆的健康评估、故障分析预警、最近维修厂家推荐，从而全面的了解自身车辆可能发生的故障进行预防，避免故障的发生；维修工通过维修客户端获取车辆信息和维修建议，快速定位可能的故障点，及时排除可能发生的故障。
如图2所示，是本发明所述的基于车联网的车辆故障在线检测预警装置的车载终端的示意图，1是OBD接口模块，负责读取汽车的故障码，直接获取汽车运行的信息，2是USB模块，车主只要将手机的车主APP打开，并将手机通过USB和USB接口相连接，便可以直接在将车载终端采集到的数据下载到手机进行智能分析，3是无线数据传输模块，负责将OBD接口模块解码后的数据和传感器采集到的数据上传到云端远程服务端，4是数字信号控制模块，负责解码OBD接口的数据、对传感器的数据做初步处理以及控制整一个模块的运行，可以采用微型计算机实现，5是电源模块，为整一个装置供电，可以经过电源适配器接入汽车的电源接口，也可以用充当电池。6是车载终端的外壳，采用防水和抗震性能较好的材料制成，将上述电路模块封装起来。传感器模块分布于车上关键机件，采集信息。在本实施例中，采用了电压采集电路，采集汽车关键机件的电压，频率检测电路，采集关键机件的信号的频率，气体检测电路，检测汽车内部的气体，噪声检测电路，负责检测关键机件的噪声，速度和加速检测电路，检测汽车的速度和加速度。分布在通过无线传输的方式传输到数字信号控制模块，OBD接口模块、USB模块、无线传输模块和电源模块是一个整体，以防水防抖材料的外壳封装。
下面结合图3，对本发明的所述方法的实施过程进行描述：
步骤1：系统安装。专业人员将车载终端通过OBD接口安装于车上，同时将各个传感器安装于关键机件部位。
步骤2：车辆信息采集。车主将车载终端安装于车上后，车载终端利用OBD接口或者安装于车辆关键机件的传感器获取车辆的各个数据，将数据通过无线传输的方式传输到远程服务端。
步骤3：数据分析。数据按照不同的用户账号上传到远程服务端后，远程服务端运行数据分析程序，建立车辆风险评估系统，利用获取的车辆信息，分析车辆可能发生各种的故障，得到发生概率较高的故障以及维护建议，便于车主提前维修，减少故障的发生。
步骤4：风险评估反馈。将远程服务端数据分析的结果通过车主手机客户端的反馈给车主，让车主了解汽车可能发生的各种的故障，同时提出维护建议，便于车主维护车辆，减少故障的发生，如果已经发生故障，则车主手机客户端会提醒车主，并且提供前往最近的维修厂家的路线导航。
步骤5：提供维修方案。远程服务端存储的大量车辆信息经过大数据分析后，可智能的提出车辆维修方案，维修工人可通过维修工客户端和维修厂客户端的数据和分析结果，方便维修。
Claims (6)
1.一种基于车联网的车辆故障在线检测预警装置，其特征在于：包括由车载终端、远程服务端、车主手机客户端、维修工客户端和维修厂家客户端；车载终端通过OBD接口和车辆上的传感器读取车辆运行的相关的信息，OBD接口读取的数据为故障代码，传感器的信号包括车辆关键线路的电压电流信号、车辆的速度和加速度信号、汽车内环境的气体成分信息、机件运行的噪声信息；同时将采集的信息通过无线传输模块传输到远程服务端，远程服务端对采集的信息进行存储和分析，得出汽车运行的情况，并反馈到车主手机客户端、维修工维修客户端和维修厂家管理平台；同时车主可通过USB接口实现车主手机客户端和车载终端的数据连接，能下载、上传和分析评估车辆的信息；车主通过车主手机客户端能得到车辆的健康评估、故障分析预警、最近维修厂家推荐，从而全面的了解自身车辆可能发生的故障进行预防，避免故障的发生；维修工通过维修工客户端获取车辆信息和维修建议，快速定位可能的故障点，及时排除可能发生的故障；维修厂家客户端负责记录用户的信息和协调维修过程。
2.根据权利要求1所述的一种基于车联网的车辆故障在线检测预警装置，其特征在于，所述车载终端包括OBD接口模块、传感器模块、USB模块、无线数据传输模块、数字信号控制模块和电源模块；传感器模块通过无线传输的方式传输到数字信号控制模块，OBD接口模块、USB模块、无线传输模块和电源模块以防水防抖材料的外壳封装为一个整体；其中，OBD接口模块负责读取OBD系统的故障码，将解码后的数据发给数字信号控制模块；
传感器模块负责采集OBD接口不能提供的数据，包括：电压电流信号采集单元，负责采集测量关键机件的电流和电压信号；速度加速度采集单元，负责采集车辆的速度和加速度；气体采集单元，负责采集车辆的气体；声音采集单元，负责采集车辆关键机件的声音信号；无线传输单元，将各个采集单元的数据传输到数字信号控制模块；
USB模块主要由USB芯片及其外围电路组成，主要负责和手机进行有线数据传输；在车载终端上留有USB接口，用户将手机插到该USB接口上，USB模块将在数字信号控制模块的控制下将车辆信息数据下载到手机中，利用手机做进一步的处理；无线数据传输模块主要负责将车辆数据传输到远程服务端，在数字信号控制模块的控制下，将传感器模块采集到的数据进行初步处理后，通过无线传输模块将数据传输到远程服务端，便于后期的数据处理和分析；电源模块负责为车载终端提供电源，采用经过适配器后接入到汽车的电源或可充电的电源。
3.根据权利要求1所述的一种基于车联网的车辆故障在线检测预警装置，其特征在于，所述远程服务端包括数据存储单元，大数据分析单元和维修建议推荐单元；数据存储单元主要作用为存储来自车载终端的数据；大数据分析单元主要利用大数据分析，根据采集的车辆的OBD故障码、传感器采集的电流电压信号，对用户的测量信息进行特征提取、建模和故障评估和分析，建立智能的车辆信息分析平台；维修建议推荐单元主要根据大数据分析单元分的结果智能地评测出汽车可能出现的故障风险，同时智能地给出相应的建议。
4.根据权利要求1所述的一种基于车联网的车辆故障在线检测预警装置，其特征在于，所述车主手机客户端主要功能为向车主提供简洁易懂的汽车健康评估、故障分析预警、车辆维护建议和最近维修厂家导航功能；车主手机客户端包括数据分析处理单元、导航定位单元和人机交互界面；数据分析单元主要负责从远程服务端端下载车辆数据分析的结果和分析利用USB接口直接在车载终端下载的车辆数据；导航定位单元则根据汽车所在位置推荐最近的汽车维修厂家；人机交互界面则负责向车主提供汽车的运行情况分析，各项故障发生的风险分析、车辆维护建议以及导航路线。
5.根据权利要求1所述的一种基于车联网的车辆故障在线检测预警装置，其特征在于，所述维修工客户端获取车辆的各种数据信息以及风险分析的结果，方便维修工对车辆进行维护和维修；维修工客户端获包括人机交互界面，数据分析处理单元；数据分析处理单元的主要功能为读取远程服务端的大数据分析的结果，为维修工提供科学可行的维护、维修方案；人机交互界面的主要功能为实时显示车辆各个关键机件的数据，为维修工提供车辆的具体数据，便于维修工作进一步的判断和维护；所述维修厂家客户端的主要功能为获取远程服务端的数据，记录用户的信息和协调维修过程。
6.利用权利要求1所述的一种基于车联网的车辆故障在线检测预警装置的车辆故障在线检测预警方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：车载终端利用OBD接口或者安装于车辆关键机件的传感器获取车辆的各个数据，将数据通过无线传输的方式传输到远程服务端；
步骤2：数据分析；数据按照不同的用户账号上传到远程服务端后，远程服务端运行数据分析，进行车辆风险评估，利用获取的车辆信息，分析车辆可能发生各种的故障，得到发生概率较高的故障以及维护建议，便于车主提前维修，减少故障的发生；
步骤3：风险评估反馈；将远程服务端数据分析的结果通过车主手机客户端的反馈给车主，让车主了解汽车可能发生的各种的故障，同时提出维护建议，便于车主维护车辆，减少故障的发生，如果已经发生故障，则车主手机客户端会提醒车主，并且提供前往最近的维修厂家的路线导航；
步骤4：提供维修方案；远程服务端存储的大量车辆信息经过大数据分析后，智能地提出车辆维修方案，维修工人能通过维修工客户端和维修厂客户端的数据和分析结果，方便维修。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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