CN108881497B - 一种汽车检测线远程智能诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车检测线远程智能诊断系统，包括故障数据采集模块、工控计算机和远程服务器。所述故障数据采集模块包括中央处理器、放大电路、光电隔离单元、传输线路。工控计算机包括数据传输单元、数据处理单元。远程服务器包括数据解析单元、数据分析单元、数据库单元、数据展示单元。汽车检测线出现故障时，操作人员可以在缺乏维修经验的情况下，通过工控计算机采集、处理、上传故障数据，并根据远程服务器反馈信息的提示完成故障的排除，能够大大减少维修时间，降低检测线故障造成的影响及损失。

Description

一种汽车检测线远程智能诊断系统

技术领域

本发明属于汽车检测线故障快速诊断领域，涉及一种根据采集故障数据与故障树、专家系统结合的远程智能诊断系统。

背景技术

汽车检测线作为一种专业的机动车综合安全性能检测的测控系统，涉及到电子、信号处理、自动控制、计算机软件等多种技术。系统中的元器件、连接线、电路板、传感器繁多。当汽车检测线设备出现故障时，检测线现场的技术人员只能解决一些很简单的故障问题。汽车检测线分布广泛，等待检测线专业维修人员到达检测线现场排查故障原因，容易耽误汽车检测线使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车检测线远程智能诊断系统，可远程诊断汽车检测线的故障原因，以解决当前汽车检测线发生故障后难以得到及时维修的问题。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

包括故障数据采集模块、工控计算机和远程服务器；

所述故障数据采集模块包括中央处理器以及与中央处理器相连的光电隔离单元和模拟放大电路，中央处理器、光电隔离单元和模拟放大电路分别通过传输线路与检测线设备相连；所述光电隔离单元起到保护中央处理器和转换电压作用，保证输入中央处理器的数字信号电压在其工作电压范围内(例如，0～5v)；所述模拟放大电路用于对检测线设备中的传感器信号参照其放大板通道进行放大，所述中央处理器用于按照工控计算机的指令采集故障数据并将采集的故障数据发送给工控计算机，故障数据包括经过光电隔离单元转换后的检测线设备对应接线处(点阵灯屏通信线路、点阵灯屏供电、光电开关供电、光电开关IO板通道、传感器供电等)的数字信号以及经过模拟放大电路放大后的检测线设备的传感器信号和直接由检测线设备中采集卡采集的对应传感器信号放大板通道的输出信号；所述工控计算机将接收到的故障数据转换为故障事实后发送至远程服务器，远程服务器根据故障事实进行故障诊断并反馈诊断结果至工控计算机。

优选的，所述工控计算机包括客户端交互界面、数据传输单元和数据处理单元；数据传输单元用于与中央处理器收发数据(例如，发送指令码以及接收故障数据)，数据处理单元用于将接收到的故障数据处理为布尔变量数据(检测线设备对应接线处、传感器通道等故障与否)；客户端交互界面用于启动故障数据采集(运行诊断程序并发出采集命令)、对处理得到的布尔变量数据进行格式化(例如，采用JSON格式)并连同检测线故障文字说明一起上传至远程服务器，以及接收远程服务器返回的检测线设备诊断结果(故障原因和对应的故障维修方案)；

所述远程服务器包括数据解析单元、数据分析单元及数据库单元和数据展示单元；数据解析单元用于读取检测线用户通过工控计算机客户端交互界面上传的布尔变量数据(例如，解析用户上传的JSON格式数据)和故障文字说明；数据分析单元用于根据读取的布尔变量数据、采用基于故障树结合专家系统的故障诊断方法分析故障原因以及给出对应的故障维修方案；数据库单元用于存储用户信息、故障案例信息和上传故障记录信息；数据展示单元用于服务器前台展示，并作为服务器端交互界面。

优选的，所述经过模拟放大电路放大后的检测线设备的传感器信号通过中央处理器的AD转换(模数转换)得到数字量的电压参考值，中央处理器将所述采集卡采集的传感器信号放大板通道的输出信号经AD转换后与该电压参考值做比对，验证对应传感器信号线路(放大板通道)是否故障，根据验证结果将对应传感器的输出信号转换为布尔变量数据。

优选的，若检测线设备中所有传感器(压力传感器、位移传感器等等的传感器)的输出信号均验证为存在故障，则将检测线设备中采集卡验证为存在故障(对应布尔变量取为True)，否则，将检测线设备中采集卡验证为不存在故障(对应布尔变量取为False)，从而得到采集卡对应的布尔变量数据。

优选的，所述经过光电隔离单元转换后的检测线设备对应接线处的数字信号输入中央处理器的I/O接口，中央处理器根据设定的信号参考值对该数字信号进行验证，根据验证结果将数字信号转换为对应的布尔变量数据(若超出信号参考值范围，则确定对应检测线设备接线处存在故障，否则，不存在故障)。

优选的，所述中央处理器接收工控计算机指令码后自动采集指定检测线设备执行每一个动作的故障数据，并持续通过串口通信将故障数据发送给工控计算机。

优选的，所述故障诊断方法采用Jess专家系统(专家系统中包含Rete匹配算法)，以布尔变量数据为事实，将事实与检测线故障树规则库运用Rete算法快速匹配。

优选的，所述检测线故障树按照检测线子系统划分为点阵灯屏故障树、轴重检测台故障树、制动检测台故障树及侧滑检测台故障树，每个故障树进一步细化故障分类。

优选的，所述数据库单元采用MySQL关系型数据库，按功能划分为用户信息数据库、上传故障记录数据库及故障案例数据库；用户信息数据库包括用户ID、用户名、密码、密码盐、电话、地址及访问身份码Cookie，上传故障记录数据库包括用户ID、JSON格式数据、故障描述、上传时间及反馈的故障诊断结果；故障案例数据库包括用户ID、检测线地点、维修时间、故障设备编号、故障原因、故障处理、维修人员及备注。

优选的，所述远程服务器还包括故障原因与对应的故障维修方案的映射表，一个故障原因对应1个或多个故障维修方案(后者主要是考虑到检测线有些部分的故障无法精确判断，例如不能判断传感器本身损坏与否)。

本发明的有益效果体现在：

本发明所述智能诊断系统中，故障数据采集模块根据操作人员(检测线用户)利用工控计算机发出的指令，自动采集检测线设备故障数据，由工控计算机将故障数据转换为布尔变量后发送至远程服务器进行故障诊断，操作人员可以在缺乏维修经验的情况下，根据远程服务器反馈信息(故障原因和对应的维修方案)的提示完成故障的排除，能够显著缩短维修时间，降低检测线故障造成的影响及损失。本发明通过故障数据采集模块采集检测线设备数字信号和模拟信号，从而显著增加了故障诊断时的事实依据，提高了故障位置判断的精确度。

进一步的，本发明在基于故障树结合专家系统的故障诊断中，通过所采用的Jess专家系统可以快速、智能的得出结论并反馈给操作人员，而且可以通过增加知识数据库(事实库和规则库，也就是故障数据和通过检测线故障树形成的规则)，使得诊断系统不断学习更新。

进一步的，本发明通过数据库单元可以记录保存检测线远程智能诊断系统所需要的所有数据，为后续的故障树优化、匹配规则优化、故障概率优化提供数据支持，同时也为用户查询历史诊断记录提供便利。

进一步的，本发明提出了汽车检测线故障树结构，可以加快故障原因诊断速度，提高诊断结果准确性。

附图说明

图1为汽车检测线远程智能诊断系统结构示意图。

图2为汽车检测线远程智能诊断系统诊断流程图。

图3为规则匹配算法的流程图。

图4为汽车检测线故障树示意图。

图5为汽车检测线点阵灯屏故障树示意图。

图6为汽车检测线轴重检测台故障树示意图。

图7为汽车检测线制动检测台故障树示意图。

图8为汽车检测线侧滑检测台故障树示意图。

图4～图8中，故障树中的带有数字的三角形表示转义符号，用来连接两个故障树(图4分别与图5、图6、图7或图8)，1表示点阵灯屏，2表示轴重检测台，3表示制动检测台，4表示侧滑检测台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。所述实施例仅用于解释本发明，并不是对本发明的限定。

如图1所示，本发明所述汽车检测线远程智能诊断系统包括：故障数据采集模块、工控计算机和远程服务器。

所述故障数据采集模块包括中央处理器、光电隔离单元、模拟放大电路和传输线路。所述工控计算机包括数据传输单元和数据处理单元。所述远程服务器包括数据解析单元、数据分析单元、数据库单元和数据展示单元。由故障数据采集模块采集故障数据并发送给工控计算机，工控计算机对数据进行处理，通过互联网把数据发送给远程服务器，远程服务器对数据进行解析、分析得到最后诊断结果，并反馈给工控计算机。

所述中央处理器(例如采用飞思卡尔MC9S12DP512)接收工控计算机通过串口发送的指令码自动完成数据采集及上传工控计算机功能。所述中央处理器包含多路AD模数转换和多组I/O接口，AD输入分配：X205、X305、X405、X001，I/O输入分配：X102、X103、X201、X203、X204、X301、X303、X306、X307、X312、X401、X403、X404，参见图4～图8。其中，X205、X305、X405对应放大板通道输入侧传感器信号，其经传输线路送入模拟放大电路，参照放大板通道进行放大后作为参考信号输入分配的AD模块；X001对应采集卡采集的放大板通道输出信号。所述光电隔离单元采用TLP521-4光耦作为光电隔离部件，检测线设备接线处数字信号(X102、X103、X201、X203、X204、X301、X303、X306、X307、X312、X401、X403、X404所对应的)都需要经光电隔离后送入分配的I/O接口，采集的模拟信号和数字信号经串口发送至工控计算计。

在工控计算机中，模拟信号(对应采集卡采集的放大板通道输出信号，持续采集5秒)与参考信号比对，根据两个电压曲线相似度从而获得关于放大板通道故障与否的事实。数字信号是与设定值比较，从而确定检测设备对应接线处故障与否的事实。

下面是检测线设备某一次故障数据采集后转换为布尔变量的数据结果(格式为：数据的变量名、中文解释＝布尔值，1是True，0是False)，其中，制动检测台光电开关IO板通道坏。

5v_power、5v供电＝1

15v_power、12v供电＝1

24v_power、24v供电＝1

IO_power_1、IO板卡供电_1＝1

IO_power_2、IO板卡供电_2＝1

enlarge_12v_1、放大板供电_1＝1

enlarge_12v_2、放大板供电_2＝1

6022、AC6022采集卡＝1

light_data、灯屏串口通信＝1

zhou_key_power、轴重检测台光电开关供电＝1

zhou_key_data_in、轴重检测台光电开关输入信号＝1

zhou_key_date_out、轴重检测台光电开关输出信号＝1

zhou_sensor_power、轴重检测台传感器供电＝1

zhou_sensor_data、轴重检测台传感器放大板通道＝1

zhi_key_power、制动检测台光电开关供电＝1

zhi_key_data_in、制动检测台光电开关输入信号＝0

zhi_key_date_out、制动检测台光电开关输出信号＝0

zhi_sensor_power、制动检测台传感器供电＝1

zhi_sensor_data、制动检测台传感器放大板通道＝1

valve_up_1、气囊举升通道_1＝1

valve_down_1、气囊举降通道_1＝1

valve_up_2、气囊举升通道_2＝1

valve_down_2、气囊举降通道_2＝1

roll_right_start、右滚筒转通道＝1

roll_right_stop、右滚筒停通道＝1

roll_left_start、左滚筒转通道＝1

roll_left_stop、左滚筒停通道＝1

ce_key_power、侧滑检测台光电开关供电＝1

ce_key_data_in、侧滑检测台光电开关输入信号＝1

ce_key_date_out、侧滑检测台光电开关输出信号＝1

ce_sensor_power、侧滑检测台传感器供电＝1

ce_sensor_data、侧滑检测台传感器放大板通道＝1

对于故障树中提及但在以上故障数据转换的布尔变量数据中未显示的故障种类(例如机械类故障)，由检测线现场根据远程诊断结果排除其他故障原因后，再进行现场排查。

所述工控计算机接收中央处理器上传的数据并处理为布尔变量后，打包成为JSON格式数据包。所述工控计算机连接互联网，可以使用浏览器访问故障诊断网站(指远程服务器的前台)上传打包数据。

所述远程服务器前台页面具有用户注册登录功能、上传JSON格式文件和故障文字说明功能、展示诊断结果功能及访问历史诊断记录等功能。

参见图2，当汽车检测线出现故障时，使用汽车检测线远程智能诊断系统，其诊断过程包括数据采集阶段、数据整理传输阶段和数据分析反馈阶段。具体步骤如下：

步骤一：数据采集阶段

通过操作工控计算机程序向中央处理器发送诊断指令码，中央处理器通过传输线路开始自动采集检测设备所有动作下的接线处电平高低数据以及模拟量数据，其中用光电隔离单元保证输入到中央处理器的电平高低数据电压稳定正常。通过串口通讯将数据发送给工控计算机。

步骤二：数据整理传输阶段

工控计算机获得中央处理器发送的故障数据后，数据处理单元负责把检测设备各采样数据与预设的数据或生成的参考数据做比较，然后整理为JSON数据格式的布尔变量文件。通过数据传输单元上传故障数据对应的布尔变量文件至远程服务器。

步骤三：数据分析反馈阶段

故障数据对应的布尔变量文件发送到远程服务器后，数据解析单元把JSON数据格式数据处理为方便后续使用的Map数据格式。数据分析单元采用故障树结合Jess专家系统(Rete匹配算法流程参见图3)的诊断方法得出故障原因，并使用数据展示单元将包含故障原因和维修方案的诊断结果通过展示单元反馈给工控计算机，供检测线用户排除故障时参考。其中，远程服务器的诊断数据和用户信息等由数据库单元保存。

以侧滑检测台光电开关IO板故障为例，远程服务器故障诊断流程用伪代码来展示：①If故障子系统为侧滑检测台故障；

Then加入事实：光电开关可能故障；

加入事实：传感器可能故障；

加入事实：回位弹簧可能故障；

②If光电开关可能故障And现象为车辆到位不自动检测；

Then加入事实：光电开关故障；

③If光电开关故障And光电开关输入信号为False；

Then加入结论：光电开关IO板通道故障。

Claims (8)

1.一种汽车检测线远程智能诊断系统，其特征在于：包括故障数据采集模块、工控计算机和远程服务器；所述故障数据采集模块包括用于按照工控计算机的指令采集故障数据并将采集的故障数据发送给工控计算机的中央处理器以及与中央处理器相连的光电隔离单元和模拟放大电路，中央处理器、光电隔离单元和模拟放大电路分别通过传输线路与检测线设备相连；所述故障数据包括经过光电隔离单元转换后的检测线设备对应接线处的数字信号、经过模拟放大电路放大后的检测线设备的传感器信号和直接由检测线设备中采集卡采集的对应传感器信号放大板通道的输出信号，所述模拟放大电路对检测线设备中的传感器信号参照所述放大板通道进行放大；所述工控计算机将接收到的故障数据转换为故障事实后发送至远程服务器，远程服务器根据故障事实进行故障诊断并反馈诊断结果至工控计算机；

所述经过模拟放大电路放大后的检测线设备的传感器信号通过中央处理器的AD转换得到电压参考值，中央处理器将所述采集卡采集的传感器信号放大板通道的输出信号经AD转换后与该电压参考值做比对，验证对应传感器信号线路是否故障，根据验证结果将对应传感器的输出信号转换为布尔变量数据；

若检测线设备中所有传感器的输出信号均验证为存在故障，则将检测线设备中采集卡验证为存在故障，否则，将检测线设备中采集卡验证为不存在故障。

2.根据权利要求1所述一种汽车检测线远程智能诊断系统，其特征在于：所述工控计算机包括客户端交互界面、数据传输单元和数据处理单元；数据传输单元用于与中央处理器收发数据，数据处理单元用于将接收到的故障数据处理为布尔变量数据；客户端交互界面用于启动故障数据采集、对处理得到的布尔变量数据进行格式化并上传至远程服务器，以及接收远程服务器返回的检测线设备故障原因和对应的故障维修方案；

所述远程服务器包括数据解析单元、数据分析单元、数据库单元和数据展示单元；数据解析单元用于读取通过工控计算机客户端交互界面上传的布尔变量数据；数据分析单元用于根据读取的布尔变量数据，并采用基于故障树结合专家系统的故障诊断方法分析故障原因以及给出对应的故障维修方案；数据库单元用于存储用户信息、故障案例信息和上传故障记录信息；数据展示单元用于服务器前台展示。

3.根据权利要求1所述一种汽车检测线远程智能诊断系统，其特征在于：所述经过光电隔离单元转换后的检测线设备对应接线处的数字信号输入中央处理器的I/O接口，中央处理器根据设定的信号参考值对该数字信号进行验证，根据验证结果将数字信号转换为对应的布尔变量数据。

4.根据权利要求1所述一种汽车检测线远程智能诊断系统，其特征在于：所述中央处理器接收指令码后自动采集检测线设备执行每一个动作的故障数据，并通过串口通信将故障数据发送给工控计算机。

5.根据权利要求2所述一种汽车检测线远程智能诊断系统，其特征在于：所述故障诊断方法采用Jess专家系统，以布尔变量数据为事实，将事实与检测线故障树规则库运用Rete算法进行匹配。

6.根据权利要求5所述一种汽车检测线远程智能诊断系统，其特征在于：所述检测线故障树按照检测线子系统划分为点阵灯屏故障树、轴重检测台故障树、制动检测台故障树及侧滑检测台故障树。

7.根据权利要求2所述一种汽车检测线远程智能诊断系统，其特征在于：所述数据库单元划分为用户信息数据库、上传故障记录数据库及故障案例数据库；用户信息数据库包括用户ID、用户名、密码、密码盐、电话、地址及访问身份码Cookie，上传故障记录数据库包括用户ID、JSON格式数据、故障描述、上传时间及反馈的故障诊断结果；故障案例数据库包括用户ID、检测线地点、维修时间、故障设备编号、故障原因、故障处理、维修人员及备注。

8.根据权利要求2所述一种汽车检测线远程智能诊断系统，其特征在于：所述远程服务器还包括故障原因与对应的故障维修方案的映射表，一个故障原因对应1个或多个故障维修方案。

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