CN109799093A - 一种车载尾气排放诊断远程监控方法和监控终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载尾气排放诊断远程监控方法，涉及柴油车尾气排放监控领域，包括以下步骤：读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息；读取车辆实时地理位置信息；将车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息、车辆自身后处理产品的运行工况信息以及车辆实时地理位置信息上传到监控系统平台中并存储在监控终端中。本发明还提供一种基于云服务器的车载尾气排放诊断远程监控终端。本发明解决了通过现有技术检查柴油车尾气排放会花费大量人工，并且做不到统一全面的检查及性能跟踪问题。

Description

一种车载尾气排放诊断远程监控方法和监控终端
技术领域
本发明涉及柴油车尾气排放监控领域，尤其是一种车载尾气排放诊断远程监控方法和监控终端。
背景技术
目前，中国在用柴油车保有量有1956.7万辆，其中国III及以下排放标准的柴油车占比21.2%，此类柴油车尾气排放主要污染物为PM，目前通过淘汰补贴机制、黄改绿、国III车改造等措施已经将绝大部分的国III及以下车辆的尾气排放中的PM浓度大大降低。而国IV、国V柴油货车占比69.5%，其排放污染物主要为NOx，目前国IV、国V柴油车出厂基本都是标配SCR后处理系统。通过SCR后处理系统降低原车的NOx排放。但在实际车辆运行中，受到SCR技术本身的局限性，在城市工况或者低温低负荷工况下，SCR装置长期处于停止状态，导致车辆的NOx排放极为严重。此外，还存在人为长期不添加尿素、篡改发动机控制参数以及NOx传感器失效等一系列问题，导致国IV、国V柴油车的NOx排放严重超标。目前监管部门针对国IV、国V车辆的NOx排放检查措施都是通过人工携带便携式测试设备上车路跑检查，这种检查方式会花费大量人工，并且做不到统一全面。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种车载尾气排放诊断远程监控方法和监控终端，解决通过现有技术检查柴油车尾气排放会花费大量人工，并且做不到统一全面的检查及性能跟踪问题。
本发明提供了一种车载尾气排放诊断远程监控方法，包括：
步骤101：读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息；
步骤102：读取车辆实时地理位置信息；
步骤103：将车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息上传到监控系统平台中并存储在监控终端中。
进一步地，所述监控终端读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息通过外部存储保存关键数据信息，且保证数据的可追溯性。
进一步地，所述监控终端在读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息之前先将24V的输入电压调节为5V的第一级输出电压提供给监控终端内额定电压为5V的电器元件，再将5V的第一级输出电压调节为3.3V的第二级输出电压提供给监控终端内额定电压为3.3V的电器元件。
进一步地，所述监控终端将车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况和车辆实时地理位置等车辆综合的信息数据进行缓存、分析及处理，然后将处理的原始数据、中间结果数据及最终结果数据通过无线手机网络上传到监控系统平台中并将上传数据存储在监控终端中。
进一步地，所述车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息包括发动机转速、发动机扭矩、油耗、油箱液位、车速、发动机总里程、发动机总运行时间、排气温度、排气流量、环境温度、尿素温度、尿素液位、NOx排放浓度、经度、纬度、海拔。
本发明还提供了一种车载尾气排放诊断远程监控终端，包括：
信息读取模块：用于读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息；
GPS定位模块：用于读取车辆实时地理位置信息；
通讯及存储模块：用于将车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息上传到监控系统平台中并存储在监控终端中。
进一步地，所述监控终端的信息读取模块设置外部EEPROM功能单元，用于在读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息通过外部存储保存关键数据信息，且保证数据的可追溯性。
进一步地，所述监控终端设置DC-DC电源，用于在读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息将24V的输入电压调节为5V的第一级输出电压提供给监控终端内额定电压为5V的电器元件，所述监控终端设置LDO电源，用于将5V的第一级输出电压调节为3.3V的第二级输出电压提供给监控终端内额定电压为3.3V的电器元件。
进一步地，所述监控终端的通讯及存储模块设置UART功能单元，用于将车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况和车辆实时地理位置等车辆综合的信息数据进行缓存、分析及处理，然后将处理的原始数据、中间结果数据及最终结果数据通过无线手机网络上传到监控系统平台中并将上传数据存储在监控终端中。
进一步地，所述信息读取模块读取的车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息包括发动机转速、发动机扭矩、油耗、油箱液位、车速、发动机总里程、发动机总运行时间、排气温度、排气流量、环境温度、尿素温度、尿素液位、NOx排放浓度、经度、纬度、海拔。
本发明具有如下有益效果：本发明可以直接通过车载OBD口读取车辆排放相关的性能参数值，直接将这些参数值远程发送到监控平台中，能够完整的将车辆路跑过程中的数据实时传输并记录下来，为车辆尾气排放超标的诊断提供全面的分析依据，完全省去人工携带便携设备上车采集原车排放相关的性能参数数据的工作，大大降低了监管部门的人员劳动强度，并且加大了数据的完整性，为监管部门的判断提供了更为有效的依据。
车载尾气排放诊断远程监控终端安装简单，产品只接车辆OBD接口，不影响原车电气性能并且不更改原车后处理系统管道结构，不影响原车排气性能。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的监控方法的流程图；
图2是根据本发明的一个实施例的监控终端的框图；
图3是根据本发明的一个实施例的监控方法的流程示意图；
图4是根据本发明的一个实施例的监控终端各功能单元连接示意图；
图5是MCU功能单元电路图；
图6是外部EEPROM功能单元电路图；
图7是DC-DC电源电路图；
图8是LDO电源电路图；
图9是UART功能单元电路图；
图10是can功能单元电路图；
图11是SD卡存储功能单元电路图；
图12是GPS定位模块电路图；
图13是4G/2G通讯功能单元电路图。
具体实施方式
如图1所示，一种车载尾气排放诊断远程监控方法，包括：
步骤101：读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息；
步骤102：读取车辆实时地理位置信息；
步骤103：将车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息上传到监控系统平台中并存储在监控终端中。
读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息时需要将车载尾气排放诊断远程监控终端与车载OBD口连接，监控终端直接从车载OBD口处获得信息。
所述监控终端读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息通过外部存储保存关键数据信息，且保证数据的可追溯性。
监控终端增加了外部存储单元后，相当于增加了其处理器的存储空间，处理器在进行运算过程中能够将关键数据存储在外部存储单元，这样可以确保监控终端所采集的关键车辆运行数据不会丢失且可追溯。
所述监控终端在读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息之前先将24V的输入电压调节为5V的第一级输出电压提供给监控终端内额定电压为5V的电器元件，再将5V的第一级输出电压调节为3.3V的第二级输出电压提供给监控终端内额定电压为3.3V的电器元件。
监控终端内部分电器元件的额定电压是5V，另一部分电器元件的额定电压是3.3V，为了保证两部分电器元件都能在额定电压下正常工作，监控终端在读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息之前需要进行两级调压。
所述监控终端将车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况和车辆实时地理位置等车辆综合的信息数据进行缓存、分析及处理，然后将处理的原始数据、中间结果数据及最终结果数据通过无线手机网络上传到监控系统平台中并将上传数据存储在监控终端中。
工况信息在监控终端内部保存时以并行数据的形式保存，但是从监控终端传输到监控系统平台时必须转换成串行数据，否则无法传输。
车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况和车辆实时地理位置等车辆综合的信息数据传输至监控系统平台时通过4G/2G网络传输。
所述车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息包括发动机转速、发动机扭矩、油耗、油箱液位、车速、发动机总里程、发动机总运行时间、排气温度、排气流量、环境温度、尿素温度、尿素液位、NOx排放浓度、经度、纬度、海拔。
监控平台通过科学、全面高效的排放数据工况信息分析模型等综合判断原车后处理系统的运行正常与否以及尾气排放超标与否。
如图2所示，一种车载尾气排放诊断远程监控终端，包括：
信息读取模块201：用于读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息；
GPS定位模块202：用于读取车辆实时地理位置信息；
通讯及存储模块203：用于将车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息上传到监控系统平台中并存储在监控终端中。
信息读取模块201读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息时需要将车载尾气排放诊断远程监控终端与车载OBD口连接，监控终端直接从车载OBD口处获得工况信息。
所述监控终端的信息读取模块201设置外部EEPROM功能单元404，用于在读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息通过外部存储保存关键数据信息，且保证数据的可追溯性。
监控终端增加了外部EEPROM功能单元404后，相当于增加了其处理器的存储空间，处理器在进行运算过程中能够将临时数据存储在外部EEPROM功能单元404中，这样监控终端的整体数据处理速度提高。
所述监控终端设置DC-DC电源401，用于在读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息将24V的输入电压调节为5V的第一级输出电压提供给监控终端内额定电压为5V的电器元件，所述监控终端设置LDO电源402，用于将5V的第一级输出电压调节为3.3V的第二级输出电压提供给监控终端内额定电压为3.3V的电器元件。
监控终端内部分电器元件的额定电压是5V，另一部分电器元件的额定电压是3.3V，为了保证两部分电器元件都能在额定电压下正常工作，监控终端在读取车辆发动机运行工况信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息之前需要通过DC-DC电源401和LDO电源402进行两级调压。
所述监控终端的通讯及存储模块设置UART功能单元405，用于将车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况和车辆实时地理位置等车辆综合的信息数据进行缓存、分析及处理，然后将处理的原始数据、中间结果数据及最终结果数据通过无线手机网络上传到监控系统平台中并将上传数据存储在监控终端中。
工况信息在监控终端内部保存时以并行数据的形式保存，但是从监控终端传输到监控系统平台时必须通过UART功能单元405转换成串行数据，否则无法传输。
车辆发动机运行工况信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息传输至监控系统平台时通过4G/2G通讯功能单元407传输。
所述信息读取模块201读取的车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息包括发动机转速、发动机扭矩、油耗、油箱液位、车速、发动机总里程、发动机总运行时间、排气温度、排气流量、环境温度、尿素温度、尿素液位、NOx排放浓度、经度、纬度、海拔。
监控平台通过科学、全面高效的排放数据工况信息分析模型等综合判断原车后处理系统的运行正常与否以及尾气排放超标与否。
如图3所示，在本实施例中，车载尾气排放诊断远程监控终端的监控方法具体步骤如下：
步骤301：DC-DC电源401将24V的输入电压调节为5V的第一级输出电压提供给监控终端内额定电压为5V的电器元件。
步骤302：LDO电源402将5V的第一级输出电压调节为3.3V的第二级输出电压提供给监控终端内额定电压为3.3V的电器元件。
步骤303：GPS定位模块408读取车辆实时地理位置信息。
步骤304：can功能单元403从车载OBD口读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息。
步骤305：MCU功能单元409对can功能单元403读取的工况信息进行分析处理并进行数据缓存。
步骤306：外部EEPROM功能单元404增加数据存储空间和保证数据的可追溯性。
步骤307：UART功能单元405将缓存数据进行数据组包。
步骤308：SD卡存储功能单元406将组包数据存储在其内部。
步骤309：4G/2G通讯功能单元407将组包数据上传到监控系统平台。
如图4所示，本实施例中，车载尾气排放诊断远程监控终端的各功能单元均与MCU功能单元409连接。其中，
MCU功能单元409为最小工作系统，包含时钟、复位、烧录电路；
外部EEPROM功能单元404通过I2C接口与MCU通讯，用于扩充MCU的数据储存空间。
DC-DC电源401输入24V，输出5V。R3是芯片使能端的限流电阻，D1是续流二极管，LX输出关断后，使储能电感L1中的能量向E2充电可以构成电流回路，R4、R5构成反馈网络，保证输出电压稳定在5V。
LDO电源402输入5V，输出3.3V。C7、E5构成输入端的储能滤波网络，EN端控制芯片的开启，E6、C8构成输出端的储能滤波网络，R6、R7构成调节输出电压大小的电阻网络，Vout=1.242*（R6/R7+1）V，保证输出电压为3.3V。
UART功能单元405中C13、C14为旁路电容，滤除差模干扰，L4为共模电感滤除共模干扰，R21为匹配电阻，用于消弱反射信号，电容C15用于滤除高频干扰，D4是TVS管用来防止过压、抑止尖峰电压，限制电平的高低。
CAN功能单元403中C13、C14为旁路电容，滤除差模干扰，L4为共模电感滤除共模干扰，R21为匹配电阻，用于消弱反射信号，电容C15用于滤除高频干扰，D4是TVS管用来防止过压、抑止尖峰电压，限制电平的高低。
SD卡存储功能单元406中1脚为片选，2脚、5脚、7脚为SPI通讯端，与MCU功能单元409交换数据。
GPS定位模块202中R25、L35构成天线网络，D7用于防静电保护，3脚接LED驱动电路，用来指示当前工作状态。
4G/2G通讯功能单元407中PWRKEY为开关机控制，低电平有效，NETLIGHT可接指示灯电路，用来显示当前网络的状态，通过RXD、TXD与MCU进行通讯，通过USIM_DATA、USIM_RST、USIM_CLK、USIM_VDD与USIM卡进行通讯，RF4为主天线接口，RF3为分集天线接口，RF2为GNSS天线接口。
本发明可以直接通过车载OBD口读取车辆排放相关的性能参数值，直接将这些参数值远程发送到监控平台并同时存储到本地存储器中，能够完整的将车辆路跑过程中的数据实时传输并记录下来，为车辆尾气排放超标的诊断提供全面的分析依据，完全省去人工携带便携设备上车采集原车排放相关的性能参数数据的工作，大大降低了监管部门的人员劳动强度，并且加大了数据的完整性，为监管部门的判断提供了更为有效的依据。
车载尾气排放诊断远程监控终端安装简单，产品只接车辆OBD接口，不影响原车电气性能并且不更改原车后处理系统管道结构，不影响原车排气性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载尾气排放诊断远程监控方法，其特征在于，包括：
步骤101：读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息；
步骤102：读取车辆实时地理位置信息；
步骤103：将车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息上传到监控系统平台中并存储在监控终端中。
2.如权利要求1所述的一种车载尾气排放诊断远程监控方法，其特征在于，所述监控终端读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息通过外部存储保存关键数据信息，且保证数据的可追溯性。
3.如权利要求1所述的一种车载尾气排放诊断远程监控方法，其特征在于，所述监控终端在读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息之前先将24V的输入电压调节为5V的第一级输出电压提供给监控终端内额定电压为5V的电器元件，再将5V的第一级输出电压调节为3.3V的第二级输出电压提供给监控终端内额定电压为3.3V的电器元件。
4.如权利要求1所述的一种车载尾气排放诊断远程监控方法，其特征在于，所述监控终端将车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况和车辆实时地理位置等车辆综合的信息数据进行缓存、分析及处理，然后将处理的原始数据、中间结果数据及最终结果数据通过无线手机网络上传到监控系统平台中并将上传数据存储在监控终端中。
5.如权利要求1所述的一种车载尾气排放诊断远程监控方法，其特征在于，所述车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息包括发动机转速、发动机扭矩、油耗、油箱液位、车速、发动机总里程、发动机总运行时间、排气温度、排气流量、环境温度、尿素温度、尿素液位、NOx排放浓度、经度、纬度、海拔。
6.一种车载尾气排放诊断远程监控终端，其特征在于，包括：
信息读取模块：用于读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息；
GPS定位模块：用于读取车辆实时地理位置信息；
通讯及存储模块：用于将车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息上传到监控系统平台中并存储在监控终端中。
7.如权利要求6所述的一种车载尾气排放诊断远程监控终端，其特征在于，所述监控终端的信息读取模块设置外部EEPROM功能单元，用于在读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息通过外部存储保存关键数据信息，且保证数据的可追溯性。
8.如权利要求6所述的一种车载尾气排放诊断远程监控终端，其特征在于，所述监控终端设置DC-DC电源，用于在读取车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息和车辆实时地理位置信息将24V的输入电压调节为5V的第一级输出电压提供给监控终端内额定电压为5V的电器元件，所述监控终端设置LDO电源，用于将5V的第一级输出电压调节为3.3V的第二级输出电压提供给监控终端内额定电压为3.3V的电器元件。
9.如权利要求6所述的一种车载尾气排放诊断远程监控终端，其特征在于，所述监控终端的通讯及存储模块设置UART功能单元，用于将车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况和车辆实时地理位置等车辆综合的信息数据进行缓存、分析及处理，然后将处理的原始数据、中间结果数据及最终结果数据通过无线手机网络上传到监控系统平台中并将上传数据存储在监控终端中。
10.如权利要求6所述的一种车载尾气排放诊断远程监控终端，其特征在于，所述信息读取模块读取的车辆发动机运行工况信息、车身各ECU控制器信息、车辆车身传感器信息以及车辆自身后处理产品的运行工况信息包括发动机转速、发动机扭矩、油耗、油箱液位、车速、发动机总里程、发动机总运行时间、排气温度、排气流量、环境温度、尿素温度、尿素液位、NOx排放浓度、经度、纬度、海拔。
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