CN110531676A - 车载数据采集方法、系统和终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载数据采集方法、系统和终端，包括如下步骤：系统初始化，设定CAN总线的波特率、远程IP地址和远程端口；从CAN总线读取车辆运行数据后通过串行接口发送至GPRS模块；GPRS模块与远程IP地址建立TCP/IP网络连接后将车辆运行数据发送至服务器，通过服务器转发至远程终端；远程终端解析车辆运行数据后进行显示和储存。车辆运行数据从车辆发送至远程终端的流程较为简单，所需要的软件和硬件较少，通过收集车辆的内部运行数据与外部环境数据，尽早排查故障对于交通运行状况也得到了改善，并且可以提高车辆的设计制造水平、道路的使用率和交通运输效率，以至于可以生产出性能更加卓越的车辆和改善城市的交通状况。

Description

车载数据采集方法、系统和终端

技术领域

本发明涉及车辆数据采集技术领域，尤其涉及一种车载数据采集方法、系统和终端。

背景技术

随着车辆行业的发展，我国的车辆保有量高速增长，从而衍生了车辆耗能、交通安全等一系列问题，引起了人们的关注，这些问题也在考验着企业对车辆的设计和生产。除此之外，随着电子技术的发展，车辆领域也引入了大量的电子控制单元，这些电子控制单元不仅提高了车辆的控制技术，也提供了大量可供采集、管理和研究的数据，而车联网的概念被提出，使得采集和整理这些数据，甚至是实时监控车辆运行数据，变成了可能。

目前我国车联网体系的发展主要有如下问题：车辆在联网的过程中的安全问题，如数据的安全传输问题和平台的安全性问题；目前的通信技术主要包括无线通信技术和有线通信技术在内的多种通信技术，在将网络体系应用于车辆时主要采用了计算机互联网技术，但是直接将计算机互联网技术与车辆相结合的方案有成本高昂、硬件负责和软件设计的难度大等缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种车载数据采集方法、系统和终端，旨在解决现有技术中车辆数据传输的安全性不高、硬件/软件设计难度大和成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种车载数据采集方法，包括如下步骤：

系统初始化，设定CAN总线的波特率、远程IP地址和远程端口；

从CAN总线读取车辆运行数据后通过串行接口发送至GPRS模块；

GPRS模块与远程IP地址建立TCP/IP网络连接后将车辆运行数据发送至服务器，通过服务器转发至远程终端；

远程终端解析车辆运行数据后进行显示和储存。

可选地，通过控制模块进行系统初始化，通过CAN收发模块从CAN总线读取车辆运行数据；所述控制模块为Arduino UNO微处理器，所述CAN收发模块为MCP2515 TJA1050接收器，所述GPRS模块为SIM-800C-GPRS。

可选地，通过内网映射将车辆运行数据发送至远程端口，向远程终端发出PING指令设定远程IP地址。

可选地，通过调用控制模块的库文件中的函数实现CAN收发模块从CAN总线读取车辆运行数据。

可选地，GPRS模块的通信速率为5kb/s～15kb/s。

可选地，控制模块判断GPRS模块是否与远程IP地址建立TCP/IP网络连接，若是，则CAN收发模块中断接收车辆运行数据并将车辆运行数据发送至服务器；若否，则GPRS模块重新与远程IP地址建立TCP/IP网络连接。

可选地，开始充电时，所述机器人检测充电电压是否正常，若是，则机器人回充成功，否则报错。

可选地，车辆运行数据包括车辆的发动机功率、电池电量、电压、电流、温度和车速。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种车载数据采集系统，包括：电源模块、控制模块、CAN收发器和GPRS模块，

所述电源模块用于提供所述控制模块、所述CAN收发模块和所述GPRS模块进行运行的电能；

所述控制模块用于控制与其相连的CAN收发模块和GPRS模块；

所述CAN收发器用于从CAN总线中获取车辆运行信息；

所述GPRS模块用于与远程服务器IP地址建立TCP/IP网络连接并发送车辆运行数据至服务器。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种车载数据采集终端，所述车载数据采集终端装置运行车载数据采集终端系统，包括：电源模块、控制模块、CAN收发模块和GPRS模块，

所述电源模块用于提供所述控制模块、所述CAN收发模块和所述GPRS模块进行运行的电能；

所述控制模块用于控制与其相连的CAN收发模块和GPRS模块；

所述CAN收发模块用于从CAN总线中获取车辆运行信息；

所述GPRS模块用于与远程服务器IP地址建立TCP/IP网络连接并发送车辆运行数据至服务器。

本发明的车载数据采集方法、系统和终端具有如下有益效果：

1.利用CAN收发模块从CAN总线读取车辆运行数据后通过串行接口发送至GPRS模块；GPRS模块与远程IP地址建立TCP/IP网络连接后将车辆运行数据发送至服务器，通过服务器转发至远程终端；再由远程终端解析车辆运行数据后进行显示和储存。车辆运行数据从车辆发送至远程终端的流程较为简单，所需要的软件和硬件较少，通过收集车辆的内部运行数据与外部环境数据，尽早排查故障对于交通运行状况也得到了改善，并且可以提高车辆的设计制造水平、道路的使用率和交通运输效率，以至于可以生产出性能更加卓越的车辆和改善城市的交通状况。

2.GPRS模块的通信速率为5kb/s～15kb/s，在车辆运行数据的发送过程中，需要确保GPRS模块的通信准确率，从而使车辆运行数据得到安全传输，因此，确保GPRS模块通信准确率大于90％，GPRS模块的通信速率需要保持在5kb/s～15kb/s。

附图说明

图1为本发明车载数据采集方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明车载数据采集终端一实施例的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的主要解决方案是：收集车辆的运行数据，利用GPRS模块将车辆运行数据发送至服务器，再由服务器发送至远程终端。

参照图1，本发明提出一种基于红外激光的自动回充方法，包括如下步骤：

步骤S10，系统初始化，设定CAN总线的波特率、远程IP地址和远程端口；

步骤S20，从CAN总线读取车辆运行数据后通过串行接口发送至GPRS模块；

步骤S30，GPRS模块与远程IP地址建立TCP/IP网络连接后将车辆运行数据发送至服务器，通过服务器转发至远程终端；

步骤S40，远程终端解析车辆运行数据后进行显示和储存。

本发明应用于车辆运行数据的传送，采用了GPRS模块进行车辆运行数据的传送，安全性较高，且传输车辆运行数据所采用的模块较少，成本较低。

参照图1，首先对系统进行初始化，设定CAN总线的波特率、远程IP地址和远程端口，便于车辆运行数据的传送；CAN收发模块从CAN总线读取车辆运行数据后通过串行接口发送至GPRS模块，由于车辆自身设有CAN总线，且CAN总线可以提供需要收集的车辆运行数据；GPRS模块与远程IP地址建立TCP/IP网络连接后将车辆运行数据发送至服务器，通过服务器转发至远程终端，采用GPRS模块进行无线传输，车辆运行数据在发送过程中所消耗的流量较少；远程终端解析车辆运行数据后进行显示和储存。车辆运行数据从车辆发送至远程终端的流程较为简单，所需要的软件和硬件较少，通过收集车辆的内部运行数据与外部环境数据，尽早排查故障对于交通运行状况也得到了改善，并且可以提高车辆的设计制造水平、道路的使用率和交通运输效率，以至于可以生产出性能更加卓越的车辆和改善城市的交通状况。

进一步的，通过控制模块进行系统初始化，通过CAN收发模块从CAN总线读取车辆运行数据；所述控制模块为Arduino UNO微处理器，所述CAN收发模块为MCP2515 TJA1050接收器，所述GPRS模块为SIM-800C-GPRS。

在本实施例中，使用Arduino UNO微处理器作为控制模块，将CAN收发模块通过车辆的CAN总线接口接入CAN总线，获取车辆的电池、电流和温度等数据，再通过GPRS进行车辆运行数据的无线传输，利用Arduino UNO微控制器将车辆运行数据通过GPRS模块按TCP协议发送至指定IP的远程服务器，车辆运行数据在服务器和互联网间进行交换，远程终端通过监听设定的IP地址接收由服务器所发送的车辆运行数据，并在远程终端进行显示和储存。

车载数据采集终端的核心在于控制模块，且控制模块需要与连接的多个模块互相兼容。从兼容性方面来看，Arduino UNO是以ATmega328单片机为控制核心的单片机控制板，与多款GPRS模块和CAN收发模块兼容，并且Arduino UNO为软硬件都开源的开发环境；从易用性方面来看，Arduino UNO对其底层控制函数进行封装，用户可以直接使用其接口，故Arduino UNO的开发环境软件非常简单，可以有效地降低系统开发的难度，而且ArduinoUNO的微控制器可以通过串口或者232转换线实现对GPRS模块进行控制，因此本技术方案选择Arduino UNO微处理器作为控制模块。Arduino UNO微处理器的微控制器为ATmega328P、工作电压为5V、输入电压(极限)为6-20V、每个I/O直流输出能力为20mA、内存为32KB(其中引导程序使用0.5KB)、时钟速度为16MHz。在CAN收发模块的选择上，选用MCP2515 TJA1050接收器作为CAN总线的收发模块，该模块阻抗匹配，保证了驱动能力，长距离数据传输防止信号的放射，还能够与Arduino UNO微处理器直接进行串口通讯，工作温度为-40～85℃，可适应车辆的不同工作温度并进行运作，其支持CAN V2.0B技术规范、通讯速率为1Mb/s、通讯协议采用SPI协议、工作电压为2.7-5.5V、数据字段为0-8字节长。

对于车载大数据通信系统而言，无线网络传输是其中的核心工作，选用的SIM800C-GPRS模块具有体积小巧和功耗低的优点，可轻松实现发短信、无线上网、蓝牙数据传输和GPRS通信等功能；并且支持AT命令控制，内嵌PPP、TCP/IP、UDP等多种协议，可实现从车载数据采集终端到远程终端的远距离透传或加密打包数据通信，当通讯准确率需要提高到90％以上时，通信速率需要限制在15kb/s，因此，支持2G信号传输的SIM800C-GPRS模块能够满足通信系统的数据传输要求，其接口主要采用MICRO SIM卡接口或蓝牙天线接口，工作电压(直流电)为5V-18V、SIM卡可选自联通或移动，上行或下行的传输速率为85.6kbps、内存为32KB(其中引导程序使用0.5KB)、自动识别波特率的范围在1200bps-115200bps。

具体的，本实施例中通过在远程终端中发送:AT+CIPSTART＝”TCP”,”103.46.128.41”,“8086”，SIM800C-GPRS模块将与远程终端建立TCP连接，连接目标地址为：103.46.128.41，连接端口号为8086，等待TCP连接成功建立，模块返回：CONNECT DONE，待SIM800C-GPRS模块与远程终端建立了TCP连接后，可进行车辆运行数据的发送；远程终端与远程IP地址建立TCP/IP连接后，向SIM-800C-GPRS模块发送AT+CIPSEND指令，SIM-800C-GPRS模块会启动发送数据，随后SIM-800C-GPRS模块将从MCP2515 TJA1050接收器中读取到的车辆运行数据发送至24352312bm.zicp.vip此域名的26765端口。通过上述程序可以实现SIM800C-GPRS模块从CAN收发模块调用车辆运行数据并发送至服务器的过程。当发送到不同的远程终端或者不同的网络时，需要根据其IP地址进行匹配。

进一步的，通过内网映射将车辆运行数据发送至远程端口，向远程终端发出PING指令设定远程IP地址。本实施例采用内网映射功能，对于发送到24352312bm.zicp.vip域名，26765端口的车辆运行数据会直接转发至电脑的192.168.191.1主机的8086端口；再通过在电脑CMD模式下使用PING指令获取该域名的IP为103.46.128.41，即完成设定远程IP地址和远程端口。

进一步的，通过调用控制模块的库文件中的函数实现CAN收发模块从CAN总线读取车辆运行数据。

控制模块提供有较多的CAN函数库，本技术方案选取了CAN函数库中的MCP_CAN和SPI库文件，内含CAN通信和SPI通讯的底层函数。通过调用MCP_CAN和SPI库文件内的函数，完成CAN数据的接收和调用。首先设置循环函数，当Accept＝1时则将其置零，再调用CAN.readMsgBuf函数读取缓存器内的信息，再使用Serial.print函数和for循环通过串口输出信息，通过上述函数可以实现CAN收发模块从CAN总线中读取和调用车辆运行数据，当接入不同的CAN总线时需要根据其波特率作出对应调整。

进一步的，GPRS模块的通信速率为5kb/s～15kb/s。在车辆运行数据的发送过程中，GPRS模块需要保证通信准确率，以确保车辆运行数据的安全传输，因此，在GPRS模块的通信准确率大于90％时，需要将通信数据控制在5-15kb/s内。

进一步的，所述系统初始化包括对控制模块的初始化、CAN收发模块的初始化和GPRS模块的初始化。首先从Arduino UNO微处理器中选取适用的库文件，定义两个常量和两个数组供后续程序使用，调用了install函数并设置波特率，并设置中断函数attachinterrupt完成对CAN收发模块的初始化。同样的，通过选择Arduino UNO微处理器中适用的库文件，完成对GPRS模块的初始化。

进一步的，控制模块判断GPRS模块是否与远程IP地址建立TCP/IP网络连接，若是，则CAN收发模块中断接收车辆运行数据并将车辆运行数据发送至服务器；若否，则GPRS模块重新与远程IP地址建立TCP/IP网络连接。由于GPRS模块在运行过程中可能出现故障与服务器连接不成功，因此需要对GPRS模块与远程服务器IP地址建立TCP/IP的网络连接进行判断，若连接不成功，则GPRS模块重新与远程服务器IP地址建立TCP/IP网络连接。

进一步的，车辆运行数据包括车辆的发动机功率、电池电量、电压、电流、温度和车速。对于CAN总线接收到的车辆运行数据，主要是车辆的发动机功率，观察车辆的动力是否处在标准范围内，同时还可以观察车辆电池的电量、运行时的电压和电流，防止车辆在出现故障时，用户不能及时察觉出现事故的现象，同时还可以观察车辆的水温表的温度，及时判断车辆是否需要进行检修，对于车辆的车速也能实时监控。

进一步的，本发明提出一种车载数据采集系统，包括：电源模块、控制模块、CAN收发器和GPRS模块，

所述电源模块用于提供所述控制模块、所述CAN收发模块和所述GPRS模块进行运行的电能；

所述控制模块用于控制与其相连的CAN收发模块和GPRS模块；

所述CAN收发器用于从CAN总线中获取车辆运行信息；

所述GPRS模块用于与远程服务器IP地址建立TCP/IP网络连接并发送车辆运行数据至服务器。

具体的，控制模块用于控制与其相连的CAN收发模块和GPRS模块；CAN收发器用于从CAN总线中获取车辆运行信息；GPRS模块用于与远程服务器IP地址建立TCP/IP网络连接并发送车辆运行数据至服务器，再由服务器将车辆运行数据发送至远程终端，利用了控制模块实现对车辆运行情况的实时监控，对于车辆的使用情况和车辆故障进行实时监控，优化车辆的的设计，改善交通运行效率。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种车载数据采集方法，其特征在于，包括如下步骤：

系统初始化，设定CAN总线的波特率、远程IP地址和远程端口；

从CAN总线读取车辆运行数据后通过串行接口发送至GPRS模块；

GPRS模块与远程IP地址建立TCP/IP网络连接后将车辆运行数据发送至服务器，通过服务器转发至远程终端；

远程终端解析车辆运行数据后进行显示和储存。

2.根据权利要求1所述的车载数据采集方法，其特征在于，通过控制模块进行系统初始化，通过CAN收发模块从CAN总线读取车辆运行数据；

所述控制模块为Arduino UNO微处理器，所述CAN收发模块为MCP2515 TJA1050接收器，所述GPRS模块为SIM-800C-GPRS。

3.根据权利要求2所述的车载数据采集方法，其特征在于，通过内网映射将车辆运行数据发送至远程端口，向远程终端发出PING指令设定远程IP地址。

4.根据权利要求2所述的车载数据采集方法，其特征在于，通过调用控制模块的库文件中的函数实现CAN收发模块从CAN总线读取车辆运行数据。

5.根据权利要求1所述的车载数据采集方法，其特征在于，GPRS模块的通信速率为5kb/s～15kb/s。

6.根据权利要求1所述的车载数据采集方法，其特征在于，所述系统初始化包括对控制模块的初始化、CAN收发模块的初始化和GPRS模块的初始化。

7.根据权利要求1所述的车载数据采集方法，其特征在于，控制模块判断GPRS模块是否与远程IP地址建立TCP/IP网络连接，

若是，则CAN收发模块中断接收车辆运行数据并将车辆运行数据发送至服务器；

若否，则GPRS模块重新与远程IP地址建立TCP/IP网络连接。

8.根据权利要求1所述的车载数据采集方法，其特征在于，车辆运行数据包括车辆的发动机功率、电池电量、电压、电流、温度和车速。

9.一种车载数据采集系统，其特征在于，包括：电源模块、控制模块、CAN收发器和GPRS模块，

所述电源模块用于提供所述控制模块、所述CAN收发模块和所述GPRS模块进行运行的电能；

所述控制模块用于控制与其相连的CAN收发模块和GPRS模块；

所述CAN收发器用于从CAN总线中获取车辆运行信息；

所述GPRS模块用于与远程服务器IP地址建立TCP/IP网络连接并发送车辆运行数据至服务器。

10.一种车载数据采集终端，其特征在于，所述车载数据采集终端装置运行车载数据采集终端系统，包括：电源模块、控制模块、CAN收发模块和GPRS模块，

所述电源模块用于提供所述控制模块、所述CAN收发模块和所述GPRS模块进行运行的电能；

所述控制模块用于控制与其相连的CAN收发模块和GPRS模块；

所述CAN收发模块用于从CAN总线中获取车辆运行信息；

所述GPRS模块用于与远程服务器IP地址建立TCP/IP网络连接并发送车辆运行数据至服务器。