CN114419757A - 一种车机数据无线采集的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车机数据无线采集的方法与装置，涉及车机数据监控技术领域。本发明包括如下步骤：车机主机基于整车CAN接口线束，建立与整车ECU的通讯；车机主机数据采集终端采集整车CAN总线数据并缓存；车机主机通过GPRS通讯模块上传整车CAN诊断数据到数据监控中心；数据监控中心按协议解析存储入库，并实时加载展现诊断界面；数据监控中心下发语音消息提醒；车机主机的GPRS通讯模块接收到消息提醒并进行语音播报。本发明通过CAN数据采集模块与整车EPU建立通讯联系，将采集到的实时数据进行打包上传至监控平台后台服务端，利用微处理器模块对打包数据进行解析并将解析结果反馈给车辆，提高车机数据统计的准确率、实时采集数据提高车机分析效率。

Description

一种车机数据无线采集的方法与装置
技术领域
本发明属于车机数据监控技术领域，特别是涉及一种车机数据无线采集的方法与装置。
背景技术
长期以来，运行数据监控一直采用的是车机运行监控记录装置，即：通过与地面信号机实时通讯，监控车机运行状态防止车机违规行驶；以及根据车机运行状态变换激发装置记录地面信号机、车机速度、工况等数据。同时，车机运行监控记录装置还配置有显示屏进行人机交互功能。但是，传统的车机运行监控记录装置整机的功能全备，监控系统过于庞大，设备包括上载系统和地面系统，整体成本较高，且对其耗电量、耗油量等进行精确统计、分析，对车机的节能降耗具有十分重要意义。
目前，随着电子微处理技术的飞速发展，用于分析处理车机的能耗的微处理软件孕育而生。从业者研发了一种数据记录装置，但是其仅局限于通过RS422通信方式，并依赖第三方设备采集数据，整个结构的等级较弱，无法实现黑匣子结构的强度要求，即无法保证在机车受到撞击等意外情况下数据的安全性；且存储容量有限，无法满足大量数据、高密度的记录要求，也无法灵活选择数据采集模式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车机数据无线采集的方法与装置，通过CAN数据采集模块与整车EPU建立通讯联系，将采集到的实时数据进行打包上传至监控平台后台服务端，利用微处理器模块对打包数据进行解析并将解析结果反馈给车辆，解决了现有的车机数据统计不准确、采集不及时导致统计分析不精准的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种车机数据无线采集的方法，包括如下步骤：
步骤S1：整车通电，发动机ECU开始工作，车机主机基于整车CAN接口线束，建立与整车ECU的通讯；
步骤S2：车机主机数据采集终端采集整车CAN总线数据并缓存；
步骤S3：车机主机通过GPRS通讯模块上传整车CAN诊断数据到数据监控中心；
步骤S4：数据监控中心按协议解析存储入库，并实时加载展现诊断界面；
步骤S5：数据监控中心下发语音消息提醒；
步骤S6：车机主机的GPRS通讯模块接收到消息提醒并进行语音播报。
优选地，所述步骤S2中，车机主机数据采集终端采集车辆发动机ECU工况数据及GPS定位信息，采集的数据加入时间标签后打包后本地存储至外扩存储器，并同时通过GPRS通讯模远程传输至数据监控中心。
优选地，所述步骤S3中，数据采集存储与数据采集传输均按预先设置的周期重复抓取一次CAN总线数据，并基于1939CAN通讯协议对采集到的数据进行存储组包。
优选地，所述步骤S4中，数据监控中心通过数据通讯模块接收、处理、存储采集数据，并发送控制指令至数据采集终端，配置数据采集终端工作模式、远程调取数据采集终端外扩存储器上存储的采集数据和重设RTC时间。
优选地，所述步骤S05中，根据解析的终端标识号与系统中的车辆进行匹配，在该车辆的诊断界面中对终端上报的数据进行实时加载展现。
本发明为一种车机数据无线采集的装置，包括数据采集终端、发动机ECU和数据监控中心；
所述数据采集终端包括数据采集输入单元、外围电路、微控制器和GPRS通讯模块；所述数据采集输入单元包括模拟量、开关量、频率量、RS-232接口、CAN总线接口和GPS模块；所述外围电路包括电源模块、时钟模块、外扩存储器和编程调试模块；所述模拟量、开关量、频率量、RS-232接口、CAN总线接口和GPS模块的输出端均与微控制器的输入端连接；所述电源模块、时钟模块、外扩存储器和编程调试模块均与微控制器双向连接；
所述数据监控中心包括主程序、数据通讯模块、人机接口模块和数据库存储处理模块；所述数据通讯模块、人机接口模块和数据库存储处理模块分别与主程序双向连接；
所述数据采集终端的GPRS通讯模块和数据监控中心的数据通讯模块以TCP/IP协议方式建立无线数据通讯连接，进行数据通讯；
所述数据采集终端与发动机ECU通过数据线进行连接。
优选地，所述模拟量将采集的模拟量输入滤波电路处理后与微控制器的ADC输入端口相连，使用A/D转换器采集数据；所述开关量将开关量输入经隔离电路处理后与微控制器的GPIO相连，通过读取GPIO状态寄存器的值获取采集结果；所述频率量将频率输入经隔离电路处理后，与定时器的输入铺货端口相连，利用输入捕获计算出频率量的值；所述RS-232接口与微控制器的异步串行口UART0检测设备连接，通过接收检测设备的输出数据完成数据采集；所述CAN总线接口用于接收CAN总线接口检测设备的输出数据。
优选地，所述GPS模块通过UART2与微控制器相连；所述GPS模块每一秒输出一个NMEA数据包；所述微控制器通过UART2接收中断接收数据包，并解析出经度、纬度信息，获取车机当前的地理位置。
优选地，所述外扩存储器设置在微控制器的SPI总线接口上；所述外扩存储器用于本地存储数据采集终端所采集的数据。
优选地，所述GPRS通讯模块通过UART3与为微控制器连接；所述GPRS通讯模块内嵌有TCP/IP协议，用于短信、语音、TCP、UDP、FTP的数据传输。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过CAN数据采集模块与整车EPU建立通讯联系，将采集到的实时数据进行打包上传至监控平台后台服务端，利用微处理器模块对打包数据进行解析并将解析结果反馈给车辆，提高车机数据统计的准确率、实时采集数据提高车机分析效率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种车机数据无线采集的方法步骤图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种车机数据无线采集的方法，包括如下步骤：
步骤S1：整车通电，发动机ECU开始工作，车机主机基于整车CAN接口线束，建立与整车ECU的通讯；
步骤S2：车机主机数据采集终端采集整车CAN总线数据并缓存；
步骤S3：车机主机通过GPRS通讯模块上传整车CAN诊断数据到数据监控中心；
步骤S4：数据监控中心按协议解析存储入库，并实时加载展现诊断界面；
步骤S5：数据监控中心下发语音消息提醒；
步骤S6：车机主机的GPRS通讯模块接收到消息提醒并进行语音播报。
其中，步骤S2中，车机主机数据采集终端采集车辆发动机ECU工况数据及GPS定位信息，采集的数据加入时间标签后打包后本地存储至外扩存储器，并同时通过GPRS通讯模远程传输至数据监控中心；数据监控中心对打包过来的数据进行解压后，通过。
其中，步骤S3中，数据采集存储与数据采集传输均按预先设置的周期重复抓取一次CAN总线数据，并基于1939CAN通讯协议对采集到的数据进行存储组包。
其中，步骤S4中，数据监控中心通过数据通讯模块接收、处理、存储采集数据，并发送控制指令至数据采集终端，配置数据采集终端工作模式、远程调取数据采集终端外扩存储器上存储的采集数据和重设RTC时间。
其中，步骤S05中，根据解析的终端标识号与系统中的车辆进行匹配，在该车辆的诊断界面中对终端上报的数据进行实时加载展现。
本发明为一种车机数据无线采集的装置，包括数据采集终端、发动机ECU和数据监控中心；
数据采集终端包括数据采集输入单元、外围电路、微控制器和GPRS通讯模块；数据采集输入单元包括模拟量、开关量、频率量、RS-232接口、CAN总线接口和GPS模块；外围电路包括电源模块、时钟模块、外扩存储器和编程调试模块；模拟量、开关量、频率量、RS-232接口、CAN总线接口和GPS模块的输出端均与微控制器的输入端连接；电源模块、时钟模块、外扩存储器和编程调试模块均与微控制器双向连接；
数据监控中心包括主程序、数据通讯模块、人机接口模块和数据库存储处理模块；数据通讯模块、人机接口模块和数据库存储处理模块分别与主程序双向连接；
数据采集终端的GPRS通讯模块和数据监控中心的数据通讯模块以TCP/IP协议方式建立无线数据通讯连接，进行数据通讯；
数据采集终端与发动机ECU通过数据线进行连接。
其中，模拟量将采集的6路模拟量输入滤波电路处理后与微控制器的ADC输入端口相连，使用A/D转换器采集数据；开关量将11路开关量输入经隔离电路处理后与微控制器的GPIO相连，通过读取GPIO状态寄存器的值获取采集结果；频率量将2路频率输入经隔离电路处理后，与定时器的输入铺货端口相连，利用输入捕获计算出频率量的值；RS-232接口与微控制器的异步串行口UART0检测设备连接，通过接收检测设备的输出数据完成数据采集；CAN总线接口用于接收CAN总线接口检测设备的输出数据，使用自带的CAN控制器及外接CAN收发器CTMI050，接收CAN总线接口检测设备的输出数据，完成数据采集。
其中，GPS模块采用u-blox公司的LEA-5S，定位精度达2.5Mcep，最大数据更新频率为4Hz，GPS模块通过UART2与微控制器相连；GPS模块每一秒输出一个NMEA数据包；微控制器通过UART2接收中断接收数据包，并解析出经度、纬度信息，获取车机当前的地理位置。
其中，外扩存扩展了一个32M的FLASH存储器AT45DB321D和256KB的铁电存储器FM251256B。外扩存储器用于本地存储数据采集终端所采集的数据，其中铁电存储器具有非易失性和擦写次数多的特点，用于存储需频繁擦写的数据地址，FLASH存储器具有容量大、擦写次数有限的特点，用于存储具体的数据内容。
其中，GPRS通讯模块通过UART3与为微控制器连接；GPRS通讯模块内嵌有TCP/IP协议，用于短信、语音、TCP、UDP、FTP的数据传输。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种车机数据无线采集的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：整车通电，发动机ECU开始工作，车机主机基于整车CAN接口线束，建立与整车ECU的通讯；
步骤S2：车机主机数据采集终端采集整车CAN总线数据并缓存；
步骤S3：车机主机通过GPRS通讯模块上传整车CAN诊断数据到数据监控中心；
步骤S4：数据监控中心按协议解析存储入库，并实时加载展现诊断界面；
步骤S5：数据监控中心下发语音消息提醒；
步骤S6：车机主机的GPRS通讯模块接收到消息提醒并进行语音播报。
2.根据权利要求1所述的一种车机数据无线采集的方法，其特征在于，所述步骤S2中，车机主机数据采集终端采集车辆发动机ECU工况数据及GPS定位信息，采集的数据加入时间标签后打包后本地存储至外扩存储器，并同时通过GPRS通讯模远程传输至数据监控中心。
3.根据权利要求1所述的一种车机数据无线采集的方法，其特征在于，所述步骤S3中，数据采集存储与数据采集传输均按预先设置的周期重复抓取一次CAN总线数据，并基于1939CAN通讯协议对采集到的数据进行存储组包。
4.根据权利要求1所述的一种车机数据无线采集的方法，其特征在于，所述步骤S4中，数据监控中心通过数据通讯模块接收、处理、存储采集数据，并发送控制指令至数据采集终端，配置数据采集终端工作模式、远程调取数据采集终端外扩存储器上存储的采集数据和重设RTC时间。
5.根据权利要求1所述的一种车机数据无线采集的方法，其特征在于，所述步骤S05中，根据解析的终端标识号与系统中的车辆进行匹配，在该车辆的诊断界面中对终端上报的数据进行实时加载展现。
6.一种车机数据无线采集的装置，其特征在于，包括数据采集终端、发动机ECU和数据监控中心；
所述数据采集终端包括数据采集输入单元、外围电路、微控制器和GPRS通讯模块；所述数据采集输入单元包括模拟量、开关量、频率量、RS-232接口、CAN总线接口和GPS模块；所述外围电路包括电源模块、时钟模块、外扩存储器和编程调试模块；所述模拟量、开关量、频率量、RS-232接口、CAN总线接口和GPS模块的输出端均与微控制器的输入端连接；所述电源模块、时钟模块、外扩存储器和编程调试模块均与微控制器双向连接；
所述数据监控中心包括主程序、数据通讯模块、人机接口模块和数据库存储处理模块；所述数据通讯模块、人机接口模块和数据库存储处理模块分别与主程序双向连接；
所述数据采集终端的GPRS通讯模块和数据监控中心的数据通讯模块以TCP/IP协议方式建立无线数据通讯连接，进行数据通讯；
所述数据采集终端与发动机ECU通过数据线进行连接。
7.根据权利要求6所述的一种车机数据无线采集的装置，其特征在于，所述模拟量将采集的模拟量输入滤波电路处理后与微控制器的ADC输入端口相连，使用A/D转换器采集数据；所述开关量将开关量输入经隔离电路处理后与微控制器的GPIO相连，通过读取GPIO状态寄存器的值获取采集结果；所述频率量将频率输入经隔离电路处理后，与定时器的输入铺货端口相连，利用输入捕获计算出频率量的值；所述RS-232接口与微控制器的异步串行口UART0检测设备连接，通过接收检测设备的输出数据完成数据采集；所述CAN总线接口用于接收CAN总线接口检测设备的输出数据。
8.根据权利要求6所述的一种车机数据无线采集的装置，其特征在于，所述GPS模块通过UART2与微控制器相连；所述GPS模块每一秒输出一个NMEA数据包；所述微控制器通过UART2接收中断接收数据包，并解析出经度、纬度信息，获取车机当前的地理位置。
9.根据权利要求6所述的一种车机数据无线采集的装置，其特征在于，所述外扩存储器设置在微控制器的SPI总线接口上；所述外扩存储器用于本地存储数据采集终端所采集的数据。
10.根据权利要求6所述的一种车机数据无线采集的方法与装置，其特征在于，所述GPRS通讯模块通过UART3与为微控制器连接；所述GPRS通讯模块内嵌有TCP/IP协议，用于短信、语音、TCP、UDP、FTP的数据传输。
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