CN116717351B - 一种基于物联网的车用尿素消耗采集监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车用尿素监管技术领域，具体是一种基于物联网的车用尿素消耗采集监测系统，包括服务器、车用尿素喷射策略执行模块、车用尿素质量检测评估模块、车用尿素消耗异常分析模块、车用尿素喷射监管模块以及执行反应监管模块；本发明是将对应车辆中所储存车用尿素溶液进行实时检测分析，以及将车辆行驶过程中的车用尿素消耗状况进行分析，能够准确反馈车用尿素溶液的消耗异常状况和质量状况，且在生成车用尿素消耗正常信号时将车辆行驶过程进行车用尿素喷射监管分析，以及在生成车用尿素监管合格信号时将车辆行驶过程进行执行反应分析，实现对车用尿素消耗的全面有效监管，有助于车辆用户及时且准确作出相应的应对措施。
Description
技术领域
本发明涉及车用尿素监管技术领域，具体是一种基于物联网的车用尿素消耗采集监测系统。
背景技术
随着交通行业的快速发展，车辆的尾气排放成为环境污染的重要来源之一，为了降低尾气中的氮氧化物排放，车用尿素作为一种尾气处理液被广泛应用于柴油发动机车辆，在车辆行驶过程中，当监测到排气管中有氮氧化物时，尿素罐会喷出车用尿素溶液；SCR（Selective Catalytic Reduction，即选择性催化还原）催化反应罐是一种用于减少氮氧化物排放的设备，在SCR催化反应罐中，车用尿素溶液和氮氧化物发生氧化还原反应，生成无污染的氮气和水蒸气排出，在降低尾气所造成环境污染程度的同时还有助于优化发动机性能和燃料消耗；
目前在车辆行驶过程会对车用尿素的消耗数据进行采集监测，但在实际运用过程中不能准确反馈车用尿素溶液的消耗异常状况和质量状况，且无法将每次喷射过程进行合理评估并在车用尿素消耗正常时进行车用尿素的喷射监管分析，以及无法在喷射监管合格时进行执行反应评估，不利于进行车用尿素使用状况的全面有效分析，对应车辆用户无法及时且准确作出相应的应对措施；
针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的车用尿素消耗采集监测系统，解决了现有技术不能准确反馈车用尿素溶液的消耗异常状况和质量状况，且无法将每次喷射过程进行合理评估并在车用尿素消耗正常时进行车用尿素的喷射监管分析，以及无法在喷射监管合格时进行执行反应评估，车辆用户无法及时且准确作出相应应对措施的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于物联网的车用尿素消耗采集监测系统，包括服务器、车用尿素喷射策略执行模块、车用尿素质量检测评估模块、车用尿素消耗异常分析模块、车用尿素喷射监管模块以及执行反应监管模块；
车用尿素喷射策略执行模块采集到车辆发动机的运行状况和尾气排放状况，并基于所设定的车用尿素喷射判断策略以确定是否生成车用尿素喷射指令，在生成车用尿素喷射指令时控制车用尿素进行喷射，并在车用尿素喷射过程中基于所设定的车用尿素喷射判断策略以确定是否生成停止喷射指令，在生成停止喷射指令时使车用尿素停止喷射；
车用尿素质量检测评估模块将对应车辆中所储存车用尿素溶液进行实时检测分析，通过分析以生成尿素质量合格信号或尿素质量不合格信号，将尿素质量不合格信号经服务器发送至车载预警端；车用尿素消耗异常分析模块将车辆行驶过程中的车用尿素消耗状况进行分析，以生成车用尿素消耗正常信号或车用尿素消耗异常信号，将车用尿素消耗异常信号经服务器发送至车载预警端，以及将车用尿素消耗正常信号经服务器发送至车用尿素喷射监管模块；
车用尿素喷射监管模块接收到车用尿素消耗正常信号后将车辆行驶过程进行车用尿素喷射监管分析，据此生成车用尿素监管合格信号或车用尿素监管不合格信号，将车用尿素监管不合格信号经服务器发送至车载预警端，将车用尿素监管合格信号经服务器发送至执行反应监管模块；执行反应监管模块接收到车用尿素监管合格信号时将车辆行驶过程进行执行反应分析，通过分析以生成执行反应合格信号或执行反应不合格信号，将执行反应不合格信号经服务器发送至车载预警端；车载预警端接收到尿素质量不合格信号、车用尿素消耗异常信号、车用尿素监管不合格信号或执行反应不合格信号后发出对应预警。
进一步的，车用尿素消耗异常分析模块的具体运行过程包括：
在车辆的行驶过程中，采集到车辆单位时间内的车用尿素喷射频率，以及采集到车辆单位时间内车用尿素每次喷射过程的消耗量，将每次喷射过程的消耗量进行求和计算获取到车用尿素耗总系数；将车用尿素喷射频率与车用尿素耗总系数与预设车用喷射频率范围和预设车用尿素耗总系数范围分别进行数值比较，若车用尿素喷射频率未处于预设车用尿素喷射频率范围内或车用尿素耗总系数未处于预设车用尿素耗总系数范围内，则生成车用尿素消耗异常信号；若车用尿素喷射频率处于预设车用尿素喷射频率范围内且车用尿素耗总系数处于预设车用尿素耗总系数范围内，则生成车用尿素消耗正常信号，并将车用尿素消耗正常信号经服务器发送至车用尿素喷射监管模块。
进一步的，车用尿素喷射监管模块的具体运行过程包括：
从服务器调取单位时间内非合规过程的数量和合规过程的数量，将非合规过程的数量与合规过程的数量进行比值计算获取到非合规比，将非合规过程的数量与非合规比进行赋权求和计算得到非合规系数；将车用尿素喷射频率与预设车用尿素喷射频率范围的中值进行差值计算以获取到尿素喷频差值，将车用尿素耗总系数与预设车用尿素耗总系数范围的中值进行差值计算以获取到尿素消耗差值；
将非合规系数、尿素喷频差值和尿素消耗差值进行归一化计算以得到消耗监管系数，将消耗监管系数与预设消耗监管系数阈值进行数值比较，若消耗监管系数超过预设消耗监管系数阈值，则生成车用尿素监管异常信号，若消耗监管系数未超过预设消耗监管系数阈值，则生成车用尿素监管合格信号；将车用尿素监管合格信号经服务器发送至执行反应监管模块。
进一步的，服务器与车用尿素喷射分析模块通信连接，车用尿素喷射分析模块将车辆行驶过程中的车用尿素喷射过程进行车用尿素喷射判断分析，通过分析以将对应车用尿素喷射过程标记为合规喷射过程或非合格喷射过程，将对应车用尿素喷射过程的标记信息发送至服务器进行存储；车用尿素喷射判断分析的具体分析过程如下：
采集到对应车用尿素喷射过程的持续时长，将持续时长与预设时序时长范围进行数值比较，若持续时长未处于预设持续时长范围内，则将对应车用尿素喷射过程标记为非合规过程；若持续时长处于预设持续时长范围内，则在对应车用尿素喷射过程中设定若干个检测时点，采集到对应检测时点的车用尿素喷射速度，将车用尿素喷射速度与预设车用尿素喷射速度范围进行数值比较，若车用尿素喷射速度位于预设车用尿素喷射速度范围内，则向对应检测时点赋予时点喷射符号PS-1，若车用尿素喷射速度未处于预设车用尿素喷射速度范围内，则向对应检测时点赋予时点喷射符号PS-2；
将时点喷射符号PS-1所对应的检测时点数量以及时点喷射符号PS-2所对应的检测时点数量分别标记为QS1和QS2，若QS2≥QS1，则将对应车用尿素喷射过程标记为非合规过程，若QS2＜QS1，则通过公式QS3=QS2/（QS1+0.863）进行数值计算，且将持续时长相较于预设持续时长范围的中值的偏离值标记为喷射时偏值，将QS3、QS2以及喷射时偏值进行赋权求和计算以得到喷射时析值；将喷射时析值与预设喷射时析阈值进行数值比较，若喷射时析值超过预设喷射时析阈值，则将对应车用尿素喷射过程标记为非合规过程，若喷射时析值未超过预设喷射时析阈值，则将对应车用尿素喷射过程标记为合规过程。
进一步的，执行反应监管模块的具体运行过程包括：
采集到单位时间内车用尿素喷射策略执行模块控制每次车用尿素喷射过程的车用尿素喷射指令生成时刻以及停止喷射指令生成时刻，并采集到对应车用尿素喷射过程的实际喷射开始时刻以及实际喷射停止时刻，将对应车用尿素喷射过程的车用尿素喷射指令生成时刻与实际喷射开始时刻进行时间差计算以得到喷始反应时长，将对应车用尿素喷射过程的停止喷射指令生成时刻与实际喷射停止时刻进行时间差计算以得到喷末反应时长；将车辆单位时间内的所有喷始反应时长进行均值计算和方差计算以得到喷始反应均值和喷始反应分散值，同理获取到喷末反应均值和喷末反应分散值；
将喷始反应均值和喷始反应分散值与预设喷始反应均值阈值和预设喷始反应分散值阈值分别进行数值比较，以及将喷末反应均值和喷末反应分散值与预设喷末反应均值阈值和预设喷末反应分散值阈值分别进行数值比较；若喷始反应均值超过预设喷始反应均值阈值且喷始反应分散值未超过预设喷始反应分散值阈值或喷末反应均值超过预设喷末反应均值阈值且喷末反应分散值未超过预设喷末反应分散值阈值，则生成执行反应不合格信号；若喷始反应均值未超过预设喷始反应均值阈值且喷始反应分散值未超过预设喷始反应分散值阈值或喷末反应均值未超过预设喷末反应均值阈值且喷末反应分散值未超过预设喷末反应分散值阈值，则生成执行反应合格信号；其余情况则进行反应细化分析。
进一步的，实时检测分析的具体分析过程如下：
采集到对应车辆中所储存车用尿素溶液的酸碱度数据以及颗粒粒径数据，将预设适宜酸碱度数据范围的最大值和最小值进行数值计算以得到酸碱度判定值，同理获取到颗粒粒径判定值，将酸碱度数据与酸碱度判定值进行差值计算并取绝对值以得到酸碱度系数，将颗粒粒径数据与颗粒粒径判定值进行差值计算并取绝对值以得到颗粒粒径系数；
以及采集到对应车辆中所储存车用尿素溶液的尿素浓度量值和尿素纯度量值，将酸碱度系数、颗粒粒径系数、尿素浓度量值和尿素纯度量值进行归一化计算以得到尿素质量系数；将尿素质量系数与预设尿素质量系数阈值进行数值比较，若尿素质量系数超过预设尿素质量系数阈值，则生成尿素质量合格信号，若尿素质量系数未超过预设尿素质量系数阈值，则生成尿素质量不合格信号。
进一步的，反应细化分析的具体分析过程如下：
将对应车用尿素喷射过程的喷始反应时长和喷末反应时长进行数值计算以得到喷射反应系数，以时间为X轴、喷射反应系数为Y轴建立位于第一象限的直角坐标系，按照时间顺序将车辆单位时间内的喷射反应系数标入直角坐标系中以形成若干个反应坐标点；在直角坐标系中作平行于X轴的反应评估直线，反应评估直线的Y轴坐标值为预设喷射反应系数阈值；将位于反应评估直线上方的反应坐标点标记为迟缓坐标点，并将位于反应评估直线下方的反应坐标点标记为敏捷坐标点，以迟缓坐标点为端点作垂直于反应评估直线的线段并将对应线段的长度标记为迟缓表现值；
将所有迟缓表现值进行求和计算并取均值以得到迟缓均值，将迟缓坐标点的数量与敏捷坐标点的数量进行比值计算以得到迟缓比，将迟缓比、迟缓均值和迟缓坐标点的数量进行归一化计算得到细化分析值；将细化分析值与预设细化分析阈值进行数值比较，若细化分析值超过预设细化分析阈值，则生成执行反应不合格信号，若细化分析值未超过预设细化分析阈值，则生成执行反应合格信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过将对应车辆中所储存车用尿素溶液进行实时检测分析，据此以生成尿素质量合格信号或尿素质量不合格信号，以及将车辆行驶过程中的车用尿素消耗状况进行分析，以生成车用尿素消耗正常信号或车用尿素消耗异常信号，车载预警端接收到尿素质量不合格信号或车用尿素消耗异常信号后发出对应预警，以提醒对应车辆用户，能够准确反馈车用尿素溶液的消耗异常状况和质量状况；
2、本发明中，在生成车用尿素消耗正常信号时将车辆行驶过程进行车用尿素喷射监管分析，据此生成车用尿素监管合格信号或车用尿素监管不合格信号，且在生成车用尿素监管合格信号时将车辆行驶过程进行执行反应分析，以生成执行反应合格信号或执行反应不合格信号，车载预警端接收到车用尿素监管不合格信号或执行反应不合格信号后发出对应预警，实现对车用尿素消耗的全面监管分析，有助于对应车辆用户及时且准确作出相应的应对措施。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；
图1为本发明中实施例一的系统框图；
图2为本发明中服务器与车用尿素喷射分析模块的通信框图；
图3为本发明中实施例二的系统框图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：如图1-2所示，本发明提出的一种基于物联网的车用尿素消耗采集监测系统，包括服务器、车用尿素喷射策略执行模块、车用尿素消耗异常分析模块、车用尿素喷射监管模块以及执行反应监管模块，且服务器与车用尿素喷射策略执行模块、车用尿素消耗异常分析模块、车用尿素喷射监管模块以及执行反应监管模块均通信连接；
车用尿素喷射策略执行模块采集到车辆发动机的运行状况和尾气排放状况（主要通过相关传感器进行检测，并将检测数据通过物联网发送至车用尿素喷射策略执行模块），并基于所设定的车用尿素喷射判断策略（车用尿素喷射判断策略由车辆厂家或车辆用户事先设定并存储入服务器中）以确定是否生成车用尿素喷射指令，在生成车用尿素喷射指令时控制车用尿素进行喷射，并在车用尿素喷射过程中基于所设定的车用尿素喷射判断策略以确定是否生成停止喷射指令，在生成停止喷射指令时使车用尿素停止喷射；
车用尿素消耗异常分析模块将车辆行驶过程中的车用尿素消耗状况进行分析，以生成车用尿素消耗正常信号或车用尿素消耗异常信号，将车用尿素消耗异常信号经服务器发送至车载预警端，车载预警端接收到车用尿素消耗异常信号后发出对应预警，以提醒对应车辆用户，对应车辆用户接收到对应预警时，及时进行原因排查判定，并根据需要将车辆发动机工况进行检查，以及根据需要将车辆发动机等相关部件进行检修维护，有助于提高车用尿素的使用效率和降低环境污染，并保证车辆的安全行驶；将车用尿素消耗正常信号经服务器发送至车用尿素喷射监管模块；车用尿素消耗异常分析模块的具体运行过程如下：
在车辆的行驶过程中，采集到车辆单位时间内的车用尿素喷射频率，车用尿素喷射频率是表示单位时间喷射次数多少的数据量值，以及采集到车辆单位时间内车用尿素每次喷射过程的消耗量，将每次喷射过程的消耗量进行求和计算获取到车用尿素耗总系数；将车用尿素喷射频率与车用尿素耗总系数与预设车用喷射频率范围和预设车用尿素耗总系数范围分别进行数值比较，若车用尿素喷射频率未处于预设车用尿素喷射频率范围内或车用尿素耗总系数未处于预设车用尿素耗总系数范围内，则生成车用尿素消耗异常信号；若车用尿素喷射频率处于预设车用尿素喷射频率范围内且车用尿素耗总系数处于预设车用尿素耗总系数范围内，则生成车用尿素消耗正常信号。
服务器与车用尿素喷射分析模块通信连接，车用尿素喷射分析模块将车辆行驶过程中的车用尿素喷射过程进行车用尿素喷射判断分析，通过分析以将对应车用尿素喷射过程标记为合规喷射过程或非合格喷射过程，将对应车用尿素喷射过程的标记信息发送至服务器进行存储，以便后续进行对应车辆单位时间内的车用尿素喷射监管分析，为车用尿素喷射监管分析提供数据支撑；车用尿素喷射判断分析的具体分析过程如下：
采集到对应车用尿素喷射过程的持续时长，将持续时长与预设时序时长范围进行数值比较，若持续时长未处于预设持续时长范围内，则将对应车用尿素喷射过程标记为非合规过程；若持续时长处于预设持续时长范围内，则在对应车用尿素喷射过程中设定若干个检测时点，采集到对应检测时点的车用尿素喷射速度，将车用尿素喷射速度与预设车用尿素喷射速度范围进行数值比较，若车用尿素喷射速度位于预设车用尿素喷射速度范围内，表明对应检测时点的溶液喷射速度符合要求，则向对应检测时点赋予时点喷射符号PS-1，若车用尿素喷射速度未处于预设车用尿素喷射速度范围内，表明对应检测时点的溶液喷射速度不符合要求，则向对应检测时点赋予时点喷射符号PS-2；
将时点喷射符号PS-1所对应的检测时点数量以及时点喷射符号PS-2所对应的检测时点数量分别标记为QS1和QS2；若QS2≥QS1，表明对应喷射过程的喷射状况整体而言较差，则将对应车用尿素喷射过程标记为非合规过程；若QS2＜QS1，则通过公式QS3=QS2/（QS1+0.863）进行数值计算，且将持续时长相较于预设持续时长范围的中值的偏离值标记为喷射时偏值PQ，通过公式以及喷射时偏值PQ进行赋权求和计算以得到喷射时析值PQ；
其中，ep1、ep2、ep3为预设权重系数，ep1＞ep2＞ep3＞0；并且，喷射时析值PQ的数值大小与QS3、QS2以及喷射时偏值PQ均呈正比关系，喷射时析值PQ的数值越大，表明对应喷射过程的喷射状况越差；将喷射时析值PQ与预设喷射时析阈值进行数值比较，若喷射时析值PQ超过预设喷射时析阈值，表明对应喷射过程的喷射状况整体而言较差，则将对应车用尿素喷射过程标记为非合规过程，若喷射时析值PQ未超过预设喷射时析阈值，表明对应喷射过程的喷射状况整体而言较好，则将对应车用尿素喷射过程标记为合规过程。
车用尿素喷射监管模块接收到车用尿素消耗正常信号后将车辆行驶过程进行车用尿素喷射监管分析，据此生成车用尿素监管合格信号或车用尿素监管不合格信号，将车用尿素监管不合格信号经服务器发送至车载预警端，车载预警端接收到车用尿素监管不合格信号后发出对应预警，以便对应车辆用户及时进行车用尿素喷射部件的维修，从而保证后续使用性能，以及根据需要及时进行车辆检查以保证其行驶安全；以及将车用尿素监管合格信号经服务器发送至执行反应监管模块；车用尿素喷射监管模块的具体运行过程如下：
从服务器调取单位时间内非合规过程的数量和合规过程的数量，将非合规过程的数量与合规过程的数量进行比值计算获取到非合规比，通过公式将非合规过程的数量FS与非合规比FB进行赋权求和计算得到非合规系数FH；其中，w1、w2为预设权重系数，w2＞w1＞1；并且，非合规系数FH的数值大小与非合规过程的数量FS以及非合规比FB均呈正比关系，非合规系数FH的数值越大，表明车用尿素溶液的喷射表现越差；将车用尿素喷射频率与预设车用尿素喷射频率范围的中值进行差值计算以获取到尿素喷频差值，将车用尿素耗总系数与预设车用尿素耗总系数范围的中值进行差值计算以获取到尿素消耗差值；
通过公式将非合规系数FH、尿素喷频差值PC和尿素消耗差值XC进行归一化计算以得到消耗监管系数XG；其中，ek1、ek2、ek3为预设比例系数，且ek1、ek2、ek3的取值均大于零；并且，消耗监管系数XG的数值越大，表明车用尿素溶液的喷射监管状况越差；将消耗监管系数XG与预设消耗监管系数阈值进行数值比较，若消耗监管系数XG超过预设消耗监管系数阈值，则生成车用尿素监管异常信号，若消耗监管系数XG未超过预设消耗监管系数阈值，则生成车用尿素监管合格信号。
执行反应监管模块接收到车用尿素监管合格信号时将车辆行驶过程进行执行反应分析，通过分析以生成执行反应合格信号或执行反应不合格信号，将执行反应不合格信号经服务器发送至车载预警端，车载预警端接收到执行反应不合格信号后发出对应预警，以便对应车辆用户及时作出相应的应对措施，实现对车用尿素消耗的全面监管分析，有利于保证车用尿素使用效果；执行反应监管模块的具体运行过程如下：
采集到单位时间内车用尿素喷射策略执行模块控制每次车用尿素喷射过程的车用尿素喷射指令生成时刻以及停止喷射指令生成时刻，并采集到对应车用尿素喷射过程的实际喷射开始时刻以及实际喷射停止时刻，将对应车用尿素喷射过程的车用尿素喷射指令生成时刻与实际喷射开始时刻进行时间差计算以得到喷始反应时长，将对应车用尿素喷射过程的停止喷射指令生成时刻与实际喷射停止时刻进行时间差计算以得到喷末反应时长；需要说明的是，喷始反应时长和喷末反应时长的数值越大，表明对应喷射过程的反应状况越差；
将车辆单位时间内的所有喷始反应时长进行均值计算和方差计算以得到喷始反应均值和喷始反应分散值，同理获取到喷末反应均值和喷末反应分散值；喷始反应分散值是表示单位时间内每次喷射开始反应状况偏差程度的数据量值，喷末反应分散值是表示单位时间内每次喷射结束反应状况偏差程度的数据量值；将喷始反应均值和喷始反应分散值与预设喷始反应均值阈值和预设喷始反应分散值阈值分别进行数值比较，以及将喷末反应均值和喷末反应分散值与预设喷末反应均值阈值和预设喷末反应分散值阈值分别进行数值比较；
若喷始反应均值超过预设喷始反应均值阈值且喷始反应分散值未超过预设喷始反应分散值阈值或喷末反应均值超过预设喷末反应均值阈值且喷末反应分散值未超过预设喷末反应分散值阈值，表明单位时间内喷射反应状况整体而言较差，则生成执行反应不合格信号；若喷始反应均值未超过预设喷始反应均值阈值且喷始反应分散值未超过预设喷始反应分散值阈值或喷末反应均值未超过预设喷末反应均值阈值且喷末反应分散值未超过预设喷末反应分散值阈值，表明单位时间内喷射反应状况整体而言较好，则生成执行反应合格信号；
其余情况则进行反应细化分析，具体为：通过公式将对应车用尿素喷射过程的喷始反应时长SF和喷末反应时长MF进行数值计算以得到喷射反应系数PF，其中，hp1、hp2为预设权重系数，hp1＞hp2＞0；并且，喷射反应系数PF的数值越大，表明对应喷射过程的反应状况越差；以时间为X轴、喷射反应系数为Y轴建立位于第一象限的直角坐标系，按照时间顺序将车辆单位时间内的喷射反应系数标入直角坐标系中以形成若干个反应坐标点；在直角坐标系中作平行于X轴的反应评估直线，反应评估直线的Y轴坐标值为预设喷射反应系数阈值，预设喷射反应系数阈值的取值大于零；
将位于反应评估直线上方的反应坐标点标记为迟缓坐标点，并将位于反应评估直线下方的反应坐标点标记为敏捷坐标点，以迟缓坐标点为端点作垂直于反应评估直线的线段，并将对应线段的长度标记为迟缓表现值；将所有迟缓表现值进行求和计算并取均值以得到迟缓均值，将迟缓坐标点的数量与敏捷坐标点的数量进行比值计算以得到迟缓比；通过公式将迟缓比YB、迟缓均值YZ和迟缓坐标点的数量YT进行归一化计算，通过计算以得到细化分析值XF；
其中，eq1、eq2、eq3为预设权重系数，eq1、eq2、eq3的取值均大于零，且eq1＞eq3＞eq2＞0；需要说明的是，细化分析值XF的数值大小与迟缓比YB、迟缓均值YZ和迟缓坐标点的数量YT均呈正比关系，细化分析值XF的数值越大，表明单位时间内喷射反应状况整体而言越差；将细化分析值XF与预设细化分析阈值进行数值比较，若细化分析值XF超过预设细化分析阈值，表明单位时间内喷射反应状况整体而言较差，则生成执行反应不合格信号；若细化分析值XF未超过预设细化分析阈值，表明单位时间内喷射反应状况整体而言较好，则生成执行反应合格信号。
实施例二：如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，服务器与车用尿素质量检测评估模块通信连接，车用尿素质量检测评估模块将对应车辆中所储存车用尿素溶液进行实时检测分析，通过分析以生成尿素质量合格信号或尿素质量不合格信号，将尿素质量不合格信号经服务器发送至车载预警端，车载预警端接收到尿素质量不合格信号后发出对应预警，以提醒对应车辆用户及时进行检测，并根据需要进行车辆尿素溶液的更换，从而保证车辆尾气处理效果和车辆发动机的安全稳定运行，避免因车用尿素质量问题而加大车辆行驶风险；实时检测分析的具体分析过程如下：
采集到对应车辆中所储存车用尿素溶液的酸碱度数据以及颗粒粒径数据，其中，酸碱度数据是表示车用尿素溶液pH值大小的数据量值，车用尿素溶液过于酸性或过于碱性均会对尿素喷射系统、尾气处理系统等造成腐蚀或损坏；颗粒粒径数据是表示车用尿素溶液中尿素颗粒尺寸大小的数据量值，尿素颗粒尺寸过大或过小均会影响使用效果；将预设适宜酸碱度数据范围的最大值和最小值进行数值计算以得到酸碱度判定值，同理获取到颗粒粒径判定值，将酸碱度数据与酸碱度判定值进行差值计算并取绝对值以得到酸碱度系数，将颗粒粒径数据与颗粒粒径判定值进行差值计算并取绝对值以得到颗粒粒径系数；
以及采集到对应车辆中所储存车用尿素溶液的尿素浓度量值和尿素纯度量值，其中，尿素浓度量值是表示单位容积尿素含量大小的数据量值，单位容积尿素含量越大，则尿素浓度量值的数值越大；尿素纯度量值是表示溶液中尿素纯净度的数据量值，单位容积尿素溶液中杂质越少，则尿素纯度量值的数值越大；通过归一化分析公式将酸碱度系数SJ、颗粒粒径系数KJ、尿素浓度量值ND和尿素纯度量值CD进行归一化计算以得到尿素质量系数ZX；
其中，a1、a2、a3、a4为预设比例系数，且a1、a2、a3、a4的取值均大于零；并且，尿素质量系数ZX的数值越大，则表明尿素溶液质量越好，尿素溶液存在质量异常的可能性越小；将尿素质量系数ZX与预设尿素质量系数阈值进行数值比较，若尿素质量系数ZX超过预设尿素质量系数阈值，表明对应检测时刻车用尿素溶液不存在质量问题，则生成尿素质量合格信号；若尿素质量系数ZX未超过预设尿素质量系数阈值，表明对应检测时刻车用尿素溶液存在质量问题，则生成尿素质量不合格信号。
本发明的工作原理：本发明在使用时，通过车用尿素质量检测评估模块将对应车辆中所储存车用尿素溶液进行实时检测分析，据此以生成尿素质量合格信号或尿素质量不合格信号，车载预警端接收到尿素质量不合格信号后发出对应预警，车用尿素消耗异常分析模块将车辆行驶过程中的车用尿素消耗状况进行分析，以生成车用尿素消耗正常信号或车用尿素消耗异常信号，车载预警端接收到车用尿素消耗异常信号后发出对应预警，以提醒对应车辆用户，能够准确反馈车用尿素溶液的消耗异常状况和质量状况；且在生成车用尿素消耗正常信号时通过车用尿素喷射监管模块将车辆行驶过程进行车用尿素喷射监管分析，据此生成车用尿素监管合格信号或车用尿素监管不合格信号，车载预警端接收到车用尿素监管不合格信号后发出对应预警；在生成车用尿素监管合格信号时通过执行反应监管模块将车辆行驶过程进行执行反应分析，通过分析以生成执行反应合格信号或执行反应不合格信号，将执行反应不合格信号经服务器发送至车载预警端，车载预警端接收到执行反应不合格信号后发出对应预警，以便对应车辆用户及时作出相应的应对措施，实现对车用尿素消耗的全面监管分析，有助于对应车辆用户及时且准确作出相应的应对措施。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。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 (6)
1.一种基于物联网的车用尿素消耗采集监测系统，其特征在于，包括服务器、车用尿素喷射策略执行模块、车用尿素质量检测评估模块、车用尿素消耗异常分析模块、车用尿素喷射监管模块以及执行反应监管模块；
车用尿素喷射策略执行模块采集到车辆发动机的运行状况和尾气排放状况，并基于所设定的车用尿素喷射判断策略以确定是否生成车用尿素喷射指令，在生成车用尿素喷射指令时控制车用尿素进行喷射，并在车用尿素喷射过程中基于所设定的车用尿素喷射判断策略以确定是否生成停止喷射指令，在生成停止喷射指令时使车用尿素停止喷射；
车用尿素质量检测评估模块将对应车辆中所储存车用尿素溶液进行实时检测分析，通过分析以生成尿素质量合格信号或尿素质量不合格信号，将尿素质量不合格信号经服务器发送至车载预警端；车用尿素消耗异常分析模块将车辆行驶过程中的车用尿素消耗状况进行分析，以生成车用尿素消耗正常信号或车用尿素消耗异常信号，将车用尿素消耗异常信号经服务器发送至车载预警端，以及将车用尿素消耗正常信号经服务器发送至车用尿素喷射监管模块；
车用尿素喷射监管模块接收到车用尿素消耗正常信号后将车辆行驶过程进行车用尿素喷射监管分析，据此生成车用尿素监管合格信号或车用尿素监管不合格信号，将车用尿素监管不合格信号经服务器发送至车载预警端，将车用尿素监管合格信号经服务器发送至执行反应监管模块；执行反应监管模块接收到车用尿素监管合格信号时将车辆行驶过程进行执行反应分析，通过分析以生成执行反应合格信号或执行反应不合格信号，将执行反应不合格信号经服务器发送至车载预警端；车载预警端接收到尿素质量不合格信号、车用尿素消耗异常信号、车用尿素监管不合格信号或执行反应不合格信号后发出对应预警；
车用尿素喷射监管模块的具体运行过程包括：
从服务器调取单位时间内非合规过程的数量和合规过程的数量，将非合规过程的数量与合规过程的数量进行比值计算获取到非合规比，通过公式将非合规过程的数量FS与非合规比FB进行赋权求和计算得到非合规系数FH；其中，w1、w2为预设权重系数，w2＞w1＞1；将车用尿素喷射频率与预设车用尿素喷射频率范围的中值进行差值计算以获取到尿素喷频差值，将车用尿素耗总系数与预设车用尿素耗总系数范围的中值进行差值计算以获取到尿素消耗差值；
通过公式将非合规系数FH、尿素喷频差值PC和尿素消耗差值XC进行归一化计算以得到消耗监管系数XG；其中，ek1、ek2、ek3为预设比例系数，且ek1、ek2、ek3的取值均大于零；若消耗监管系数超过预设消耗监管系数阈值，则生成车用尿素监管异常信号，若消耗监管系数未超过预设消耗监管系数阈值，则生成车用尿素监管合格信号；将车用尿素监管合格信号经服务器发送至执行反应监管模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的车用尿素消耗采集监测系统，其特征在于，车用尿素消耗异常分析模块的具体运行过程包括：
在车辆的行驶过程中，采集到车辆单位时间内的车用尿素喷射频率，以及采集到车辆单位时间内车用尿素每次喷射过程的消耗量，将每次喷射过程的消耗量进行求和计算获取到车用尿素耗总系数；若车用尿素喷射频率未处于预设车用尿素喷射频率范围内或车用尿素耗总系数未处于预设车用尿素耗总系数范围内，则生成车用尿素消耗异常信号；若车用尿素喷射频率处于预设车用尿素喷射频率范围内且车用尿素耗总系数处于预设车用尿素耗总系数范围内，则生成车用尿素消耗正常信号，并将车用尿素消耗正常信号经服务器发送至车用尿素喷射监管模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的车用尿素消耗采集监测系统，其特征在于，服务器与车用尿素喷射分析模块通信连接，车用尿素喷射分析模块将车辆行驶过程中的车用尿素喷射过程进行车用尿素喷射判断分析，通过分析以将对应车用尿素喷射过程标记为合规喷射过程或非合格喷射过程，将对应车用尿素喷射过程的标记信息发送至服务器进行存储；车用尿素喷射判断分析的具体分析过程如下：
采集到对应车用尿素喷射过程的持续时长，将持续时长与预设时序时长范围进行数值比较，若持续时长未处于预设持续时长范围内，则将对应车用尿素喷射过程标记为非合规过程；若持续时长处于预设持续时长范围内，则在对应车用尿素喷射过程中设定若干个检测时点，采集到对应检测时点的车用尿素喷射速度，若车用尿素喷射速度位于预设车用尿素喷射速度范围内，则向对应检测时点赋予时点喷射符号PS-1，若车用尿素喷射速度未处于预设车用尿素喷射速度范围内，则向对应检测时点赋予时点喷射符号PS-2；
将时点喷射符号PS-1所对应的检测时点数量以及时点喷射符号PS-2所对应的检测时点数量分别标记为QS1和QS2，若QS2≥QS1，则将对应车用尿素喷射过程标记为非合规过程，若QS2＜QS1，则通过公式QS3=QS2/（QS1+0.863）进行数值计算，且将持续时长相较于预设持续时长范围的中值的偏离值标记为喷射时偏值，将QS3、QS2以及喷射时偏值进行赋权求和计算以得到喷射时析值；若喷射时析值超过预设喷射时析阈值，则将对应车用尿素喷射过程标记为非合规过程，若喷射时析值未超过预设喷射时析阈值，则将对应车用尿素喷射过程标记为合规过程。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的车用尿素消耗采集监测系统，其特征在于，执行反应监管模块的具体运行过程包括：
采集到单位时间内车用尿素喷射策略执行模块控制每次车用尿素喷射过程的车用尿素喷射指令生成时刻以及停止喷射指令生成时刻，并采集到对应车用尿素喷射过程的实际喷射开始时刻以及实际喷射停止时刻，将对应车用尿素喷射过程的车用尿素喷射指令生成时刻与实际喷射开始时刻进行时间差计算以得到喷始反应时长，将对应车用尿素喷射过程的停止喷射指令生成时刻与实际喷射停止时刻进行时间差计算以得到喷末反应时长；将车辆单位时间内的所有喷始反应时长进行均值计算和方差计算以得到喷始反应均值和喷始反应分散值，同理获取到喷末反应均值和喷末反应分散值；
若喷始反应均值超过预设喷始反应均值阈值且喷始反应分散值未超过预设喷始反应分散值阈值或喷末反应均值超过预设喷末反应均值阈值且喷末反应分散值未超过预设喷末反应分散值阈值，则生成执行反应不合格信号；若喷始反应均值未超过预设喷始反应均值阈值且喷始反应分散值未超过预设喷始反应分散值阈值或喷末反应均值未超过预设喷末反应均值阈值且喷末反应分散值未超过预设喷末反应分散值阈值，则生成执行反应合格信号；其余情况则进行反应细化分析。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的车用尿素消耗采集监测系统，其特征在于，实时检测分析的具体分析过程如下：
采集到对应车辆中所储存车用尿素溶液的酸碱度数据以及颗粒粒径数据，将预设适宜酸碱度数据范围的最大值和最小值进行数值计算以得到酸碱度判定值，同理获取到颗粒粒径判定值，将酸碱度数据与酸碱度判定值进行差值计算并取绝对值以得到酸碱度系数，将颗粒粒径数据与颗粒粒径判定值进行差值计算并取绝对值以得到颗粒粒径系数；
以及采集到对应车辆中所储存车用尿素溶液的尿素浓度量值和尿素纯度量值，将酸碱度系数、颗粒粒径系数、尿素浓度量值和尿素纯度量值进行归一化计算以得到尿素质量系数；若尿素质量系数超过预设尿素质量系数阈值，则生成尿素质量合格信号，若尿素质量系数未超过预设尿素质量系数阈值，则生成尿素质量不合格信号。
6.根据权利要求4所述的一种基于物联网的车用尿素消耗采集监测系统，其特征在于，反应细化分析的具体分析过程如下：
将对应车用尿素喷射过程的喷始反应时长和喷末反应时长进行数值计算以得到喷射反应系数，以时间为X轴、喷射反应系数为Y轴建立位于第一象限的直角坐标系，按照时间顺序将车辆单位时间内的喷射反应系数标入直角坐标系中以形成若干个反应坐标点；在直角坐标系中作平行于X轴的反应评估直线，反应评估直线的Y轴坐标值为预设喷射反应系数阈值；将位于反应评估直线上方的反应坐标点标记为迟缓坐标点，并将位于反应评估直线下方的反应坐标点标记为敏捷坐标点，以迟缓坐标点为端点作垂直于反应评估直线的线段并将对应线段的长度标记为迟缓表现值；
将所有迟缓表现值进行求和计算并取均值以得到迟缓均值，将迟缓坐标点的数量与敏捷坐标点的数量进行比值计算以得到迟缓比，通过公式将迟缓比YB、迟缓均值YZ和迟缓坐标点的数量YT进行归一化计算，通过计算以得到细化分析值XF；其中，eq1、eq2、eq3为预设权重系数，eq1、eq2、eq3的取值均大于零，且eq1＞eq3＞eq2＞0；若细化分析值超过预设细化分析阈值，则生成执行反应不合格信号，若细化分析值未超过预设细化分析阈值，则生成执行反应合格信号。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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