CN1932887A

CN1932887A - 一种车载型装备信息监控系统

Info

Publication number: CN1932887A
Application number: CN 200610113689
Authority: CN
Inventors: 史长虹; 张相洪; 何永水; 王新全; 李燕军; 刘永新
Original assignee: Quartermaster Research Institute of General Logistics Department of CPLA
Current assignee: Quartermaster Research Institute of General Logistics Department of CPLA
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2007-03-21
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: CN100557643C

Abstract

本发明涉及一种车载型装备信息监控系统。该系统包括：一PC/104总线型数据采集装置，包括堆栈式PC，与堆栈式PC连接的数据采集模块、存储模块、CAN总线模块、显示装置、输入装置及电源，堆栈式PC安装有监测管理软件及卫星定位通讯系统软件，用于对改装车的上装设备信号及车辆的各种状态参数进行采集、处理、监控，以及对车辆定位通讯、维修使用管理、无线网络传输、自动导航、音视频播放的管理；一强电调理板，用于将改装车的上装设备发出的多种形式的信号调理为数字信号，并将调理后的数字信号输入数据采集模块；一控制/报警器，其与数据采集模块连接，以输出控制信号及报警信号；一定位通讯模块，其与堆栈式PC连接，以通过卫星测定车辆的实时定位信息。

Description

一种车载型装备信息监控系统

技术领域

本发明涉及一种车载型装备信息监控系统，属于汽车电子设备技术领域。

背景技术

随着汽车电子技术的不断发展，对车况监测和故障诊断的要求逐渐提高，加之汽车智能导航、音视频播放等应用越来越多，需要系统提供日益强大的数据处理、计算、信息管理能力。

现有的用于车况监测和故障诊断的汽车电子系统，大多基于单片机进行设计，通过屏幕显示文字或图形；以CAN接口作为车况信息来源，通过整车CAN总线，获得车辆的各种状态参数；以键盘或者触摸屏实现人机交互。随着嵌入式系统的广泛推广，可利用其取代单片机完成车况监测和故障诊断的应用。但目前该应用主要针对的仍然是车辆自身状况，并且依旧通过屏幕显示文字或图形；以CAN接口作为车况信息来源，通过整车CAN总线，获得车辆的各种状态参数；以键盘或者触摸屏实现人机交互，因而对车辆监测及故障诊断的功能扩展有限。此外，系统在车辆运行、使用、维修管理方面功能有待加强。

目前开发了多种后勤保障车，如炊事车、发电车、水处理车、洗涤车、主食车、副食车等，以满足野外活动时的后勤生活必需。这些改装车上的装备主要选型自通用设备，设备本身不具有信息输出接口，无法联入整车CAN网络，因而不能通过CAN总线直接传输信息，难以按照现有解决方案实现车载设备的状态监测诊断。

为了检测改装车上各种装备的状态，及时发现并排除故障原因，控制协调多辆改装车的运行，加强对后勤保障车的使用维修管理，需要开发功能更为强大的车载型装备信息监控系统。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种车载型装备信息监控系统，其可实现对车载上装设备的状态监控及故障诊断，检测、记录车辆的运行状况，并在发生故障时及时报警；还具有车辆定位通讯、维修使用管理、无线网络传输、自动导航、音视频播放等扩展功能。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种车载型装备信息监控系统，其特征在于包括：一PC/104总线型数据采集装置，包括堆栈式PC，与所述堆栈式PC连接的数据采集模块、存储模块、CAN总线模块、显示装置、输入装置及电源，所述堆栈式PC安装有监测管理软件及卫星定位通讯系统软件，用于对改装车的上装设备信号及车辆的各种状态参数进行采集、处理、监控，以及对车辆定位通讯、维修使用管理、无线网络传输、自动导航、音视频播放的管理；一强电调理板，用于将改装车的上装设备发出的多种形式的信号调理为数字信号，并将调理后的数字信号输入所述数据采集模块；一控制/报警器，其与所述数据采集模块连接，以输出控制信号及报警信号；一定位通讯模块，其与所述堆栈式PC连接，以通过卫星测定车辆的实时定位信息。

上述本发明的技术方案中，所述强电调理板包括一个可编程逻辑器件，用于输入信号的逻辑判断；一个三端稳压块，为所述可编程逻辑器件供电；多个电容器件，对所述三端稳压块输出的电源滤波；多个光耦隔离器件，设置在数字信号输入所述可编程逻辑器件的端口之前，用于输入电压与输出电压之间的隔离；多个降压电阻，连接在所述光耦隔离器件之前，将输入的强电信号降压；多个电容器件，与所述光耦隔离器件并联设置于所述可编程逻辑器件的信号输入端口，用于增强输入信号的抗干扰能力；多个采样处理电阻，用于对输入的模拟信号进行采样处理；一个三极管，接受所述可编程逻辑器件输出的指令，驱动所述报警器鸣叫。

以上所述本发明的技术方案中，所述堆栈式PC、数据采集模块、CAN总线模块及电源均为PC/104总线型板卡。

以上所述本发明的技术方案中，所述显示装置还带有一块高压板，用于提供显示装置所需的高压交流电，利用电源提供的5V直流电压完成显示屏的亮度控制。

以上所述本发明的技术方案中，还包括一PC104总线结构的视频转换模块，与所述堆栈式PC连接。

以上所述本发明的技术方案中，还包括一PC104总线结构的无线网络模块，与所述堆栈式PC连接。

采用上述技术方案，本发明具有以下优点：

1、本发明不仅可以监测诊断车况，而且可以针对车载上装设备状态进行监控及故障诊断、记录、报警。还具备车辆定位通讯、维修使用管理、无线网络传输、自动导航、音视频播放等扩展功能。

2、本发明的硬件结构采用PC/104总线结构，这种堆栈式PC的功能与传统PC机完全兼容，软件资源丰富，便于扩展和系统升级。此外，所有板卡均具有开放的高可靠性工业规范，且为标准尺寸的小型嵌入式板卡，因而功耗低、产生热量小、模块互换性强、体积小巧，连接可靠，抗振性强，适用于野外崎岖不平的路况，完全满足车载电子设备的要求。

附图说明

图1是本发明的结构框图

图2是本发明的原理图

图3是本发明强电调理板的原理图

图4是本发明的工作流程图

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明所提供的一种车载型装备信息监控系统，其包括一PC/104总线型数据采集装置1，其中设置有电源模块2、数据采集模块3、存储模块4、堆栈式PC5，CAN总线模块6，显示装置7，输入装置8。本发明还包括强电调理板9，视频转换模块10，定位通讯模块11，无线网络模块12，控制/报警装置13。如图2所示，本发明把车载设备的多种信号通过强电调理板9进行信号调理，再输入数据采集模块3进行A/D转换，转换为可被堆栈式PC5识别的数字信号，输入其中进行处理。堆栈式PC5根据输入的信息处理后发出的指令，又通过数据采集模块3转换为模拟信号，由控制/报警装置13执行指令。同时，堆栈式PC5所接收到的信息及所发出的信息均可通过显示装置8同步显示，并可由打印装置打印出来。

如图1所示，PC/104总线型数据采集装置1采用嵌入式PC/104总线结构，符合IEEE定义的嵌入式系统应用标准。PC/104总线型数据采集装置1包括一堆栈式PC5，电源模块2、数据模块3、存储模块4、CAN总线模块6、显示装置7及输入装置8均与其连接。

PC/104总线型数据采集装置1与传统PC在操作系统、应用软件及开发工具等方面完全兼容，同时可以支持对PCI总线的控制。PC/104总线型数据采集装置1采用PC104总线结构，这种堆栈式总线的连接是通过上层的针和下层的孔相互咬和相连，这样的层叠封装方式不仅具有极好的抗震性，可满足越野路况对工控机的抗震要求，而且，其还具有体积小巧，结构紧凑，板卡尺寸标准，互换性强，便于系统扩展和升级的特点，再加上嵌入式板卡功耗低，产生热量少，总线驱动电流仅4mA。与现有工控机相比，堆栈式工控机的这些特点，均可满足车载电子设备的要求。

电源模块2根据车辆供电方式进行选择，既可为PC104电源模块、也可为通用开关电源，为各模块提供电力。

数据采集模块3，为PC/104、PC/104+型板卡，连接在堆栈式PC5的数据输入端口。其具有模拟量输入/输出、数字量输入/输出功能，其采集经强电调理板9调理输出的各个设备的信号，还可采集部分无需调理的信号，如水箱水位、油箱油位等信号，再将各信息输入堆栈式PC 5中进行数据处理，如炊事车的温度信号、油量信号、洗涤车的流量信号等。数据采集模块3还可将堆栈式PC5发出的控制信号反馈给控制/报警装置13，以执行堆栈式PC5发出的指令。

存储模块4，连接堆栈式PC5。其采用体积小，抗震性强，通用性、互换性好的存储设备，如常见的CF卡，存储各个设备的信息，如故障信息，包括发生了几次故障、故障性质以及设备使用时间等信息。

堆栈式PC5为PC/104、PC/104+型板卡，可单+5V供电工作，属于嵌入式ALL-in-one电脑主机板，集成多种IT设备通用端口，适合运行Windows/Linux/Dos/OS2等多种操作系统。堆栈式PC5中安装有装备信息监控管理程序，该软件的功能主要有三项：一是对饮食装备状态进行监测、记录、故障报警；二是查询和拷贝饮食装备部分勤务管理信息的电子版，包括装备操作说明文件，装备编号、出厂日期、投入使用时间等基本信息，以及炊事作业菜谱、洗涤说明，装备水、油储量等保障信息、装备使用故障信息；三是调用北斗/GPS卫星定位通讯系统软件。

CAN总线模块6为PC/104、PC/104+型板卡，连接堆栈式PC5。其作为车况信息来源，可以将车辆的各种状态参数提供给堆栈式PC，实现整车车况监测和故障诊断。

显示装置7，连接于堆栈式PC5的显示端口。其为适合车用的小型显示设备，如小屏幕液晶显示器，以实现实时监控，及时了解故障状况，同时还可查阅炊事作业菜谱，装备中水、油储量等保障信息，明确车况。显示装置7还可以带有一块高压板(图中未示)，用于提供显示装置7所需的高压交流电，利用电源提供的5V直流电压完成显示屏的亮度控制(此为成熟技术，且并非是本发明的重点，故不予详述)。

输入装置8，为定制的可激活相应程序的专用键盘，每一按键对应一个检测程序或检测界面，使用便捷，可满足对车载监控系统的快速便利性要求。并在系统的USB、PS/2等I/O接口处于关断状态时，在需要使用上述接口时，可通过预先在键盘上的某些键(如监测、帮助等键)输入特定密码，首先激活接口，而后进行相关操作。

强电调理板9，如图3所示，其为PC/104型板卡。强电调理板9包括一个可编程逻辑器件U30，采用XC95144XL型芯片，用于输入信号的逻辑判断；一个三端稳压块U21，采用LM1117-3.3，为可编程逻辑器件U30供电；多个电容器件CC1～CC7，对三端稳压块U21输出的电源滤波；多个光耦隔离器件U1～U20，采用5950型芯片，设置在数字信号输入可编程逻辑器件U30的端口之前，用于输入电压与输出电压之间的隔离；多个降压电阻R21～R60，连接在光耦隔离器件U1～U20之前，将输入的强电信号降压；多个电容器件C1～C20，与光耦隔离器件U1～U20并联设置于可编程逻辑器件U30的信号输入端口，用于增强输入信号的抗干扰能力；多个采样处理电阻RS1～RS7，用于对输入的模拟信号进行采样处理；一个三极管Q1，采用C1815，接受可编程逻辑器件U30输出的指令，用于驱动报警器鸣叫。强电调理板9可将输入的多种有源电压信号调理为数字信号，如将380V、220V、48V、24V有源电压信号通过光电隔离及逻辑转换调理为数字输出信号，并可将模拟电流信号转换为模拟电压信号。本实施例可将0～20mA电流模拟信号转换为电压信号。强电调理板9通过导线连接车辆的各个设备，如燃烧器、蒸箱、醒箱、饼铛、自发电设备、水处理设备等，将输入的信号经调理后输入数据采集模块3。

视频转换模块10、无线网络模块12等均为根据系统需要扩展的各种PC/104型功能板卡。其用于采集外部视频信号，传输给堆栈式PC5。可以直接从市场上购得，或可从厂家按需要定制。

定位通讯模块11，是为了保障野外活动的安全，可以选择安装北斗/GPS卫星定位通讯系统。通过堆栈式PC5内的北斗/GPS卫星定位通讯软件，实现卫星定位及通讯的功能。

无线网络模块12，为PC/104型板卡，其可通过网络传送发送数据。

控制/报警装置13，为控制继电器及报警装置，其中的控制继电器用于执行堆栈式PC5发出的指令，报警装置则为常见的声、光报警装置。

堆栈式PC5还可通过串口通讯实现对PLC等现场级控制器的监控管理；通过网口，并口等其他通用接口实现相应的通讯功能。

如图2所示，本发明将输入信号经强电调理板9进行信号调理之后，通过数据采集模块3进行信号的A/D采集后输入堆栈式PC5进行信号处理，视频转换模块10采集的图像信号也同时输入堆栈式PC5进行处理。堆栈式PC5处理的结果一方面可以通过显示装置7从屏幕上显示出来，便于操作者掌握车辆状况，同时可通过输入装置8输入指令，由堆栈式PC5将指令通过数据采集模块3进行A/D转换，将指令传送至控制/报警装置13，以控制继电器的动作。而一旦输入的数据出现了非正常数值，堆栈式PC5会迅速过数据采集模块3指挥控制/报警装置13发出警报。堆栈式PC5可将全部过程及数据存入存储模块4中，必要时，还可通过打印装置进行打印。无线网络模块12与定位通讯模块11则可保证本发明与外界的联络。

下面以洗涤车为例，说明本发明的工作过程。

如图4所示，本发明的工作过程如下：

第一步，开机：将监控系统的电源开关打到“ON”，系统开始运行。

第二步，系统启动：当显示屏上出现专门定制的桌面，并且鼠标被隐藏时，表明系统启动完毕。

第三步，功能选择：通过监控系统自带按键，选择执行“监测”、“帮助”、“储能”或“其他”等功能。

第四步，帮助：查询操作说明文档资料。

系统启动后，若需首先查询操作说明文档资料，则依次按下“帮助”及“确定”两键，进入“文档目录”界面。此时，按“上翻”或“下翻”键选择所需查看的章节，然后按“确定”进入该章节。若要退出所选章节，则按下“取消”键。如想查看其它章节，则再次按“帮助”键，重复以上操作。

第五步，其他：查询装备档案、菜谱等文档资料，拷贝装备使用状况历史记录。

如果需要查询装备档案、菜谱等文档资料，则按下“其它”键进入该界面，再通过“上翻”或“下翻”键选择。按下“确定”键进入所选内容，按下“取消”键则退出。

如果需要拷贝装备使用状况历史记录，也通过“上翻”或“下翻”键选定，并按下“确定”键进入所选界面。此时系统提示输入USB端口激活密码，若密码正确，则USB端口被激活。可以插入USB存储设备完成拷贝，也可连接带有USB端口的外设，如打印机、摄像头等。

第六步，储能：查询装备自带的水，油等消耗品数量。

第七步，监测：选择执行装备状态监测、诊断及故障报警功能。

当按下“监测”键一次，系统提示“进入监测界面将无法打开其他界面，是否进入？”如果继续按下“确定”键，则系统进入装备状态监测界面。如果按下“取消”键，则系统维持初始状态，可以进入下一步选择。

当系统处于监测界面时，若监测到装备状态故障，会出现声音报警，同时界面上相关信息发生闪烁，以提示操作者注意。在这种情况下，第二次按下“监测”键，可以查询故障原因及其处理方式。处理完毕后故障指示会消失。第三次按下“监测”钮，系统将进入“北斗卫星通讯”界面，利用预装于系统中的应用软件，实现与北斗卫星定位通讯平台的即时通讯。第四次按下“监测”键，系统重新返回监测界面。

第八步，关机：将监控系统的电源开关打到“OFF”，系统结束运行。

以上所述，为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并不能以此来限制本发明的专利保护范围。本发明所采用的堆栈式PC、微控制器及各种微型芯片除可以采用上文中所公开的型号，还可以采用本领域任何公知的可以实现相同功能的堆栈式PC、微控制器及微型芯片。

Claims

1、一种车载型装备信息监控系统，其特征在于包括：

一PC/104总线型数据采集装置，包括堆栈式PC，与所述堆栈式PC连接的数据采集模块、存储模块、CAN总线模块、显示装置、输入装置及电源，所述堆栈式PC安装有监测管理软件及卫星定位通讯系统软件，用于对改装车的上装设备信号及车辆的各种状态参数进行采集、处理、监控，以及对车辆定位通讯、维修使用管理、无线网络传输、自动导航、音视频播放的管理；

一强电调理板，用于将改装车的上装设备发出的多种形式的信号调理为数字信号，并将调理后的数字信号输入所述数据采集模块；

一控制/报警器，其与所述数据采集模块连接，以输出控制信号及报警信号；

一定位通讯模块，其与所述堆栈式PC连接，以通过卫星测定车辆的实时定位信息。

2、如权利要求1所述一种车载型装备信息监控系统，其特征在于：所述强电调理板包括一个可编程逻辑器件，用于输入信号的逻辑判断；一个三端稳压块，为所述可编程逻辑器件供电；多个电容器件，对所述三端稳压块输出的电源滤波；多个光耦隔离器件，设置在数字信号输入所述可编程逻辑器件的端口之前，用于输入电压与输出电压之间的隔离；多个降压电阻，连接在所述光耦隔离器件之前，将输入的强电信号降压；多个电容器件，与所述光耦隔离器件并联设置于所述可编程逻辑器件的信号输入端口，用于增强输入信号的抗干扰能力；多个采样处理电阻，用于对输入的模拟信号进行采样处理；一个三极管，接受所述可编程逻辑器件输出的指令，驱动所述报警器鸣叫。

3、如权利要求1所述一种车载型装备信息监控系统，其特征在于：所述堆栈式PC、数据采集模块、CAN总线模块及电源均为PC/104总线型板卡。

4、如权利要求1所述一种车载型装备信息监控系统，其特征在于：所述显示装置还带有一块高压板，用于提供显示装置所需的高压交流电，利用电源提供的5V直流电压完成显示屏的亮度控制。

5、如权利要求1或2或3或4所述一种车载型装备信息监控系统，其特征在于：还包括一PC104总线结构的视频转换模块，与所述堆栈式PC连接。

6、如权利要求1或2或3或4所述一种车载型装备信息监控系统，其特征在于：还包括一PC104总线结构的无线网络模块，与所述堆栈式PC连接。