CN212364846U - 工程机械在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工程机械在线监测系统，其包括与工程机械连接的电源管理模块，采集工程机械发动机运行参数的ECU参数采集模块，安装于工程机械的排气管道中、采集工程机械尾气中污染物的污染物采集模块及对采集的发动机运行参数和污染物进行存储的数据管理模块；ECU参数采集模块、污染物采集模块及安装在工程机械上的GPS定位模块均与电源管理模块和数据管理模块连接；数据管理模块与通信管理模块连接，并通过通信管理模块与设置于车辆监管部门处的远程监测模块连接。

Description

工程机械在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及车辆运行状态监测技术，具体涉及工程机械在线监测系统。

背景技术

随着经济水平的高速发展，机动车保有量近年来呈现迅猛增加趋势，移动源尾气排放已经成为大气污染的重要来源，根据相关污染物来源解析结果显示，重型载货汽车以及工程机械的氮氧化物与颗粒物排放量是机动车排放两项污染物的重要来源，通过对重型载货汽车以及工程机械加装后处理装置能够有效控制氮氧化物和颗粒物的排放，做好前端污染物排放控制的同时，做好后端排放的监管对实现污染物的有效减排尤为重要。

目前针对重型柴油载货车的排放监管，主要集中在一年一度的年审以及环保部门开展的路检路查工作，该项工作不能够实时的反映车辆在不同工况下的实际排放情况，且耗费大量的人力物力。现有的移动源尾气在线监测与污染物采样系统采用五气分析仪进行CO、CO₂、NO、O₂、THC浓度的实时监测，同时利用采样系统对颗粒物进行稀释采样，完成对颗粒物的元素与离子成分分析以及颗粒物OC/EC和特定有机物分析。

上述在线监测系统主要用于汽车尾气的排放情况进行采集，而采集的数据车辆管理部门不能实现对工程机械的排放情况进行准确判断。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的工程机械在线监测系统解决了现有在线监测系统仅能实现尾气中污染物数据采集的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：

提供一种工程机械在线监测系统，其包括与工程机械连接的电源管理模块，采集工程机械发动机运行参数的ECU参数采集模块，安装于工程机械的排气管道中、采集工程机械尾气中污染物的污染物采集模块及对采集的发动机运行参数和污染物进行存储的数据管理模块；

ECU参数采集模块、污染物采集模块及安装在工程机械上的GPS定位模块均与电源管理模块和数据管理模块连接；数据管理模块与通信管理模块连接，并通过通信管理模块与设置于车辆监管部门处的远程监测模块连接。

本实用新型的有益效果为：本方案的在线监测系统通过ECU参数采集模块和污染物采集模块相互结合，能够将工程机械的运行参数和排放的污染物进行采集，通过数据管理模块进行存储，并可通过通信管理模块进行数据上传，以便于车辆监管部门基于采集的数据对高排放工程机械进行甄别判定、划分标记，对治理高污染工程机械有一定指导作用。

设置的GPS定位模块，能够对实时位置进行获取，并经数据管理模块和通信管理模块进行上传，以便于车辆监管部门对机械工程的具体情况实现可追溯跟踪。

附图说明

图1为工程机械在线监控系统的原理框图。

图2为电源管理模型的原理框图。

图3为数据管理模块的原理框图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

如图1所示，本方案提供的工程机械在线监测系统包括与工程机械连接的电源管理模块，采集工程机械发动机运行参数的ECU参数采集模块，安装于工程机械的排气管道中、采集工程机械尾气中污染物的污染物采集模块及对采集的发动机运行参数和污染物进行存储的数据管理模块；

ECU参数采集模块、污染物采集模块及安装在工程机械上的GPS定位模块均与电源管理模块和数据管理模块连接；数据管理模块与通信管理模块连接，并通过通信管理模块与设置于车辆监管部门处的远程监测模块连接。其中通信管理模块的型号为USR-LTE-7S4V2，GPS定位模块的型号为GT220。

本方案的在线监测系统通过ECU参数采集模块和污染物采集模块相互结合，能够将工程机械的运行参数和排放的污染物进行采集，通过数据管理模块进行存储，并通过通信管理模块进行数据上传，以便于车辆监管部门对车辆的具体情况实现可追溯跟踪。

如图2所示，电源管理模块包括与工程机械连接的充放电管理装置，充放电管理装置分别与电压转换装置和锂电池供电装置连接，电压转换装置的输出端与电压稳压装置连接，电压稳压装置的输出端为电源管理模块的输出端。

锂电池供电装置能够保证工程机械断电情况下系统在低能耗条件下运行；充放电管理装置能够保证在设备缺电状态时，在工程机械通电状态下通过工程机械电瓶的自带电实现对设备自带锂电池的充电功能，同时实现在工程机械工作状态下，直接内接工程机械电瓶供电；电压转换装置能够实现输入电压与目标输出电压的转换，实现对设备不同模块电压需求的供电；电压稳压装置实现电压转换装置输出电压的稳定，保证输出电压不产生大波动，保证各模块之间的正常工作。

其中，充放电管理装置的型号为SPU150C24L，电压转换装置的型号为EV140-A2424，锂电池供电装置的型号为DC-24680，电压稳压装置为CMOS电压稳压器，其型号为S-1339D18-A4T2U3。

ECU参数采集模块实现对发动机运行参数(发动机转速、发动机扭矩、进气量、喷油量、冷却液温度等数据)的采集。GPS定位模块通过GPS实现工程机械的精准定位，同时逐秒采集工程机械的位置信息(经度、纬度、海拔高度、车速等数据)，保证路径的可追踪性。

污染物采集模块包括分别与电源管理模块和数据管理模块连接的温度传感器、氧浓度传感器、颗粒物传感器、压差传感器和氮氧化物传感器。

温度传感器能够对工程机械尾气排放温度的采集；压差传感器能够实现尾气排放管压差数据的采集；氧浓度传感器完成对氧气排放量(单位：％)的采集；氮氧化物(NO_X)传感器，实现尾气排放物二氧化氮和一氧化氮排放量的数据采集；颗粒物(PM)传感器实现尾气排放颗粒物排放量的数据采集。

其中，温度传感器的型号为3690650-KX100，氧浓度传感器的型号为YCGQ-3，颗粒物传感器为DELPHI PM sensor颗粒物传感器，压差传感器的型号为1MPP2-2，氮氧化物传感器的型号为FE7B53060。

如图3所示，数据管理模块包括依次连接的NI数据采集卡、数据存储装置和数据离线调用装置，NI数据采集卡的输入端为数据管理模块的输入端，NI数据采集卡的一个端口和数据离线调用装置的输出端均为数据管理模块的输出端。

NI数据采集卡实现对工程机械ECU参数采集模块数据以及污染物采集模块数据的集成，并发送给数据存储装置进行存储；数据存储装置采用128G存储卡实现对NI数据采集卡集成的数据的存储以及远程传输数据的调用，可根据需求实现不同时间长度的数据的存储，保证数据不丢失，同时存储模块还能够保证在设备断网情况下采集数据的保存，待恢复正常网络后将断网期间的数据通过通信管理模块完成数据的远程报送。

数据离线调用装置能够实现在离线状态下，通过网线与电脑进行连接或者USB，调用过去一段时间内设备采集到的相关基础数据及NI数据采集卡的处理数据，方便技术人员对工程机械排放数据进行深层次分析。

其中，NI数据采集卡的型号为NI MCC USB-6002；数据存储装置的型号为SDCX10，数据离线调用装置为USB接口。

通信管理模块通过GPRS网络与远程监测模块实现通讯，完成对采集数据的传送功能，能够将工程机械的实时状态远程传输给远程监测模块；远程监测模块直接设置于政府的相关职能管理部门，实现与政府管理平台的交互，便于相关管理部门实现对工程机械的排放监管排查工作。

本方案的在线监测系统在安装调试前通过工程机械相关信息查询，将工程机械原始信息参数(柴油机型式核验各污染物比排放值、柴油机最大净功率P_rated、柴油机瞬态循环(NRTC)做功量W_ref、安装时柴油机累计运行时间等参数)，以及标准要求的不同功率段污染物排放目标要求，标准要求的不同功率段有效寿命录入数据管理模块中，此部分数据是数据管理模块进行单车数据识别与传送的重要基础数据，将永久保存在数据存储装置中，并能随时进行读取调用。

在工程机械未使用时，设备内置锂电池供电模块通过充放电管理装置、电压转换装置、电压稳压装置完成对其他模块的供电，保证监测系统能够在低耗电低功耗条件下正常运行。当工程机械正常启动后，充放电管理装置检测到工程机械电压输入，将断开与锂电池供电装置的连接，改为直接通过工程机械内置电瓶实现对工程机械ECU参数采集模块、GPS定位模块、污染物采集模块、数据管理模块、通信管理模块的供电，保证监测系统在工程机械运行状态下的正常数据采集工作。同时，当检测到锂电池供电装置处于缺电状态时，充放电管理装置将通过工程机械供电完成对锂电池供电装置的充电工作。

工程机械正常使用状态下，将通过工程机械ECU参数采集模块与工程机械整机ECU的通讯，采集工程机械运行参数发动机转速(单位：r/min)、发动机扭矩(单位：Nm)、进气质量流量(单位：kg/s)、燃油质量流量(单位：kg/s)等重要参数用做后续车辆是否正常进行判断的基础数据备用。

通过数据管理模块中NI数据采集卡将ECU参数采集模块、GPS定位模块、污染物采集模块等采集的数据集成，实现数据的远程传输功能；同时当通信管理模块异常时，数据将会自动保存到数据存储装置中，待通信管理模块正常后，再完成此时间段内数据的报送；数据离线调用装置能够实现在离线状态下，通过网线与电脑进行连接或者USB连接，调用过去一段时间内设备采集到的相关基础数据及处理数据，方便技术人员对工程机械进行排放数据进行深层次分析。

综上所述，本方案在线监测系统所采用的模块量少，能够解决现有在线监测设备体积大、操作复杂、携带不便等问题，采集的数据能够实现远程数据回传接入政府相关机构的管理平台，帮助政府更好的监管工程机械的实际使用情况以及相关污染物排放是否超标等情况；

同时在线监测方法能够对工程机械的实际运行工况，在线判定工程机械达标情况，对高排放车辆进行甄别判定、划分标记。

Claims (7)

1.工程机械在线监测系统，其特征在于，包括与工程机械连接的电源管理模块，采集工程机械发动机运行参数的ECU参数采集模块，安装于工程机械的排气管道中、采集工程机械尾气中污染物的污染物采集模块及对采集的发动机运行参数和污染物进行存储的数据管理模块；

所述ECU参数采集模块、污染物采集模块及安装在工程机械上的GPS定位模块均与所述电源管理模块和数据管理模块连接；所述数据管理模块与通信管理模块连接，并通过通信管理模块与设置于车辆监管部门处的远程监测模块连接。

2.根据权利要求1所述的工程机械在线监测系统，其特征在于，所述电源管理模块包括与工程机械连接的充放电管理装置，所述充放电管理装置分别与电压转换装置和锂电池供电装置连接，所述电压转换装置的输出端与电压稳压装置连接，所述电压稳压装置的输出端为电源管理模块的输出端。

3.根据权利要求2所述的工程机械在线监测系统，其特征在于，所述充放电管理装置的型号为SPU150C24L，电压转换装置的型号为EV140-A2424，锂电池供电装置的型号为DC-24680，电压稳压装置为CMOS电压稳压器，其型号为S-1339D18-A4T2U3。

4.根据权利要求1所述的工程机械在线监测系统，其特征在于，所述污染物采集模块包括分别与电源管理模块和数据管理模块连接的温度传感器、氧浓度传感器、颗粒物传感器、压差传感器和氮氧化物传感器。

5.根据权利要求4所述的工程机械在线监测系统，其特征在于，所述温度传感器的型号为3690650-KX100，氧浓度传感器的型号为YCGQ-3，颗粒物传感器的型号为DELPHI PMsensor颗粒物传感器，压差传感器的型号为1MPP2-2，氮氧化物传感器的型号为FE7B53060。

6.根据权利要求1所述的工程机械在线监测系统，其特征在于，所述数据管理模块包括依次连接的NI数据采集卡、数据存储装置和数据离线调用装置，所述NI数据采集卡的输入端为数据管理模块的输入端，所述NI数据采集卡的一个端口和数据离线调用装置的输出端均为数据管理模块的输出端。

7.根据权利要求6所述的工程机械在线监测系统，其特征在于，所述NI数据采集卡的型号为NI MCC USB-6002；数据存储装置的型号为SDCX10，数据离线调用装置为USB接口。

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