基于無線傳輸技術的車輛發動機實時監測及狀態預警研究

魏秀嶺　杜傳祥

摘 要：隨著車輛的普及與應用，人們對車輛的監管要求越來越高，需要隨時掌握道路上行駛車輛的狀態信息，基于此目的，需要對車輛發動機進行遠程監控，并實現信息化管理，進而提高車輛的行駛安全。如何能對車輛發動機問題進行預警，有效地監測車輛行駛狀態，達到車輛發動機預警的目的，也是該課題研究的重點。

關鍵詞：無線傳輸 發動機實時監測 狀態預警

中圖分類號：X924 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（c）-0022-02

一直以來，車輛發動機狀態監測與故障診斷是一個常見問題，又是一個沒有很好的解決的問題，車輛發動機功率越來越高，而油耗和排放越來越低，信息技術及電子技術大量的在發動機控制領域使用。在人民要求提升的同時對發動機故障診斷的效率和準確性亦提出新的要求。一個值得信賴的車輛發動機實時監測及狀態預警系統就有了廣闊的需求[1]。基于當前無線傳輸比較發達的現狀，將無線傳輸技術和發動機監測及預警相結合有了比較現實的意義。車輛及其發動機發生故障時，在現有的技術條件下，常見故障通常會發送故障碼，但有一些問題需要提前進行故障檢測的信號分析、信號特征值提取進而進行信息融合處理。通過系統性的分析，確定車輛故障檢測的項目，分析檢測過程然后確定其產生原因。

1 車輛發動機實時監測的結構分析

發動機常見檢測項目包括：轉速、振動信號、機油壓力、機油溫度、高壓油管壓力，冷卻液溫度、啟動電流、啟動電壓、氣缸壓縮壓力、供油提前角等，通過這些參數可以確定發動機的工作狀態，以及車輛的冷卻系統、燃油供給系統等的狀態。在發動機內部通常預埋有原機轉速傳感器，機油壓力傳感器，冷卻液溫度傳感器等。對于需要另外獲取的參數，需要外高壓油管壓力傳感器、磁座安裝式振動傳感器、壓電式氣缸壓力傳感器等。根據發動機監測功能的要求。

發動機是車輛行駛的動力來源，它結構復雜零件多、工作條件惡劣，因此在運行中狀況最多，通常作為主要參考因素考慮[2]。伴隨著車輛發動機發展的高功率、低油耗、低排放及控制電子化的方向，且復雜程度和精密程度也越來越高，信號檢測的難度較高導致了故障信息的缺乏和不完整。長期以來車輛發動機狀態監控與故障診斷一直是一個迫切需要解決而又沒有很好解決的問題。

車輛遠程終端的關鍵是采集車輛的工況參數、圖像數據，由于采集的參數較多，根據車輛監控的特點與系統需求，車輛遠程監控系統主要提供了車輛監測數據的采集、傳輸、處理、管理功能。車輛遠程監控系統按功能劃分為三個部分：車載終端系統，數據通信與數據處理系統，監控信息管理系統。

2 車輛發動機監控總體方案設計

根據車輛遠程終端設計目標，終端需要發送的信息量較大。當前應用的移動無線通信的3G/4G網絡能提供更快的數據傳輸速率，所以該終端設計選用了3G/4G網絡對數據進行傳輸[3]。該系統以道路運輸車輛的發動機為應用對象，采用全球衛星定位技術、移動通信技術、計算機網絡通信技術以及地理信息系統技術，經集成研制出一個智能的監控系統。監控系統網絡拓撲結構如圖1所示。遠程監控系統終端將安裝在車輛上，集成3G/4G 模塊分別用于車輛定位與數據平臺進行通信。并能在數據平臺上的電子地圖上動態顯示車輛所處的位置和狀態信息。車輛遠程監控終端通過控制器接口采集運輸車的實時運行參數進行處理并由 3G/4G網絡上傳至遠程數據平臺供汽車銷售與生產企業參考、評估和決策。

3 車輛發動機監控的工作流程設計

車輛遠程監控系統的監控服務中心承擔了大部分數據處理和數據管理與服務提供的任務。監控服務中心的功能具有數據通信與數據處理，數據通信與數據處理系統通過設定固定的通信端口連接因特網來進行數據的接收和發送。車輛遠程監控系統的監測工作流程是一個閉環過程，車載終端系統、數據通信與數據處理系統之間處于循環交互狀態，客戶端與監控信息管理系統作為系統另一個組成部分參與到整個系統循環當中。

車載監控終端和監控服務器同時啟動后才能進行車輛的遠程監控。系統從車載終端系統的初始化開始，然后逐步進行各項處理，處理過程具體主要包括數據采集、數據傳輸、數據處理、數據管理等，最終為系統用戶提供監控服務。通過監控信息管理系統的可視化界面進行車輛的遠程控制操作，監控信息管理系統將用戶的操作指令存入系統數據庫中，數據處理系統在處理完監控信息后讀取該指令通過數據通信系統將確認信息和控制指令發送給車載終端系統，車載終端系統分析并利用該指令進行車載終端系統的調整。系統的運行流程如圖2所示。

4 結語

車輛發動機實時監測及狀態預警的研究是對車輛發動機狀態實時監控與分析，采用無線傳輸技術為基礎，進行了車輛發動機監控的結構分析、系統的總體方案設計和工作流程設計。同時通過3G/4G網絡上傳至遠程數據平臺。遠程數據監控平臺也可以通過3G/4G網絡查詢車輛狀態以及行駛路線情況，最終實現對車輛發動機等行駛參數的全天候實時監控。

參考文獻

[1] 劉世杰.GPS、GPRS車輛監控系統的ARM終端設計與實現[J].電子科學，2010（12）：20-90.

[2] 焦正，吳明紅.日本基于MEMS傳感器的研究進展[J].傳感器世界，2004（1）：12-16.

[3] 馬松波.基于GPRS無線監控系統的設計[D].河南：河南理工大學，2011.