【摘 要】GPS遠(yuǎn)程監(jiān)控除了作為是利用技術(shù)手段來(lái)控制工程機(jī)械銷(xiāo)售風(fēng)險(xiǎn)的措施之一也是為主機(jī)廠提高機(jī)器售后服務(wù)質(zhì)量和為客戶提供工程管理的工作平臺(tái)的一種措施。本文是總結(jié)工程機(jī)械GPS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐中GPS車(chē)載終端選型涉及的技術(shù)參數(shù)和監(jiān)控管理平臺(tái)所要涉及的項(xiàng)目?jī)?nèi)容。

【關(guān)鍵詞】GPS 可靠性 電磁兼容性 監(jiān)控管理平臺(tái)

一、前言

由于工程機(jī)械設(shè)備單體價(jià)值較大，在銷(xiāo)售過(guò)程中主要采取按揭、分期或融資租賃的銷(xiāo)售方式。這種銷(xiāo)售方式有一定的銷(xiāo)售風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)加強(qiáng)貸前客戶資信調(diào)查和貸后客戶還貸追蹤的業(yè)務(wù)手段或法律手段可以一定程度上來(lái)控制這種風(fēng)險(xiǎn)，但手段單一，缺乏強(qiáng)制手段，不能有效控制還貸風(fēng)險(xiǎn)。采用了以全球衛(wèi)星定位技術(shù)（GPS）為基礎(chǔ)的工程機(jī)械遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是利用技術(shù)手段來(lái)控制這種風(fēng)險(xiǎn)的措施之一。

另一方面，按客戶服務(wù)管理的核心理念，即企業(yè)全部的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)都要從滿足客戶的需要出發(fā)，以提供滿足客戶需要的產(chǎn)品或服務(wù)作為企業(yè)的義務(wù)，以客戶滿意作為企業(yè)經(jīng)營(yíng)的目的。因此，在利用GPS作為控制器銷(xiāo)售風(fēng)險(xiǎn)手段的同時(shí)，是可以為客戶提供更好的服務(wù)的。其中對(duì)機(jī)器的運(yùn)行工況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控可以提高客戶對(duì)機(jī)器工程管理，也可以使主機(jī)廠協(xié)助客戶對(duì)機(jī)器的運(yùn)行健康情況進(jìn)行監(jiān)控，以便及時(shí)進(jìn)行機(jī)器的保養(yǎng)和維修服務(wù)。

因此，工程機(jī)械的GPS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)已成為工程機(jī)械的標(biāo)配。本文將介紹有關(guān)GPS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中涉及的一些問(wèn)題以及具體的處理辦法。

二、工程機(jī)械GPS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成

GPS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通常由GPS車(chē)載終端、無(wú)線電通訊網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心組成。GPS車(chē)載終端負(fù)責(zé)獲取機(jī)器的位置信息，通過(guò)各種無(wú)線電通訊網(wǎng)絡(luò)傳送給監(jiān)控中心進(jìn)行處理。GPS車(chē)載終端還與機(jī)器的監(jiān)控系統(tǒng)（由儀表、控制器組成）進(jìn)行通信，機(jī)器的監(jiān)控系統(tǒng)將機(jī)器的狀態(tài)信息發(fā)送給GPS車(chē)載終端，通過(guò)GPS車(chē)載終端經(jīng)無(wú)線電通訊網(wǎng)絡(luò)傳送給監(jiān)控中心進(jìn)行處理。同時(shí)，監(jiān)控中心通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向GPS車(chē)載終端發(fā)送監(jiān)控指令，GPS車(chē)載終端將指令傳給機(jī)器監(jiān)控系統(tǒng)。（圖1）

三、GPS車(chē)載終端的技術(shù)要求

以下幾個(gè)方面決定了對(duì)GPS終端的可靠性要求是很高的。

（一）它的工作環(huán)境嚴(yán)酷。GPS終端安裝于機(jī)器上，通常工程機(jī)械的工作環(huán)境條件要比汽車(chē)還要嚴(yán)酷，因此GPS終端設(shè)備的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)介于工業(yè)級(jí)和軍級(jí)之間，其最重要的指標(biāo)就是環(huán)境溫度范圍。除了發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)，機(jī)器的其余地方要求為-40-85℃。由于我國(guó)幅員遼闊最北方冬季氣溫可低達(dá)-30℃以下，對(duì)車(chē)載機(jī)的低溫工作特性也提出了嚴(yán)格的要求。由于機(jī)器是室外工作，還會(huì)遇到水汽、灰塵、油污、腐蝕性氣體、液體等各種不利因素。因此GPS終端設(shè)備的防護(hù)等級(jí)要求在IP65以上。

（二）對(duì)它的工作要求苛刻。GPS終端擔(dān)負(fù)機(jī)器的位置24小時(shí)全天候監(jiān)控，機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程傳輸，機(jī)器的防盜等功能，因此GPS終端必須能夠長(zhǎng)年累月的正常工作而不允許出現(xiàn)關(guān)機(jī)、死機(jī)、功能錯(cuò)亂等現(xiàn)象，其工作要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了家電、手機(jī)、甚至汽車(chē)的電腦系統(tǒng)，這些系統(tǒng)中CPU可以通過(guò)關(guān)機(jī)、換電池、斷電等方式重新啟動(dòng)而清除累積的錯(cuò)誤狀態(tài)。再有，工程機(jī)械有時(shí)在工地的轉(zhuǎn)移或待工時(shí)停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，在工程建設(shè)淡季時(shí)會(huì)停機(jī)幾周以上，因此GPS車(chē)載終端在機(jī)器停機(jī)狀態(tài)下的功耗也是重要的指標(biāo)。

（三）震動(dòng)、沖擊強(qiáng)烈。GPS終端安裝于移動(dòng)的工程機(jī)械上，機(jī)器工作中的震動(dòng)不可避免的要傳到GPS終端上。一般的電子產(chǎn)品只要達(dá)到運(yùn)輸抗震要求就可以了，可以通過(guò)在合適的包裝來(lái)解決，而 GPS終端卻是機(jī)器本身長(zhǎng)期承受劇烈震動(dòng)，對(duì)其抗震性能要求很高。

（四）電磁環(huán)境惡劣。GPS終端由機(jī)器的電瓶供電，電壓波動(dòng)范圍寬，機(jī)器啟動(dòng)瞬間12V的汽車(chē)電瓶電壓可能跌到5V以下，這個(gè)“瞬間”有時(shí)長(zhǎng)達(dá)10秒，24V供電汽車(chē)若調(diào)節(jié)器質(zhì)量不好或電瓶線松動(dòng)時(shí)供電電壓可能會(huì)躥到100V以上，還有可能出現(xiàn)能量很大的反向脈沖電壓。車(chē)載機(jī)的GSM部分本身也是一個(gè)強(qiáng)電磁輻射源，工作在如此惡劣的電磁環(huán)境下，對(duì)GPS終端的抗干擾性能要求很高。因此GPS車(chē)載終端必須經(jīng)過(guò)EMC測(cè)試以及3C認(rèn)證。

（五）可靠性成本極高

當(dāng)GPS車(chē)載機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，必須將車(chē)輛召回返修，修復(fù)成本比起其他產(chǎn)品要高的多，尤其是當(dāng)成批出現(xiàn)無(wú)法重現(xiàn)故障時(shí)，其解決代價(jià)幾乎無(wú)法估計(jì)，若導(dǎo)致生命或財(cái)物損失還會(huì)引起高額索賠，因此從經(jīng)濟(jì)角度計(jì)算，必須提高可靠性。

綜上所述，GPS車(chē)載機(jī)除了要求符合其功能要求外，其工作環(huán)境條件，震動(dòng)、沖擊，電磁環(huán)境，可靠性以及可靠性成本要求等，也是工程機(jī)械GPS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)所要關(guān)注的。（見(jiàn)表1）

四、GPS車(chē)載終端的接口與機(jī)器線路的連接

圖2、GPS車(chē)載終端接口圖

圖2為GPS車(chē)載終端的接口圖，GPS車(chē)載終端的通信接口為CAN2.0B。

GPS通信通常有RS232、RS485、CAN-BUS，其中用得較多的是RS485和CAN-BUS。CAN-BUS的可靠性更高。

五、關(guān)于GPS車(chē)載終端與機(jī)器的監(jiān)控儀表（或控制器）的通信問(wèn)題

GPS與控制器的通信協(xié)議設(shè)計(jì)要求定義的信息要簡(jiǎn)練，只要機(jī)器的基本原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的匯總分析可以在監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行。這樣可以減少傳輸?shù)男畔⒘浚岣咄ㄐ判?。要特別注意信息的雙向傳輸要采用閉環(huán)形式。當(dāng)GPS向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送遠(yuǎn)程控制指令時(shí)，監(jiān)控器系統(tǒng)要將執(zhí)行后的狀態(tài)信息返回給GPS，通過(guò)GPS返回監(jiān)控中心，這樣才能形成控制的閉環(huán)，以便提高監(jiān)控的可靠性和準(zhǔn)確性。

由于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的局限，目前進(jìn)行遠(yuǎn)程控制大多是對(duì)機(jī)器的鎖車(chē)、向機(jī)器發(fā)出警示（如保養(yǎng)維修提示等）。進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作目前還處于試驗(yàn)階段。

進(jìn)行遠(yuǎn)程控制功能的設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)：

（一）機(jī)器操作的安全。對(duì)于正在作業(yè)中的機(jī)器，禁止遠(yuǎn)程停車(chē)的操作，因?yàn)閷?duì)于正處于危險(xiǎn)的環(huán)境場(chǎng)地，如在半山坡上作業(yè)的機(jī)器，突然的停車(chē)會(huì)引發(fā)危險(xiǎn)的后果。因此可以通過(guò)鎖住機(jī)器的啟動(dòng)線路，使機(jī)器不能在停車(chē)后的再次啟動(dòng)。

（二）應(yīng)能以同樣的方式進(jìn)行解除鎖車(chē)的操作。

（三）對(duì)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的人員應(yīng)該有角色授權(quán)管理（對(duì)監(jiān)控平臺(tái)的要求）。

六、關(guān)于防拆和鎖車(chē)

關(guān)于鎖車(chē)方式的設(shè)計(jì)。鎖和解鎖是一對(duì)矛盾。鎖車(chē)分為2個(gè)層次，第一層是先進(jìn)行提示警告。通常是進(jìn)行鎖監(jiān)控屏幕，并進(jìn)行提示。第二層是對(duì)機(jī)器進(jìn)行鎖車(chē)，其中可以鎖發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)回路，鎖發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)調(diào)速系統(tǒng)，鎖液壓系統(tǒng)（鎖住某個(gè)閥以便鎖住機(jī)器的某個(gè)動(dòng)作、限制液壓泵的功率等）

關(guān)于GPS防拆保護(hù)。GPS車(chē)載終端兼有防盜報(bào)警功能，自身的防拆功能很重要。防拆原理是，利用GPS車(chē)載終端與機(jī)器儀表（或控制器）之間的通信過(guò)程，控制器不停地接收GPS發(fā)出的辨別嗎。當(dāng)通信線路被拆斷開(kāi)后，在一定時(shí)間內(nèi)接收不到GPS發(fā)出的信息，則判斷為被拆，這樣就可以做出相應(yīng)的控制措施。GPS防拆保護(hù)和遠(yuǎn)程控制類(lèi)似，但防拆保護(hù)是自發(fā)的，不需要操作員操作。

GPS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)

GPS遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺(tái)也是GPS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)重要的一環(huán)。GPS遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺(tái)的主要功能見(jiàn)表2所示.

此外，GPS監(jiān)控管理平臺(tái)中還涉及電子地圖。GPS監(jiān)控管理的設(shè)計(jì)涉及IT網(wǎng)絡(luò)、通信、管理等方面的內(nèi)容，本文不詳細(xì)敘述。

GPS車(chē)載終端作為移動(dòng)機(jī)上上的電子設(shè)備，選型設(shè)計(jì)是要重點(diǎn)關(guān)注它的工作使用環(huán)境條件、特別是電磁兼容方面的技術(shù)指標(biāo)。在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中要特別注意控制的安全性。由于GPS在工程機(jī)械行業(yè)上的應(yīng)用涉及電子、控制、IT網(wǎng)絡(luò)、通信、管理等各方面，需要各種專業(yè)的人員參與于配合，對(duì)技術(shù)人員的管理水平以及管理人員的技術(shù)素質(zhì)也提出更高的要求。

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作者簡(jiǎn)介：

蔡熙明，籍貫：廣西玉林市，工作單位：廣西玉柴重工有限公司工程機(jī)械研究院，崗位：主任設(shè)計(jì)師。