張延良 李升建 單世瑞 王欣偉

摘要：本文以發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集為研究對象，簡要介紹了發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的目標(biāo)和系統(tǒng)方案，詳細(xì)介紹了發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集硬件和軟件方案，分析了發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能原理，通過實(shí)際的開發(fā)測試證明了該系統(tǒng)的有效性。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)；數(shù)據(jù)；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集；設(shè)計

中圖分類號：TP274.2；TP368.12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）08-0129-02

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能制造和大數(shù)據(jù)成為當(dāng)今時代最熱門的話題之一。作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，發(fā)動機(jī)行業(yè)也開始向物聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展。而作為發(fā)動機(jī)開發(fā)的最關(guān)鍵一環(huán)，發(fā)動機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)對于發(fā)動機(jī)的開發(fā)至關(guān)重要，因此借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)采集回來，對于發(fā)動機(jī)的研發(fā)和售后都有著非常重要的意義。本文提出了一種遠(yuǎn)程采集發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)的方案，包括嵌入式數(shù)據(jù)采集設(shè)備及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的驗(yàn)證說明了該方案是可行的。

1 發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的基本要求

發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要采集數(shù)據(jù)的類型：（1）發(fā)動機(jī)兩路CAN的所有數(shù)據(jù)。（2）定位數(shù)據(jù)，包括經(jīng)緯度、高程、GPS車速等。（3）傳感器數(shù)據(jù)。

采集速度周期要求：最小5ms的采集周期。

2 發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能方案

發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩個組成部分：發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)采集終端和云平臺。發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)采集終端是安裝在整車或者發(fā)動機(jī)本體上，通過CAN線或者其他介質(zhì)與發(fā)動機(jī)進(jìn)行通訊，將實(shí)時采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_，云平臺再做進(jìn)一步的展示處理。

發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)包括以下四個大類：

（1）通訊CAN數(shù)據(jù)的采集。主要包括整車CAN儀表信息、一般J1939的廣播信息等等。該路CAN上的數(shù)據(jù)主要是整車基本信息和整車配置相關(guān)的信息，比如車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度、進(jìn)排氣溫度等等。（2）診斷CAN數(shù)據(jù)的采集。主要是ECU相關(guān)的的數(shù)據(jù)，比如診斷協(xié)議數(shù)據(jù)、XCP/CCP協(xié)議數(shù)據(jù)等等，該數(shù)據(jù)可以用于指導(dǎo)發(fā)動機(jī)電控單元的開發(fā)，及時發(fā)現(xiàn)整車功能的方面的不足。（3）傳感器數(shù)據(jù)的采集。主要是指沒有把信號傳導(dǎo)ECU控制器的那部分傳感器，主要方式是把電信號轉(zhuǎn)換為485信號或者CAN信號，然后由設(shè)備傳輸?shù)狡脚_。（4）定位數(shù)據(jù)的采集。主要是經(jīng)度、緯度、高程、定位車速（GPS）車速等等。對于分析發(fā)動機(jī)的運(yùn)行實(shí)際工況有一定的指導(dǎo)作用。

全部數(shù)據(jù)采集回來之后，先存入發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)采集終端內(nèi)置的存儲介質(zhì)中，然后再按照終端與云平臺之間定義好的傳輸協(xié)議將數(shù)據(jù)傳到云平臺，由云平臺去做進(jìn)一步的大數(shù)據(jù)分析。

2.1 發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集硬件方案

發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)采集終端硬件基本模塊如2所示，主要模塊和功能介紹如下：

（1）CPU：一般是嵌入式設(shè)備的核心，是硬件運(yùn)行的總調(diào)度，是設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的基礎(chǔ)，采用的是ARM系列的芯片。（2）通訊模塊：實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送到云平臺的功能，這是數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)闹匾画h(huán)。（3）CAN接收器：接受和處理CAN總線上的數(shù)據(jù)，這是采集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。（4）外置傳感器信號轉(zhuǎn)換器：把部分電流、電壓信號的傳感器轉(zhuǎn)換為CAN信號，發(fā)送到CAN總線上再通過CAN接收器接受數(shù)據(jù)。（5）SD卡、FLASH：是存儲數(shù)據(jù)介質(zhì)，在CAN收發(fā)器接收到數(shù)據(jù)之后，將數(shù)據(jù)存儲到SD卡中，保證數(shù)據(jù)不丟失。然后設(shè)備先從SD中讀取數(shù)據(jù)，再通過通訊模塊發(fā)送到平臺。（6）485模塊：將傳感器信號轉(zhuǎn)換為485信號傳輸?shù)狡脚_。（7）終端還配有內(nèi)置電池和天線，輔助數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集軟件方案

在終端與平臺通訊正常的情況下，開始傳輸數(shù)據(jù)。從這個角度而言，數(shù)據(jù)采集存儲和數(shù)據(jù)的上傳是兩個相對獨(dú)立的過程，因此，只關(guān)注從終端到平臺的傳輸過程，分析出影響傳輸速度的各個因素即可。數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒炭偨Y(jié)一下，如圖3所示。

3 發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能驗(yàn)證

發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺的界面如圖4所示。平臺的作用是將采集回來的數(shù)據(jù)顯示在頁面上，比如可以采集到總里程、當(dāng)前里程、總油耗、當(dāng)前油耗、總工時、當(dāng)前工時、平均小時油耗、平均百公里油耗、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、車速等等。另外，還可以在后臺利用這些采集到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行一些統(tǒng)計性的數(shù)據(jù)分析，也可以通過大數(shù)據(jù)模型獲得一些更有深度的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提高數(shù)據(jù)的分析價值。

4 結(jié)語

本文以發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計為研究目的，簡要介紹了發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的目標(biāo)和系統(tǒng)方案，詳細(xì)介紹了發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集硬件和軟件方案。經(jīng)過實(shí)際的測試，這種方案可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，可以為發(fā)動機(jī)企業(yè)的研發(fā)工作開展提供支持，節(jié)約人力資源成本，提升獲取數(shù)據(jù)的效率。

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