基于无线传输技术的车辆发动机实时监测及状态预警研究

魏秀岭　杜传祥

摘 要：随着车辆的普及与应用，人们对车辆的监管要求越来越高，需要随时掌握道路上行驶车辆的状态信息，基于此目的，需要对车辆发动机进行远程监控，并实现信息化管理，进而提高车辆的行驶安全。如何能对车辆发动机问题进行预警，有效地监测车辆行驶状态，达到车辆发动机预警的目的，也是该课题研究的重点。

关键词：无线传输 发动机实时监测 状态预警

中图分类号：X924 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（c）-0022-02

一直以来，车辆发动机状态监测与故障诊断是一个常见问题，又是一个没有很好的解决的问题，车辆发动机功率越来越高，而油耗和排放越来越低，信息技术及电子技术大量的在发动机控制领域使用。在人民要求提升的同时对发动机故障诊断的效率和准确性亦提出新的要求。一个值得信赖的车辆发动机实时监测及状态预警系统就有了广阔的需求[1]。基于当前无线传输比较发达的现状，将无线传输技术和发动机监测及预警相结合有了比较现实的意义。车辆及其发动机发生故障时，在现有的技术条件下，常见故障通常会发送故障码，但有一些问题需要提前进行故障检测的信号分析、信号特征值提取进而进行信息融合处理。通过系统性的分析，确定车辆故障检测的项目，分析检测过程然后确定其产生原因。

1 车辆发动机实时监测的结构分析

发动机常见检测项目包括：转速、振动信号、机油压力、机油温度、高压油管压力，冷却液温度、启动电流、启动电压、气缸压缩压力、供油提前角等，通过这些参数可以确定发动机的工作状态，以及车辆的冷却系统、燃油供给系统等的状态。在发动机内部通常预埋有原机转速传感器，机油压力传感器，冷却液温度传感器等。对于需要另外获取的参数，需要外高压油管压力传感器、磁座安装式振动传感器、压电式气缸压力传感器等。根据发动机监测功能的要求。

发动机是车辆行驶的动力来源，它结构复杂零件多、工作条件恶劣，因此在运行中状况最多，通常作为主要参考因素考虑[2]。伴随着车辆发动机发展的高功率、低油耗、低排放及控制电子化的方向，且復杂程度和精密程度也越来越高，信号检测的难度较高导致了故障信息的缺乏和不完整。长期以来车辆发动机状态监控与故障诊断一直是一个迫切需要解决而又没有很好解决的问题。

车辆远程终端的关键是采集车辆的工况参数、图像数据，由于采集的参数较多，根据车辆监控的特点与系统需求，车辆远程监控系统主要提供了车辆监测数据的采集、传输、处理、管理功能。车辆远程监控系统按功能划分为三个部分：车载终端系统，数据通信与数据处理系统，监控信息管理系统。

2 车辆发动机监控总体方案设计

根据车辆远程终端设计目标，终端需要发送的信息量较大。当前应用的移动无线通信的3G/4G网络能提供更快的数据传输速率，所以该终端设计选用了3G/4G网络对数据进行传输[3]。该系统以道路运输车辆的发动机为应用对象，采用全球卫星定位技术、移动通信技术、计算机网络通信技术以及地理信息系统技术，经集成研制出一个智能的监控系统。监控系统网络拓扑结构如图1所示。远程监控系统终端将安装在车辆上，集成3G/4G 模块分别用于车辆定位与数据平台进行通信。并能在数据平台上的电子地图上动态显示车辆所处的位置和状态信息。车辆远程监控终端通过控制器接口采集运输车的实时运行参数进行处理并由 3G/4G网络上传至远程数据平台供汽车销售与生产企业参考、评估和决策。

3 车辆发动机监控的工作流程设计

车辆远程监控系统的监控服务中心承担了大部分数据处理和数据管理与服务提供的任务。监控服务中心的功能具有数据通信与数据处理，数据通信与数据处理系统通过设定固定的通信端口连接因特网来进行数据的接收和发送。车辆远程监控系统的监测工作流程是一个闭环过程，车载终端系统、数据通信与数据处理系统之间处于循环交互状态，客户端与监控信息管理系统作为系统另一个组成部分参与到整个系统循环当中。

车载监控终端和监控服务器同时启动后才能进行车辆的远程监控。系统从车载终端系统的初始化开始，然后逐步进行各项处理，处理过程具体主要包括数据采集、数据传输、数据处理、数据管理等，最终为系统用户提供监控服务。通过监控信息管理系统的可视化界面进行车辆的远程控制操作，监控信息管理系统将用户的操作指令存入系统数据库中，数据处理系统在处理完监控信息后读取该指令通过数据通信系统将确认信息和控制指令发送给车载终端系统，车载终端系统分析并利用该指令进行车载终端系统的调整。系统的运行流程如图2所示。

4 结语

车辆发动机实时监测及状态预警的研究是对车辆发动机状态实时监控与分析，采用无线传输技术为基础，进行了车辆发动机监控的结构分析、系统的总体方案设计和工作流程设计。同时通过3G/4G网络上传至远程数据平台。远程数据监控平台也可以通过3G/4G网络查询车辆状态以及行驶路线情况，最终实现对车辆发动机等行驶参数的全天候实时监控。

参考文献

[1] 刘世杰.GPS、GPRS车辆监控系统的ARM终端设计与实现[J].电子科学，2010（12）：20-90.

[2] 焦正，吴明红.日本基于MEMS传感器的研究进展[J].传感器世界，2004（1）：12-16.

[3] 马松波.基于GPRS无线监控系统的设计[D].河南：河南理工大学，2011.