装甲车辆便携式故障诊断仪设计与实现

周 丽，孔 超，张 斌

合肥同智机电控制技术有限公司，安徽 合肥 230088

装甲车辆综合电子系统的核心任务是通过实现平台信息采集、融合处理、传输显示和执行驱动的网络化、实时化与智能化，完成车辆机动控制、侦察探测、指挥控制等功能的综合化和一体化，达到信息共享和功能综合的目的。故障诊断仪作为综合电子信息系统的组成部分，实现装备故障诊断、辅助定位及维修信息管理，有助于实现基于状态的故障诊断、维修、保障，提高装备的战备完好性和任务可达性。

1 故障诊断仪系统组成

车辆综合电子系统由全液晶显示屏、开关面板、驾驶舱采集控制器、智能配电盒、动力舱采集控制器、乘员舱采集控制器、网关、显控终端及故障诊断仪等电气设备组成，以实现分布式整车电气信号采集和配电控制管理，通过CAN总线和以太网通信方式，实现仪表显示、路线规划及导航，车际系统指挥互联、故障记录诊断等功能。综合电子信息系统功能结构框图如图1所示。

图1 综合电子信息系统功能结构框图

故障诊断仪是用于车辆综合电子系统中检测装备故障的便携式智能故障自检仪，用户可以利用它迅速地读取装备综合电子信息系统中的故障，并通过液晶显示屏显示设备的运行状态数据及故障告警信息，迅速查明发生故障的部位及原因；将总线获取的数据进行存储，便于离线数据分析。

故障诊断仪由CPU板、液晶显示屏、电源板、连接器、壳体等组成，其原理框图如图2所示。

图2 诊断记录仪原理框图

电源板：输入电源适应性范围DC9～36V，经过EMI电源滤波器、防反接二极管、TVS管等电路后再经DC电源模块产生稳定、可靠的隔离DC5V电源作为CPU主板、液晶显示屏的供电电源。

CPU主板：CPU主板采用Intel Atom E3845 CPU芯片作为核心处理器，其主频达1.91GHz，四核；4GB DDR3；LVDS接口支持最大1366×768分辨率；配置256GB固态硬盘作为系统盘，存储代码、系统BOOT方式、总线数据等；1路100M/1000M网络接口接网关记录仪，用于诊断、检测。

状态指示灯板：用于诊断记录仪工作状态指示。

2 软件功能划分

故障诊断仪通过以太网与网关通信，使用Qt在Windows操作系统进行开发。

软件采用模块化设计思路，将故障诊断仪划分为状态监控模块、故障监控模块、离线解析模块、配置管理模块和电子手册功能模块。各模块之间相互独立，便于设计和联合开发，故障诊断仪功能划分如图3所示。

图3 故障诊断仪功能

2.1 状态监控功能

（1）故障诊断仪能够通过网关查询采集控制器、开关面板、智能配电盒、组合仪表、驾驶员终端、网关、中央充放气、ABS、悬挂控制系统、空调、灭火系统、抑爆控制系统、辅助转向系统、驾驶辅助系统、发动机、变速器版本信息。

（2）故障诊断仪能够解析并显示采集控制器、开关面板、智能配电盒、组合仪表、驾驶员终端、网关、中央充放气、ABS、悬挂控制系统、空调、灭火系统、抑爆控制系统、辅助转向系统、驾驶辅助系统、发动机、变速器运行信息及故障信息。

（3）故障诊断仪能够查询网关IP地址、存储空间等基本信息。

状态监控处理流程图如图4所示。

图4 状态监控处理流程

2.2 故障监控功能

故障诊断仪不仅能够显示发生故障的系统、设备、故障数量，以及故障发生时间、故障名称、等级、解决措施、维修记录、维修内容等信息，还能够显示曾经发生过的故障信息，从而为解决当前故障提供帮助。对于已经解决的故障，故障诊断仪能够写入维修信息、故障解决时间、故障解决措施、维修类型、维修内容等信息，方便以后发生类似故障时能够进行参考。

2.3 离线解析功能

故障诊断仪能通过以太网查询网关记录的总线设备数据信息，包括记录的时间、数据大小、设备名称等信息。故障诊断仪还能够将查询到的网关数据下载到本地磁盘的默认位置，对导入本地的数据进行解析并显示，此外，还能够选择信号生成曲线图。

2.4 配置管理功能

故障诊断仪能够配置故障诊断库，录入、编辑、增加、删除故障诊断数据（故障ID、故障名称、故障说明、故障等级、通用解决措施、内码、SPN、FMI等内容）。此外，故障诊断仪还能够配置设备参数有效阈值、一级保护限、二级保护限、是否记录故障和故障ID，以及网关上传指定设备的数据，并实时解析网关发出的数据。

2.5 电子手册功能

故障诊断仪具备电子手册功能，能够展示设备组成、设备功能说明、设备操作说明、设备常见故障及排除方法等信息。

3 界面规划

故障诊断仪界面主要包括系统登录界面、在线监控界面、故障诊断界面、离线解析界面、节点状态界面、电子手册界面等。

以设备故障诊断界面为例进行说明，用户可通过操作故障诊断仪获取整车运行工况信息和整车故障状态列表，通过点击在线监测，故障诊断仪可在线监测整车故障，并可定位出整车的一级故障和二级故障，故障诊断界面如图5所示。

图5 故障诊断界面

4 结束语

综上所述，故障诊断仪作为装甲车辆综合电子系统的重要组成部分，不但人机交互友好，而且运行稳定可靠，各项指标均满足装甲车辆实际要求，可完善车辆综合电子系统的状态监测、故障诊断等功能，有利于提升装备体系战斗力，降低装备寿命周期费用，对于推进陆军武器装备机械化及信息化综合发展具有积极意义。