騰控科技重型車輛監(jiān)控方案
作者：騰控科技 來源：m.mrlittlejeans.com 發(fā)布于：2017-06-14 18:38:24
技術說明
目前車輛聯(lián)網(wǎng)進行的如火如荼，特別是對于個人車輛，其數(shù)量巨大，接口統(tǒng)一，協(xié)議統(tǒng)一，商業(yè)模式靈活，想象空間很大，能夠獲取大量的投資。
對于兩客一危車輛，由于國家強制性要求，自2011年8月1日起，新出廠的“兩客一危”車輛，在車輛出廠前應安裝符合《道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)車載終端技術要求》（JT/T794-2011）的衛(wèi)星定位裝置。
對于運輸車輛，目前有部分車輛開始安裝車載終端，主要采集車輛的位置數(shù)據(jù)，速度和油耗數(shù)據(jù)，用于運輸企業(yè)的管理，提高運輸效率，降低運輸?shù)某杀�，目前也有比較好的業(yè)務開展。
而對于礦山車輛，港口車輛，機場車輛，其品種繁雜，數(shù)量少，接口不統(tǒng)一，協(xié)議不統(tǒng)一，也有部分企業(yè)開始安裝車輛聯(lián)網(wǎng)終端，主要是從管理和節(jié)能的角度來建立車輛聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。其目標主要在于了解車輛行駛里程，完成的作業(yè)量，工作時間和燃油消耗。
目前我國提出建設所謂的綠色港口，綠色礦山的概念。
何謂綠色港口，綠色礦山呢？至少一個港口和礦山的能量和物質(zhì)消耗是可知的，港口和礦山消耗的主要包括水，蒸汽，電力和燃油。就目前的管理水平而言，容易知道其整個單位的燃油消耗，對于單臺設備的消耗和單次作業(yè)的消耗是沒有數(shù)據(jù)的。只有消耗可知，對能量物質(zhì)消耗的節(jié)省才是可以度量的，才有評價的指標。
工程機械都屬于重型設備，其燃油消耗巨大，有的設備甚至能夠一天消耗幾百升柴油，一年的燃油費用要幾萬幾十萬；一年消耗幾條輪胎，價值也在幾萬幾十萬的水平。這些燃油消耗在管理上有沒有漏洞，輪胎在使用上有沒有錯誤，其實是每個管理人員想知道卻無法知道的事情。
車輛的保養(yǎng)和維修更是一個不好度量的區(qū)域，有的設備可能保養(yǎng)過度，沒有到保養(yǎng)時間就保養(yǎng)了，而有的設備可能是處于沒有人管理的狀態(tài)，直到損壞才有人知道。
這些需求催生了我們的重型車輛管理系統(tǒng)，目前在港口和鐵路使用，達到了甲方管理需要，產(chǎn)生了良好的效果。
小客車和兩客一危車輛，物流車輛的車輛聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)容易推廣的原因是標準化工作做的非常好，功能需要單一。
其需求基本上是采集發(fā)動機數(shù)據(jù)，采集車輛的位置和速度，采集車輛油耗數(shù)據(jù)，一般來看就是一個2G/3G上網(wǎng)模塊+標準OBD接口+GPS/北斗就能滿足要求。因為其工作模式單一，無外乎把物品或者人員從甲地搬到乙地。
工程車輛所完成的除了物品搬運外，還要很多的復雜工作。其車輛聯(lián)網(wǎng)控制比小客車兩客一危和物流車輛要復雜，主要表現(xiàn)在如下方面
完成的統(tǒng)計工作不一樣，起重機需要統(tǒng)計起重次數(shù)和起重物品，可能還要知道是否有危險行為的發(fā)生，鏟車需要統(tǒng)計行駛里程和作業(yè)量，發(fā)電機需要知道發(fā)電電量和燃油消耗。
面臨的接口不一樣，其他車輛的更新速度比工程車輛快得多，所以得益于IT技術的發(fā)展，其接口標準統(tǒng)一，協(xié)議統(tǒng)一，而工程車輛廠家繁多，幾乎每種車型，每個廠家的接口和協(xié)議都不統(tǒng)一，我們在港口應用時，雖然車輛都號稱支持J1939協(xié)議，但是每個廠家，每個車型的協(xié)議標準都有或多或少的差異，這給車輛的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)造成了很大的障礙。
就胎壓監(jiān)測而言，由于重型車輛的胎壓壓力很高，數(shù)量少，支持廠商很少，價格非常高，而在轎車領域非常便宜。但是重型車輛的輪胎價值很高，胎壓數(shù)據(jù)非常重要，目前成本偏高。
還有的車輛根本沒有智能接口，比如燃油消耗，油量，需要加裝傳感器的。
在施工方面，目前還沒有一個所謂的標準接口，主要靠技師進行硬接線實現(xiàn)，很不方便。
系統(tǒng)由上位機軟件，車載數(shù)據(jù)終端，胎壓傳感器，其他傳感器構(gòu)成。
如下圖所示
系統(tǒng)軟件包括
通信服務器軟件，實時數(shù)據(jù)庫，歷史數(shù)據(jù)，地理信息系統(tǒng)，WEB服務器和個人手持設備軟件構(gòu)成
通信服務器主要接收車載數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)，其通信協(xié)議采用的是騰控物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議V1.10版，采用主動發(fā)送和輪詢相結(jié)合的模式，既能保障主要數(shù)據(jù)的快速傳輸，也能保證一些非實時數(shù)據(jù)的傳輸，而且兼顧了系統(tǒng)流量。
通信系統(tǒng)在車載終端上與車載終端是一體的，主要支持3G和4G通信。
在服務器端，可能需要考慮從運營商購買一條專線。
如果考慮系統(tǒng)安全，可能需要運營商開辟專業(yè)的VPN，車載數(shù)據(jù)終端與客戶服務器等在一個VPN內(nèi)部，充分保證網(wǎng)絡安全，把網(wǎng)絡安全交給運營商保證。
車載數(shù)據(jù)終端是騰控科技結(jié)合其物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控應用和車身控制系統(tǒng)多年的成果結(jié)合重型車輛監(jiān)控而研發(fā)的。
采用嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)設計理念，32位精簡指令ARM處理器設計，豐富的存儲空間。通訊端口均采用全光電隔離設計，同時隔離信號線、電源、地，并具備雷擊和浪涌防護。
1個網(wǎng)口
1個3G/4G接口
2個獨立的CAN接口，可以自由口編程
1個無線胎壓傳感器接口，433MHZ，自定義協(xié)議
2個RS232/RS485接口，自由口編程
1路GPS數(shù)據(jù)
輸入輸出
8路模擬量輸入，五種輸入類型0～20mA，0～5v，PT1000,NI1000,NTC溫度傳感器可選，16位高精度AD轉(zhuǎn)換
1路模擬量輸出，0～10v信號
8路開關量輸入/輸出，每個開關量都可以作為輸入或者輸出使用，輸入時接干接點信號，輸出時最大電流100mA，可以驅(qū)動繼電器或者小型電磁閥
2路高速計數(shù)器輸入
1路3軸加速度和陀螺儀輸入
環(huán)境條件
-40～85攝氏度
10%-90%相對濕度
86-108kpa大氣壓
滿足車輛振動環(huán)境要求
其所有的輸入輸出，通信接口都是可編程的。
用戶可以通過自己編寫程序，解析CAN總線協(xié)議，適應不同車型，不同廠家的J1939協(xié)議，這種編程完全圖形化界面，可以在現(xiàn)場實施，通過計算機，運行編程軟件，連接到設備的網(wǎng)口即可。
目前我們已經(jīng)積累7～8種國內(nèi)外車型的協(xié)議程序
串口也可以用戶可以通過自己編寫程序，解析串行總線數(shù)據(jù)，可以接入某些智能儀表，如燃油流量計，燃油液位計等，這種編程完全圖形化界面，可以在現(xiàn)場實施，通過計算機，運行編程軟件，連接到設備的網(wǎng)口即可。
模擬量輸入在實際應用中也有用途，采集溫度，采集起重機起重臂離地高度，燃油液位計（也有模擬量的），起重的重量，鏟起重量等等
開關量數(shù)輸入，可以用作工作量計數(shù)，比如在港口應用中用作集裝箱計數(shù)，區(qū)分是標準集裝箱還是小集裝箱。
高速脈沖輸入主要是用于某些脈沖輸出的流量計，用于統(tǒng)計流量，或者統(tǒng)計鋼纜滑動的距離等。
胎壓監(jiān)測目前采用低功耗無線技術
胎壓傳感器電池壽命2～3年，與傳感器同時更換
測量胎壓范圍 0～1MPa
通信方式采用433MHZ低功耗傳輸，無障礙傳輸距離50m，因為433MHZ是一個免費頻段，而且胎壓傳感器由于功耗問題，其功率注定很小，在使用現(xiàn)場要考慮同頻設備的干擾問題。
即使騰控科技車載數(shù)據(jù)終端提供了各種各樣的接口，能解決現(xiàn)場超過99%以上的傳感器和數(shù)據(jù)采集，總會有智能設備或者傳感器是其無法接入的，此時可能需要采用自由口編程方式，或者底層開發(fā)，甚至重新設計來解決。
車載終端板載有GPS模塊，只要把天線引出到駕駛艙外，就能夠很好的接收GPS信號，把自身的位置和速度等信息，通過車輛數(shù)據(jù)終端發(fā)給上位機軟件。
解析車載數(shù)據(jù)終端發(fā)送過來的IP報文，根據(jù)通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)解析，解析數(shù)據(jù)的時間標簽，存入實時數(shù)據(jù)庫中，供其他軟件使用。
數(shù)據(jù)采集服務器采用C++編寫，效率很高，一臺服務器可以支持2000臺車的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)的更新時間間隔最高可以做到1S，從展示端（瀏覽器端或者手機端）甚至可以看到司機踩油門松油門的過程。
系統(tǒng)之所以采用實時數(shù)據(jù)庫是因為系統(tǒng)規(guī)模龐大，每秒鐘可能有幾萬條甚至幾十萬條數(shù)據(jù)生成，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫對付這樣的數(shù)據(jù)會感到很大的壓力。
由于采用了統(tǒng)一的實時數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)中任何用戶，只要權限運行，就可以瀏覽任意數(shù)據(jù)。
另外實時數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)壓縮方面有著獨特的優(yōu)勢，對存儲設備要求不是那么高。
歷史數(shù)據(jù)主要相對于實時數(shù)據(jù)而言。一般而言超過1年的數(shù)據(jù)都可以歸結(jié)到歷史數(shù)據(jù)內(nèi)。歷史數(shù)據(jù)保存了企業(yè)過去所有的車輛數(shù)據(jù)，如果有合適方法進行挖掘，可以挖掘出來大量的有價值數(shù)據(jù)。
比如可以挖掘出輪胎磨損與軌跡的關系，挖掘加速度傳感器和位置的關系，就可以非常準確的評估礦區(qū)的道路狀況。比較不同車型的燃油消耗，可以得出哪種車型更省油。比較不同司機對統(tǒng)一車型的作業(yè)量和油耗，可以知道司機的優(yōu)劣.......
3.4. GIS系統(tǒng)
GIS系統(tǒng)目前主要采用開放的GIS平臺，如51地圖或者百度地圖。
對于普通應用是足夠的，如果有其他特殊需求，再做開發(fā)。
3.5. WEB服務器
其實是為瀏覽器客戶提供一個人機界面，展示數(shù)據(jù)。
3.6. PC瀏覽器端
目前僅支持ANDRIOD版的手機或者平板電腦
個人手持設備出來作為人機界面，展示數(shù)據(jù)和報表之外，還作為設備報修的圖像牌照，圖片批注，文字批注等功能，把手機變成生產(chǎn)力。
靠GPS接收機，直接得到車輛的位置和速度，得到大量應用。
在 GPRS 和網(wǎng)絡應用中，因為很難給 RTU/PLC 一個靜態(tài)的 IP 地址，所以， 原來的 MODBUS 協(xié)議或者 MODBUS TCP 這類主從協(xié)議都不是非常合適。
IEC870-5-104 協(xié)議的定義雖然很完美，但是 IEC870-5-104 協(xié)議的 RTU 也是服務 器，在動態(tài) IP 或者加防火墻的場合也不是很合適，而且 IEC870-5-104 協(xié)議過于 復雜，不太適合單片機或者嵌入式系統(tǒng)使用。
定義一種簡單，易于實現(xiàn)的，支持主動上傳的協(xié)議，就顯得十分必要。 我們在制定該協(xié)議給自己制定如下目標： 定義相對簡單的協(xié)議格式 兼顧網(wǎng)絡傳輸和無線傳輸 適應各種各樣的應用情況 協(xié)議定義中可采用一次交互完成數(shù)據(jù)讀寫 有容易識別的頭和結(jié)束
車輛基礎數(shù)據(jù)，名稱，編號，車輛購買時間，底盤型號/編號，發(fā)動機型號/編號，變速箱型號/編號，前橋型號/編號,輪胎規(guī)格等等
1、 提升企業(yè)設備管理手段和水平，將設備管理納入到企業(yè)大數(shù)據(jù)庫管理中并配合生產(chǎn)安排。
具體表現(xiàn):相關管理數(shù)據(jù)自動存儲,自動進行數(shù)據(jù)分析并形成報告和趨勢分析圖,為設備管理尤其在保養(yǎng) 檢查 維修和配合生產(chǎn)安排方面提供準確依據(jù),提高企業(yè)生產(chǎn)效率。
2 、通過數(shù)據(jù)分析對設備提早進行檢查和維修，降低設備維修成本。
具體表現(xiàn):可以自動在系統(tǒng)中提醒各設備即將要做的保養(yǎng)檢查和易損件更換工作,設備管理人員和技術管理人員能有效預知該工作和提前計劃好各設備投入的生產(chǎn)安排.合理解決好設備生產(chǎn)安排和設備停機檢查之間的矛盾,近而提高設備的出勤率提高設備全年工作效率,為企業(yè)減少不必要的成本投入。
3、 有效監(jiān)督和檢查設備的規(guī)范操作和規(guī)范保養(yǎng)，提高企業(yè)設備管理,降低設備使用成本。
具體表現(xiàn): 設備油耗的監(jiān)控和管理,提醒和檢查司機的規(guī)范操作,燃油合理使用的管理和消耗趨勢報告可以防止人為造成的丟失.怠速的管理,防止設備長時間怠速不熄火,無謂的消耗能源。 設備工作中速度的監(jiān)控,防止出現(xiàn)由于超速引發(fā)的安全隱患和相關部件早期損壞。
4 、 及時有效的減低設備使用中的風險，防止重大安全事故的發(fā)生,為企業(yè)安全生產(chǎn)提供保障。
具體表現(xiàn):系統(tǒng)監(jiān)控設備的正常預熱并報警防止增壓器早期損壞并引發(fā)火情;吊具旋鎖定期探傷檢查系統(tǒng)自動報警提醒防止由于旋鎖問題出現(xiàn)掉箱事故,保障企業(yè)生產(chǎn)安全。
全面監(jiān)控設備兩大核心部件 –發(fā)動機和變速箱,系統(tǒng)通過相關數(shù)據(jù)分析和比對全面掌握部件當前狀況,為故障判斷維修決策 大修安排提供依據(jù),同時在系統(tǒng)中留存記錄和報告。
初期的設備運行管理中預防維修體制（Time Based Maintenance,簡稱TBM）受到了預知維修體制（Predictive Maintenance）的挑戰(zhàn)，其依賴于早期落后的計算機系統(tǒng)和軟件來記錄故障并加以評估，由于缺乏完整、連續(xù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，常使其預測的設備系統(tǒng)的不準確，為設備管理者帶來了一些困惑。隨著設備狀態(tài)監(jiān)測手段及計算機技術的發(fā)展，近年來形成了更加完善的體制：狀態(tài)維修。當前，云技術的發(fā)展、無線網(wǎng)絡的進步及大數(shù)據(jù)概念的不斷延伸，當它們與設備管理系統(tǒng)有效的結(jié)合在一起的時候，我們的技術管理水平將得到革命性的飛躍。
