监测技术汽车电子

监测技术汽车电子（精选十篇）

监测技术汽车电子 篇1

汽车起重机是工程机械乃至整个机械工业中的一个重要组成部分, 在国民经济建设中占有极其重要的地位。近几年, 随着经济建设的迅速发展, 我国的基础建设力度正逐渐加大, 道路交通, 机场, 港口, 水利水电, 市政建设等基础设施的建设规模也越来越大, 汽车起重机行业获得了空前的发展。目前, 中国已经成为世界头号汽车起重机制造大国, 产品分布在世界150多个国家和地区[1]。庞大的市场保有量为众多基础建设项目的顺利进行提供了保证, 但长期以来汽车起重机安全作业形势十分严峻, 由于其系统组成复杂, 工作环境恶劣, 通常要求高负荷、长时间运行, 加上维护保养体系的相对落后, 因此系统经常会出现各种故障, 机毁人亡重大事故时有发生, 严重影响了建设项目的进度、效益以及人民财产安全。因此, 汽车起重机的故障诊断是故障诊断技术应用的一个重要方面。

1 国内外汽车起重机故障监测诊断技术概况

设备故障诊断技术起源于20世纪60年代的美国[2]。1978年R·A·Collacott博士在其编著的《机械故障诊断与状态监测》一书中明确的提出了“故障诊断”的概念, 并很快为国际工程界所接受[3]。经过半个世纪的发展, 故障诊断技术得到了长足的发展, 开发出了许多实用的故障诊断系统。我国的设备诊断技术从1983年开始起步, 初期主要应用于石油、化工、电力及冶金等行业, 到了20世纪90年代后, 快速渗透到国民经济的各个主要行业。

国外汽车起重机领域以电子信息技术为先导, 以现代维修理论、仿真技术和网络技术为支撑, 在智能监控、故障诊断与在线维护等方面进行了大量的研究, 开发出各种软、硬件控制系统, 使汽车起重机产品向信息化、智能化方向大步前进, 提高了汽车起重机的科技含量, 促进了汽车起重机行业的快速发展。以格鲁夫、利渤海尔、德马格, 多田野为代表的国外先进起重车制造企业, 在结构件优化设计与制造、电控系统及安全监测等方面具有优势技术, 但在远程安全监控与预警技术方面也处于起步阶段。仅仅在部分产品上初步应用了远程定位与信号采集;针对整机系统的故障诊断、性能预测、智能维护方面还不成熟[4]。

与国外相比, 我国汽车起重机智能化程度相对较低, 设备故障频繁且诊断技术落后。近年来, 国内许多科研机构和大学对汽车起重机产品的电子监控、远程控制和故障诊断系统进行了大量的理论和实验研究[5]。为了实现汽车起重机行业的可持续发展, 国内许多汽车起重机制造厂商都相继研究开发了电子监控系统。如三一重工的设备远程监控管理系统具备强大的设备运行工况、作业参数采集功能, 可实施远程故障诊断和远程设备管理, 通过GCP门户网站, 用户可以足不出户掌握设备的运行状况、查询和订购配件;中联重科也在设备上完成了智能监控系统的应用开发, 实现设备的全球定位、设备工作信息监控、故障诊断、远程维护和报警, 以及锁车、防盗等功能;徐工集团的“工程机械产品数字化服务平台”将售后服务延伸到产品使用全程, 真正实现售后服务全覆盖。这些研究和开发进一步提高了国内汽车起重机的科技含量, 促进了汽车起重机行业的快速发展。但在性能预测及故障诊断的核心技术方面, 目前国内还缺乏有针对性的研究。

2 故障诊断中存在的问题

2.1 维修服务模式有待更新

目前汽车起重机行业一般还是采取“设备出了故障, 派人员进行维修”的模式。这种“救火式”的事后维修服务模式以“出事”为代价, 维护周期较长, 且往往表现为因小故障引起设备瘫痪从而导致工期停顿的低效局面。随着设备数量的不断增加、企业制造的日益分散化、客户和设备供应的不断国际化以及市场竞争的日益升级, 客户响应速度和服务质量越来越成为企业经营制胜的关键, 这种“救火式”的事后维修服务模式已经远远不能满足要求, 高昂的人工成本、维护成本逐步成为企业发展的压力、甚至成为企业的发展瓶颈。

2.2 现代诊断技术有待推广

从汽车起重机故障诊断技术的现状来看, 一般还是采取传统的故障诊断技术, 即维修人员在实践经验的指导下, 根据系统原理图和动作循环表, 通过比较、区域分析、综合分析等方法确定可疑液压零部件, 然后对可疑液压零部件进行更换测试来判定故障原因, 最后通过串换部件的方式来消除故障。这种方法要求维修人员掌握较深的相关专业基本理论及工作原理, 具有较强的判断分析能力, 方可保证诊断的有效性和准确性。诊断过程十分繁琐, 要经过大量的检查、验证工作, 系统故障检测过程中的盲目性不可避免, 拆装工作量也较大, 且只能是定性分析, 而且对现代电子技术与液压控制技术方面的故障判别更为困难, 因而诊断出的原因往往不够准确。因此, 这种方式耗时、费力、效率低、经济效益不佳。

另一方面, 如果设备得不到良好的使用指导和及时的维修服务, 出现问题不能及时得以修复, 耽误工期, 设备产权所有人经济损失将会非常大, 这将严重影响产品品牌信誉。据海关统计, 我国汽车起重机约70%出口是依靠对外承包项目和外贸公司买卖交易拉动, 归根结底, 依然是国内销售, 仅仅是产品走向了国际市场, 但还称不上国际品牌, 而且由于外贸公司销售的产品在服务和配件方面往往满足不了顾客需求, 这将很可能有损中国制造的形象[1]。

2.3 故障诊断方法有待进一步研究

汽车起重机是一个复杂机、电、液系统, 由大量的动力元件、控制元件和执行元件通过各种介质 (流体、电信号) 有机组合而成。由于控制元件在一个工作循环中通过不同的动作完成特定的任务, 因此系统内部各元件之间耦合性强, 出现的故障具有多样性、模糊性、偶然性及成因复杂性等特点, 征兆与故障之间呈现高度的非线性, 不精确性和不确定性关系, 传统的故障诊断方法 (如故障树、专家系统等) 难以满足汽车起重机故障诊断的要求。应当针对汽车起重机故障的多样性、模糊性、偶然性及复杂性等特点, 开展相应的故障诊断方法研究。

3 汽车起重机故障诊断的发展前景

汽车起重机故障诊断技术的研究已经得到了广大工程机械企业和专业技术人员的重视, 针对汽车起重机及其系统各类故障的各种新诊断方法将是一个主要的研究方向, 在诸多研究实力强大的高校和专业机构的带动下, 必然会会出现许多科技成果。而对于汽车起重机故障诊断维修方式, 将从以“救火式”的事后维修服务模式向更科学的按设备状态维修的视情维修服务模式发展, 对于汽车起重机故障诊断技术, 将从以传统的人工诊断为主向以集成传感器技术、动态测试技术、信号分析处理技术于一体的现代诊断技术发展。

参考文献

[1]黄军山.中国汽车起重机行业离国际化还有多远[J].今日工程机械, 2010, (1) :72-73

[2]Vemuri A T, Polycarpou M M.Robust nonlinearfault diagnosis in input～output systems.Int.J.Control, 1997, 68 (2) :343-360

[3]Iserman R.Process fault detection based onmodeling and estimation methods-a survey[J].Automatica, 1984, 20 (4) :387-404

[4]Taubmann G, Brochet L, Liniers M, et al.Designof an overhead crane for the ITER NB cell remotehandling maintenance operations[J].Fusion Engineeringand Design, 2009, 84 (7) :1827-32

电子自动闭塞系统监测维护终端研究 篇2

【关键词】电子自动闭塞系统；监测维护终端

The Study and simulation research on the Monitoring Maintenance Terminal for Electronic Automatic Block System

Zhang Rui-fang

（Key Laboratory of Opto-electronic Technology and Intelligent Control，Ministry of Education，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070）

Abstract：The monitoring maintenance terminal for electronic automatic block system blend the computer network communication，database，software engineering as a whole，provide the scientific basis for electricity department to master current status of interval host and analysis accident by monitoring and recording the operation of the system’s state and communication data. This monitoring maintenance terminal completely meets the need of technical requirements，realizes the real-time monitoring，diagnosising，positioning，preventing the fault of the monitoring maintenance terminal.

Key words：Electronic Automatic Block System；Monitoring Maintenance Terminal

1.引言

目前我国时速160km以下的区间自动闭塞系统，即CTCS0/CTCS1级自动闭塞系统仍采用传统的继电器组合电路实现自动闭塞的逻辑关系，电路体积大，维护和排除故障困难，影响自动闭塞区段的通过能力。随着计算机技术、信息技术和电子技术的快速发展，使自动闭塞系统的电子化，即电子自动闭塞系统的实现成为可能。

监测维护终端实时接收区间控制系统主机发送的监测信息，并通过人机界面显示。系统还具有数据逻辑判断功能，当通信数据异常时，及时进行报警，避免因系统故障或通信异常影响列车安全[1]。监测维护终端是监视区间控制主机通信状态、可靠运行，及时发现和排除潜在隐患，进行事故分析的重要设备[2]。通过对监测维护终端的仿真研究，实现其各个部分功能的数据化仿真与测试，对于保证设计方案的正确性，测试设备的适应性，减少试验周期与试验成本，提高行车效率，保证高速铁路建设质量是十分必要的。

本论文拟实现电子双线双向自动闭塞系统监测维护终端的仿真，具有重要意义。目前，还缺少对区间控制主机监测维护终端的仿真，本论文正是针对此问题，提出方案，实现监测维护终端仿真，使电子双线双向自动闭塞系统的仿真系统更加完善。

2.监测维护终端简介

2.1 主要功能

自动闭塞系统的电子化实现采用集中式控制模式，系统单独设置区间控制机柜，由区间控制系统主机和区间电子执行单元组成。电子自动闭塞系统监测维护终端的主要功能有以下几点：

（1）具有操作方便易于维护的人机交互界面。

（2）实时显示并记录系统运行情况。

（3）对所记录的信息进行逻辑分析。

（4）对所记录的信息提供查询、打印、回放。

（5）对异常情况进行报警，根据系统故障性质分别产生一级报警、二级报警、三级报警和预警。

（6）监测维护终端应当独立于电子自动闭塞系统，终端的故障不能影响系统正常运行。

2.2 监测内容

监测维护终端对电子自动闭塞系统的工作状态进行监测报警，具体内容如下[3]：

（1）区间控制系统主机的工作状态，区间控制系统主机与联锁、邻站的通信接口状态。

（2）CPU板卡、通信板、LXA信号机点灯模块板卡、区间轨道电路模块板卡接口通信状态。

（3）联锁接发车进路信息、线路方向信息、信号降级信息。

（4）邻站的边界信息、改方信息。

（5）区间区段信息：空闲、占用码位。

（6）区间信号点灯状态：灭灯、红灯、绿灯、黄灯、绿黄。

（7）轨道电路编码信息。

（8）区间控制系统主机维护报警信息。

3.监测维护终端需求概述

监测维护终端设备启动应由系统初始化、与区间控制主机建立通信，对邻站控制系统、联锁系统的通信建立监听三个过程组成。在系统主机上电、复位后，应首先进行系统各变量状态的初始化。

3.1 系统总体功能和结构

电子自动闭塞系统具备诊断与维护功能，同时把监测状态信息发送给集中监测设备。监测维护终端通过以太网接口实现对区间信号控制系统的监测和维护。系统结构图如1所示。

电子自动闭塞系统的总体功能有以下几点：

（1）根据列车进路状态和轨道区段状态，实现区间轨道电路的载频、低频信息编码功能，并控制区间轨道电路发送方向。

（2）可以获取区间轨道电路状态信息。

（3）可以实现区间运行方向与闭塞控制。

（4）实现站间安全信息传输，实时传输区间轨道电路状态、区间方向等安全信息。

（5）实现区间信号机点灯控制。

（6）实现中继站控制。

（7）具备诊断与维护功能，同时把监测状态信息发送给集中监测设备。

3.2 硬件系统需求

本系统所需硬件设备如表1所示。

3.3 软件系统需求

本文以Windows 2000／XP及以上环境作为操作平台，用Visual C++ 6.0及其以上版本进行开发。其中区间显示数据，进路显示数据等以文本文件的形式存储，区间进路实时数据及信号灯点灯状态以Access表格的形式存储。软件设计采用自顶向下的设计思想，将系统分为通信接口、记录存储、数据查询和数据显示四个功能模块，采用模块化的设计思想实现监测维护终端功能。

3.4 系统外部接口需求

监测维护系统通过一路100Base-T以太网接口与区间控制系统主机连接。实时接收由区间控制系统主机传输的状态信息和报警信息。通信通道采用点对点连接方式。监测维护系统和区间控制系统主机的通信接口为标准RJ45类型。数据流图如图2所示。

区间控制系统主机发送至监测维护终端的监测信息有：

（1）系统工作状态和通信接口状态：硬件板卡状态、与本站模拟系统、邻站模拟系统通信接口状态；

（2）区间信号点灯状态；

（3）轨道电路编码；

（4）方向继电器驱动输出；

（5）与ZPW-2000接口信息。

4.结束语

本文分析原有继电自动闭塞系统的工作电路，包括闭塞分区电路及移频总报警电路，分析监测信息与报警条件，对自动闭塞系统监测维护终端进行了研究。根据自动闭塞系统电子化实现的系统原理，采用仿真技术及模块化软件设计思想对电子双线双向自动闭塞系统监测维护终端进行辅助研究和预研验证，并且实现对电子双线双向自动闭塞系统的实时监测和系统故障的诊断、实时定位和预防功能。

参考文献

[1]林瑜筠.新型移频自动闭塞[M].北京:中国铁道出版社,2007.

[2]赵相荣.TJWX-2000型信号微机监测系统[M].北京:中国铁道出版社,2003

[3]铁路信号集中监测系统技术条件[J].运基信号[2010]709号.

作者简介：张瑞芳（1986—），女，甘肃兰州人，硕士研究生，现就读于兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室，研究方向：交通信息工程及控制。

监测技术汽车电子 篇3

随着航空电子监测技术的更新换代, 传统的监测技术手段已经成为“明日黄花”, 表现出以下几方面的问题:

1. 监测系统的分支系统数量众多, 而

且布线复杂, 二十四小时的加电状态使得系统的老化情况加重, 严重影响航空电子监测系统运行的稳定性, 无法达到质量指标。

2. 航空电子监测手段为普通级别监测, 在信源信号质量监测方面未能做到全方位分析, 致使质量指标低下。

3. 在发生故障的时候, 不能记录报警

的信息, 因此系统保障工作人员跟踪和分析故障原因缺少依据, 或者依据不足。

因此, 为了保证传输信源、信道的电子监测系统的有效性, 以及提高航空电子监测的安全系数, 构建一套航空电子监测系统已经势在必行。

二、航空电子监测系统的构成要素

航空电子监测系统一般由信号接收的传输信道部分、码流处理的核心系统部分、信号播出的传输信道部分、系统的传输安全四大要素构成:

1. 由信号接收的传输信道部分

卫星传输信道部分的安全和质量监测在上下行的大气空间, 信道不稳定, 而且开放性不可控, 是监测的重点和难点所在。因此, 数字卫星传输链路的监测参数要全面化:首先是卫星下行转发器到卫星接收机发出的IF载波电平信号, 经卫星接收器的中频输入端, 可作为监测的取样点, 主要是检查传输系统信号的传输损耗程度。其次是将均衡校正之前和之后作为调制误差率的两个监测点, 以调整预期信号和实际信号矢量幅度的误差。

2. 码流处理的核心系统部分

核心系统部分包括复用、再复用、统计复用TS流, 以及修正、加扰各种服务信息, 为监测系统的正确解码提供数据基础:首先是根据不同的优先级别, 对传输流同步丢失、信号映射表出错、循环冗余校验、条件接收表出错、网络信息表出错、缓冲器出错等作为监测的参数。其次是将出错情况、QPSK的射频指标、TS流等作为取样对象, 采用多点结合取样方式, 并对取样重点进行分析和对比。

3. 信号播出的传输信道部分

传输质量的主要参数包括:首先是QAM调制器到监测系统输入口之间传输损耗情况;其次是信道情况的反映应该选择RS解码之间的BER;再次是反映接收信号的品质因数, 从传输线路上引入噪音干扰和传输设备;最后是用星座图直观显示噪音、干扰等各种损伤, 作为监测的辅助方式。

三、有线数字电视监测系统的设计

航空电子监测系统的作用是监测比对各种传输信号和服务等, 提高传输的质量和安全, 也便于运维人员快速发现和解决问题, 具体的设计方法如下:

1. 设计的思路

从功能性的角度出发, 航空电子监测系统的设计思路分为四个层次:首先是内置解码器, 从码流各层面、各参数和射频参数等, 监测是否存在异常状态;其次是监测效果效果主要取决于监测系统末端信号的稳定性, 因此要作为重点监测对象, 实时在线监测多个频点的信号, 并通过报警提示的信息, 对异常信号所在的故障点作出迅速判断, 以便故障排除人员及时处理;再次是排除故障点之后, 利用监测系统解扰监测加扰流, 通过多个高清画面显示的加扰流播出效果;最后是通过大量的监测数据和状态提示信息, 了解各个频点的状态信息, 如有故障隐患, 网管系统则提供日志、报表、出错信息提示和查询功能等, 提高监测系统的完整性和时效性。

2. 平台功能的设计

航空电子监测平台分为用户信息管理、内容监测、质量监测、安全监测和系统管理五大部分, 其中每个功能模块都有具体的分解功能, 具体如下图所示:

(1) 用户信息管理功能模块, 用于管理用户的数据信息, 一方面要在各个监测点布置监测设备, 条件接受各地服务平台的数据信息, 并在分析和整理的基础上, 监管条件接收系统和用户管理系统。

(2) 内容监测功能模块, 分解为EPG信息、频道信息和数据业务等子功能, 信号源的采集时利用服务平台提供的射频消耗, 并通过监测设备、码流解扰密设备, 采集、回传和测量信号指标, 实时监控航空电子设备的运行状态, 以及时排除异常状态。

(3) 质量监测功能模块, 主要是实现射频指标分析和码流分析功能, 以便及时掌握航空电子设备的使用状况, 保证航空的绝对安全。

(4) 安全监测功能模块。各个航空服务平台提供相关信号, 利用监测设备实时监测射频、码流, 如果指标超过规定限制水平, 将会发出报警信号, 并自动上报中心平台系统, 保证信号没有异常状态。

3. 系统设计的其他技术要点

航空电子监测系统的设计, 具有自动、高效和智能的功能特点, 在进行系统设计的时候, 要兼顾以下几方面的技术要点:首先是监测系统摒除了传统矩形调度监测的复杂性和高成本性, 利用交换技术、调度技术、交换机技术和检测系统技术, 有效提高了监测的效率。其次是具备监测模板的比对功能, 预存和比对网络参数、服务参数和其他参数, 在线读取码流信息, 若出现信息差异, 就会及时报警, 提高信号传输的安全性。最后是在非法信号入侵或者干扰的时候, 监测系统要具备防止硬件特征参数变化, 对非法信号进行判别。

四、结束语

综上所述, 航空电子监测系统一般由信号接收的传输信道部分、码流处理的核心系统部分、信号播出的传输信道部分、系统的传输安全组成, 其作用是监测比对各种传输信号和服务等, 提高传输的质量和安全, 也便于运维人员快速发现和解决问题, 因此一方面我们要在确定系统设计思路的基础上, 详细设计平台每个功能模块的分解功能, 以及提供其他自动、高效和智能的技术手段, 全面提高电子监测系统的设计水平。

摘要：航空电子监测系统复杂, 而航空作业对监测系统的要求越来越高, 亟需通过开拓的新思路、新技术和新方法, 保证航空电子监测系统在安全可靠、质量保证环境下运行。鉴于航空电子监测系统的先进性和复杂性, 笔者认为有必要在探讨建立系统必要性的基础上, 分析系统的构成要素, 并对系统方案进行设计。

关键词：航空电子,监测系统,设计

参考文献

[1]杨军祥.航空电子系统综合显示处理技术研究[J].航空计算技术, 2006, 36 (6) :108-116.

[2]侯慧娜, 王德合.航空通信设备检测系统跳频信号源的设计[J].2010, 1 (87) :110-112.

监测技术汽车电子 篇4

【关键词】电子血压仪；监护仪；监测失准

当前，电子血压仪已经在医院及家庭中广泛应用，而很多参数监护仪也已经成为医院病房及手术室的常用设备，但是，经过长时间的使用发现，很多电子血压仪及监护仪对于无创血压的检测不准确，容易受到干扰，由此对患者的血压测量产生了影响[1]。现在对电子血压仪及监护仪中血压监测不准确的原因及改进策略进行分析，并将分析结果报告如下。

1资料与方法

1.1一般资料针对电子血压仪及监护仪中血压监测不准确的原因进行分析，并提出相应的改进策略。

1.2方法

1.2.1不准确的原因

1.2.1.1比较基准通常情况下，采用电子血压仪及监护仪进行监测主要是依据一个固定的基准进行分析，这个基准的设定与大部分人的体征都是适合的，但是并不能够适用于所有人群，尤其是对于血压不正常或者是心功能异常的患者，对于心脏起搏的患者，测量值更容易出现较大的离散性，这是导致电子血压仪监测出现不准确的重要原因。

1.2.1.2干扰影响在对患者进行血压监测的过程中，由于周围环境影响，容易导致监测不准确，如环境振动、噪音较强等，都可能导致出现异常性的压力波动，从而对监测结果产生制约。如果是人耳听柯氏音，能够从众多噪音中鉴别所需要的声音，但是如果采用电子血压仪进行监测，是无法将这些干扰声音屏蔽的，由此导致对于患者的血压监测不准确[2]。此外，如患者脉率异常、体位变动、温度变化等也会导致电路参数出现漂移，由此造成监测不稳定。

1.2.1.3其他因素在一些监护仪中，有些主机和袖带之间的管路连接较长，有时候会出现卷曲或者受压的情况，从而导致气压传导较为滞后，而柯氏音或者是压力波动值被阻止，使得监测准确度大大降低。

1.2.2改进措施

1.2.2.1直接监听动脉搏动声在进行血压监测的过程中，可以在袖带位置安放一个微型话筒，确保话筒结构能够贴近肱动脉，以对收缩压和舒张压进行检测，这样就可以在很大程度上客户振荡法带来的误差，确保血压监测的准确性。

1.2.2.2改进算法对于血压监测，可以采用与脉率同步的时间间隔，间歇性的对压力变化及压力波动峰值进行分析和量化处理，然后根据数据分析建立相应的数据库，以根据不同人群的曲线变化情况进行修正，优化基础算法，然后再进行分析处理，最后得出舒张压和收缩压，这样就可以将比较值建立在综合取样后得出的数据基礎上，从而有效减少监测不准确情况的发生[3]。

1.2.2.3强化仪器使用和维护在日常工作过程中，对于电子血压仪及监护仪的应用应当加强维护和保养，很多时候都是由于零件松动或其他问题导致监测不准确的，因此，工作人员应当定期对这些仪器进行全方位检查，对于出现损坏的地方应当及时进行维修，并定期进行保养，以确保检测仪的良好性能，从而有效降低监测不准确情况的发生。

1.2.2.4采用双袖带血压测量技术双袖带血压测量技术是建立在传统血压测量技术基础上的，结合了示波法、柯氏音测量的优点，是对电子血压测量的有效改进，通过应用此种测量方法，可以讲大袖带作为阻断袖带，将小袖带作为听音袖带，从而明确判断出收缩压的位置，在监测过程中也能够更加准确的读出舒张压和收缩压，由此大大提高了监测准确率[4]。

2结果

血压监测不准确的原因主要有应用原理、比较基准、干扰影响及其他因素等，对此主要采用直接监听动脉搏动声、改进算法、强化仪器使用和维护、采用双袖带血压测量技术等。通过对这些原因和改进措施进行分析，能够更好的满足患者的应用需求，也更好的推广到家庭当中，提高应用效率。

3讨论

随着社会发展越来越快，电子血压仪及监护仪的应用越来越广泛，对于人们的影响也越来越大，如何确保电子血压仪及监护仪的准确监测度提高是当前急需解决的重要问题，通过对电子血压仪及监护仪中血压监测不准确的发生原因进行分析，并制定相应的改进策略，能够有效促进电子血压仪及监护仪的血压监测准确度，从而更好的服务于广大消费者。

参考文献

[1]郭亮梅，王锦玲，田黎，陈晨.不同方法测量血压的对照研究[J].护理研究，2009，84（27）：98-99.

[2]李天钢，卞正中.监护仪中振荡法无创血压测量方法的研究[J].中国医疗器械杂志，2011，62（04）：94-95.

[3]刘必跃.影响电子血压计测量准确的因素[J].中国计量，2008，85（02）：104-105.

基于单片机实时监测电子秤设计 篇5

产品质量安全难题现在是全球性普遍存在的问题, 我国也包括在其中, 直接关系到消费者的健康、关系到社会稳定和人的兴旺发展。所以本次设计以保障产品的安全为目的, 研究给出了一种基于单片机的方便、快捷、实时检测的电子秤设计。

1 设计思路

本款电子秤传感器所采用的是应变式传感器, 就是把电阻变成电压, 虽然电阻变化变低, 但是也使得传感器信号的输出变小, 信号放大, 所输出的是模拟信号。但是单片机所能够处理的是数字信号, 所以就要把信号转换成数字信号才能够在显示屏上显示数值, 然后通过连接在电脑上扫码枪进行对农产品条形码的扫描进而将条形码录入到数据库SQLite中, 进行农产品信息的输出最后得到农产品的信息进行查看。通过这次设计可以实现农产品的质量以及安全的监测, 进一步完善农产品流向市场的安全检测。

2 电子秤整体设计以及主要硬件电路设计

整体设计基于单片机STC89C51单片机开发平台、SQLite数据库结构框架、HX711称重传感器、LCD1602液晶显示屏等出来的工作原理, 通过硬件与软件的结合, 设计出实时监测电子秤, 以实现产品质量安全监测体系。中央处理单元采用STC89C51单片机作为主控芯片, STC89C51单片机拥有高速、低功耗、超强抗干扰等优越性能, 可实现称重、计价和扫描等功能。数据采集单元主要包含称重传感器、A/D转换器和USB条形扫描枪。其中, 称重传感器传感放大检测电路的功能是把重量通过称重传感器转换为微弱电压信号, 并将其放大以便进行A/D转换;HX711可以做到24位A/D转换, 是一个高精度的转换器。此款HX711是跟单片机芯片进行连接, 以直接驱动由简单的输入和输出端口编程, 从而实现对存储器的编程和读写。

2.1 电子秤压力传感器电路设计

在压力传感器电路, 传感器的正端接的ADC12Vref+内部参考电压的正输入端, 并对ADC12负端连接的模拟数字转换器的内部参考电压的负端。在本系统中, 通过单片机提供激励电压。由于这种方法的使用, 在测量期间或在电子秤工作在待机状态, 不能提供一个桥梁, 以提供激励电压, 从而降低功耗。该传感器的电桥电阻为1 200Ω, 电源电压为3V, 功率消耗为2.5 m A。桥的传感器的输出信号连接到放大器输入AD转换通道P6.0。

2.2 电子秤电源电路设计

为稳定电压信号, 在单片机的应用中必须提供电源电路。如图1所示的电源电路。它可以提供整个系统的3.3 V和5 V电压。

2.3 电子秤键盘电路设计

键盘上一共有十三个键位, 此次设计采用的是4*4方法扫描。连接电路如下页图2所示。其中, 0~9为数字键、*号键为无定义、#号键为小数点、A键为去皮、B键为清除单价、C键校准按键、D键校准按键。下图为电子秤系统的键盘电路。单价输入:输入数字, 就可以输入单价, 需要输入小数时, 就按一下#键输入小数点, 然后再输入一位小数。单价的清除:当前的单价不需要时, 就按一下B键将当前的单价数据清零。去皮按键用法:放上需要去皮的物体, 然后按一下A键, 数值会显示0, 就是把皮重去掉了, 当不需要去皮时, 就再按一下A按键, 取消去皮。校准方法:连接好传感器和电源线, 打开自锁开关, 待开机正常显示数值后 (开机时保证传感器上不能有物体, 且保持稳定) , 将100 g砝码放到传感器上, 看重量显示的数值, 如果比100 g大, 就按C键, 直到数值显示100;如果数值比100小, 就按D键, 直到数值显示100。此时拿下砝码, 如果什么都不放, 示数不为0, 就重新开机一次, 然后再放上100 g砝码, 再按照上面的步骤C和D键校准一次就好了, 校准后会保存进单片机的EEPROM, 下次开机不需要校准了。 (校准按键可长按)

3 结语

监测技术汽车电子 篇6

众所周知, 所有的车辆都有一台油表, 用来显示油箱中油量的多少, 可提醒司机及时加油。但是普通的油表并不能时刻跟踪油表的变化速度, 反应油箱的性能情况, 单靠油表来监测油箱的运行状况, 很难真实反映油料的使用情况。本系统在简单改造原来的油料显示系统后, 提供对油箱中的油量一种精确的度量。利用油料管理模块跟干簧管油浮子组合, 代替原来的油料系统, 独立使用, 提供精确测量的数字显示, 同时对油箱中油量变化速度进行监测。车辆运行 (ACC开) 的过程中, 若石子或其他外力使油箱漏油, 提供漏油报警;车辆停止 (ACC关) 状态下, 监测油箱中的油料变化情况, 如发现油箱工作异常, 通过远程通信[1]的方式向车主提供偷油、漏油报警。即使在油表工作不正常的情况下, 本系统也可以提供油量的数字显示。实时监测车辆油箱中的油量变化情况, 提高汽车使用的安全性。

1 控制理论

在ACC开、车辆行驶的状态下, 检测油表传感线上的电压, 计算出油浮子电阻ui RX。连续5秒内若检测到滤波电压值相等;而且系统是刚从ACC关切换到ACC开状态 (b CTo0=1) , 将此时计算得到的电阻值跟ACC关记录状态下油浮子的电阻值比较。如果比较的结果相差不超过2欧姆, 说明没有任何的异常;如果相差大于5欧姆, 表示油料异常。检测油料传感线上的电压 (Voil) , 采用稳定值算法, 即测量过程中丢掉异常值, 再进行稳定选取, 最后求平均值。求解的平均值和保留值比较, 由于在开车的过程中油料不可能产生突变, 变化过大的电阻值先暂时存储下来, 留作后续参考判断。系统不断的更新电压基准, 以1分钟为刷新频率, 检测油料的消耗情况。

切换继电器前保留的油表电压Vbase、油表等效电阻Roil。计算ACC开油浮子的电阻值:

在ACC开、车辆停止状态下, 在0.5秒~2秒之间检测油表传感线上的电压、通过稳定值算法[2]得出油表上的电压值 (Vbase) , 油表电压在此段时间应该是不变的。切换继电器检测油表传感线上的电压 (Voil) , 得出此段时间内的油表传感器上的电压采样值。采样值大, 等效油浮子电阻就大;电压小, 等效油浮子电阻就小。利用在ACC关情况下, 利用检测到电阻值计算出油表的等效电阻 (Roil) 。每次进行校准的目的是防止油浮子卡住在油箱的某一位置, 引起误判。在车辆振动的情况下, 油浮子不可能稳定在一个状态。

在ACC关状态下, 在0.5~2秒之间切换继电器, 检测油料线 (见图3中蓝色线) 的电压, 计算出电阻值。由于油浮子有可能发生卡住现象, 保留此时计算出的电阻值作为后续的参考电阻值;如果这个值和ACC开状态下测的电阻值一致, 并且在5秒钟内电阻值处于稳定状态 (变化的范围在±1欧姆以内) , 这个值作为基准值, 计算公式为:

系统以100毫秒的频率检测油料线的电阻, 1秒钟进行1次计算, 在10秒钟内, 对比每1秒钟检测到的数据, 若数据变化幅度较大, 而且一直减小, 表示油箱中油量变化异常 (有人偷油或油箱漏油) 。等检测到的油料电阻值稳定时, 记下稳定后的油料电阻。跟检测前ACC关状态下的基准值作比较, 计算油料传感器的电阻的变化值, 从而计算出油量的变化, 作为参考值提供给用户。如果油料数据没有稳定的情况下ACC开的动作发生, 系统将油料传感器的电阻变化值交给ACC开来判断。若整个过程采样值都很稳定的情况下, 每10分钟作为一个刷新周期, 防止因温度的变化而引起误判。检查ACC关的时间段内有没有异常报警, 若有将稳定的电阻值发送给主控中心。

2 总体设计

通常汽车油表的供电电路有两种, 一种为带总闸供电系统, 另一种为不带总闸供电系统。分别由发电机、稳压电源、油表、油浮、负载电阻组成。油量显示、传感器系统的供电系统是通过汽车供电电路进行稳压后提供的。本系统以带总闸供电系统车辆为研究对象, 将油表电源线剪断, 引出两根线, 一根作为传感器的输入, 另外一根是地线, 同时跟整个车架连接。因带总闸开关的汽车中, 车架地和电源地在总闸关闭的时候是不同的, 在总闸打开的时候, 车架地和电瓶地是同一个地。设计时将车驾作为参考电位对汽车的ACC、Motor进行检测才不会产生较大的误差。本系统电源由车机提供5V的电源。系统通过无线方式和通信网络连接实现远程服务器通信, 也可以通过短信将报警信息发送给管理者。

2.1 硬件设计

2.1.1 传感器设计

车载油料传感器主要分为压力式, 电阻式传感器。汽车油表的监测电路相当于一个电阻式传感器;汽车的燃油表等效于一个电流表;从电路原理上等效于一个电阻。油耗模块就是通过等效电路模型测得可变电阻RX的值, 间接反映出油箱油量的变化;固定电阻R0是不变化的, 反映的是油表和电源的内阻。

2.1.2 系统数据采集模块设计

本系统数据采集、处理模块包括油表线、油浮子线取样器、放大器、RC滤波、CPU、A/D采样、串口通信、电源等主要模块。详细流程及主要芯片选择如图1所示。

2.2 软件设计

软件设计的主要目标是能够准确的得到油浮子的任一时刻的电阻值, 通过故障代码uc Err Code的设置, 利用C51语言实现车辆工作情况的跟踪和异常情况的报警。软件实现流程图如图2所示。以车辆每行驶100Km消耗10升油, 时速平均为60Km计算, 经过对不同车型的多次测试, 选择采样时间为5秒, 利用车本身油料传感器, 经过校准, 准确率高达97%。

3 实验结果与分析

模拟某一种车型油箱, 通过增加油箱中的油量, 监测电阻值。假设油箱的容积为145升, 取样值每20升作为一个间隔, 通过监测电阻值分别为12, 20, 35, 42, 60, 80, 90, 120, 160。增加的油量和对应的电阻值对应值如表1所示。获得油量和电阻之间的关系模拟曲线 (如图3所示) 。需要说明的是对于不同的车型, 需经现场测试模拟该车型油箱中油量变化和对应电阻值的变化曲线, 该模拟曲线不能通用。

根据油量采样点采用分段线性化的方法, 利用线性插值用直线来逼近曲线, 其误差不大

于±0.2%。采用0.618法, 即黄金分割[3]来寻优, 目标值即误差等于0.2%±ε。每取一段直线, 验算一次误差, 然后再修正, 直到满足误差要求再取下一段, 在自变量的取值范围内分出合理的直线段数。

假设线性插值函数为R=f (L) =k L+b (k>0, 0≤x≤e, e为油箱的容积) , 其中L表示油量, R表示当前电阻值, 单位欧姆。计算出电阻值在80-90欧姆范围内时, 线性函数为:

假设误差为E (L) =R2-F (L) , d≤L=d+n△L≤R2

假定这次验算误差的结果E (x) <0.2%-ε, 则再前进0.618, 如此类推:R3=0.618 (R1-R2) +R2。

本系统采用汽车电源供电系统, 具有自己的数据采集系统和控制操作系统, 独立运行并时刻监测油箱中油料的变化情况。经过对本系统油量测量的准确性和油料消耗情况两方面进行测试, 均达到预期的效果, 能够满足用户的需求。本系统的实现和投入市场, 使汽车用户可以通过通信网络实现对汽车油箱中油量和油料的消耗情况进行适时监控, 提高用户使用汽车的安全性。

参考文献

[1]Tamara Dean.远程通信技术[M].北京:清华大学出版社, 2004.

[2]张吉堂.现代数控原理及控制系统 (第3版) [M].北京:国防工业出版社, 2009.

监测技术汽车电子 篇7

目前市场上的TPMS, 根据其测量方式大致上分为间接式和直接式。

1.1 间接式TPMS

间接式TPMS的判断标准是轮胎的转速。轮胎的压力不足时, 滚动半径减小, 转速就会增加。间接式TPMS通过建立车轮转速与轮胎压力的关系模型即可间接求出轮胎压力。目前, 市场上主流间接式TPMS是借用ABS中的轮速传感器来获得4个轮胎的转速。系统通过比较两条对角线上车轮转速的总和 (右前和左后轮速的总和与左前和右后轮速的总和) , 来判断是否出现气压下降。

间接式TPMS的优点是方便、实时性好、成本低, 可以随着ABS成为汽车的标准配置而推广。但间接TPMS也有一些不足, 间接式TPMS的监测范围有限, 精度比较低, 在同轴或同一边的2个轮胎气压不足时无法显示是哪一个轮胎, 在车速超过100km/h时就很难正常工作了, 而且不能监测轮胎温度, 这些又限制了间接式TPMS的发展与应用。

1.2 直间接式TPMS

直接式TPMS采用固定在每个车轮轮胎中的压力传感器和温度传感器直接测量每个轮胎的压力和温度。然后, 这些传感器会通过无线射频发送器将胎压和温度数据发送到TPMS系统主机接收器进行分析与处理, 结果将被传送至安装在车内仪表盘上的LCD显示器上。可以显示每个轮胎的实际气压和温度, 甚至还包括备用轮胎的气压和温度。当轮胎气压过高、过低、有渗漏及温度过高时, 系统会自动报警。直接式TPMS可以通过显示器直观地告诉驾驶员每个轮胎气压状况和温度状况。当某一个或几个轮胎同时处于低压状态时, 甚至4个轮胎都处于低压状态时, 也可以监测到。直接式TPMS可以监测出胎压的微小变化, 测量精确度比间接式高。但是, 目前这套系统价格相对较高, 这在一定程度上限制了它的市场占有率。

直接式TPMS按其供电方式可分为被动式和主动式两种, 两者的主要区别是主动式TPMS中, 轮胎监测模块中传感器检测和发送数据需要电池供电, 而被动式无需电池。

(1) 被动式TPMS。被动式TPMS也叫无电池式TPMS, 它用一个收发器替代了一般的接收器。安装在汽车轮胎中的转发器接收收发器发出的信号, 同时借用这个信号的能量来发射一个反馈信号到收发器。这就使安装在轮胎内部的压力、温度传感器不需要电池即可完成数据发送, 从而解决了电池使用寿命有限所带来的问题。虽然被动式TPMS不需要电池, 但它需要将转发器集成到轮胎模块中, 现在还没有达成一个统一的标准, 因此, 目前被动式TPMS还不是主流。

(2) 主动式TPMS。主动式TPMS是利用以安装在每一个轮胎里的需要电源供电的压力、温度传感器来直接测量轮胎的气压和温度, 并通射频发射器将测得数据发送到主机模块的接收器, 主机模块完成数据进行分析、处理与显示。目前主动式TPMS技术的是一项成熟的技术, 开发出的模块可适用于各轮胎厂商生产的轮胎, 但主动式TPMS中, 电池有限的使用寿命是制约其发展与应用的一大难题, 而且电池也会带来环境污染。同时, 由于电池的存在就会增加轮胎模块的重量, 这就需要重新考虑轮胎的动力平衡。

相对于间接式TPMS, 直接式TPMS可随时测量每个轮胎的气压和温度, 很容易确定故障轮胎, 而且还可以监测备胎。虽然现在被动式TPMS技术还不是很成熟, 主动式TPMS中还存在一些有待解决的问题, 但随着人们对精度与可靠性要求的提高, 间接式TPMS己无法满足使用要求, 将逐步被直接式TPMS取代, 在未来的一段时期内, 直接主动式TPMS将成为主流。

2 总体方案的设计

2.1 系统设计要求

本文设计的是直接主动式TPMS, 由于系统特殊的工作环境, 轮胎模块的重量和体积都要尽可能的小, 功耗要尽可能的低。本文采用体积较小的高性能的锂亚电池为供电电源。下面是对本系统的总体要求:

(1) 通过轮胎模块中的压力、温度传感器, 实时监测轮胎的压力和温度信号。

(2) 利用加速度感应装置使系统具有唤醒功能, 降低系统的功耗, 延长电池使用寿命。

(3) 采用气门嘴内置式安装, 安装牢固可靠。

(4) 通过装在轮胎内部的微型控制器对测量的压力、温度数据进行分析和处理, 并通过无线发射模块进行数据的发送, 而且还要保证数据传输的可靠性。

(5) 主机模块能接收5路 (包括备胎) 无线信号, 并对信号进行分析和处理, 对实际压力、温度值进行实时显示。

(6) 当轮胎压力过高、过低、温度过高时进行报警, 提醒驾驶员注意。

(7) 尽量提高系统的可靠性, 降低成本, 并且使系统更加智能化、标准化, 便于大规模的生产与应用。

2.2 系统构成

本文设计的直接主动式TPMS由轮胎模块和主机模块两部分构成, 系统原理框图如图1所示:

(1) 轮胎模块。轮胎模块一共有5个 (包括备胎) , 采用气门嘴内置式安装, 以气门嘴作为发射天线, 包括MEMS压力温度集成传感器、微控制器、射频发射器、高性能锂亚电池和加速度感应装置。轮胎模块主要完成对轮胎压力和温度数据的采集、初步分析与处理以及数据的无线传输。加速度感应装置使系统具有唤醒功能, 汽车静止时, 加速度感应装置使电源开关断开, 轮胎模块不再工作, 而汽车运行时, 加速度感应装置使电源开关闭合, 轮胎模块开始工作, 从而降低了系统的功耗, 延长电池使用寿命。

(2) 主机模块。主机模块安装在汽车驾驶室内, 由射频接收器、微控制器、LCD显示器、声光报警装置及人机接口、电源等组成。主要完成胎压、温度数据的无线接收, 数据的分析、处理与显示, 声光报警以及系统设定等功能。

2.3 系统设计应注意的问题

(1) 无线通信的可靠性。系统运行中, 轮胎模块始终处于封闭环境中, 驾驶室内的系统主机必须依靠无线方式来完成数据信息的传输, 才能将轮胎的状态信息实时地提供给驾驶员。因此, 轮胎模块与主机模块之间可靠的无线通信是实现系统功能的关键。

(2) 组件选择。轮胎模块安装在轮胎内, 工作环境温度变化大, 因此轮胎模块中的传感器、微控制器、发射器、电池必须满足-40~125℃的使用温度范围。同时, 由于更换电池十分困难, 而且电池的电量非常有限, 这就要求使用低功耗芯片、高性能的电池和电池唤醒技术, 从而延长电池的使用寿命。

(3) 轮胎模块的定位。TPMS中央显示模块显示的轮胎位置和监测模块安装的轮胎位置有着一一对应的关系, 这个关系在TPMS出厂前或者第一次安装时就已经设置好。当汽车行驶一段时间后, 由于各个轮胎的负荷不均, 导致磨损位置和程度不一样, 为了延长轮胎使用寿命, 需要进行轮胎的置换保养。轮胎的置换导致安装在轮胎上的监测模块也随之换位, 从而导致以前的对应关系被打破, 这就要求对轮胎模块进行重新的位置定位, 另外当更换新的监测模块时, 也需要进行模块的位置定位。

3 结束语

目前, 汽车轮胎压力监测系统 (TPMS) 技术还不是十分成熟, 无论是间接式还是直接式都存在或多或少的有待进一步解决的问题。未来直接式TPMS将逐步取代间接式而成为主流, 并将朝着集成化、智能化、多功能化、无源化方向发展。

摘要：介绍了汽车轮胎压力监测系统 (TPMS) 的分类, 给出了直接式TPMS总体方案的设计和其设计要求, 并分析了系统设计应注意的问题, 指出直接式TPMS将逐步取代间接式而成为主流, 并将朝着集成化、智能化、多功能化、无源化方向发展。

关键词：TPMS,轮胎压力,监测系统,传感器

参考文献

[1]王刚.轮胎爆胎预警系统数据传输及门限算法的研究[D].吉林大学, 2007.

[2]张艳红, 张兆华, 刘理天.TPMS的研究和设计[J].仪器仪表学报, 2005 (26) .

[3]单春贤, 韩钧, 胡苏杭, 等.轮胎气压监测系统的开发及发展趋势[J].拖拉机与农用运输车, 2006 (33) .

监测技术汽车电子 篇8

近年来由于环境污染和石油能源枯竭, 国际对各种车辆能源结构进行大幅度调整。一方面控制汽车污染物的排放和降低汽车用油量的消耗, 世界各地的大型汽车公司都在积极地研发、推广新技术, 如三元催化器、废气再循环、柴油机废气烟雾颗粒过滤器等;另一方面提高各种汽车清洁技术的研发和应用, 即推广各种超低或零排放的汽车, 如纯电动汽车、混合电动汽车、燃料电池汽车等。电动汽车因具有较低排放或零排放、低噪音、低能源利用等特点, 成为全球汽车业研究、开发和应用热点, 已得到各国政府、科研机构和汽车厂商的高度重视, 前景一片光明[1]。在我国, 电动汽车近年来也飞速发展, 相应的电池管理问题备受关注。目前, 主流的汽车动力电池主要有铅酸电池、镍镉电池和锂离子电池, 其中磷酸铁锂电池以其安全性高、循环寿命长、资源丰富、性能优良及环保等优势在电动汽车蓄电池中占据重要位置。磷酸铁锂动力电池及其管理系统是电动汽车在产业化和实用化道路上亟待解决的重要问题之一[2]。电池实时状态监测通常被视作一个电池管理系统最基本的功能, 因为它是其他各项功能的前提与基础。电池状态分析、电池安全管理、能量均衡控制等, 都是以实时状态监测的数据为基础的。本文主要设计和研究了磷酸铁锂动力电池状态的实时监测系统。

二、磷酸铁锂动力电池工作原理

本文采用的磷酸铁锂动力电池单体容量为5Ah, 标称电压是3.2V, 终止充放电电压分别为3.6V、2.0V。阳极材料为磷酸铁锂, 阴极材料为石墨晶体。磷酸铁锂动力电池的充放过程是理想可逆的, 这是因为在充放电过程中晶体结构不会发生变化, 从而正负极材料的化学结构也基本不变。其充放电反应机理如下所示:

磷酸铁锂电池主要靠聚合物隔膜对锂离子的选择透过性, 充电时电池内部正极电离出锂离子通过电解质扩散到负极, 在外界电势差的作用下正极的电子通过外部导线由正极转移到负极;放电时, 电子从负极经外部导线转移到正极, 而负极电离出的锂离子则通过电解质扩散到正极, 形成回路[3]。

三、系统硬件设计

(一) 动力电池实时监测系统结构框架。

实时监测系统主要包括电压、电流、温度监测模块、显示模块、报警及SCI模块。图1为实时监测系统的结构框图。

(二) 主控芯片的选择。

由于系统串联电池组单体电池数量较大, 需要采集的信息量较大, 数据处理量大, 运算复杂, 与其他模块的信息交换量大, 因此应该选用集成度高, 数据处理速度快, 运算精度高的处理器作为主控芯片。考虑到以上因素, 本系统采用TI公司的TMS320LF2407作为主控芯片。

(三) 电压监测电路。

目前电压监测的方法有很多种, 常见的有:直接监测、光耦隔离监测、飞度电容法、电阻分压法等。直接监测就是单体电池经过保护电路后直接送给AD进行信号测量, 中间无需经过隔离和切换, 这种方法可以为每节电池配有一个监测模块实现并行监测, 也可以通过专用芯片同时监测。光耦隔离监测原理简单, 但是要用到大量的光耦合器, 电路比较复杂而且光耦的传输比误差较大, 会引起较大测量误差。飞度电容法需要用到大量继电器, 电路设计较复杂而且还涉及到电阻分压, 对电阻的精度要求较高, 所以不常使用。本文采用专用串联电池组电压监测芯片LTC6802测量电池组电压, 此种方案电路简单, 测量精度较高, 成本较低。TMS320LF2407自带SPI串行通讯模块, 但是此模块一次读写操作给出一次相应的片选信号, 此时序不符合LTC6802-2的时序要求, LTC6802-2要求每次片选有效时都要进行多次读写操作。因此, 不采用TMS320LF2407自带的SPI通讯模块的片选, 而采用TMS320LF2407的PB4来给定片选信号[4]。本系统采用的数字隔离器件是AD-UM1411, 它是一种超低功耗4通道隔离芯片, 最高通信速度可达10M, 既适应LTC6802-2基准电源驱动能力弱, 提供负载电流小的特点, 也符合通信要求。

(四) 电流监测电路。

电流采集模块采用北京世特美公司的霍尔电流传感器SO1T_C2.5V1, 该传感器为闭环式, 有三种量程6/15/25A, 因为本系统所采用电池的容量为5Ah, 测试电流按照1C大约为5A, 所以选用量程为6A。输出电压为2.5V左右。本模块采用ADI公司的AD转换芯片AD7988。

(五) 温度监测电路。

温度监测模块采用常用传感器DS18B20, 此传感器体积小, 抗干扰能力强, 性能稳定, 直接监测温度不需要外围电路的特点。DS18B20可以控制同时进行温度测量转换, 然后将温度测量结果分别存放在各自的数据暂存单元, 读取温度时系统需先发送要读取的传感器序列号, 然后读取相应温度。

(六) SCI通信电路。

TMS320LF2407自带SCI接口模块, 能与其他外设进行异步通信, 可以设置波特率。SCI的接收和发送器都是双缓冲, 有各自的中断控制和使能工作端, 可全双工工作。本系统采用DSP的SCI模块和PC机的RS232串口进行异步通信。RS232标准为25线, 但是可以采用三线制 (地、发送、接收三线) 。

(七) 液晶显示电路。

1602是一款支持8位并行通信的LCD背光显示器, 内部有160个点阵字符。供电电压为4.5到5.5V, 本系统测量数据主要用于剩余电量的估算和均衡控制, 所以测量每节单体电池电压电流数据用于液晶显示的实际意义并不大, 因此本系统不显示电压电流数值;液晶显示电路可以用来显示电池组单体电池的平均温度。至于系统所测单体电池的电压、电流、温度数据可以通过CAN通信发送给均衡系统, 也可以通过SCI通信发送给上位机。

四、系统软件设计

主控流程是一个不断循环的程序, 用于对电池组电压、电流温度等信息的实时监测, 并进行过电流、高温报警。将实时监测信息存储, 以便于上位机采集。流程图如图2示。

系统通电后, 首先对系统各个模块初始化, 并监测各模块是否正常。之后进入主循环, 第一步, 进行主电路电流监测, 如果过电流, 则报警器进行报警, 如果过电流严重则会断开系统主电路。第二步, 进行单体电池温度监测, 同样温度过高也会报警或者断开系统主电路。第三步, 进行单体电池电压监测, 如果过电压结果同上。第四步, 将测量结果存储, 并显示温度报警信息。通过上述流程完成对电池组电压、电流和温度的监测, 系统在初始化时候开启了看门狗定时器, 防止系统陷入死循环, 保证了系统的稳定性。

五、结语

本文主要设计了动力电池组实时状态的监测系统, 主要完成了以下几个任务:一是对实时监测系统进行了模块化的设计, 详细阐述了各模块的设计思路和硬件实现, 得出了适合本系统的监测方法。二是本文进行了动力电池组实时监测系统的设计, 这是动力电池管理系统重要的一部分, 是管理系统进行剩余电量估算和均衡控制的基础, 具有十分重要实用价值。

摘要：本文主要研究和设计了磷酸铁锂动力电池状态的实时监测系统, 该系统实现了SCI通信, 上位PC机可以通过RS-232通信接口采集监测数据, 方便数据处理。

关键词：电动汽车,磷酸铁锂电池,实时监测,电池状态

参考文献

[1]芮秀凤.纯电动汽车蓄电池充电系统的研究[D].安徽理工大学, 2012

[2]江学焕, 张金亮, 简炜.电动汽车动力电池实时采集系统设计[J].湖北工业汽车学院学报, 2012, 2:24~28

[3]马贵龙, 孙延先, 乔峰华.磷酸铁锂电池的新发展[J].中国自行车, 2008, 11:54~56

监测技术汽车电子 篇9

关键词：生物监测；环境监测；应用

引言

随着我国生物监测技术的发展，其在我国环境监测过程中扮演着日益重要的角色，为提升监测质量提供了有效的支持。在生物监测技术的支持下，我国环境监测工作质量得到了有效提升，环境污染的监测速度得到了提升，也有效降低了消耗，同时也极大地降低了生产成本。正因为如此，这种技术被广泛应用于环境监测领域之中。基于此，本文就对生物监测技术进行研究，对几种生物监测手段进行探讨。

一、生物芯片技术的应用分析

生物芯片技术是生物监测技术中非常重要的一种方法，其通过缩微技术，根据分子问特异性相互作用的原理，将生命科学领域中不连续的分析过程集成于硅芯片或玻璃芯片表面的微型生物化学分析系统，进而达到对细胞、蛋白质、基因和其他生物组分的准确、快速、大量信息的检测。

生物芯片技术通过有效利用光导原位合成或者微量点样的方法，将大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等生物样品有序地固化于支持物的表面，组成密集二维分子排列，然后与已标记的待测生物样品中靶分子杂交，通过特定的仪器如激光共聚焦扫描或电荷偶联摄影像机对杂交信号的强度进行快速、并行、高效地检测分析，从而判断样品中靶分子的数量。

在这个过程中，通常会利用玻片，将其作为固相支持物，与此同时，在进行制备时，需要模拟计算机芯片的制备技术。正因为如此，其被称为生物芯片技术。

在对环境进行监测的过程中，生物芯片技术能够起到较好的效果，其能够对水质进行有效的控制，可以有效检测病原细菌等。而在实际应用过程中，一些企业将其应用在监测公共饮水中微生物变化方面，很好地保护了公共饮水卫生。另外，该种检测方法还可以在最短的时间内检验出沙门氏菌和大肠杆菌，且检测十分精确，检验的范围也有所扩展，在未来有非常好的应用前景。

二、生物传感技术的应用分析

生物传感技术是非常重要的生物监测技术，其属于特殊的化学传感器，通过有效应用生物感应原件和信号传导器来进行监测。在监测过程中，其电子组分可以把那些处于待检测状态下的检查对象检出，同时也可以将其有效转化为可以测量的电子信号。当待测量的物质受到扩散作用的影响而进入到固定化生物敏感膜时，此时其会被分子识别，然后发生相应的生物学反应。这时候其会形成一定的信息，这些信息会被化学或者物理转换器接收并快速转化成为可定量并且能够被处理的电信号。接着，仪表会将这些电信号进行放大然后输出，经过计算机的有效处理，从而实现对产生的信号的检测，让检测人员获取相应的待测物的种类及浓度结果。

对于生物传感器来说，其可以实现在无试剂的情况下完成操作，正因为如此，其比传统的监测方法更加操作简便、快速，且监测结果更为精确，可以被反复应用。不仅如此，这种生物传感器还可以实现连续分析，实现有效的联机操作。在实际应用过程中，生物传感器可以有效测定水体质量，对其BOD、酚、有机磷含量进行测定。不仅如此，该技术也可以有效分析大气成分，对其含有的

另外，该技术还可以用来分析大气中的的含量以及浓度，可以进行有效测定，其在自养微生物以及氧电极制成的电位传感器的支持下，可以非常有效地抵抗多种离子以及挥发性酸的干扰，可以连续不断地在线分析大气环境中的的含量，具有非常高的灵敏度。另外，这种技术还能够有效监测水体中的赤潮，对水体残留有毒物质的测定效果也非常好，因此在实际环境监测工作中有着非常广泛的应用。

三、流式细胞测定技术的应用分析

流式细胞测定技术是一种被广泛应用的监测技术，其是一种液流中排成单列的细胞或者其他生物微粒（如微球、细菌、小型模式生物等）逐个进行快速定量分析和分选的技术。

对于这种技术来讲，其应用范围同样也非常普遍，大部分时候，它被应用于监测海洋生物，在应用这一技术时，可以同同位素示踪技术有效结合在一起，对不同类型的浮游生物，监测出其对浮游植物群落总生产力的贡献。不仅如此，将此技术和高效液相色谱技术有效结合，能够对海洋中拥有不同类型色素的浮游植物进行监测，有效掌握其对海洋光学的作用及重要影响，进而更为有效地扩展监测范围。

四、微核技术的应用分析

微核技术是生物监测中的重要组成部分，微核指的是当生物受到内外环境因素的重要影响时，此时染色体的结构会发生异常的变化，进而形成无着丝粒断片或染色体在后期时移动滞后现象。而在细胞分裂的后期，无着丝粒断片或滞后染色体是无法朝向细胞的两极进行运动的，而是残留在了细胞中央的赤道板周围。而一旦形成子代细胞，其就会在细胞质中游离，形成微核。对于微核来讲，其是环境污染状况的重要表现，可以对污染指数进行计算，从而精确地计算出环境污染的情况。比如在对马鞍山市废水进行监测时采用了微核技术，通过有效将水花生根尖微核技术作为监测水体污染的新材料，有效监测了不同的废水污染程度，同时该种植物在很长一段时间内都是生活在污染水体之中的，其也非常清楚地反映出了不同废水污染物富集程度及现状。可以说，该种监测方式具有一定的有效性。

结语

随着我国社会的不断发展以及科学技术的不断进步，我国可以应用更加先进的技术手段来加强对环境污染的监测。生物监测技术是时代发展的产物，其对环境监测工作提供了有益的支持。在实际应用过程中，生物监测技术可以为环境监测的微观领域和宏观的范围提供较为综合性的信息，信息的连续性较好，可以更为有效地提升环境监测的效率和质量，在未来监测工作中势必会得到更加广泛的应用，为我国的环境监测工作提供更为有效的支持。

参考文献：

[2]刘伟成，单乐州，谢起浪，林少珍.2008.生物监测在水环境污染监测中的应用[J].环境与健康杂志，25（5）：456—459

监测技术汽车电子 篇10

车联网的概念在20世纪60年代已经先后出现在美国、欧洲与日本等发达国家和地区,并先后发展起ITS、IVHS[1]、RTI、VICS[2]等车联网系统[3]。在国内,全国第四届GPS运营商大会,车联网的概念被首次提出,得到广大专业人士的认同;在无锡举行的中国国际物联网大会上,国家将车联网列为我国重大专项第三专项中的重要项目,中国的车联网由此起步。到现今,一些供应商所提供的车载系统中,已经基本实现智能导航、保养预约、咨询查询等功能,更方便车辆出行,在一定程度上提高了驾驶体验。

车联网的发展除了能提供用户更好的驾驶体验,同时也应可以为汽车厂商或4S店等机构提供强大的后台数据反馈服务。这对他们的业务拓展以及服务延伸也是有意义的。有力的数据反馈能对车辆的突发异常状况有及时的响应,对分析车辆的维修质量提供依据;历史性的数据可以为特定的车种提供有针对性和个性化的维修保养服务。

论文提供了一个具备实时车况信息监听,车况异常报警以及行车数据记录等强大后台数据反馈功能的解决方案,即车载系统采集到车辆状况信息后将其上传至服务器,管理员可以登录本方案系统的信息中心,使用车况远程监听,异常情况远程抓获及车辆行车日志等功能广泛收集行车数据。通过对数据的主动分析,汽车厂商不但能为车主提供更高质量、更主动的车辆维护服务,并且可以明确掌握某款、某系列汽车的运行状况,这对车种的改进及优化都有明显的贡献,同时可以提高汽车厂商的生产效率,减少车辆的维护成本。

1 方案的框架分析

方案实现框架图,如图1所示。整个系统是由两个服务器/客户端(C/S)架构子网构成,车载系统与服务器构成通过GPRS网络构成车/服信息交互网;信息中心与服务器通过包括符合TCP/IP协议的多元网络组成信息交互网。鉴于开放网络欠缺安全性,两个子网络的信息交互使用加密的通信方案,保证通信数据的基本安全。

2 方案的主要功能模块定义

2.1 车载系统功能定义

(1)作为反馈数据的来源,是信息中心进行上层服务所需基本数据的主要提供者,与OBD系统进行信息交互,实时获取汽车的最新状态信息。

(2)接受来自数据服务器的任务请求,被动进行特定汽车状态信息的数据反馈。

(3)根据设置以及故障定义法则,当检测出汽车系统发生异常时,把汽车异常信息及时主动地反馈到数据服务器。

(4)汽车行程信息实时记录的直接执行者,并定时向数据服务器上传行程记录,与数据服务器互相结合成为汽车行程记录的完整系统。汽车行程记录暂存于车载系统本地Flash区,Flash区的储存空间比较大,并有掉电保持功能,可以充当黑盒子作用,当汽车发生意外来不及上传异常情报时,依然可以把意外发生时的最新情报及时保存。

(5)支持通信加密,密钥交换等安全的相关机制。

2.2 数据服务器功能定义

(1)作为反馈数据共享者的核心角色。接收到的大量反馈数据提供结构化的数据存储。结构化的数据便于二次数据加工,并适合与不同意义数据的逻辑存储隔离。实现远程数据库服务器的功能。

(2)接受来自远程信息中心的数据访问,正确地执行来自信息中心的任务请求以及接受来自信息中心对车载系统节点进行数据访问的委托,委托机制能通过Cache机制,提高对信息中心请求的响应速度。

(3)接受来自车载系统节点信息,并根据一定的法则使用接受到的信息对数据库数据进行更新。并且代理完成来自信息中心委托对车载系统节点进行数据访问的任务。

(4)对信息中心以及车载系统节点提供认证服务,并提供数据访问控制等安全机制。

(5)支持通信加密,密钥交换等安全相关的机制。

2.3 信息中心功能定义

(1)作为对反馈数据进行深度应用的主要角色。对数据服务器进行合法访问,并经过解析把数据转换成对管理员有意义的信息,包括车辆故障信息、车辆运行参数等。使用数据本地加工分析可以使通信采用浓缩了大量信息的代码通信,从而减少网络数据通信量,并减轻数据库的运算负担。

(2)提供信息中心的管理员对数据服务器进行远程合法操作的接口,包括获取信息请求、记录操作请求、登录认证、任务委托等基本应用接口,并通过软件抽象出远程汽车车况监听,远程车况异常及时响应等宏观应用层的功能。

(3)支持通信加密,密钥交换等安全相关的机制。

3 方案可行性分析

3.1 车载系统方案实现可行性分析

车载诊断电路(On-Board Diagnostics,OBD),它能够获取控制汽车的内部参数状态。OBD最初作为一种控制汽车排放的排量监视器,通过检测发动机状态和尾气中污染物的含量,提示驾驶员对车辆进行维护,后来逐步发展成一套完善的汽车综合监控系统。如果厂商实现了OBD标准中所有的PID功能,OBD可以提供胎压、空气流量、踏板位置等多方面的信息。

由于OBD系统无法通知用户错误的原因,需要把检测到的OBD数据发送给远程的厂商进行分析,然后再把信息反馈给用户。

通过OBD系统可以对汽车的状况有一个全面了解。标准的OBD提供了9种服务。

主要通过Mode1获取汽车当前的状态参数,比如胎压、电瓶电压、发动机转速、车速等。通过Mode3获取当前发生的故障码,通过Mode2返回与故障码相关的冻结帧。通过Mode7找到可能在以后会发生的错误码[4]。

OBD协议支持多种物理,采用29 bit扩展CAN总线。OBD有4种通信桢,这4种通信帧在CAN协议上的实现如图2所示,图2(a)为点对点通信的格式,图2(b)为广播通信格式[4]。

采用ELM327作为与OBD通信的协议翻译器,该芯片支持ISO15764协议和对应的CAN总线物理层,ISO9141、ISO14230协议和对应的K-line物理层,SAEJ1850协议和对应的PWM&VPW物理层,将其转换为标准串口协议[5]。使用ELM327可以提高通用性。采用SIM300作为GPRS通信模块,采用STM32F103RB作为车载端的主控芯片,128 kB的Flash可以满足故障信息存储的需要。

3.2 服务器方案可行性分析

(1)数据服务器的网络通信采用标准的TCP/IP协议,数据传送采用面向连接的TCP模式。由于TCP/IP协议的广泛应用,绝大部分的网络设备都支持基于TCP/IP协议的网络传输,通信媒介不限于有线和无线。在软件层上,操作系统把对各种网络设备的数据通信抽象成Socket类,在软件编程上可以通过使用Socket类统一规范的接口操作数据服务器上的网络设备进行多元网络信息交互。

(2)数据服务器采用OLEDB技术,OLEDB把对多元数据库的操作抽象成统一规范的应用层接口,在软件编程上可以通过使用OLEDB类对数据库进行简单而规范化的数据操作,包括数据结构化存储、数据查询、数据更新等。

(3)数据服务器采用多线程(Multithreaded)的信息处理机制,多线程的信息处理技术,提高服务器对远程访问的实时响应性。对用于多用户的数据服务器系统,还可以通过多线程来技术来进行不同用户的信息处理的逻辑独立,让单个用户服务产生异常的情况下以最小的程度影响其他用户,保证了服务器的健壮性。

3.3 信息中心方案可行性分析

(1)信息中心同样采用标准TCP/IP协议进行网络通信,软件编程上使用Socket类统一规范网络设备进行与数据服务器的网络通信,在TCP模式下进行的信息交互,使信息完整性有协议上的保障。

(2)使用外挂的数据解释库,对获取数据进行加工分析,便于软件的固件升级。

(3)事件机制来处理来自操作员的命令,提高软件对人机交互的实时响应速度。

4 仿真验证

4.1 车载端仿真

车载端可通过OBD获取车辆信息并上传至服务器。

4.2 服务器仿真

在服务器端可保存有车辆信息和车主信息。配置好网络后,服务器可与信息中心互联,从而达到信息互传的目的。

4.3 信息中心仿真

管理员可通过登录信息中心查询车辆信息,如图7所示;进行故障处理,如图8所示;在线监测,如图9所示;设置监听项,如图10所示等。

通过多项查询、监听项目,可以及时了解到车辆的状况并对其作出处理。

5 结束语

随着汽车使用的普及,做好汽车服务更是当下的重点。车载系统在客户服务方面将会逐步完善、人性化,但对作为车联网重要角色之一的汽车厂商的服务却仍未见起始。因此,方案的提出主要是面向汽车厂商,形成一个为汽车厂商服务的雏形,为如今国内刚起步的车联网的建设提供一个参考。在这基础上,各大厂商可与各运营商等形成一定的合作关系,完善汽车厂商的服务工作,共同促进车联网的建设。

摘要：借助车联网概念,推出了一种新的汽车维护管理概念及其实现方案。方案利用OBD及C/S网络架构,实现车辆信息远程搜集并形成后台数据系统,从而实现汽车信息的集中化管理应用,通过提高汽车厂商的利益最终为车主提供更周到的服务体验。文中围绕方案的实现框架、合理性、可行性及其应用价值进行了一系列讨论,并给出了具体的实现技术要点及仿真,包括OBD系统在汽车信息搜集中的应用。

关键词：车辆信息搜集,远程监控,后台数据系统,OBD系统

参考文献

[1]中国自动化仪表网.美国决定采用“智能车辆公路系统”(IVHS)技术[J/OL].(2007-01-30)[2010-10-11]www.ca18.net/news/content-38403.htm

[2]路人@行者.智能交通VICS带给日本安全与舒畅[J/OL].(2009-12-05)[2010-10-15]www.blog.163.com

[3]李松,王龄.发达国家IVHS研究与发展[J].国外公路,1998(4):19-22.

[4]International Organization for Standardization.ISO15765-3Implementation of unified diagnostic services(UDS on CAN)[C].ISO15765Road Vehicles-Diagnostics on ControllerArea Networks(CAN),2004:1-36.