基于obd检测数据的车辆排放远程监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于车辆故障检测与维修领域，涉及一种利用车辆故障检测、远程数据传输、通信系统控制等技术，针对机动车尾气排放、车辆故障信息等进行远程实时参数检测和故障信息检测，从而及时解决车辆系统故障，管理规范驾驶员的驾驶行为，减少车辆尾气排放。
【背景技术】
[0002]最早的车载诊断系统OBD-1诞生于20世纪80年代的美国，此系统无法探测发动机的系统部件故障问题，且未建立标准化故障码、通讯协议以及诊断模式等。于是1994年OBD-11系统出现，此系统主要用于针对检测排放问题，当车辆尾气排放污染物超过设定的限值时，车辆仪表盘中的故障指示灯就会点亮报警。虽然此系统对排放监测十分有效，但驾驶员是否接受警告并对车辆进行维修，系统仍无能为力，不具备维护强制性。随后，OBD-1II系统被提出，此系统最主要期望便是规范驾驶员维修的强制性，使汽车检测、维护和排放监管融为一体，以满足排放法规和环境保护的要求。
[0003]OBD系统监控的主要目的在于通过检测车辆故障码、数据流信息，来跟踪三元催化转化器、氧传感器、发动机失火、燃油系统等动力控制系统隐患，从而控制高排放车辆。
[0004]近年来，由于我国城市机动车的迅速发展，而相应的机动车排放控制水平相对落后，同时，配套的交通基础设施和交通规划管理未能与车辆的增长同步发展，造成许多大城市机动车的平均车速较低，许多重要道路长期处于饱和状态，加速、减速、怠速等不利工况频繁发生，导致车辆排放状况不容乐观。为此，为控制车辆尾气排放，保证车辆在行驶过程中达到稳定的排放要求，我国参照欧洲排放标准，相继提出国II1、国IV、以及即将实施的国V排放标准，通过在车辆上强制安装车载诊断系统(OBD)，来检测汽车发送机的排放水平。但这种实施方案并不能很好的改善司机的驾驶行为和车辆的尾气排放，仍需要由管理部门对用户车辆进行定期年检才能监督限制车辆的排放状况。基于此，研究利用无线技术、远程检测和管理技术，一方面将与车辆尾气排放系统相关数据流、故障信息远程实时回传至监控中心，使管理部门可以实时了解车辆状态，将有效满足其实时性和移动性的迫切需求;同时将车辆排放异常状态、故障信息及时通知给驾驶员，有助于驾驶员及时发现和排除车辆安全隐患，形成车辆保养和维修管理的意识，对保证车辆正常行驶状况、实现节能、环保、安全运营及提升企业信息化管理水平具有重要意义。
【发明内容】
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[0005]针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种基于OBD检测数据的车辆排放远程监测系统，在OBD检测仪的基础上，使用无线通信技术实现远程车辆排放的检测与管理。
[0006]一种基于OBD检测数据的车辆排放远程监测系统，该系统包括数据处理单元、网络通信单元、远程监控客户端。各部分之间的连接关系如附图1所示。
[0007]数据处理单元，包括OBD转发器和数据处理器。其中，OBD转发器用于实现数据处理器与车载OBD系统的通信;数据处理器用于参数提取，数据流、故障识别分析，发动机排放系统分析，并通过网络通信单元将处理后的信息传输到监控客户端。
[0008]网络通信单元，采用无线网络通信技术，将数据处理单元与监控客户端建立远程通信，实现车辆行驶数据的传输和控制策略的实施。
[0009]在数据处理单元与监控客户端之间处理、传输以下5种信号:
[0010]a.数据流、故障代码原始信号；
[00?1 ] b.筛选处理后的TCP协议排放相关参数信号；
[0012]c.排放系统老化、失效、排放异常信息；
[0013]d.异常警示反馈原始信号；
[0014]e.处理后的反馈报警信号。
[0015]其中，a为由数据处理单元提取的数据流、故障代码原始指令帧，b为数据处理单元处理后的三元催化转化器、氧传感器、发动机失火、燃油系统相关信号，c为排放系统故障内容和排放异常信息，d排放超过限值的异常反馈原始信号，e为数据处理单元处理后的反馈报警信号。
[0016]远程客户端，包括信息管理模块和监控模块。其中，数据管理模块用于用户信息管理、车辆位置查询、车辆跟踪、排放超过限值报警、记录存储和查询等;监控模块用于实时显示监控车辆子部件系统相关排放故障信息以及影响尾气排放的数据流，并向车载终端发送管理指令。
[0017]基于OBD检测数据的车辆排放远程监测系统的实时监测方法，其特征在于包括以下步骤:
[0018]步骤一，数据处理单元进行发动机E⑶参数提取；
[0019]步骤二，数据处理单元进行尾气排放系统状态分析和故障诊断；
[0020]步骤三，利用网络通信单元，将数据处理单元处理后的数据发送到远程客户端；
[0021]步骤四，远程客户端接收到信息后，实时更新参数内容，存储相关信息。
[0022]步骤一中，数据处理单元进行发动机ECU参数提取，包括OBD转发器与发送机ECU初始化通信，发送机ECU数据流信息提取，发送机ECU故障码信息提取。具体方法如下:
[0023](I)OBD转发器与发送机ECU初始化通信，数据链路层通信结构如附图2所示。通信结构包括:帧头、数据位和校验和。其中帧头包括:Fmt表示链路层通信所采用的协议类型，Tgt表示OBD转发器设备地址，Src表示汽车发动机ECU的地址，以及Len表示Data有效位长度;数据位包括:SID表示服务标识符和数据内容;校验和CS表示数据帧的校验位。OBD转发器初始化通信和转发过程如附图3，具体方法如下:
[0024]a)0BD转发器与ECU建立通信连接，首先执行系统初始化操作，自动设置通信波特率、校验位、时间等参数，检测汽车ECU系统的编码方式等。
[0025]b)0BD转发器发送SID为0x81的请求命令和0x3E的链路命令，ECU返回SID为OxCl的响应进入系统，并返回链路命令，通信成功，等待检测数据处理单元发送读取数据流或故障码信号模式。
[0026]c)待OBD转发器接收到读取数据信号模式后，自动发送各模式的请求信号以及模式内的PID请求信号至E⑶，并将E⑶信号返回至数据处理单元。
[0027](2)发送机ECU数据流信息提取。该部分根据数据流读取模式21，分析来自OBD转发器请求、ECU应答的数据模式信号，并根据ECU通信数据帧协议规定以及PID定义分解出其中有用的数据信息。
[0028]数据流读取指令如附图4所示。第一字节83/8x表示协议为KWP2000类型(X表示0-F，随数据位长度变化而变化，数据位长度=8x-80)，Tgt表示目标地址，Src表示源地址，发送指令时字节0x21表示发送数据流SID，返回指令时字节0x61表示返回数据流SID，ParmlParm2表示数据流PID，Xl Χ2...Χη表示PID对应的参数值，最后一个字节Check表示校验和。其数据流读取如附图5所示，其具体方法如下:
[0029]a)首先数据处理单元发送读取数据流请求命令。
[0030]b)检测数据流请求指令是否是所请求的数据流模式21。数据位的第I个字节SID是否为0x21，当所检测出的模式为所请求的模式时，该数据指令有效，执行下一步;否则，该数据指令无效，返回步骤a重新发送读取命令。
[0031]c)检测数据流PID值是否有效。PID值反映的是该数据流对应的参数内容是什么，不同的PID值，代表的参数内容不同。数据位的第2、3个字节表示PID值，若PID值有效，则执行下一步，否则，返回步骤a重新发送读取命令。
[0032]d)E⑶采集总线上传感器数据，打包设置参数内容并返回。E⑶返回时，数据位的第I个字节应为0x61，第2、3个字节应为PID参数，第4个字节开始为PID对应的参数内容，根据传感器返回数据类型、参数大小设置所占的字节长度。
[0033](3)发送机ECU故障码信息提取。该部分根据故障码读取模式58，分析来自OBD转发器请求、ECU应答的故障模式信号，并根据ECU通信数据帧协议规定分解出有用的故障信息。
[0034]故障码读取指令如附图6所示，第一字节84/8x表示协议为KWP2000类型，Tgt表示目标地址，Src表示源地址。发送指令时，0x18表示故障码发送SID，0x00表示故障码请求状态，OxFF 0x00表示故障码为前高位、后低位的结合;返回指令时，0x58表示故障码返回SID，Num表示故障码个数，Xl Χ2...Χη每3位代表一个故障码，最后一个字节Check表示校验和。其故障码读取如附图7所示，其具体方法如下:
[0035]a)首先数据处理单元发送读取故障码请求命令。
[0036]b)检测数据流请求指令是否是所请求的故障码模式18。数数据位的第I个字节SID是否为0x18，当所检测出的模式为所请求的模式时，该请求指令有效，执行下一步;否则，返回步骤a重新发送读取命令。
[0037]c)检测故障码状态是否有效。检测是否处于读取故障码状态，即数据位的第2个字节是否为0x00，若是，系统存在故障，执行下一步;否则，系统无故障码，返回步骤a重新发送读取命令。
[0038]d)检测故障码读取方式，即第3、4字节高低状态。一般第3字节为OxFF，第4字节为0x00，即故障返回按前高后低的顺序结合。
[0039]e )E⑶采集总线上故障信息，打包设置参