一种车辆数据处理与监控设备的制作方法

本实用新型涉及汽车电子监控技术领域，尤其涉及一种车辆数据处理与监控设备。

背景技术：

时至今日，汽车在人们的生活中已经不再是简单的代步工具，车辆的功能越来越多，也越来越复杂，特别是电动汽车的机械化程度低于传统车辆，而电气、电子化程度却越来越高，如何远程监控与服务整车系统，实时全面的采集车辆的状态信息和相关数据，作为提高车辆动力性能、经济性能、安全性能的重要手段和方法，也是检测和管理整车系统并解决故障的有效措施。

在电动汽车技术发展的过程中，对电动汽车在运行过程中的各种状态参数采集显得尤为重要；并且，在采集完成后再进行数据分析，根据分析结果对车辆性能进行评估和改进。现有的车用通讯大部分通过电脑或者手持终端设备直接连接到车辆来获取车辆的温度、电量等信息，不能实现远程监控，不能实时监控车辆信息，这会导致出现故障不能及时解决。

现有的电动汽车的数据采集与监控大多是不齐全和不实时的。效率低，准确度较低，容易出差错，监控精度不高等问题成为了电动汽车发展过程中丞待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决现有的电动汽车监控系统对电动汽车数据的监控不齐全和不实时的问题，以及电动汽车数据采集效率低，准确度较低，容易出差错，监控精度不高等技术问题，本实用新型提供了一种车辆数据处理与监控设备，应用于车辆的数据处理与监控中，其特征在于：所述一种车辆数据处理与监控设备包括：数据监控平台和数据处理装置；数据处理装置固定安装于车辆内，数据监控平台位于车辆外，数据监控平台与数据处理装置通过4g无线网络连接；

所述数据监控平台为台式机；所述数据处理装置包括：印制电路板；

所述印制电路板包括：cpu处理装置、can总线采集装置、定位装置、数据存储装置、无线数据传输装置和电源装置；can总线采集装置与车辆can总线控制器连接，can总线采集装置、定位装置、数据存储装置、无线数据传输装置和电源装置均与cpu处理装置电性连接；无线数据传输装置与数据监控平台无线连接；can总线采集装置、定位装置、数据存储装置和无线数据传输装置均与电源装置电性连接，电源装置通过电源线与车辆的车载蓄电池连接；

进一步地，cpu处理装置采用主cpu和从cpu组成的双cpu架构，主cpu采用pcimx6g2a芯片，从cpu采用fs32k144芯片；从cpu用于电源管理以及从can采集装置接收原始can动态数据，并通过串口发送给主cpu；主cpu用于对所述原始can动态数据进行解析和过滤，并将解析和过滤后的can动态数据封装打包发送给无线数据传输装置；

主cpu和从cpu之间通过串口通信；fs32k144芯片的pta9脚连接pcimx6g2a芯片的j16脚，fs32k144芯片的pta8脚接pcimx6g2a芯片的j17脚。

进一步地，can总线采集装置与从cpu电性连接，以实时采集车辆动态数据；can总线采集装置采用tja1043tcan收发器；tja1043tcan收发器的mcu_can0_tx脚连接fs32k144芯片的8脚，mcu_can0_rx脚连接fs32k144芯片的9脚，mcu_can0_h脚连接车辆can总线控制器，mcu_can0_l脚连接车辆can总线控制器。

进一步地，定位装置包括gps定位模块和至少一根天线；天线与gps定位模块电性连接，gps定位模块与主cpu电性连接；gps定位模块通过天线接收卫星定位数据并发送至主cpu，以对车辆运行轨迹进行精准定位；

gps定位模块采用atgm332d-5n-3x卫星导航模块；atgm332d-5n-3x模块的20脚接pcimx6g2a芯片的g16脚，21脚接pcimx6g2a芯片的g17脚。

进一步地，数据存储装置包括emmc和ddr3；emmc和ddr3均通过并行数据线与主cpu连接。

进一步地，无线数据传输装置包括4g无线通信模块、wifi无线通信模块和蓝牙通信模块；4g无线通信模块通过串口与从cpu连接，以进行初始化及电源管理，通过usb与主cpu连接，以把主cpu处理后的can动态数据上传至数据监控平台1；wifi无线通信模块通过sdio接口与主cpu连接；蓝牙通信模块通过串口与主cpu连接；

4g无线通信模块采用ec20模块；ec20的67脚与fs32k144芯片的30脚连接，68脚与fs32k144芯片的29脚连接，69脚与pcimx6g2a芯片的u13脚连接，70脚与pcimx6g2a芯片的t13脚连接；

wifi无线通信模块和蓝牙通信模块采用二合一的ap6212模块；ap6212模块通过sdio接口通信，ap6212的17脚接主cpu的c1脚，16脚接主cpu的c2脚，18脚接主cpu的b3脚，19脚接pcimx6g2a芯片的b2脚，15脚pcimx6g2a芯片的b1脚，14脚pcimx6g2a芯片的a2脚；

进一步地，电源装置包括dc/dc电源转换电路和ldo电源电路；ldo电源电路与dc/dc电源电路电性连接，dc/dc电源转换电路与车载蓄电池电性连接；

dc/dc电源转换电路用于将车载蓄电池的电压转化为+5v电压，ldo电源电路用于将+5v电压转换为cpu处理装置、can总线采集装置、定位装置、数据存储装置和无线数据传输装置所需的供电电压。

进一步地，所述印制电路板还包括：环境感知装置，包括：六轴传感器、风速传感器、气压传感器和温湿度传感器，各传感器均与从cpu电性连接，通过环境传感器装置可以实时检测车辆的加速度、角速度及周边的风速、大气压和温湿度，以便于cpu处理装置对汽车的动态信息进行综合评估。

进一步地，所述一种车辆数据处理与监控设备还包括：云端服务器和移动终端；云端服务器通过无线通信方式与数据处理装置无线连接，移动终端与数据处理装置通过wifi或者蓝牙连接；所述移动终端为笔记本电脑或者手机，且所述移动终端可以有多个；通过云端服务器可以将车辆的动态信息和实时位置信息进行动态存储，便于后台有权限监控人员远程随时调取。

进一步地，所述数据处理装置还包括：外壳；外壳安装于印制电路板外表面，以对印制电路板起到保护作用。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型所提出的车辆数据处理与监控设备，采用模块化动态管控实现系统超低功耗运行，直接利用车辆can总线装置采集汽车原始can动态数据，无需单独对汽车数据进行检测，利用can总线采集装置高速采集频率保证汽车实时数据采样的准确性，利用无线数据传输装置保证数据传输的实时性、可靠性、稳定性，数据传输速率快、效率高，利用数据存储介质对数据处理时进行数据进行缓存，同时存储cpu处理装置的文件系统、升级文件、及盲区数据，保证数据的完整性、可靠性，通过gps定位装置实时定位车辆的位置信息，便于后台监控人员实时了解车辆位置信息，提高监控精度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例中一种车辆数据处理与监控设备的结构框图；

图2是本实用新型实施例中数据处理设备的结构框图；

图3是本实用新型实施例中数据处理设备的详细结构图；

图4是本实用新型实施例中主cpu的外围电路示意图；

图5是本实用新型实施例中从cpu的外围电路示意图；

图6是本实用新型实施例中can总线采集装置电路示意图；

图7是本实用新型实施例中定位装置电路示意图；

图8是本实用新型实施例中emmc的外围电路示意图；

图9是本实用新型实施例中ddr3的外围电路示意图；

图10是本实用新型实施例中4g无线通信模块电路示意图；

图11是本实用新型实施例中wifi无线通信模块和蓝牙通信模块电路示意图；

图12是本实用新型实施例中电源装置电路示意图；

图13是本实用新型实施例中环境感知装置电路示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型的实施例提供了一种车辆数据处理与监控设备。

请参考图1，图1是本实用新型实施例中一种车辆数据处理与监控设备，应用于车辆的数据处理与监控中，包括：数据监控平台1和数据处理装置2；所述数据处理装置2固定安装于车辆内，所述数据监控平台1位于车辆外，数据监控平台1与数据处理装置2通过4g网络连接；

所述数据监控平台1为台式机；所述数据处理装置2包括：印制电路板；如图2所示，所述印制电路板包括：cpu处理装置21、can总线采集装置22、定位装置23、数据存储装置24、无线数据传输装置25和电源装置26；

can总线采集装置22与车辆can总线控制器连接，读取车辆的原始can动态数据并发送至cpu处理装置21；can总线采集装置22、无线数据传输装置25、定位装置23、数据存储装置24和电源装置26均与cpu处理装置21电性连接；无线数据传输装置25与数据监控平台无线连接；can总线采集装置22、无线数据传输装置25、定位装置23、数据存储装置24均与电源装置26电性连接，电源装置26通过电源线与车辆的车载蓄电池连接。

所述一种车辆数据处理与监控设备还包括：云端服务器4和移动终端3；云端服务器4通过无线通信方式与数据处理装置2无线连接，移动终端3与数据处理装置2通过wifi或者蓝牙连接；所述移动终端3为笔记本电脑或者手机，且所述移动终端3可以有多个；通过云端服务器4可以将车辆的动态信息和实时位置信息进行动态存储，便于后台有权限监控人员远程随时调取。

如图3所示，cpu处理装置21采用主cpu和从cpu组成的双cpu架构，从cpu用于电源管理以及从can采集装置22接收原始can动态数据，并通过串口发送给主cpu；主cpu用于对所述原始can动态数据进行解析和过滤，并将解析和过滤后的can动态数据封装打包发送给无线数据传输装置25；

主cpu采用pcimx6g2a芯片，从cpu采用fs32k144芯片；其中，主cpu和从cpu的外围电路分别如图4和图5所示；主cpu和从cpu之间通过串口通信；fs32k144芯片的pta9脚连接pcimx6g2a芯片的j16脚，fs32k144芯片的pta8脚接pcimx6g2a芯片的j17脚。

can总线采集装置22与从cpu电性连接，以实时采集车辆原始can动态数据，例如，车辆状态、充放电模式、运行模式、车速、累计里程、总电压、总电流、剩余电量、档位、绝缘阻值、加速踏板行程值、制动踏板行程值、电机状态、电机控制器温度、电机转速、电机转矩、电机温度、电机输入电压、电机母线电流、车当前的经纬度、单体电压信息、温度探针信息、极值信息、报警信息等。并发送至cpu处理装置21，cpu处理装置21对所有的原始can动态数据缓存后进行过滤和异常处理后，将处理后的can动态数据通过无线数据传输装置25发送至外部接收设备：数据监控平台1和移动终端3，方便监控人员实时了解车辆的情况。同时，加入了busoff自恢复机制，保证can总线异常后可以恢复正常。当无线数据通信异常时，tcp通信链路出现异常，cpu处理装置21会将异常期间的数据进行本地盲区存储，待通讯链路恢复正常后，装置会将数据补发上传至数据监控平台。另外，gps定位装置车辆的实时位置信息发送至cpu处理装置21，且cpu处理装置21将车辆的动态参数值和位置信息备份存储至数据存储器。

can总线采集装置22采用tja1043tcan收发器；tja1043tcan收发器的传输速率高达2mbps，具有极低的电磁辐射(eme)特性，和超强的抗电磁干扰(emi)性能；如图6所示；tja1043tcan收发器的mcu_can0_tx脚连接fs32k144芯片的8脚，mcu_can0_rx脚连接fs32k144芯片的9脚，mcu_can0_h脚连接车辆can总线控制器，mcu_can0_l脚连接车辆can总线控制器。

定位装置23包括gps定位模块和至少一根天线，天线与gps定位模块连接，gps定位模块与主cpu电性连接；gps定位模块通过天线接收卫星定位数据并发送至主cpu，以对车辆运行轨迹进行精准定位；在本实施例中，为了提高定位效果，cpu处理装置中内置天线检测及天线短路保护功能，利于定位信息接收，定位数据准确。

gps定位模块采用atgm332d-5n-3x卫星导航模块；如图7所示；atgm332d-5n-3x模块的20脚接pcimx6g2a芯片的g16脚，21脚接pcimx6g2a芯片的g17脚；

另外，定位装置23也可以采用北斗定位模块。

数据存储装置24包括emmc和ddr3；emmc和ddr3均通过并行数据线与主cpu连接；通过数据存储装置24存储主cpu可执行的文件系统、升级文件、配置文件及主cpu对can原始数据处理后的数据缓存及盲区存储；当无线数据通信异常时，tcp通信链路出现异常，数据存储装置24会将异常期间的数据进行本地盲区存储，待通讯链路恢复正常后，数据存储装置24会将本地盲区存储的数据补发上传至数据监控平台1；emmc和ddr3的外围电路分别如图8和图9所示。

无线数据传输装置25包括4g无线通信模块、wifi无线通信模块和蓝牙通信模块；4g无线通信模块通过串口与从cpu连接，以进行初始化及电源管理；通过usb与主cpu连接，以把主cpu处理后的can动态数据上传至数据监控平台1；wifi无线通信模块通过sdio接口与主cpu连接；蓝牙通信模块通过串口与主cpu连接；

4g无线通信模块采用ec20模块；如图10所示，ec20的67脚与fs32k144芯片的30脚连接，68脚与fs32k144芯片的29脚连接(串口通信)，69脚与pcimx6g2a芯片的u13脚连接，70脚与pcimx6g2a芯片的t13脚连接(usb通信)；

wifi无线通信模块和蓝牙通信模块采用二合一的ap6212模块；如图11所示，ap6212模块通过sdio接口通信，ap6212的17脚接主cpu的c1脚，16脚接主cpu的c2脚，18脚接主cpu的b3脚，19脚接pcimx6g2a芯片的b2脚，15脚pcimx6g2a芯片的b1脚，14脚pcimx6g2a芯片的a2脚。

数据处理装置2通过4g无线通信模块与数据监控平台1无线连接，以将主cpu封装打包后的can动态数据传输至数据监控平台1，便于后台监控人员及时了解车辆信息；通过wifi无线通信模块和蓝牙通信模块与移动终端3无线连接，wifi无线通信模块可以通过热点共享，进行数据传输，蓝牙通信模块可以进行信息推送和数据传输，以在wifi及4g通信信号差的情况下，近距离找车及远程唤醒汽车。

电源装置26包括dc/dc电源转换电路和ldo电源电路，ldo电源电路与dc/dc电源电路电性连接，dc/dc电源转换电路与车载蓄电池电性连接；

dc/dc电源转换电路用于将车载蓄电池的电压转化为+5v电压，ldo电源电路用于将+5v电压转换为cpu处理装置21、can总线采集装置22、定位装置23、数据存储装置24和无线数据传输装置25所需的电压，从而为整个装置提供电源；具体电路如图12所示；

电源装置26及其它各装置的所有供电使能端均由从cpu控制。

所述印制电路板还包括：环境感知装置27，包括：六轴传感器、风速传感器、气压传感器和温湿度传感器，分别与从cpu电性连接，通过环境传感器装置27可以实时检测车辆的加速度、角速度及周边的风速、大气压和温湿度，以便于cpu处理装置21对汽车的动态信息进行综合评估；具体电路如图13所示。

所述一种车辆数据处理与监控设备还包括：云端服务器4；云端服务器4通过无线通信方式与数据处理装置2无线连接；通过云端服务器4可以将车辆的动态信息和实时位置信息进行动态存储，便于后台有权限监控人员远程随时调取。

所述数据处理装置2还包括：外壳；外壳安装于印制电路板外表面，以对印制电路板起到保护作用。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所提出的车辆数据处理与监控设备，采用模块化动态管控实现系统超低功耗运行，直接利用车辆can总线装置采集汽车原始can动态数据，无需单独对汽车数据进行检测，利用can总线采集装置高速采集频率保证汽车实时数据采样的准确性，利用无线数据传输装置保证数据传输的实时性、可靠性、稳定性，数据传输速率快、效率高，利用数据存储介质对数据处理时进行数据进行缓存，同时存储cpu处理装置的文件系统、升级文件、及盲区数据，保证数据的完整性、可靠性，通过gps定位装置实时定位车辆的位置信息，便于后台监控人员实时了解车辆位置信息，提高监控精度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。