基于3G的汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)分析

張 宏

（武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院，湖北 武漢 430223）

汽車遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)可以成為傳統(tǒng)診斷技術(shù)的補(bǔ)充，它具有以下特點(diǎn).（1）它是一種具有強(qiáng)大生命力和廣闊應(yīng)用前景的開放式遠(yuǎn)程故障診斷體系結(jié)構(gòu).增加了用于遠(yuǎn)程診斷的Web服務(wù)器，并與該技術(shù)領(lǐng)域力量較強(qiáng)的大型維修企業(yè)、科研院所或國(guó)內(nèi)外汽車生產(chǎn)廠家建立的故障分析診斷中心互聯(lián)，同時(shí)與相關(guān)專家建立一種協(xié)作關(guān)系，共同為系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù).（2）用戶發(fā)出故障診斷請(qǐng)求后，可以在較短的時(shí)間內(nèi)調(diào)動(dòng)服務(wù)器的所有技術(shù)資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的診斷和維修指導(dǎo)，遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)同時(shí)克服了地域障礙.（3）形成了豐富的診斷數(shù)據(jù)庫(kù)和診斷知識(shí)庫(kù)，提高了診斷智能，并通過多手段、多專家協(xié)同對(duì)故障進(jìn)行會(huì)診，提高了故障診斷的準(zhǔn)確性和可靠性.（4）該系統(tǒng)可提供遠(yuǎn)程示教、技術(shù)培訓(xùn)等功能，對(duì)提高維修人員素質(zhì)，改變企業(yè)形象，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力有很大幫助.實(shí)現(xiàn)基于3G的汽車遠(yuǎn)程診斷技術(shù)具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，其在汽車運(yùn)用領(lǐng)域所占的地位必將日益提高.

1 汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

故障診斷功能，已經(jīng)成為了新車出廠和修理廠故障檢測(cè)不可缺少的重要手段.

圖1 汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)組成

開放性的汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)包括在線檢測(cè)、遠(yuǎn)程診斷、專家會(huì)診、信息檢索服務(wù)和遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)等，如圖1所示.汽車故障診斷功能利用ECU（電子控制單元）監(jiān)視電子控制系統(tǒng)各組成部分的工作情況，發(fā)現(xiàn)故障后自動(dòng)啟動(dòng)故障運(yùn)行程序.汽車故障診斷模塊不僅能夠存儲(chǔ)記憶汽車故障，還能夠?qū)崟r(shí)提供汽車各種運(yùn)行參數(shù)等.

故障診斷技術(shù)主要是幫助維修人員快速查找故障和分析汽車運(yùn)行性能，駕駛員的檢測(cè)和修理經(jīng)驗(yàn)在汽車出現(xiàn)電控系統(tǒng)故障時(shí)往往是無能為力的，為了解決這個(gè)問題，可以通過3G無線通訊技術(shù)解決這個(gè)難題，通過無線通訊和遠(yuǎn)程的服務(wù)器連接，維修人員或?qū)I(yè)人員通過服務(wù)器控制故障診斷設(shè)備來讀取汽車的診斷數(shù)據(jù)從而判斷或解決汽車故障.

針對(duì)汽車在異地行駛過程中出現(xiàn)故障的即時(shí)性，本系統(tǒng)主要采用對(duì)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)關(guān)鍵位置傳感器信號(hào)的監(jiān)控，從中檢測(cè)出異常信號(hào)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)在線，將所得到的信號(hào)傳回后臺(tái)控制中心，及時(shí)確定汽車故障發(fā)生的位置和實(shí)踐，增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)故障處理的時(shí)效性.對(duì)于汽車實(shí)驗(yàn)中故障出現(xiàn)的多樣性，采用專家診斷系統(tǒng)，建立一個(gè)模擬的專家診斷系統(tǒng)模型，對(duì)故障進(jìn)行判斷、分析，給出合理有效的解決方案.汽車故障眾多，工程設(shè)計(jì)人員需要從眾多的故障中吸取經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)設(shè)計(jì)，需要故障有可追述性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮建立后臺(tái)支持系統(tǒng)，能記錄大量的故障事件.

圖2 汽車遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)

圖2為遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，需遠(yuǎn)程診斷的汽車通過雙向天線通訊模塊與遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)中心連接，后臺(tái)專家可實(shí)時(shí)操控所有診斷程序模塊，包括傳感器的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、先進(jìn)的診斷與智能化維護(hù).車載診斷模塊可處于待機(jī)狀態(tài)，也可以與遠(yuǎn)程中心通訊，傳輸故障碼和有關(guān)的傳感器數(shù)據(jù).遠(yuǎn)程診斷后臺(tái)中心還可以從其他的資源獲得信息，如汽車制造廠的數(shù)據(jù)庫(kù)、汽車修理廠的數(shù)據(jù)庫(kù)等.汽車遠(yuǎn)程診斷中心還可以為駕駛員預(yù)約維修時(shí)間.

2 汽車故障診斷系統(tǒng)功能

2.1 汽車故障診斷儀

汽車故障診斷儀或車載故障診斷儀要達(dá)到以下目標(biāo)：體積小、功耗低、系統(tǒng)工作實(shí)時(shí)性好、可靠性高、配備液晶顯示屏和存儲(chǔ)卡、無線傳送方式，要求傳輸距離遠(yuǎn)，受環(huán)境影響小，數(shù)據(jù)傳輸率高，且易于實(shí)現(xiàn)，無需過多額外投入.能夠向遠(yuǎn)程診斷后臺(tái)中心提供故障碼、關(guān)鍵傳感器數(shù)據(jù)和維護(hù)有關(guān)的信息等；能夠下載數(shù)據(jù)和更新系統(tǒng)軟件；能夠提供汽車與遠(yuǎn)程診斷中心之間的人機(jī)接口.

2.2 遠(yuǎn)程診斷專家系統(tǒng)

遠(yuǎn)程故障診斷中心的主要功能模塊包括中心首頁(yè)、數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、遠(yuǎn)程教學(xué)、專家在線、系統(tǒng)安全等.

維修技術(shù)專家能夠操控先進(jìn)的診斷與維修程序，為駕駛員提供先進(jìn)、及時(shí)的服務(wù).

2.3 遠(yuǎn)程診斷中心與汽車數(shù)據(jù)通訊鏈路

遠(yuǎn)程診斷中心（技術(shù)專業(yè)顧問）通過通訊鏈路需接通ECU，提取汽車的性能參數(shù)和故障碼，經(jīng)診斷分析后，告知駕駛員故障的嚴(yán)重程度，提供必要的支持服務(wù)，安排需要的維護(hù)或修理.

2.4 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心（診斷服務(wù)器）接收到車載移動(dòng)終端上傳的車輛位置、狀態(tài)等參數(shù)后，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理、分類，對(duì)檢測(cè)到的報(bào)警信息，給以提示.除接收車載移動(dòng)終端上傳的數(shù)據(jù)外，監(jiān)控中心（診斷服務(wù)器）還具有下發(fā)調(diào)度命令和遠(yuǎn)程修改參數(shù)等功能.系統(tǒng)運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)之上.

由于有大型故障類型數(shù)據(jù)庫(kù)的支持和相應(yīng)的專家故障診斷系統(tǒng)，對(duì)車載終端發(fā)回的故障代碼，可以及時(shí)有效的提出故障源和相應(yīng)的故障派出方案，同時(shí)可以對(duì)車輛所發(fā)回的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)，以便事后查詢.

3 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

一個(gè)實(shí)用的集成化汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)行穩(wěn)定.

汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)利用許多基于軟件的模塊，汽車協(xié)議轉(zhuǎn)換單元、智能駕駛員接口單元、維修與救援單元、無線通訊單元、先進(jìn)的診斷單元與智能維修單元等.汽車協(xié)議轉(zhuǎn)換單元接收汽車的狀態(tài)信息，并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)格式，該單元也把診斷和維修命令譯成汽車能接收的格式.智能駕駛員接口單元通過車內(nèi)人機(jī)接口顯示對(duì)駕駛員的警告信息.相應(yīng)地，遠(yuǎn)程診斷后臺(tái)中心的軟件模塊由類似的單元組成，用來控制和配合車內(nèi)遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)模塊工作.如圖1所示.

圖1 汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4 未來研究重點(diǎn)

開發(fā)基于ECU的先進(jìn)車內(nèi)診斷算法，目前，用于汽車遠(yuǎn)程診斷與維修的故障碼和相關(guān)車載診斷信息不夠全面，應(yīng)將基于模型的先進(jìn)診斷算法加入ECU中.

開發(fā)基于專家系統(tǒng)的維護(hù)模塊相當(dāng)復(fù)雜，需要通入大量的人力、物力和財(cái)力，應(yīng)從可行性、經(jīng)濟(jì)性、可執(zhí)行性等方面具體分析.

3G/3G網(wǎng)絡(luò)偶爾存在不穩(wěn)定現(xiàn)象，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸不準(zhǔn)確或漏傳，未來系統(tǒng)

5 結(jié)束語

汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)目前正處于探索和嘗試階段，基于3G網(wǎng)絡(luò)的汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)中心相比具有永遠(yuǎn)在線、按流量計(jì)費(fèi)、快速登錄、自動(dòng)切換、高速傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，對(duì)使用3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳送是非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用的，特別是對(duì)于不易架設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)的邊遠(yuǎn)地區(qū)和可移動(dòng)裝置，用戶通過3G網(wǎng)絡(luò)可以在移動(dòng)狀態(tài)下使用各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括Internet瀏覽等.除此之外，汽車遠(yuǎn)程故障診斷還具有汽車運(yùn)行時(shí)能方便地實(shí)施診斷，基于汽車使用和歷史的維修方案，利用遠(yuǎn)程診斷后臺(tái)中心的巨大計(jì)算能力，診斷汽車故障和滿足車主的維修要求，通過預(yù)防性的診斷與維護(hù)，有效降低汽車保修與使用成本等優(yōu)點(diǎn).

〔1〕張金柱.現(xiàn)代汽車的遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)[J].新視野，2006(5).

〔2〕韓玉敏.汽車遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)系統(tǒng)的研究[J].汽車運(yùn)用，2007(7).

〔3〕顏伏伍,王攀,胡杰,曹凱.基于車載總線的 PC 式汽車故障診斷系統(tǒng)[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（信息與管理工程版），2011（10）.