裝甲車輛便攜式故障診斷儀設計與實現

周 麗，孔 超，張 斌

合肥同智機電控制技術有限公司，安徽 合肥 230088

裝甲車輛綜合電子系統(tǒng)的核心任務是通過實現平臺信息采集、融合處理、傳輸顯示和執(zhí)行驅動的網絡化、實時化與智能化，完成車輛機動控制、偵察探測、指揮控制等功能的綜合化和一體化，達到信息共享和功能綜合的目的。故障診斷儀作為綜合電子信息系統(tǒng)的組成部分，實現裝備故障診斷、輔助定位及維修信息管理，有助于實現基于狀態(tài)的故障診斷、維修、保障，提高裝備的戰(zhàn)備完好性和任務可達性。

1 故障診斷儀系統(tǒng)組成

車輛綜合電子系統(tǒng)由全液晶顯示屏、開關面板、駕駛艙采集控制器、智能配電盒、動力艙采集控制器、乘員艙采集控制器、網關、顯控終端及故障診斷儀等電氣設備組成，以實現分布式整車電氣信號采集和配電控制管理，通過CAN總線和以太網通信方式，實現儀表顯示、路線規(guī)劃及導航，車際系統(tǒng)指揮互聯、故障記錄診斷等功能。綜合電子信息系統(tǒng)功能結構框圖如圖1所示。

圖1 綜合電子信息系統(tǒng)功能結構框圖

故障診斷儀是用于車輛綜合電子系統(tǒng)中檢測裝備故障的便攜式智能故障自檢儀，用戶可以利用它迅速地讀取裝備綜合電子信息系統(tǒng)中的故障，并通過液晶顯示屏顯示設備的運行狀態(tài)數據及故障告警信息，迅速查明發(fā)生故障的部位及原因；將總線獲取的數據進行存儲，便于離線數據分析。

故障診斷儀由CPU板、液晶顯示屏、電源板、連接器、殼體等組成，其原理框圖如圖2所示。

圖2 診斷記錄儀原理框圖

電源板：輸入電源適應性范圍DC9～36V，經過EMI電源濾波器、防反接二極管、TVS管等電路后再經DC電源模塊產生穩(wěn)定、可靠的隔離DC5V電源作為CPU主板、液晶顯示屏的供電電源。

CPU主板：CPU主板采用Intel Atom E3845 CPU芯片作為核心處理器，其主頻達1.91GHz，四核；4GB DDR3；LVDS接口支持最大1366×768分辨率；配置256GB固態(tài)硬盤作為系統(tǒng)盤，存儲代碼、系統(tǒng)BOOT方式、總線數據等；1路100M/1000M網絡接口接網關記錄儀，用于診斷、檢測。

狀態(tài)指示燈板：用于診斷記錄儀工作狀態(tài)指示。

2 軟件功能劃分

故障診斷儀通過以太網與網關通信，使用Qt在Windows操作系統(tǒng)進行開發(fā)。

軟件采用模塊化設計思路，將故障診斷儀劃分為狀態(tài)監(jiān)控模塊、故障監(jiān)控模塊、離線解析模塊、配置管理模塊和電子手冊功能模塊。各模塊之間相互獨立，便于設計和聯合開發(fā)，故障診斷儀功能劃分如圖3所示。

圖3 故障診斷儀功能

2.1 狀態(tài)監(jiān)控功能

（1）故障診斷儀能夠通過網關查詢采集控制器、開關面板、智能配電盒、組合儀表、駕駛員終端、網關、中央充放氣、ABS、懸掛控制系統(tǒng)、空調、滅火系統(tǒng)、抑爆控制系統(tǒng)、輔助轉向系統(tǒng)、駕駛輔助系統(tǒng)、發(fā)動機、變速器版本信息。

（2）故障診斷儀能夠解析并顯示采集控制器、開關面板、智能配電盒、組合儀表、駕駛員終端、網關、中央充放氣、ABS、懸掛控制系統(tǒng)、空調、滅火系統(tǒng)、抑爆控制系統(tǒng)、輔助轉向系統(tǒng)、駕駛輔助系統(tǒng)、發(fā)動機、變速器運行信息及故障信息。

（3）故障診斷儀能夠查詢網關IP地址、存儲空間等基本信息。

狀態(tài)監(jiān)控處理流程圖如圖4所示。

圖4 狀態(tài)監(jiān)控處理流程

2.2 故障監(jiān)控功能

故障診斷儀不僅能夠顯示發(fā)生故障的系統(tǒng)、設備、故障數量，以及故障發(fā)生時間、故障名稱、等級、解決措施、維修記錄、維修內容等信息，還能夠顯示曾經發(fā)生過的故障信息，從而為解決當前故障提供幫助。對于已經解決的故障，故障診斷儀能夠寫入維修信息、故障解決時間、故障解決措施、維修類型、維修內容等信息，方便以后發(fā)生類似故障時能夠進行參考。

2.3 離線解析功能

故障診斷儀能通過以太網查詢網關記錄的總線設備數據信息，包括記錄的時間、數據大小、設備名稱等信息。故障診斷儀還能夠將查詢到的網關數據下載到本地磁盤的默認位置，對導入本地的數據進行解析并顯示，此外，還能夠選擇信號生成曲線圖。

2.4 配置管理功能

故障診斷儀能夠配置故障診斷庫，錄入、編輯、增加、刪除故障診斷數據（故障ID、故障名稱、故障說明、故障等級、通用解決措施、內碼、SPN、FMI等內容）。此外，故障診斷儀還能夠配置設備參數有效閾值、一級保護限、二級保護限、是否記錄故障和故障ID，以及網關上傳指定設備的數據，并實時解析網關發(fā)出的數據。

2.5 電子手冊功能

故障診斷儀具備電子手冊功能，能夠展示設備組成、設備功能說明、設備操作說明、設備常見故障及排除方法等信息。

3 界面規(guī)劃

故障診斷儀界面主要包括系統(tǒng)登錄界面、在線監(jiān)控界面、故障診斷界面、離線解析界面、節(jié)點狀態(tài)界面、電子手冊界面等。

以設備故障診斷界面為例進行說明，用戶可通過操作故障診斷儀獲取整車運行工況信息和整車故障狀態(tài)列表，通過點擊在線監(jiān)測，故障診斷儀可在線監(jiān)測整車故障，并可定位出整車的一級故障和二級故障，故障診斷界面如圖5所示。

圖5 故障診斷界面

4 結束語

綜上所述，故障診斷儀作為裝甲車輛綜合電子系統(tǒng)的重要組成部分，不但人機交互友好，而且運行穩(wěn)定可靠，各項指標均滿足裝甲車輛實際要求，可完善車輛綜合電子系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷等功能，有利于提升裝備體系戰(zhàn)斗力，降低裝備壽命周期費用，對于推進陸軍武器裝備機械化及信息化綜合發(fā)展具有積極意義。