工程機(jī)械搭載北斗衛(wèi)星車載智能系統(tǒng)問題研究

摘要：2020年發(fā)布的《中國(guó)非道路柴油移動(dòng)機(jī)械污染物排放控制技術(shù)要求》對(duì)于工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)污染物排放控制的非常嚴(yán)格。規(guī)定要求工程機(jī)械必須安裝便攜式排放測(cè)試系統(tǒng)（PEMS） portable emissions measurement system （北斗衛(wèi)星車載智能系統(tǒng)），同時(shí)進(jìn)行污染物濃度測(cè)量、排氣流量、濕度、環(huán)境溫度、大氣壓力的測(cè) 量和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、扭矩、經(jīng)緯度及海拔等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量或采集的整套排放測(cè)試系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星車載智能系統(tǒng)在運(yùn)行過程中存在數(shù)據(jù)丟失，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)確等故障。

關(guān)鍵詞：車載智能系統(tǒng)，工程機(jī)械，故障診斷

主要故障類型及其解決方案

（一）部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失導(dǎo)致無法獲得機(jī)器全部車況信息，影響故障診斷

按照技術(shù)要求整車工作的過程中每隔一段特定時(shí)間需要上傳一條工況數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包含發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的溫度、壓力、液壓系統(tǒng)相關(guān)的流量、壓力等等工況信息，這些數(shù)據(jù)對(duì)于掌握車輛運(yùn)行情況、維修保養(yǎng)提醒、改善操作習(xí)慣、提高燃油經(jīng)濟(jì)性、故障診斷等方面有重要意義。部分車輛發(fā)生的數(shù)據(jù)丟失問題影響了用戶的使用以及故障診斷的需求。通過分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)車輛工作在信號(hào)較弱的區(qū)域即盲區(qū)時(shí)終端無法按照每?jī)擅腌娨淮蔚念l率發(fā)送數(shù)據(jù)，按照技術(shù)要求盲區(qū)數(shù)據(jù)需要臨時(shí)存儲(chǔ)在終端上待信號(hào)恢復(fù)較強(qiáng)后一次性上傳盲區(qū)數(shù)據(jù)，這個(gè)功能稱為盲區(qū)補(bǔ)償。通過分析車輛丟失數(shù)據(jù)和正常傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性和車輛所在信號(hào)強(qiáng)度成負(fù)相關(guān)的關(guān)系。通過調(diào)查部分車輛發(fā)生丟失的數(shù)據(jù)正是屬于盲區(qū)數(shù)據(jù)，究其根本原因是終端分配用于存儲(chǔ)盲區(qū)數(shù)據(jù)的空間不足導(dǎo)致當(dāng)盲區(qū)數(shù)據(jù)較多時(shí)不能全部存儲(chǔ)下來，從而部分盲區(qū)數(shù)據(jù)丟失。

因?yàn)槊^(qū)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證工作沒有在整車上做過實(shí)際驗(yàn)證而是由終端供應(yīng)商在實(shí)驗(yàn)室完成的模擬測(cè)試，導(dǎo)致問題沒有在產(chǎn)品交付客戶前及時(shí)發(fā)現(xiàn)。由于液壓挖掘機(jī)的工作地點(diǎn)多為礦山、隧道等信號(hào)較弱的地區(qū)，車輛工況數(shù)據(jù)經(jīng)常需要以盲區(qū)補(bǔ)償?shù)男问桨l(fā)送給服務(wù)器。為了確保任何情況下的工況數(shù)據(jù)都可以被存儲(chǔ)下來并完整的上傳到服務(wù)器，終端供應(yīng)商修改硬件使得可以分配給盲區(qū)數(shù)據(jù)更多的存儲(chǔ)空間，更改后除了供應(yīng)商進(jìn)行必不可少的實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，同時(shí)在整車上進(jìn)行完整的實(shí)際盲區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)測(cè)試。

（二）行走數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果不準(zhǔn)確

履帶式液壓挖掘機(jī)主要的工作包括挖掘、起吊、平地、裝車，行走的比例不高，所以履帶式液壓挖掘機(jī)的履帶結(jié)構(gòu)及行走驅(qū)動(dòng)裝置不同于坦克這種將行走作為主要使用工況的裝備。如果液壓挖掘機(jī)的行走時(shí)間占總的工作小時(shí)數(shù)的比例高于5%，履帶板及與行走相關(guān)的驅(qū)動(dòng)裝置磨損會(huì)比較嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致履帶脫軌、行走速度異常、拖鏈輪和支重輪失效等嚴(yán)重問題。所以需要通過北斗衛(wèi)星車載系統(tǒng)終端采集行走信號(hào)并統(tǒng)計(jì)發(fā)生行走的工作小時(shí)數(shù)，分析行走小時(shí)數(shù)占總的工作小時(shí)數(shù)的比例并且將數(shù)據(jù)上傳到平臺(tái)上供相關(guān)人員用于車輛行走工況的追蹤和分析。

車輛工作一段時(shí)間后工程師發(fā)現(xiàn)行走的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有誤，行走小時(shí)數(shù)與非行走小時(shí)數(shù)之和不等于總的工作小時(shí)數(shù)，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)偏差高達(dá)30%-40%，意味著有30%-40%的工況數(shù)據(jù)丟失沒有被統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，既沒有統(tǒng)計(jì)為液壓挖掘機(jī)正在行走也沒有統(tǒng)計(jì)為沒有行走。高比例的數(shù)據(jù)缺失導(dǎo)致無法追蹤用戶的實(shí)際使用工況，當(dāng)用戶的車輛發(fā)生履帶及相關(guān)元器件失效時(shí)缺乏分析問題的原始數(shù)據(jù)，同時(shí)導(dǎo)致在客戶索賠后沒有依據(jù)支持是否賠付的決定，代理也無法準(zhǔn)確知曉客戶的使用習(xí)慣，不能及時(shí)指導(dǎo)客戶減少行走的工況。

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)終端供應(yīng)商在算法和采樣頻率上的邏輯存在一些問題，首先5分鐘采集一條數(shù)據(jù)會(huì)丟失掉短時(shí)間的行走信號(hào);其次算法上只有當(dāng)連續(xù)8次采集到的都是行走信號(hào)時(shí)才會(huì)計(jì)入行走的小時(shí)數(shù)，從而導(dǎo)致部分行走的工況和未行走的工況都沒有被統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。同時(shí)傳感器硬件故障、盲區(qū)數(shù)據(jù)丟失、通訊故障也可能會(huì)導(dǎo)致行走數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。

（三）遠(yuǎn)程升級(jí)程序過程中發(fā)生終端死機(jī)問題

北斗衛(wèi)星車載終端系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程升級(jí)的功能，當(dāng)終端有新的軟件發(fā)布后需要通過遠(yuǎn)程的方式對(duì)已經(jīng)銷售給用戶的車輛進(jìn)行軟件升級(jí)，在遠(yuǎn)程升級(jí)過程中部分車輛終端失去了與CAN線的通訊能力，導(dǎo)致觸發(fā)了鎖車指令，發(fā)動(dòng)機(jī)被限制在怠速狀態(tài)無法提高轉(zhuǎn)速。通過初步調(diào)查發(fā)現(xiàn)終端開始觸發(fā)鎖車指令的日期和終端遠(yuǎn)程更新程序的時(shí)間為同一天，而且發(fā)生故障的終端設(shè)備在平臺(tái)上均顯示為遠(yuǎn)程升級(jí)失敗。

為了找到問題的根本原因通知代理商用新的終端將客戶車上的終端更換下來發(fā)往供應(yīng)商處進(jìn)行深入的調(diào)查研究。供應(yīng)商收到失效件以后首先模擬整車上的其他控制器發(fā)送CAN線信號(hào)嘗試與北斗衛(wèi)星終端設(shè)備進(jìn)行通訊，發(fā)現(xiàn)終端即無法接收CAN線信息也無法發(fā)送CAN通訊信號(hào)。通過對(duì)終端各個(gè)元器件的逐一排查發(fā)現(xiàn)EEPROM的數(shù)據(jù)被改寫，被改寫的時(shí)間與遠(yuǎn)程軟件升級(jí)失敗的時(shí)間完全一致。最終得出結(jié)論軟件遠(yuǎn)程升級(jí)過程中某些未知原因?qū)е翬EPROM的數(shù)據(jù)被改寫，從而出現(xiàn)遠(yuǎn)程升級(jí)失敗和觸發(fā)鎖車指令，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速被限制在怠速狀態(tài)不能提高轉(zhuǎn)速。

為了解決EEPROM被改寫的問題供應(yīng)商對(duì)終端的軟件做了優(yōu)化，將EEPROM改為只讀任何情況下都不會(huì)因?yàn)檫h(yuǎn)程升級(jí)改寫其中的數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]張正烜，高亢，郭廣闊，柴偉平.北斗衛(wèi)星車載系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展探討[J].衛(wèi)星應(yīng)用.2019（11）.

[2]張晨，王陽(yáng)，閆芳君.北斗衛(wèi)星車載系統(tǒng)應(yīng)用終端檢測(cè)技術(shù)分析[J].設(shè)備管理與維修.2019（11）：127-128.

[3]張盼，呂雅琴，鄧來軍.基于北斗定位系統(tǒng)的工程機(jī)械挖掘機(jī)顯控終端設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018（2）：94-9.

作者簡(jiǎn)介：張洪波（1984.4—）女，2005年7月畢業(yè)與太原理工大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，學(xué)歷本科，2020年12月畢業(yè)于南開大學(xué)MBA專業(yè)。