动机制的标准化与扩展性本章小结监测系统总体方案研究监测内容需求分析监测系统框架研究电动轮车健康监测系统的数据驱动机制研究硬件总体框架分析软件总体框架分析本章小结监测系统硬件分析设计监测系统硬件概述总线收发模块数据采集存储模块远程通信模块模块信号采集模块本章小结监测系统软件分析设计监测系统数据流程总体分析数据交互部分软件总线接收模块数据交互模块数据下载模块数据驱动软件部分卡读写数据驱动机制本章小结系统测试结论论文总结论文展望参考文献附录节中格式简表的格式表完整版作者简历及在学研究成果独创性说明关于论文使用授权的说明学位论文数据集北京科技大学硕士学位论文引言本课题来源于国家课题，同时参照了两个企业横向课题设计要求，个是包头市北方股份合资公司的四轮电动轮自卸车控制系统设计，另个是徐工集团的六轮电动轮式平路机控制策略设计。以上课题中的个共同点是，随着工程机械车辆朝着智能化不断发展，车辆上的电子电气设备越来越多，需要监测的数据源也越来越多，对数据监测提出了新的要求。在以上课题的设计中，车辆控制系统采用的是分布式总线控制系统设计，需要实时的监测来自总线上的数据，并对车辆运行状态进行初步的诊断和现场数据保存。本课题基于这实际需求，在结合工程机械车辆实际应用环境，设计了套车辆健康监测系统。课题研究背景健康的概念的研究首先起源于医学科学和仿生科学。世纪年代，面对大量的航天活动事故，首先把健康状态管理这概念引入到飞行器工程中。在后来的发展过程中，名称发生了些变化，如故障诊断等。而后，随着技术的不断进步，健康管理技术开始向其他领域延伸，从年代开始出现的大型桥梁健康监测，以及最近十年来出现的大型设备健康管理技术如大型的发电机组等设备，从整体上来讲，健康管理朝着智能化综合性发展。随着汽车的电子化信息化和智能化程度不断提高，健康管理技术开始应用到具有复杂电子结构的车辆上。像目前流行的如电子燃油喷射技术防抱死制动系统自动调速系统汽车空调系统电子控制转向系统等，为汽车健康管理做了大量的监测技术铺垫。同时，些汽车公司也发展了些故障诊断系统，如大众公司为奥迪车系研发的故障诊断系统。参照飞行器健康管理的发展模式，对以上这些技术进行系统集成，可以发展出针对汽车的健康管理系统。目前来讲，小型乘用车已经出现了些健康管理系统的雏形，但是还没有成熟的汽车健康管理系统。在大型工程机械车辆上，也有了汽车健康管理系统的尝试。对于工程机械车辆而言，车辆本身造价高，工作环境恶劣，故障率远远高于小型乘用车。本文所关注的大型电动轮矿用自卸汽车，载重达到几十吨甚至几百吨，体积庞大，成本高昂，旦出现故障，不但带来高额电动轮车健康监测系统的数据驱动机制研究的维修费用，而且车辆停机也给矿业运输带来巨大的损失。为此，能够实时监测车辆的运行数据，提前发现并预防故障的发生，可以极大的提高车辆的利用率和生产力。国内外的研究现状日本小松公司在年提出了车辆健康监测系统的概念，并在其型车上首次安装了车辆健康监测系统。该系统为工程车辆提供动态管理，包含个专用采集器路映射成与它的数据流说明了上述映射过程。对于个大系统，常常把变换分析和事务分析应用到同个数据流图的不同部分，由此得到的子结构形成构件，可以利用它们构造完整的软件结构。般形式如下图所示。就般情况下，如果数据流不具有显著的事务特点，般使用变换分析反之，如果具有明显的事务特点，则应该采用事务分析技术。当然，在实际操作过程中，不能机械的拘泥于这种判断，还要根据实际情况实际考虑。图混合型的数据流设计方法传入传入事务中心变换传出传入处理分支传出事务中心电动轮车健康监测系统的数据驱动机制研究根据以上的分析，健康监测系统的软件设计数据流图如下图所示。针对主控器的设计如所示。图健康监测系统软件设计数据流图本章小结本章分析了车辆健康监测系统的总体设计方案，包括硬件总体框架设计和软件总体框架设计。完成了系统接口的数据输入和输出设计，硬件模块组成设计完成了软件的数据流图设计。发动机主控制器解析解析系统处理变换接口触发集定义集判断集解析转换基地服务器存储记录记录集转速显示机油压力处理发电机整流器逆变器制动器冷却系统液压系统行驶参数驾驶参数升降悬挂压力处理北京科技大学硕士学位论文图主控制器的数据流图发电机定子温度发电机励磁电流发电机励磁电压发电机定子温度发电机定子温度采集器转换发送整流母线电压整流母线电流整流功率元件温度采集器转换发送功率元件温度牵引电机相电流母线电压电机转速牵引电机定子温度采集器转换发送制动电阻温度制动电流功率元件温度采集器转换发送液压油温液压泵压力蓄能器压力采集器转换发送驾驶参数行驶参数采集发送主控制器电动轮车健康监测系统的数据驱动机制研究监测系统硬件分析设计监测系统硬件概述是根据以上的健康监测系统总体方案，健康监测系统主要由主处理芯片远端数据采集模块数据远传模块总线数据交互接口和数据采集部分组成。车载在线数据采集系统如图，所示。图健康监测系统硬件设计图硬件主要部分主控处理芯片主控处理芯片选用基于内核的位处理器，最高频率为，内置的闪存。自身拥有引脚，超过个接口，其中包含了数字模拟转换模拟数字转换定时器接口全速设备接口接口通用同步异步收发器接口，以及通用功能等系列常用接口。接口全，满足本系统需求，操作简便。总线收发器总线收发器采用公司生产的型控制器，其自带扩展的规则的字节接收缓冲器，支持健康监测系统研究设定的和协议，兼容性好，易于操作。用于与车上已有的总线连接，接收来自发动机和其他总线设备连接。总线收发器,采集模块收发器驱动电路模块卡存储器电源设备信号数据交互北京科技大学硕士学位论文图主控制器芯片引脚图采集模块数据模拟量采集模块的设计主要包括信号预调理电路设计和模数转换主电路的设计。存储模块卡是种大容量本系统选择是，目的是便于移植，最大支持到，性价比高，体积小，操作简便的存储卡。采用通用的针脚卡座，在与卡座之间设计相应的调理电路。远程传送模块在主系统与发送端之间，通过传输。在的插槽前，设计相应转换电路。模块可以将发送过来的数据，转换成无线信号，借助于运营商的无线网络，把数据传送到远端服务器上。服务器可以通过网络接收。对于操作员来说，从监测系统到服务器端，数据传送是透明的。模块设计接口的目的，主要是考虑系统的通用性和便捷性。用户在获得记录的行车数据时，可以通过拔插卡的方式。但是，卡般是被封装在系统内部的，为了方便数据交互，用户只要插上介质，就可以实现获取记录文件和更新前述的集合文件。在设计上，选用电动轮车健康监测系统的数据驱动机制研究通用型接口，在处理器与接口之间设计调理电路。电源模块在本系统中，处理器供电电压是，模块供电电压时，而目前车辆上大部分的电气元件是，为了实现通用性模块化设计，供电电源使用，在输入电源与主系统设计电源模块，完成相应转换工作。总线收发模块在本系统中，自带有控制器，可以直接控制收发器。对于收发器，采用的是公司生产的芯片。该芯片具有较强的抗干扰导线交叉保护掉地保护过压过热保护和宽工作范围的特点。具有差分收发能力，最高速率可达，广泛用于汽车工业自动化等领域。图总线接口硬件电路图其中，和接的接口接口北京科技大学硕士学位论文管脚，和接外部总线。内的控制器必须通过驱动芯片才能与外部的控制器进行通信。系统中将其引脚接地选择高速工作方式。在传输线两端并联个的匹配电阻，以克服长线效应，减小通讯介质中信号的反射。其终端匹配电阻值取决于电缆的阻抗特性，与电缆的长度无关。并不是所有终端都需要加此电阻，它只要在系统前端的控制器和最末端的控制器加上即可。与分别连接的和线，使用标准接口，方便系统移植连接。如下图所示。数据采集存储模块卡在现在的日常生活与工作中使用非常广泛，时下已经成为最为通用的数据存储卡。在诸如数码相机等设备上也都采用卡作为其存储设备。卡之所以得到如此广泛的使用，是因为它价格低廉存储容量大使用方便通用性与安全性强等优点。的主要特点体积小，尺寸为的供电电压为，与的输出电压可以匹配存储容量目前是，可以满足系统存储空间要求同时支持和两种总线模式速度快，可达十几兆的访问速率是非易失性存储器，掉电内容不会消失。图卡的形状与接口电动轮车健康监测系统的数据驱动机制研究卡主要包括两个基本部分内部控制器和存储模块如图。存储模块用于存储数据，卡本身内嵌个智能控制器负责与主机的接口和数据在存储模块中的传输，这种设计大大降低了用户外围电路设计的复杂性，与外界的连接仅仅需要根线就够了。在不同的通信模式下，卡的各引脚功能也不相同。可以分为模式和模式两种。在具体的通信过程中，主机只能选择种模式。模式在模式下，主机使用总线访问卡。由于现在大部分微处理器本身都带有硬件接口，如本文所选用的处理器，因此选用模式。微处理器在卡上电后的第个复位命令时就可以选择卡进入模式。模式在模式下，主机使用总线访问卡，其总线拓朴结构为个主机多个从机和同步的星形拓朴结构。所有卡共用时钟上电源和地信号，而命令线和数据线则是卡的专用信号线，即每张卡都拥有这些信号。卡的引脚说明如下所示表。表卡的引脚定义针脚名称类型描述片选负有效数据输入地供电电压时钟地数据输出备注电源供电输入输出双向使用推挽驱动北京科技大学硕士学位论文图卡硬件接口图在使用模式时，信号需要在主机端用欧的电阻上拉。远程通信模块系统采集到车辆的运行数据，根据定义集的内容，确定该数据是否需要发送。如果需要发送，系统通过的方式把数据传送给无线模块，由无线模块把数据发送到基地服务器上。本文中选择无线网络，它具有以下特点快速登陆接入等待时间短，无需长时间的拨号建立连接过程，平均仅为永不掉线只要激活码的应用后，将永久保持在线，不存在掉线问题，类似于种无线专线网络。高速传输最高传输速度，平均带宽为可靠性高利用公网通信质量好，般数据包传输的成功率在以上。运行成本低由于是按流量计费，计费方式更加科学合理只需要向移动公司开户卡，费用可以采用包月方式使用。组网灵活支持点对点中心对多点及多点间的实时对等数电动轮车健康监测系统的数据驱动机制研究朱明来北京科技大学电动轮车健康监测系统的数据驱动机制研究论文题目电动轮车健康监测系统的数据驱动机制研究学号作者专业名称年月日