車輛行駛裡程管理系統

方案設計

1．前言..3

2．系統組成及功能..3

3．系統性能指標..4

4．系統實現方案..4

4.1．無線傳輸方式的選擇..4

4.1.1．傳輸工況分析及所需傳輸速率的計算..4

4.1.2．無線通信方式的對比..5

4.2．裡程信號采集及記錄的實現..5

4.2.1裡程傳感器的種類..5

4.2.2裡程信號的采集..6

4.2.3裡程信號的記錄..6

4.3裡程記錄機的系統結構及接口定義..6

4.4場站收發器方案設計..7

4.5．裡程數據管理軟件開發..7

5．系統安裝和使用..8

5.1裡程傳感器的安裝和使用..8

5.2．裡程記錄機的安裝和使用..8

5.3．場站收發器的安裝及使用..9

5.4．裡程數據管理軟件的使用和配置..9

6. 提交內容..9

7．設計依據..9

1．前言

隨著我國汽車工業的蓬勃發展，大量的運輸車輛、工程車輛等被應用於軍用、民用建設項目中，這些車輛在服務項目建設的同時，也帶來瞭繁重的管理任務，例如車輛的定期保養、故障檢修以及駕駛員的工時統計、責任分工等等，以往這些管理均需要專人定期統計、匯總、處理、上報，不僅費時費力，而且還很容易出現漏報、誤報等現象，由此也會導致上層管理機構難於制定確切的經費預算、庫存調整、人員安排等，並最終造成人力、物力的浪費，以及諸多協調問題。

電子技術的發展為規范管理、簡化流程提供瞭很好的工具及方法，本方案旨在構建基於車輛行駛裡程的管理系統，以期解決上述問題。

2．系統組成及功能

車輛行駛裡程管理系統的組成包括：裡程記錄機、場站收發器、裡程數據管理軟件、汽車裡程傳感器、天線、數據線、信號線。附件包括手持配置工具。

圖1車輛行駛裡程管理系統示意圖

系統功能：

（1）通過車輛上安裝的裡程記錄機記錄每輛汽車的行駛裡程數；

（2）當車輛回庫時，裡程記錄機通過無線傳輸的方式將該裡程信息數據傳輸給安裝在場站入口處的場站收發器

（3）場站收發器將數據發送給管理中心計算機（上麵運行著裡程數據管理軟件、中心管理軟件）

（4）裡程數據管理軟件將數據保存在中心計算機的SQL SERVER數據庫中（該數據庫也同時被中心管理軟件共享）

（5）中心管理軟件提取數據庫信息進行後續處理，給出保養提示，並通過聯網形成整個數據中心對各場站的綜合管理系統。

註：裡程數據管理軟件為天民公司提供，中心管理軟件為沈空提供。

註：手持配置工具用於安裝時配置裡程記錄機的參數，可直接采用我公司汽車行駛記錄機安裝時所使用的配置工具，作為附件。

3．系統性能指標

使用溫度：-40~85℃

電壓范圍：DC9V~40V

進入場站車輛速度要求：≦40km/h（11m/s）

無線數據傳輸時間：≦100ms

無線數據覆蓋范圍：≧30m（可視半徑）

4．系統實現方案

4.1．無線傳輸方式的選擇

4.1.1．傳輸工況分析及所需傳輸速率的計算

無線傳輸的工況為：

（1）一個場站車輛數不會超過200輛；

（2）當車輛進出場站時，車速不會很快，給定一定餘量，按進出場站車輛速度為40km/h（約10m/s）的速度進行計算；

（3）有效的無線通信距離按照30m計算；

（4）假定車輛進出場時較為密集，有效通信距離內有20輛車；

（5）按照程序循環估算，每秒內隻有300ms的通信時間；

（6）場站收發器接收裡程記錄機傳輸過來的數據量有：場站ID（16bit）、車輛ID（8bit）、車牌號（64bit），記錄機編號（24bit）、裡程累積數據（32bit）、日期時間（64bit）等等，所需數據不會超過1kbit。

按照上述工況計算，所需的傳輸速率為：12kbit/s。

4.1.2．無線通信方式的對比

目前常用的低速率無線數據傳輸目前主要有基於IEEE802.15.4的Zigbee協議傳輸方式、普通射頻數據傳輸方式。

Zigbee協議具有可組網，安全性高的特定，通訊距離一般為10~100米，依據工作的載頻，數據傳輸速率為20~250kbps。

普通射頻數據傳輸具有傳輸距離遠，穿透力強，繞射和抗衰能力好的特點，通訊距離依據無線射頻模塊發射的功率有所變化，通常為30~100米，數據傳輸速率為：30~500kbps。

相比而言，以上兩種傳輸方式中，普通射頻數據傳輸成本較低，采用這種傳輸方式，加上我公司專用的通訊協議同樣可實現數據的可靠傳輸。

4.2．裡程信號采集及記錄的實現

4.2.1裡程傳感器的種類

目前，市場上各種車型配備的裡程表各有不同，大的方麵來分，有機械式裡程表和電信號裡程表兩種，其中以電信號裡程表居多，特別是新型車輛，基本上已經不再配備機械師裡程表瞭。

與電信號裡程表對接的裡程傳感器可分為霍爾式、磁阻式、光電式三種，輸出的信號形式略有差別，但是都是車輪轉動一周，電信號輸出若乾固定的脈沖，通過采集脈沖的數量，進行數據的換算累計即可得到行車的總裡程。

機械式的裡程表通過軟軸連接在變速箱的特定部位，依據QCT 209-2007，軟軸具有多種連接形式，軟軸的轉動和車輪的轉動成固定比例，通過機械傳動，裡程表進行裡程的累計，通常由於倒車時，裡程表裡程數回走，因此這種計數方法較為粗略。為瞭獲得這種機械式裡程計數方式的車輛的裡程數，我們需要額外配備裡程傳感器、同時還需將原有的裡程表繼續通過軟軸的方式連接。

通過分析，擬選擇上海一洋機表成套有限公司的SZHG-02裡程傳感器，這種傳感器在機械上具有進軸和出軸兩部分，可以方便的進行軟軸和機表間的轉接，傳感器所需12V供電電源由裡程記錄機提供。傳感器外形如下圖所示：

圖2 SZHG-02裡程傳感器

4.2.2裡程信號的采集

裡程傳感器發出的信號較為微弱，並且很多情況下也不規則，需要進行調理之後方能接入處理器中，這部分電路沿用我公司目前汽車行駛記錄機上的成熟電路即可，這裡不再贅述。

4.2.3裡程信號的記錄

裡程信號采集回來之後，經過軟件處理，以浮點形式存儲於處理器內存中，並且能夠動態刷新，處理器定時將其寫入非易失存儲器（即使掉電也可保存）中。

4.3裡程記錄機的系統結構及接口定義

綜合4.1及4.2的相關內容，裡程記錄機的基本硬件框架如下：

圖3裡程記錄機的基本硬件框架

裡程記錄機的對外連接器選擇5566型8針，其定義如下：

圖4 5566型8針接口

針1：電源輸入+

針2：備用

針3：12V輸出+

針4：傳感器輸入信號

針5：電源輸入-

針6：備用

針7：12V輸出-

針8：備用

4.4場站收發器方案設計

場站收發器的系統結構如下：

圖5場站收發器的系統結構圖

外部連接器選擇DB9型標準連接器，其定義如下：

圖6 DB9標準連接器接口

針2：信號線RX

針3：信號線TX

針5：信號地

其它針腳懸空不用。

4.5．裡程數據管理軟件開發

管理中心計算機的裡程數據管理軟件有如下功能：

（1）對串口進行所需的配置，可與場站收發器進行通信；

（2）連接數據庫，將需方所要求的數據保存到相應的數據庫；

（3）應用軟件協議的封裝；

（4）可對裡程記錄機進行參數配置；

（5）提供未來擴展的功能接口。

數據管理中心聯網功能由需方整體實現。

軟件以動態鏈接庫的形式實現，並提供安裝程序及調用例程，可實現裡程記錄機的參數配置、場站收發器收發數據的實時顯示。

5．系統安裝和使用

5.1裡程傳感器的安裝和使用

對於目前采用軟軸連接的車型，均需安裝電信號裡程傳感器，步驟如下：

（1）先拆下軟軸，檢查接口和軟軸是否完好，如無異常就可開始安裝裡程傳感器。

（2）將軟軸出軸對準裡程傳感器進軸，垂直平穩接上，註意軟軸螺母同樣塗上薄薄一層密封膠，並用扳手擰緊螺母，軟軸與裡程傳感器主軸應保持在同一水平位置上，不得偏折和小角度彎曲。用手轉動裡程傳感器的傳動軸，轉動應靈活，否則應重新聯接或更換裡程傳感器。

（3）將裡程傳感器出軸對準變速箱或路碼表任一端接口，垂直平穩接上，不要偏折，然後在螺母內側用手塗上薄薄一層密封膠，接著將其與接口螺紋用扳手擰緊，註意其安裝聯接要牢固。最好是能低速空轉車輛變速箱時，同步擰緊螺母，這樣安裝同軸度最佳。

（4）將導線沿軟軸位置一起固定在底盤上或沿車輛機表麵板內側平行固定，盡可能避開受熱區，保持通風，然後參照裡程記錄機使用手冊中的接線說明與裡程記錄機信號端正確聯接。

5.2．裡程記錄機的安裝和使用

裡程記錄機安裝前，需要通過計算機對其進行配置，這裡所指計算機即可以是中心管理計算機，也可以是任何其他滿足裡程數據管理軟件安裝需求的計算機，臺式機、筆記本電腦均可（註意需帶標準RS232串行接口，如果沒有則需要購買一個USB轉RS232的轉接器）。考慮到計算機不便於攜帶進入安裝車間，這裡建議安裝之前將先將需要安裝的車輛信息統計上來，然後通過計算機上裡程數據管理軟件將車輛信息逐一寫入裡程記錄機上，並用標簽做好標記，然後將配制好的裡程記錄機按照標記安裝到相應的車輛上。

裡程記錄機安裝到車上之後，一般而言其傳動比等參數需要依據實車進行調整，此時采用手持配置工具完成。此後，還需連接裡程傳感器信號線、天線等。具體安裝方式參照裡程記錄機使用手冊。