嵌入式理念下机械远程障碍诊查安全车载终端之研究设计

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1、嵌入式理念下机械远程障碍诊查安全车载终端之研究设计第一章引言1.1课题研究的背景及意义随着科学技术和现代工业的迅猛发展，机械设备正在朝着超大型化和自动化的方向发展。对机械设备的运行状态进行监测和分析，能随时掌握它在使用过程中所处的状态，从而确定它的整体或者局部工作是否正常。如果不正常，进而可以查清导致系统功能失效的根本原因，以及判断系统劣化发生的部位，预测劣化即将要发展的趋势，为机械的故障诊断提供科学依据。远程故障诊断系统是基于远程监测和分析系统的，它能以最少的人力、物力资源解决关键设备的不间断监控。它在不停对设备关键参数监测和分析的前

2、提下，使管理者和技术人员通过因特网就可以对现场的设备状况、生产情况有一定的了解。如果出现某些异常，或调用诊断中心专家系统进行诊断，或组织专家进行网上的会诊，不必让专家们奔波到现场，实现远程故障诊断的同时，大大提高了效率[1-6]。另外，随着Inter技术、研究组在多个项目中应用了它们在对生产过程的智能报警和监控系统研究的成果[10]。国外远程数据传输分析系统主要的特点有：（1）维修管理的必要手段。为各种设备添加数据传输分析系统已经成为了发达国家用来管理这些设备的必要手段，计算机进行智能分析与诊断已经成为了维修作业中必要的工序和环节；（2

3、）集中管理、分工明确。设备在运行以及维修中发生的一切重大问题都由监控中心统一决策；（3）重视数据处理，分析及决策算法的研究及相关软件的开发。特别是远程诊断专家系统的研究成为了近年来的重点。（4）重视基础方面的工作。比如规范的制定及标准的开发等。第二章车载终端的功能需求分析2.1车载终端的总体结构车载终端，即车载嵌入式终端，它被安置在现场机械设备上，完成数据的采集、处理，并将采集和处理后的数据进行打包然后发送到远程故障诊断中心等任务。其中，采集数据主要是利用与机械内部总线通信来实现，打包发送任务则是由车载终端系统中通信模块来完成。整个过程

4、都是在车载终端内核芯片的支持，调配下完成的，因此，内核芯片一定要有同时处理多个任务的能力，而且处理速度得有一定的保障。此外，考虑到车载终端安全性，还必须对车载终端进行防护，防止车载终端将数据泄露。车载终端的工作过程是：用户通过按键和触摸屏启动车载终端并进行身份确认，待身份确认无误之后车载终端开始工作。嵌入式处理器通过与机械内部其它电子控制单元进行通信，获取机械内部各个系统的工作状态，采集各个系统运行时产生的数据，将这些数据存储在车载终端的存储中，然后通过无线传输模块向远程故障诊断中心请求诊断服务。得到远程故障诊断中心允许后，车载终端将存

5、储在存储器中的状态参数打包发送到远程的诊断中心服务器。诊断中心服务器收到数据后调用数据库进行诊断分析，将诊断的结果通过无线网络返回到车载终端。车载终端显示接收到的诊断结果。2.2机械远程故障诊断的需求分析2.2.1机械远程故障诊断的定义故障诊断指的是：一定的工作环境下，通过不同的方法对反映系统状态的那些特征信号（如：正常信号、异常信号）和系统运动过程的历史信息来识别系统的工作状态（输出、功能、约束等）是否正常、系统的结构是否发生了劣化以及其劣化的程度，进而根据系统故障与故障征兆之间的因果关系实现故障隔离与定位的全过程[11]。而远程故障

6、诊断随着通信技术、计算机技术、现代检测技术、故障诊断专家系统理论、数据库技术等多种技术发展而来。那些类似单机诊断式的封闭式故障诊断随着机械设备向着大型化自动化方面的发展，已经显得力不从心。而网络和远程故障诊断系统它们至少能完成以下功能：实现了广域范围内的设备状态监测、设备故障诊断与设备维修，通过多层的网络结构实现网络间的诸多机械设备状态分散监测、诊断任务的协同工作、诊断资源共享和集中操作管理[3]。通常远程故障诊断系统主要有两种基本结构：客户端/服务器(C/S)两层结构和浏览器/服务器(B/S)三层体系结构。第三章车载终端的硬件设计..

7、.........26-423.1嵌入式处理器的选型...........27-293.2与存储模块接口电路设计...........29-323.3与CAN总线通信模块的电路设计...........32-343.4与GPRS无线通信模块的电路设计...........34-353.5与TPM安全芯片的电路设计...........35-363.6人机交互接口的电路设计...........36-383.7与JTAG接口电路的设计...........38-393.8电源电路、系统复位电路和系统...........39-413.9本

8、章小结...........41-42第四章车载终端的软件实现...........42-644.1车载终端软件系统的总体结构...........424.2启动引导程序的设计与配置...........4