（测试计量技术及仪器专业论文）分布式汽车智能检测控制管理系统设计与实现.pdf

分布式智能汽车检测控制管理系统设汁i j 实现西北丁业人学硕 卜 论文 摘要 随着我国机动车数量的迅速增长， 为了保障交通安全， 对汽车进行定期综合 性能检测变得越来越重 要了。 . 目前 应用现代化的传感技术、 计算机技术提高对 汽 车进行安全 性能检测己 经发展成为汽车制造厂家、 交 通管理部门 、 标准计 量部门 迫切需要很好解决的问题。 本文综 述了研制分 布式智能汽车检测控制管理系统的目 的、 意义及研制的内 容。 对系统的功能 模型和结构模型进行了 研究， 提出了 系统总体功能 模型和相应 的功能模块划分;提出了 系统基于分布式的总体结构模型。 对其中的关键技术、 方法和算法的 研究， 着重分析了系统的通信模型和对通信协议的设计。 对该系统 中的工位机模块进行了 研究和设计， 并且以 灯光检测工位机为例给出了 工位机模 块的编程实 现。 本系统采用了 分布式的 结构使得系 统可以同时 一 检测多部车辆， 提高了系统的 检测速度， 又 采用了面向 对象的 软件设 计方 法， 使得系统的具有配置 灵活、 易扩 展、通用性好的优点。 关键词:分布式、汽车检测、控制、管理 分布式智能汽车检测控制管理系统设计i j 实现 西北下业大学硕上论文 abstr act w i t h t h e r a p i d g r o w t h o f t h e q u a n t i t y o f m o t o r v e h i c l e i n o u r c o u n t r y , i n o r d e r t o e n s u r e t h e t r a f f i c s a f e t y , i t b e c o m e m o r e a n d mo r e i m p o rt a n t t o c a r ry o n f i x e d c o m p r e h e n s i v e p e r f o r m a n c e t o m e a s u r e t o t h e a u t o m o b i l e . n o w a d a y s u t i l i z i n g t h e m o d e r n s e n s o r a n d c o m p u t e r t e c h n i q u e s t o p e r f o r m v e h i c l e s a f e t y i n s p e c t i o n h a s b e e n a n u r g e n t p r o b l e m f a c i n g t o a u t o m o b il e m a n u f a c t u r e r s , t r a f f i c c o n t r o l d e p a r t m e n t a n d s t a n d a r d m e a s u r e m e n t d e p a r t m e n t . t h i s p a p e r d e s c r i b e s s i g n i f i c a n c e , p u r p o s e a n d c o n t e n t s o f d e v e l o p i n g t h e d i s t r i b u t e d i n t e l l i g e n t a u t o m o b i l e m e a s u r i n g c o n t r o l l i n g a n d a d m in i s t r a t i v e s y s t e m . i t d e s c r i b e s t h e f u n c t i o n m o d e l a n d s t r u c t u r e m o d e l o f t h e s y s t e m . f u n c t i o n m o d e l o f t h e s y s t e m i s p u t f o r w a r d a n d d i v i d e d i n t o f u n c t i o n m o d u l e s . s t r u c t u r e m o d e l o f t h e s y s t e m a n d a l l i t s m o d u l e s i s a l s o d e s c r i b e d . w e r e s e a r c h t h e k e y t e c h n o l o g i e s a n d t h e i r m e t h o d s a n d a l g o r i t h m s ; i t f o c u s e s o n a n a l y z in g t h e c o m m u n ic a t i o n m o d e l o f t h e s y s t e m a n d d e s i g n i n g o f t h e c o mm u n i c a t i o n p r o t o c o l . i t c a r ry o n r e s e a r c h a n d d e s i g n t o w o r k p l a c e m o d u l e o f t h i s s y s t e m , a n d g i v e t h e e x a m p l e b y p r o g r a m m i n g r e a l i z a t i o n o f l i g h t i n s p e c t i n g m o d u l e . t h i s s y s t e m a d o p t d i s t r i b u t e d s t r u c t u re m a k e t h e s y s t e m a b l e t o m e a s u r e l a r g e v e h i c l e s m e a n w h i l e , h a v e i m p r o v e d t h e s y s t e m a t i c s p e e d o f me a s u r i n g , t h i s s y s t e m a d o p t o b j e c t - o r i e n t e d s o ft w a r e d e s i g n m e t h o d t h a t m a k e i t h a v e s o m e a d v a n t a g e , s u c h a s : d i s p o s i n g fl e x i b le ， a p t e x p a n d ， w e l l c o mm o n a b i l i t y . k e y w a r d : d i s t r i b u t e d , a u t o mo b i l e i n s p e c t i o n , c o n t r o l, a d m i n i s t r a t i o n . _ _1 【 - 分布式智能汽车检测控制管理系统设计与实现 西北工业大学硕_ l 论文 第1 章绪 论 ，研究目的及意义 随着现代社会的不断进步，人类愈来愈离不开汽车。然而，随着汽车数量 的急剧增加， 道路安全以及由于汽车排放废气与噪声引 起的 环境污染问 题引 起人 们的广泛关注 。 尽管影响交通安全的原因是多方面的， 但由于汽车性能状况的变 坏而引 发的 道路交通事故占相当大的比例， 而汽车排放废气与噪声造成的环境污 染亦与汽车 性能状况( 如发 动机性能 状况、 整车装配质量等) 不佳 有直接的关系。 为了能有效地控制汽车的安全行驶，并减少对环境的污染，定期的对汽车的性能 状况进行检测就显得非常有意义。 表征汽车车辆性能的参数众多，随 着汽车行驶里程的延续， 某些性能明 显 变 差， 如 动 力 性、 经 济 性、 安 全 性、 操纵 稳 定 性 、 可靠 性、 _ 噪 声以 及 污染 排 放 状 况等。 汽车的某一性能变差反映了 汽车的某一组成部件或系统状况不佳， 但不能 表示汽车的总体 状况， 如 汽车制动效率达不到要求， 只是反映了汽车制动系的 状 况， 与汽车其它组成机构的状况无关。 因 此， 要判明 汽车的总 体技术状况， 必须 检测与状况变化密 切相关的多项性能参 数， 对汽车实施汽车综合性能检 测。 汽车综合性能检测是综合利用各种现代的检测技术 和检测设备， 在汽车不 解体或不完全解体的前提下， 判断车辆技术状况、 查明故障部位和原因的一 种技 术手段， 主要 对汽车的动力性、 经济性、安 全性、 可靠性以 及噪声、 污染 排放等 状况进行检测， 并 提供公正的、 科学的 数据。 汽车 综合性能检测站是车辆技 术管 理现代化的一个重要标志， 是实施在用车 辆技术管理的手段。 汽车综合性能 检测 站在汽车二级维护竣工检测、 车辆技术等级评定检测和汽车大 修竣工质量检测以 及专项委托检测等方面发 挥了积极的作用。 国 家交通部从加强车辆技术管 理的需要出发， 于 1 9 9 0 年在 汽车运输业车 辆技术管理规定中提出 要对机动车辆实施 “ 定期检测、强 制维护、视情修理” 的汽车维修制度，明确了交通主管部门对汽车检测行业实施行业管理， 建立车辆 检测制 度并监 督实施。1 9 9 ) 年 4月，为 进一步规范汽车综合 性能检 测站的建设 分布式智能汽车检测控制管理系统设计与实现 西北工业大学硕_ l 论文 第1 章绪 论 ，研究目的及意义 随着现代社会的不断进步，人类愈来愈离不开汽车。然而，随着汽车数量 的急剧增加， 道路安全以及由于汽车排放废气与噪声引 起的 环境污染问 题引 起人 们的广泛关注 。 尽管影响交通安全的原因是多方面的， 但由于汽车性能状况的变 坏而引 发的 道路交通事故占相当大的比例， 而汽车排放废气与噪声造成的环境污 染亦与汽车 性能状况( 如发 动机性能 状况、 整车装配质量等) 不佳 有直接的关系。 为了能有效地控制汽车的安全行驶，并减少对环境的污染，定期的对汽车的性能 状况进行检测就显得非常有意义。 表征汽车车辆性能的参数众多，随 着汽车行驶里程的延续， 某些性能明 显 变 差， 如 动 力 性、 经 济 性、 安 全 性、 操纵 稳 定 性 、 可靠 性、 _ 噪 声以 及 污染 排 放 状 况等。 汽车的某一性能变差反映了 汽车的某一组成部件或系统状况不佳， 但不能 表示汽车的总体 状况， 如 汽车制动效率达不到要求， 只是反映了汽车制动系的 状 况， 与汽车其它组成机构的状况无关。 因 此， 要判明 汽车的总 体技术状况， 必须 检测与状况变化密 切相关的多项性能参 数， 对汽车实施汽车综合性能检 测。 汽车综合性能检测是综合利用各种现代的检测技术 和检测设备， 在汽车不 解体或不完全解体的前提下， 判断车辆技术状况、 查明故障部位和原因的一 种技 术手段， 主要 对汽车的动力性、 经济性、安 全性、 可靠性以 及噪声、 污染 排放等 状况进行检测， 并 提供公正的、 科学的 数据。 汽车 综合性能检测站是车辆技 术管 理现代化的一个重要标志， 是实施在用车 辆技术管理的手段。 汽车综合性能 检测 站在汽车二级维护竣工检测、 车辆技术等级评定检测和汽车大 修竣工质量检测以 及专项委托检测等方面发 挥了积极的作用。 国 家交通部从加强车辆技术管 理的需要出发， 于 1 9 9 0 年在 汽车运输业车 辆技术管理规定中提出 要对机动车辆实施 “ 定期检测、强 制维护、视情修理” 的汽车维修制度，明确了交通主管部门对汽车检测行业实施行业管理， 建立车辆 检测制 度并监 督实施。1 9 9 ) 年 4月，为 进一步规范汽车综合 性能检 测站的建设 分布式智能汽车检测控制管理系统设汁i实现西北工业大学硕 l 论文 和管理， 充分发挥汽车综合 性能 检测站的 作用， 交 通部发布了 道路运输业车 辆 综合性能检测站管理办法， 对汽车 综合性能 检测站的职责、分级和基本条件、 认定程序等做了规定;1 9 9 2 年为督促和规范各地建立汽车综合性能检测中心站， 交通部发布了 汽车综合性能检测中心站认定规则 ( 试行)并于 1 9 9 9年再次 修订发布:1 9 9 5年交通部 发布 汽车维修行业发展规划， 把上线检测一次合 格率定为规划指标， 进一步 强化了 汽车检测在汽 车维 修质量控制中的 作用; 1 9 9 8 年交通部又发布了 道路运输车辆维护管理规定， 对汽车维护后出厂前的竣工 检测做了 要求:1 9 9 9年发布了 汽车综合性能 检测站通用技术条件， 第一次 以国家标准的 形式对汽车综 合性能 检测站的检测 项目 及设备、 人员、 厂房、 场地 及管理制度等条件做了要求 和规范， 另外， 汽车维修质量检查评定标准 、 汽 车技术等级评定标准的检测方法 、 汽车维护工艺规范 等国 家和行业标准为 汽车综合性能检测提供了检测内容和方法。 这些规范和标准的出台极大地促进了 汽车综 合性能检测站的建 设和使用， 规范了 汽车检测行业的管理， 促进了 行业的 健康快速发展。 为了 更好地 规范和鼓励汽车检测行业的发展， 政府逐步解除了 各种行政约 束， 退出到规范的制定者和行业监管者的角色， 促使汽车检测行业快速走向市场 化。国 阅 1 9 9 3 2 0 4号文件的规定，把汽车综合性能检测站明确为 “ 独立的、社 会化的、 身负盈亏的经济实体” ， 调 动了社 会各方力量建设 检测站的积极性. 2 0 0 2 年发布的 关于进一步加强和规范汽车综合性能检测工作的通知( 交公路发 2 0 0 2 5 8 7 号) ， 以 及2 0 0 3 年4 月1 日 交 公 路发 2 0 0 3 1 0 0 号 通 知 进 一步 加以 督促 强调， 大大加快了汽车检测站的企业和私人投资建站步伐， 汽车检测行业正迅速 完成由 过去的 政府行为向市 场行为的转变。 以 深圳为 例， 在己 有的七家检测站中， 一站、四站、 七站等多家都山私人投资， 而且政府为促进市场竞争机制的形 成， 正在开发检测站的建设审批，深圳己 有 1 2 家待审批的新建站。 汽车检测站建设 的 又一次大规模发 展浪潮己 经迫在 眉睫。 面对这种情况，研制开发用于综合性能 汽车检 测站的智能车 辆检测管理控 制系统软件具有巨大的社会效益和经济效益。 分布式智能汽车检测控制管理系统设计， j 实现西北工业人学硕士论文 1 . 2国内外研究现状 一、 国外汽车检测技术发展状况 汽车检测技术是从无到有逐步发展起来的， 早在2 0 世纪5 0 年代在一些工业 发达国家就形成以故障诊断和性能调试为主的 单项检测技术和生 产单项检测设 备 。 2 0 世 纪6 0 年 代初 期 进 入 我国 的 汽车 检 测述 验设 备 有 美国 的 发 动机 分 析仪 、 英国的 发动机点 火系故障诊断仪和汽车道路试验速度分析仪等， 这些都是国外早 期发展的汽车检测设备。 2 0 世纪6 0 年代后期， 国 外汽车 检测诊断技术发展很快， 并且大量应用电 子、 光学、 理化与机械相结合的光机电、 理化机电 一体化检测技 术。 例如: 非接触式车速仪、前 照灯检测仪、 车轮定位仪、 排气分析仪等都是光 机电、 理化机电 一体化的检 测设备。 进入2 0 世纪7 0 年代以来，随着计算机技术的 发展，出现了汽车检测诊断、 数 据 采集 处 理自 动 化、 检 测 结 果 直 接 打印 等功 能 的 汽 车 性 能 检 测 仪 街口 设备。 在 此基础上，为了 加强汽 车管理、各工业发达国家相继建立 汽车检测站和检测线， 使汽车检测制度化。 概括的讲，工业发达国家的汽车检测在管理上已 实现了“ 制度化” ;在检测基础 技术方面己实现了 “ 标准化” ;在检测技术上向 “ 智能化、自 动化检测” 方向 发 展。 1 . 制度化 在德国， 汽车的检测工作由 交通部门 统一 领导， 在全国 各地建有由交通部门 认证的 汽车检测场 ( 站) ，负责新车的登记和在用车的安全检测，修理厂维修过 的汽车也要经过汽车检测场的 检测，以确定其安全性能和排放是否符合国家标 准。 在日 本， 汽车的检测工作由 运输省 ( 相当于交通部) 统一领导。 运输省在全 国 设有 “ 国家检车场” 和经过批准的 “ 民间 检测场” ， 代替 政府执行车检工作。 其中 “ 国家检测场”主要负责新车登记 和在 用车安全检测; “ 民间 检测场” 通常 设在 汽车维修厂内， 经政府批准并受政府委托对汽车 进行安全检测。 2标准化 工业发达国家的汽车检测有一整套的 标准。判断受检汽车技术状况是否良 好， 是以标准中 规定的数 据为准则， 检查 结果是以数字显示， 有量化指标，以 避 分布式智能汽车检测:制管理系统设计与实现西北工业大学硕 卜 论文 免主 观上的误差。 国 外比 较重视安全性能 和排放性能的检测， 如美国 规定， 修 理 过的汽车必须经过严格的排放检测方能出厂。 除 对检测结果有严格完整的标 准以 外， 国 外对检测设 备也 有标准规定， 如 检 测设备的检测性能、 具体结构、 检测精度等都有响应标准。对检测设备的使用周 期、技术更新等也有具体要求。 由 于检测制度、技术的标准化， 不仅提高了 检测效率，也保证了 检测质量。 3 . 智能化、自动化检测 随着科学技术的进步，国外汽车检测设备在智能化、自 动化、精密化、综合 化方面都有新的发展，应用新技术开拓新的检测领域，研制新的检测设备。 随着电子计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断、 控制自 动化、数据采集 自 动化、 检测结果直接打印等功能的 现代综合性能 检测技术和设备。 例如: 国 外 生产的汽车制动检测仪、全自 动前 照灯检测仪、 发动机分析仪、发动机诊 断仪、 计算机四轮定 位仪等检测设备，都具有较先进的全自 动功能. 进入 2 0世纪 8 0 年代后，计算机技术在汽车检测技术领域的应用进一步向深度和广度发展，已出 现集检测工艺、 操作、数据采集和打印、 存储、 显示等功能于 一体的系统软件， 使汽车检测线实现了全自 动化， 这样不 仅可避免人为的判断错误， 提高 检测准确 性:而且可以 把受检 汽车的技术状况储存在计算机中，即 可作为下次 检验参考， 还可供处理交通事故参考。 二、国内的发展概况 我国的 汽车检测站检测控制系统起步较晚。 由于各种原因， 在解放后的三十 多年中机动车的 安全性能检测一直处于靠 “ 耳听、 眼观、 手摸”的落后状态。 从 1 9 8 0 年起， 随着国民经济的迅猛发展，尤其是汽车工业和道路交通运输 事业的高速发展， 我国的汽车保有量迅速增加。 大量的汽车所导致的交通安全和 环境保护等社会问 题日 益突出， 从而促进了 汽车安全性能 检测系统的 大力发 展。 交通、 公安、 汽车制造企业、 外贸、 石油、 冶金和部分 大专院 校相继建成了一批 固 定或流动的 汽车安全性能检测系统。 在全国范围内己 经初步形 成了一 个汽车性 能 检测体系。 这一时期的测控系 统的 技术 特点是以单板机、 单片机技术的 应用为 主， 检测过程己 实现自 动化 控制。 讲入 2 0 世纪 9 0 年代后， 随着工业控制计算机应用的普及， 测控系统得到了 分布式智能汽车检测控制管理系统设汁与实现西北一 业大学硕 l 论文 进一步的发展。 这一阶段的技术 特点是主要使用以 计算机集中式控制方式或是以 单片机为核心的单机仪表与计算机联合构成集散式控制方 式。 典型产品 有清华 紫 光电 气科技公司依托清华大学自 行开发研制出的 c a i s m全自 动汽车安全性能 测 控系统、 华西科技开发有限公司研制的微机控制全自 动测 控系统。 这一时期的 测 控 系统在完善检测过程自 动 化的基础上，初步具备了一 定的 信息管理功能。 9 0 年代中后期， 随着工业p c 性能价格比的进一步提高，出 现了 全面应用 工 业 p c ，采用分布式控制方式的高性h g 高 稳定 性的新一代测控系统， 进一步 缩 短了我国与发达国家之间的差距。 典型产品有深圳大雷实业公司生产的全 自动汽 车综合性能测控系统、长安大学汽车检测设备开发中 心生产的x a z c 系列汽车 综 合性能智能测控系统和无锡荣信实业公司生产的平 板式全自 动汽车安全性能 测 控系统等。 1 . 3传统的汽车综合性能检测系统及其局限性 虽然传统的汽车综合性能检测系统在智能化程度和检测速度上有很大的突 破， 但由 于采用的 硬件结构和软件系统的局限 性， 这类检测系统还存在一些设计 上和功能上的缺陷，主要表现在; i 检测速度慢。 白 于该系统完全依赖中 央控制 机协调 和调度， 造成中央控 制机成为系统瓶颈， 检测单元不能 独立工作， 智能化程度低， 检测系统不能实现 流 水工作， 降低了 检测的 速度。 这种结 构不能 够满足汽车数量快速增长对汽车检 测速度的要求。 z . 系统的安装调试和计量标定过程复杂。山于各检测单元功能不相同， 在 系统的 初次安装和每年的计量标定时， 对不同 检测单元必须采用特定的 标定仪器 和标定方法， 过程十分繁琐。 3 . 不利于系统的扩充和软件升级。由 于系统建立时， 软件完全按照硬件的 物理布局来设计，其扩 一 展性和灵活性较差。 4 ， 控制死板。 汽车综合性能检测系统是一个比 较复杂的人机交互系统，检 测的参数比 较多， 如汽车尾气排放、汽车前照灯光照度和光偏、汽车 前轮侧滑、 汽车车速表指示车速与实际车速的偏差、 汽车各轴刹车力 等。 各种参数的 检测方 法和操作过程也不同，检测结果与驾驶员有很大的关系， 在检测过程中， 如果汽 分布式智能汽车检测控制管理系统设汁与实现西北一 业大学硕 l 论文 进一步的发展。 这一阶段的技术 特点是主要使用以 计算机集中式控制方式或是以 单片机为核心的单机仪表与计算机联合构成集散式控制方 式。 典型产品 有清华 紫 光电 气科技公司依托清华大学自 行开发研制出的 c a i s m全自 动汽车安全性能 测 控系统、 华西科技开发有限公司研制的微机控制全自 动测 控系统。 这一时期的 测 控 系统在完善检测过程自 动 化的基础上，初步具备了一 定的 信息管理功能。 9 0 年代中后期， 随着工业p c 性能价格比的进一步提高，出 现了 全面应用 工 业 p c ，采用分布式控制方式的高性h g 高 稳定 性的新一代测控系统， 进一步 缩 短了我国与发达国家之间的差距。 典型产品有深圳大雷实业公司生产的全 自动汽 车综合性能测控系统、长安大学汽车检测设备开发中 心生产的x a z c 系列汽车 综 合性能智能测控系统和无锡荣信实业公司生产的平 板式全自 动汽车安全性能 测 控系统等。 1 . 3传统的汽车综合性能检测系统及其局限性 虽然传统的汽车综合性能检测系统在智能化程度和检测速度上有很大的突 破， 但由 于采用的 硬件结构和软件系统的局限 性， 这类检测系统还存在一些设计 上和功能上的缺陷，主要表现在; i 检测速度慢。 白 于该系统完全依赖中 央控制 机协调 和调度， 造成中央控 制机成为系统瓶颈， 检测单元不能 独立工作， 智能化程度低， 检测系统不能实现 流 水工作， 降低了 检测的 速度。 这种结 构不能 够满足汽车数量快速增长对汽车检 测速度的要求。 z . 系统的安装调试和计量标定过程复杂。山于各检测单元功能不相同， 在 系统的 初次安装和每年的计量标定时， 对不同 检测单元必须采用特定的 标定仪器 和标定方法， 过程十分繁琐。 3 . 不利于系统的扩充和软件升级。由 于系统建立时， 软件完全按照硬件的 物理布局来设计，其扩 一 展性和灵活性较差。 4 ， 控制死板。 汽车综合性能检测系统是一个比 较复杂的人机交互系统，检 测的参数比 较多， 如汽车尾气排放、汽车前照灯光照度和光偏、汽车 前轮侧滑、 汽车车速表指示车速与实际车速的偏差、 汽车各轴刹车力 等。 各种参数的 检测方 法和操作过程也不同，检测结果与驾驶员有很大的关系， 在检测过程中， 如果汽 分布式智能汽车检测控制管理系统设计与实现 西北工业大学硕士论文 车驾驶员与检测系统配合失调， 就很难保证检测结果的 准确性和时效性。 5 . 测控板卡多，故障率高， 维护不方便。由 于检测单元较多，各检测单元 根据检测的参数不同和检测过程的不同 会有不同 的结构，各 检测单元不能互换 造成整个系统板卡繁多，故障率高，维护不方便。 1 . 4新一代汽车综合性能检测系统的设计目标 新一 代汽车综合性能检 测系统 应吸收己有的汽车综合性能检测系 统的优点， 克服其不足， 并综合利用最新计算机软、 硬件及网络技术的发展成果、 使其具有 人机界面友好、自 动化程度高、 检测 速度快、 容错度和准确度高、 组态灵活、 操 作使用简单等特点。 主要体 现在一下几个方面: 1 . 所有检测项目 和检 测方法必 须符合g b 1 8 5 6 5 - 2 0 0 1 营运车辆综合性能 要求和检测方法中 所要求的相关规定。 2统操作界面 应简洁、友好， 便于一般文化程度的用户在简单的 基本概念 等培训后，能够掌握使用操作的方法。 3 .有应急处理能力，能对特殊情况处理。 4 . 自动化、智能程度高。 5 .可靠性和可维护性高，检测速度快。 6 . 为保证检测数据的准确性和可靠性，检测电器系统本身引入检测过程的 相对误差一般不得超过 5 %. 7 . 汽车综合性能检测系统应该具有扩充和软件升级的能力，可由用户跟具 体情况灵活组配。 8 . 对检测的结果应有合适的 报表输出， 对车辆的检测数据应能妥善的归档 保存，建立车辆信息数据库，以 备日 后统计、 数据查询， 实现数据资 源共享。 9能够与当地运政网进行通信， 把车辆检测数据上传至运政网， 便于政府 机关对车辆的管理。 1 0人为失误的监督和更正。 1 .5研究内容 任何一项实用技术的开发应用都要考虑工程的实际情况， 尽可能的与 理想的 分布式智能汽车检测控制管理系统设计与实现 西北工业大学硕士论文 车驾驶员与检测系统配合失调， 就很难保证检测结果的 准确性和时效性。 5 . 测控板卡多，故障率高， 维护不方便。由 于检测单元较多，各检测单元 根据检测的参数不同和检测过程的不同 会有不同 的结构，各 检测单元不能互换 造成整个系统板卡繁多，故障率高，维护不方便。 1 . 4新一代汽车综合性能检测系统的设计目标 新一 代汽车综合性能检 测系统 应吸收己有的汽车综合性能检测系 统的优点， 克服其不足， 并综合利用最新计算机软、 硬件及网络技术的发展成果、 使其具有 人机界面友好、自 动化程度高、 检测 速度快、 容错度和准确度高、 组态灵活、 操 作使用简单等特点。 主要体 现在一下几个方面: 1 . 所有检测项目 和检 测方法必 须符合g b 1 8 5 6 5 - 2 0 0 1 营运车辆综合性能 要求和检测方法中 所要求的相关规定。 2统操作界面 应简洁、友好， 便于一般文化程度的用户在简单的 基本概念 等培训后，能够掌握使用操作的方法。 3 .有应急处理能力，能对特殊情况处理。 4 . 自动化、智能程度高。 5 .可靠性和可维护性高，检测速度快。 6 . 为保证检测数据的准确性和可靠性，检测电器系统本身引入检测过程的 相对误差一般不得超过 5 %. 7 . 汽车综合性能检测系统应该具有扩充和软件升级的能力，可由用户跟具 体情况灵活组配。 8 . 对检测的结果应有合适的 报表输出， 对车辆的检测数据应能妥善的归档 保存，建立车辆信息数据库，以 备日 后统计、 数据查询， 实现数据资 源共享。 9能够与当地运政网进行通信， 把车辆检测数据上传至运政网， 便于政府 机关对车辆的管理。 1 0人为失误的监督和更正。 1 .5研究内容 任何一项实用技术的开发应用都要考虑工程的实际情况， 尽可能的与 理想的 分布式智能汽车检测控制管理系统设计与实现 西北工业大学硕士论文 车驾驶员与检测系统配合失调， 就很难保证检测结果的 准确性和时效性。 5 . 测控板卡多，故障率高， 维护不方便。由 于检测单元较多，各检测单元 根据检测的参数不同和检测过程的不同 会有不同 的结构，各 检测单元不能互换 造成整个系统板卡繁多，故障率高，维护不方便。 1 . 4新一代汽车综合性能检测系统的设计目标 新一 代汽车综合性能检 测系统 应吸收己有的汽车综合性能检测系 统的优点， 克服其不足， 并综合利用最新计算机软、 硬件及网络技术的发展成果、 使其具有 人机界面友好、自 动化程度高、 检测 速度快、 容错度和准确度高、 组态灵活、 操 作使用简单等特点。 主要体 现在一下几个方面: 1 . 所有检测项目 和检 测方法必 须符合g b 1 8 5 6 5 - 2 0 0 1 营运车辆综合性能 要求和检测方法中 所要求的相关规定。 2统操作界面 应简洁、友好， 便于一般文化程度的用户在简单的 基本概念 等培训后，能够掌握使用操作的方法。 3 .有应急处理能力，能对特殊情况处理。 4 . 自动化、智能程度高。 5 .可靠性和可维护性高，检测速度快。 6 . 为保证检测数据的准确性和可靠性，检测电器系统本身引入检测过程的 相对误差一般不得超过 5 %. 7 . 汽车综合性能检测系统应该具有扩充和软件升级的能力，可由用户跟具 体情况灵活组配。 8 . 对检测的结果应有合适的 报表输出， 对车辆的检测数据应能妥善的归档 保存，建立车辆信息数据库，以 备日 后统计、 数据查询， 实现数据资 源共享。 9能够与当地运政网进行通信， 把车辆检测数据上传至运政网， 便于政府 机关对车辆的管理。 1 0人为失误的监督和更正。 1 .5研究内容 任何一项实用技术的开发应用都要考虑工程的实际情况， 尽可能的与 理想的 分布式智能汽车检测控制管理系统设1 卜 ， 实现 西北工业大学硕七论文 指标相接近， 但不是 一味的 追求高指标， 而是要做到先 进性、实用性、准 确性、 经济性的完美结合。 所以在设计一 个实用系 统时， 总要根 据实际情况做出一些 取 舍。 智能车辆检测管理控制系统软 件是由 深圳元征科技有限公司研制开发的， 作 者 是该系统软件的主 要设计 者之一， 主要完成了 系统的结构设计、 报检机软件模 块的设计开发、工位机软件模块的 设计开发。 本论文的第一章说明了 本论文的 研究意义， 介绍了 相关领域的国内 外的 研究 现状， 并在此基础上提出了 论文的 研究目 的 和研究内容; 第二章， 根据国内 外的 研究成果， 提出了 本系统的 模型， 包括结构模型 和功能 模型; 第三章， 研究的 是 实现系统模型的一些关键技术， 包括系统通信模型的 设计和实现、 通信协议的设 计和实现， 系统调度模型的 设计和实 现; 第四章， 介绍了 工位机模块的 设计， 并 且以灯光检测工位机为例介绍了工位机的软件编程实现。 分布式智能汽车检测控制管理系统设计与实现第-章 基于分布式的汽车智能检测管理系统建模 第2 章 基于分布式的汽车智能检测控制管理系统的 系统建模 2 . ，系统的构成 随着公路运输事业的发展和汽车拥有量的快速增长， 保障车辆的安全运行就 显得更为重要， 汽车的安全性能检测是预防车辆行车事故的重要手段。 根据国家 有关部门的规定， 汽车安全性能检测项目包括: 底盘和外观的技术状况检测、制 动性能检测、汽油车h c / c o废气检测、柴油车烟度检测、声级 ( 喇叭音量)检 测、车速表检验、前轮侧滑量检验、轴荷量检验、前照灯配光特性检验等。 2 . 1 .1智能汽车检测系统采用的控制方式 纵观我国目前投入运行的汽车检测系统，无论是进口的还是国产的，从系 统的控制方式来看，可以分为以下几种方式: 1 . 集中 式控 制方式: 集中 式控制 方式是以 计 算机为 基 础， 加上 扩展的1 / o接 口而构成， 中心控制是一台计算机， 当然它可以是单片机， 也可以是个人计算机， 或者是通用型工业控制机，由它直接 完成整个检测系统中的设各控制、数据采 集和处理、检测结果评价、控制、打印等全部功能。该方式具有结构简单易行、 成本低的优点;其缺点一: 是模拟信号数字化在计算机端， 使太多太长的现场连 线通过各类干扰环境到达现场这些连线各自传递不同性质的信号， 有微弱的电流 信号， 电 压信号， 也 有脉 冲和开 关信号 ， 加上 环境 干扰， 使 系统 抗干 扰的设 计和 实现都十分困难。 第二: 集中式的计算机控制降低系统的可靠性， 风险高度集中， 对主控机的依赖过大，一旦主控机发生故障， 整个系统都要瘫痪;第三:开发规 模较大的检测系统比 较困难; 集中式控制系统特别适合于检测场地较短， 设备较 为集中的单工位或双工位应用 其结构图如图2 -1 所示: 分布式智能汽车检测控制管理系统设计与实现第-章 基于分布式的汽车智能检测管理系统建模 第2 章 基于分布式的汽车智能检测控制管理系统的 系统建模 2 . ，系统的构成 随着公路运输事业的发展和汽车拥有量的快速增长， 保障车辆的安全运行就 显得更为重要， 汽车的安全性能检测是预防车辆行车事故的重要手段。 根据国家 有关部门的规定， 汽车安全性能检测项目包括: 底盘和外观的技术状况检测、制 动性能检测、汽油车h c / c o废气检测、柴油车烟度检测、声级 ( 喇叭音量)检 测、车速表检验、前轮侧滑量检验、轴荷量检验、前照灯配光特性检验等。 2 . 1 .1智能汽车检测系统采用的控制方式 纵观我国目前投入运行的汽车检测系统，无论是进口的还是国产的，从系 统的控制方式来看，可以分为以下几种方式: 1 . 集中 式控 制方式: 集中 式控制 方式是以 计 算机为 基 础， 加上 扩展的1 / o接 口而构成， 中心控制是一台计算机， 当然它可以是单片机， 也可以是个人计算机， 或者是通用型工业控制机，由它直接 完成整个检测系统中的设各控制、数据采 集和处理、检测结果评价、控制、打印等全部功能。该方式具有结构简单易行、 成本低的优点;其缺点一: 是模拟信号数字化在计算机端， 使太多太长的现场连 线通过各类干扰环境到达现场这些连线各自传递不同性质的信号， 有微弱的电流 信号， 电 压信号， 也 有脉 冲和开 关信号 ， 加上 环境 干扰， 使 系统 抗干 扰的设 计和 实现都十分困难。 第二: 集中式的计算机控制降低系统的可靠性， 风险高度集中， 对主控机的依赖过大，一旦主控机发生故障， 整个系统都要瘫痪;第三:开发规 模较大的检测系统比 较困难; 集中式控制系统特别适合于检测场地较短， 设备较 为集中的单工位或双工位应用 其结构图如图2 -1 所示: 分布式智能汽布检测控制管理系统设计 ， 实现第二章 基于分布式的汽车智能检测管理系统建模 图z -1集中式控制方式 2 ， 分层分散式控制方式:分散式网络的特点是它的某些集中器或复用器具 有一定的交换功能，因此网络变为星形网与格状网的混合物;十分明显，分散 式网 络的比 集中 式可靠 性提高了， 近年来， 信息技术不断发展，以企业内 部网 为基础的工业企 业网 络结构正 在形成，出 现了分层 控制系 统， 这种体系的网 络 可分成设备控制级、 车间级、 企业级，设备级和车间级是检测线的自 动化检测 的重要组 成部分 ，该系 统主要完 成低 层设备单机控制、 联机控制、 通讯 控制， 在线设备 状态检a n ， 数据采集， 信号 传递， 车间级的设备管理层完成数据收 集， 数据存储， 数据统计，企 业级的数据通讯， 企业级完成生产管理和调度，并通 过网络下达到车间级。 分 层分散式体系同时具备上述两种体系结构的特点， 也 将成为检 测线 控制方式的一场有力的 变革。 3 . 分布式控制方 式: 分布控制方式， 有多台微 处理器分散 在现场， 它们之 间利用高 速数据通道连 接在一起，并由 它们为核心加上u o接口电路组成，完 成基本控制功能， 这其一降低集中控制系 统的 风险高 度集中的缺点， 其二使现 场连线大大缩短， 便于实现大范围的控制。可实现集中操 作、管理、 显示和报 警，克服了 常规仪表 控制 过分散，人机交互困难的问 题。 采用这种控制方式的系统一般可以 分为负责现场控制的下位机部分和负 责监控管理的上 位机部分。 其中， _ 卜 位 机部分用来完成对各工位的监督 控制和 通讯管理。 下位机部分由 位于各上位的计算机及外围电 路组成， 主要完 成各工 位的测控任务。 这种控制方 式具 有结 构清晰、 模块 化强、 信号处 理简单、可靠 j性 高的优点，是当前的一种主 流控制 方式。 纵观这三种方式的优缺点，我们采用了分布式的控制方式，因为分布式控 制方式的技术应用比较成熟: 它可以克服山于控制过于依赖中央控制机协调和 调度而造成中央控制机成为系统瓶颈的难题， 提高了 检测的速度: 分布式控制 方式有利于系统的调度，提高了系统的自 动化程度。 分布式智能汽车检测控制恺 一 理系统设计1了 实现 4 -章 基于分布式的汽车智能检测管理系统建模 2 . 1 . 2系统体系结构 分布式智能汽车检测系统是根抓目前国内市场需要， 结合当代计算机、自 动控制等学科发展最新技术、设计开发出的汽车综合性能检测系统。它较之目 前国内现有的汽车检测系统主要有以下的儿个优点: i 系统采用分 布式的控制方 式并可实现同时检测多 辆汽车以及对在检车 的合理调度。这样可以提高检测的速度满足了汽车日益增长的要求。 z ，系统软件采用了而向对象的软件设计方法， 使得系统的软件升级及维护 变得容易。 3 . 提高了系统的抗干 扰能力 。 系 统的体系结构如图2 -2 : 图2 一 2分布式杆能汽车检测系统的体系结构图 2 . 1 . 3系统的基本工作原理 整个系统由站模型管理机、 报检机、主控机、 选择机、工位机、查询机、 分布式智能汽车检测控制恺 一 理系统设计1了 实现 4 -章 基于分布式的汽车智能检测管理系统建模 2 . 1 . 2系统体系结构 分布式智能汽车检测系统是根抓目前国内市场需要， 结合当代计算机、自 动控制等学科发展最新技术、设计开发出的汽车综合性能检测系统。它较之目 前国内现有的汽车检测系统主要有以下的儿个优点: i 系统采用分 布式的控制方 式并可实现同时检测多 辆汽车以及对在检车 的合理调度。这样可以提高检测的速度满足了汽车日益增长的要求。 z ，系统软件采用了而向对象的软件设计方法， 使得系统的软件升级及维护 变得容易。 3 . 提高了系统的抗干 扰能力 。 系 统的体系结构如图2 -2 : 图2 一 2分布式杆能汽车检测系统的体系结构图 2 . 1 . 3系统的基本工作原理 整个系统由站模型管理机、 报检机、主控机、 选择机、工位机、查询机、 分布式v能汽车检测控制管理系统i; c ; f ， 实l ik第_帝 从 1 分布式的汽车智能检测管理系统建模 终检机组成， 系统的工作流程是， 车辆首先由 报检机登 录报检车辆的基本信息， 如被检车辆的车牌号码、厂牌型号、车辆类别、车牌颜色、检测类别、检测项 目 等，再由主控机负责对检测车辆的调度它根据车辆检测的项目和实时的各个 工位的状态将报检车辆发送到相应的选择机， 选择机的主要功能就是接收主控 发过来的待检车辆列表，并提供从中人工选择车辆的方法，并把选出的车辆发 回 主控，由主控 进行下一 步ir j 度。 选 择机根据具体 情况把车辆选送到适应的工 位上进行具体项目的检测， 检测结束后工位机将检测结果传回 给主控， 最终由 终检机进行报表打印和检测的计费。 2 . 2系统功能设计 本系 统在吸收了国内外同行业检测系统的优点的纂础_ l ， 采用了当今_ l 业控 制领域网 络化、 分布化、 面向 信息的 潮流，立足可靠性、先进性、灵活组态性， 实现控制与信息的自 动化， 本系统是 根据国家标准 g b 1 8 5 6 5 - 2 0 0 1 的特殊要求 研制， 更能反映车 辆的各 项技术性能， 为车辆的安全性、 经济性提供了科学依据， 确保了车 辆技术状况良 好。该 智能汽车检测系统能实现的功能 有: 1 . 汽车检测功能:汽车检测功能是该 检测系统的主体部分，它可以 实现对 汽车的 制动性能 检测、 灯光 性能检测、 烟度和废气性能 检测、 噪声性能检测、 侧 滑性能的检测、四轮定位性能的检测等。 2 . 标准设定功能:标准设定功能使该系统可以随时修改各检测项目合格标 准，以适应国家标准或地方标准的变更。 3 . 数据检索功能:数据检索功能可以从主控程序保留的数据文件中，按照 车牌照号， 车主单位， 流水号 车辆类 型等 项目 对所有已 检车辆的 信息 进行统计、 检索。 4 设备标定功能:利用设备标定功能，可以对该系统各检测设备定期进行 标定，确保各检测设备检测的数据准确可靠。 5 . 检测结果的_ 曰专 及报表打印: 利用 we b服务器将检测的结果上传至当地 运政网， 这样便于政9 1 对本地区的车辆的管理和监督， 并可 实现对检测结果的报 表宁 丁 印。 6 .自动对检测的结果给出正确的评判。 分布式v能汽车检测控制管理系统i; c ; f ， 实l ik第_帝 从 1 分布式的汽车智能检测管理系统建模 终检机组成， 系统的工作流程是， 车辆首先由 报检机登 录报检车辆的基本信息， 如被检车辆的车牌号码、厂牌型号、车辆类别、车牌颜色、检测类别、检测项 目 等，再由主控机负责对检测车辆的调度它根据车辆检测的项目和实时的各个 工位的状态将报检车辆发送到相应的选择机， 选择机的主要功能就是接收主控 发过来的待检车辆列表，并提供从中人工选择车辆的方法，并把选出的车辆发 回 主控，由主控 进行下一 步ir j 度。 选 择机根据具体 情况把车辆选送到适应的工 位上进行具体项目的检测， 检测结束后工位机将检测结果传回 给主控， 最