1引言

 

　　工程机械的远程机械系统运用卫星定位技术、通信网络及计算机技术，实时监控工程机械的位置、状态及进度，通过通信网络和终端用户相连接，监控中心向工程机械设备和终端用户提供远程服务，例如：状态监测、故障诊断与维修服务。对远程状态信息进行采集可以保证工程机械的监控数据准确，实时监控设备状态能够确保设备安全运行，也是避免设备因故障而停止运行的重要手段，另外，这样也能节省维修成本，减少因故障造成的经济损失。机构装备的控制系统与构成系统都十分复杂，且目前工程机械的状态数据采集方法还不够先进，对监控系统的作用发挥产生了一定限制，所以，要研究先进的状态采集方法。

 

　　2远程状态数据的采集原理

 

　　工程机械CAN总线系统含主控制器、输入控制器件，显示仪表，执行器件，检测传感检测器件等，CAN总线具有多个通信节点，具有较强的扩展性，利用多主广播式的数据通信，方便扩展数据，且采集节点的增加也不会对原来的CAN总线系统产生影响，监听全部CAN总线数据也适合采集监控系统数据。远程现场的数据采集充分利用CAN总线的这一特征，通过增加采集节点和采集总线的扩展数据，再经过移动通信把所采集数据传输至远程监控管理中心。远程数据的采集原理如图1所示。

 

　　图1远程数据的采集原理图

 

　　3现场监测数据信息的特性和采集分类数据的方法

 

　　要实使监控设备运行性能，及时预测诊断故障，需要不断采集现场信息，实际现场采集中，可以按照信息作用先将其进行划分类别，即：工况信息、状态信息、命令信息、记录信息机诊断信息。GPS数据经过SCI串口取得GPS模块信息，其余信息可以从CAN总线获取，由于各种信息来源于不同的信源模块，所以他们的特性和CAN总线的广播方式都有所不同，常见的广播方式有事件触发性广播、周期性广播和外部请求广播。事件触发性广播没有规律可循，只要有事件触发就会主动进行广播，例如有控制命令时，有诊断故障信息时；多数连续的环境信息与状态信息都利用周期性广播的方式，带有监测信息的CAN数据包定期向CAN总线传输数据，主动进行连续广播；外部请求广播室在节油外部特殊请求信号时，向CAN总线进行单独广播，这种广播通常是被动广播，例如记录工作信息等。周期性广播发送状态信号的频率特别快，实际远程监控时，并不要求高频率的采集信号，而是按照参数变化程度和变化速度，运用不同抽样的周期，再次采集CAN总线上的信号；当出现外部的请求信号时，可以依据采集周期或者采集需要进行采集，并设定每个周期采集一次。

 

　　4参数化设计和多状态参数的混合传输

 

　　为了兼容不同设备的不同参数，满足用户需求，有两种设计参数的方式，第一种是按需要客户需要定制，然后进行软件升级；第二种是进行参数化的实际，运用现有的通信通道，依据需要设置远程参数。数据参数化包含监测对象的参数化，对监测对象的广播方式、请求命令、广播方式和抽样周期进行增减和修改；通过远程设置对GPS的采样周期进行调整；分别单独设置CAN总线波特率。另外，为顺应服务器随时变化，数据监控中心的端口号和服务器的IP地质都能够进行远程设置；通过远程设置设备号的参数化，利于控制器能够服务于其他设备。要保证远程设置安全可靠，可以适当增加校验码。远程现场的状态采集和传输有很多监测对象，然后实际监测时紧有一个传输数据的通道，考虑数据的实时性和传输效率，可以利用定周期进行打包传输的方式，设定一个固定发送周期，把周期内的所有信息组态汇聚一起发送。可以把本周期采集的数据按一定顺序打成独立的子包，注意不同参数在不同的采集周期采集后，数据个数会有差异。当出现某个周期中没有采集任何数据参数时，就可以不发送对应的子包。

 

　　5采集远程信息控制器的软件设计与硬件设计

 

　　远程状态的数据采集常常涉及CAN总线中断和多个周期的采集、远程通信、采集GPS信息、外部中断、远程设置、数据打包等很多任务共同存在的软件系统，以往传统单人舞的顺序程序实时性较差、结构不够灵活、资源利用率也很低，不能满足多任务的数据采集要求。DSP/BIOS是一套实时的多任务操作系统，它占有CPU资源非常少，且支持实时分析、支持任务调度、内存管理、中断管理、外设驱动及时钟管理等。用户通过运用DSP/BIOS系统的这些功能能够很容易编写多种实时性强、结构复杂、工作效率高的软件。所以，控制呀可以采用DSP/BIOS多任务体制的软件架构。在含有DSP/BIOS内核程序中，可以依据优先级设计主要线程，例如：软件中断、硬件中断，空闲线程和任务线程。也可以按照控制器的不同功能需要，设计众多主要线程。依据远程设置、数据采集、数据传输的基本要求，控制器的硬件必须具有很多功能：可以接收GPS的位置信息；具有两路互不干扰的CAN总线接口；能进行DSP/BIOS远程数据传输；断电情况下，也不丢失数据，很有储存静态数据的模块，能够存储远程参数；具有充电电路和可充电的电池，可以给监测数据提供时间；具有延时自动断电能力，当传输的工程机械停止运行时，也能监测其运行状态和数据信息，防止控制器随工程机械的断电而关机，造成无法传输停机时的数据信息，因为停机时信息通畅都非常重要，尤其是某个故障原因导致的突然停机。

 

　　6应用

 

　　本文所设计的远程信息采集器已在辽宁省抚顺挖掘机制造厂的故障诊断系统和起重机监控系统里试运行。所有监测参数源于两个CAN总线，一路是CANopen协议参数，ID分别是2A1（工作半径、角度），295（额定起重量、负荷率），2A3（副臂角度），401（倍率）；另一路是SAEJ1939协议参数，ID是：00CF00400（柴油机转速），018FEE500（柴油机总转数），018FEEE00（机油温度），018FECA00（及其故障代码）等。实际应用证明：控制器的工作可靠稳定，所有数据信息采集正常、传输正常，灵活设置远程参数对不同设备的不同工况，都有很好的兼容性。

 

　　7结束语

 

　　CAN总线分类采集数据和利用混合组态的传输发生，能够解决各种特性参数的采集问题，经过远程设置和参数化设计，可以让控制器兼容各种机械的各种状态采集，且采集监测的软硬件均有良好扩展性能，利用DSP/BIOS操作系统可以保证控制器的性能稳定，给远程现场实时监控和故障预防、奠定了坚实的基础。

 

　　参考文献

 

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