工程機(jī)械搭載北斗衛(wèi)星車(chē)載智能系統(tǒng)問(wèn)題研究

摘要：2020年發(fā)布的《中國(guó)非道路柴油移動(dòng)機(jī)械污染物排放控制技術(shù)要求》對(duì)于工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)污染物排放控制的非常嚴(yán)格。規(guī)定要求工程機(jī)械必須安裝便攜式排放測(cè)試系統(tǒng)（PEMS） portable emissions measurement system （北斗衛(wèi)星車(chē)載智能系統(tǒng)），同時(shí)進(jìn)行污染物濃度測(cè)量、排氣流量、濕度、環(huán)境溫度、大氣壓力的測(cè) 量和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、扭矩、經(jīng)緯度及海拔等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量或采集的整套排放測(cè)試系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星車(chē)載智能系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中存在數(shù)據(jù)丟失，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)確等故障。

關(guān)鍵詞：車(chē)載智能系統(tǒng)，工程機(jī)械，故障診斷

主要故障類(lèi)型及其解決方案

（一）部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失導(dǎo)致無(wú)法獲得機(jī)器全部車(chē)況信息，影響故障診斷

按照技術(shù)要求整車(chē)工作的過(guò)程中每隔一段特定時(shí)間需要上傳一條工況數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包含發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的溫度、壓力、液壓系統(tǒng)相關(guān)的流量、壓力等等工況信息，這些數(shù)據(jù)對(duì)于掌握車(chē)輛運(yùn)行情況、維修保養(yǎng)提醒、改善操作習(xí)慣、提高燃油經(jīng)濟(jì)性、故障診斷等方面有重要意義。部分車(chē)輛發(fā)生的數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題影響了用戶(hù)的使用以及故障診斷的需求。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)車(chē)輛工作在信號(hào)較弱的區(qū)域即盲區(qū)時(shí)終端無(wú)法按照每?jī)擅腌娨淮蔚念l率發(fā)送數(shù)據(jù)，按照技術(shù)要求盲區(qū)數(shù)據(jù)需要臨時(shí)存儲(chǔ)在終端上待信號(hào)恢復(fù)較強(qiáng)后一次性上傳盲區(qū)數(shù)據(jù)，這個(gè)功能稱(chēng)為盲區(qū)補(bǔ)償。通過(guò)分析車(chē)輛丟失數(shù)據(jù)和正常傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性和車(chē)輛所在信號(hào)強(qiáng)度成負(fù)相關(guān)的關(guān)系。通過(guò)調(diào)查部分車(chē)輛發(fā)生丟失的數(shù)據(jù)正是屬于盲區(qū)數(shù)據(jù)，究其根本原因是終端分配用于存儲(chǔ)盲區(qū)數(shù)據(jù)的空間不足導(dǎo)致當(dāng)盲區(qū)數(shù)據(jù)較多時(shí)不能全部存儲(chǔ)下來(lái)，從而部分盲區(qū)數(shù)據(jù)丟失。

因?yàn)槊^(qū)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證工作沒(méi)有在整車(chē)上做過(guò)實(shí)際驗(yàn)證而是由終端供應(yīng)商在實(shí)驗(yàn)室完成的模擬測(cè)試，導(dǎo)致問(wèn)題沒(méi)有在產(chǎn)品交付客戶(hù)前及時(shí)發(fā)現(xiàn)。由于液壓挖掘機(jī)的工作地點(diǎn)多為礦山、隧道等信號(hào)較弱的地區(qū)，車(chē)輛工況數(shù)據(jù)經(jīng)常需要以盲區(qū)補(bǔ)償?shù)男问桨l(fā)送給服務(wù)器。為了確保任何情況下的工況數(shù)據(jù)都可以被存儲(chǔ)下來(lái)并完整的上傳到服務(wù)器，終端供應(yīng)商修改硬件使得可以分配給盲區(qū)數(shù)據(jù)更多的存儲(chǔ)空間，更改后除了供應(yīng)商進(jìn)行必不可少的實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，同時(shí)在整車(chē)上進(jìn)行完整的實(shí)際盲區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)測(cè)試。

（二）行走數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果不準(zhǔn)確

履帶式液壓挖掘機(jī)主要的工作包括挖掘、起吊、平地、裝車(chē)，行走的比例不高，所以履帶式液壓挖掘機(jī)的履帶結(jié)構(gòu)及行走驅(qū)動(dòng)裝置不同于坦克這種將行走作為主要使用工況的裝備。如果液壓挖掘機(jī)的行走時(shí)間占總的工作小時(shí)數(shù)的比例高于5%，履帶板及與行走相關(guān)的驅(qū)動(dòng)裝置磨損會(huì)比較嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致履帶脫軌、行走速度異常、拖鏈輪和支重輪失效等嚴(yán)重問(wèn)題。所以需要通過(guò)北斗衛(wèi)星車(chē)載系統(tǒng)終端采集行走信號(hào)并統(tǒng)計(jì)發(fā)生行走的工作小時(shí)數(shù)，分析行走小時(shí)數(shù)占總的工作小時(shí)數(shù)的比例并且將數(shù)據(jù)上傳到平臺(tái)上供相關(guān)人員用于車(chē)輛行走工況的追蹤和分析。

車(chē)輛工作一段時(shí)間后工程師發(fā)現(xiàn)行走的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有誤，行走小時(shí)數(shù)與非行走小時(shí)數(shù)之和不等于總的工作小時(shí)數(shù)，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)偏差高達(dá)30%-40%，意味著有30%-40%的工況數(shù)據(jù)丟失沒(méi)有被統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，既沒(méi)有統(tǒng)計(jì)為液壓挖掘機(jī)正在行走也沒(méi)有統(tǒng)計(jì)為沒(méi)有行走。高比例的數(shù)據(jù)缺失導(dǎo)致無(wú)法追蹤用戶(hù)的實(shí)際使用工況，當(dāng)用戶(hù)的車(chē)輛發(fā)生履帶及相關(guān)元器件失效時(shí)缺乏分析問(wèn)題的原始數(shù)據(jù)，同時(shí)導(dǎo)致在客戶(hù)索賠后沒(méi)有依據(jù)支持是否賠付的決定，代理也無(wú)法準(zhǔn)確知曉客戶(hù)的使用習(xí)慣，不能及時(shí)指導(dǎo)客戶(hù)減少行走的工況。

通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)終端供應(yīng)商在算法和采樣頻率上的邏輯存在一些問(wèn)題，首先5分鐘采集一條數(shù)據(jù)會(huì)丟失掉短時(shí)間的行走信號(hào);其次算法上只有當(dāng)連續(xù)8次采集到的都是行走信號(hào)時(shí)才會(huì)計(jì)入行走的小時(shí)數(shù)，從而導(dǎo)致部分行走的工況和未行走的工況都沒(méi)有被統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。同時(shí)傳感器硬件故障、盲區(qū)數(shù)據(jù)丟失、通訊故障也可能會(huì)導(dǎo)致行走數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。

（三）遠(yuǎn)程升級(jí)程序過(guò)程中發(fā)生終端死機(jī)問(wèn)題

北斗衛(wèi)星車(chē)載終端系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程升級(jí)的功能，當(dāng)終端有新的軟件發(fā)布后需要通過(guò)遠(yuǎn)程的方式對(duì)已經(jīng)銷(xiāo)售給用戶(hù)的車(chē)輛進(jìn)行軟件升級(jí)，在遠(yuǎn)程升級(jí)過(guò)程中部分車(chē)輛終端失去了與CAN線的通訊能力，導(dǎo)致觸發(fā)了鎖車(chē)指令，發(fā)動(dòng)機(jī)被限制在怠速狀態(tài)無(wú)法提高轉(zhuǎn)速。通過(guò)初步調(diào)查發(fā)現(xiàn)終端開(kāi)始觸發(fā)鎖車(chē)指令的日期和終端遠(yuǎn)程更新程序的時(shí)間為同一天，而且發(fā)生故障的終端設(shè)備在平臺(tái)上均顯示為遠(yuǎn)程升級(jí)失敗。

為了找到問(wèn)題的根本原因通知代理商用新的終端將客戶(hù)車(chē)上的終端更換下來(lái)發(fā)往供應(yīng)商處進(jìn)行深入的調(diào)查研究。供應(yīng)商收到失效件以后首先模擬整車(chē)上的其他控制器發(fā)送CAN線信號(hào)嘗試與北斗衛(wèi)星終端設(shè)備進(jìn)行通訊，發(fā)現(xiàn)終端即無(wú)法接收CAN線信息也無(wú)法發(fā)送CAN通訊信號(hào)。通過(guò)對(duì)終端各個(gè)元器件的逐一排查發(fā)現(xiàn)EEPROM的數(shù)據(jù)被改寫(xiě)，被改寫(xiě)的時(shí)間與遠(yuǎn)程軟件升級(jí)失敗的時(shí)間完全一致。最終得出結(jié)論軟件遠(yuǎn)程升級(jí)過(guò)程中某些未知原因?qū)е翬EPROM的數(shù)據(jù)被改寫(xiě)，從而出現(xiàn)遠(yuǎn)程升級(jí)失敗和觸發(fā)鎖車(chē)指令，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速被限制在怠速狀態(tài)不能提高轉(zhuǎn)速。

為了解決EEPROM被改寫(xiě)的問(wèn)題供應(yīng)商對(duì)終端的軟件做了優(yōu)化，將EEPROM改為只讀任何情況下都不會(huì)因?yàn)檫h(yuǎn)程升級(jí)改寫(xiě)其中的數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：張洪波（1984.4—）女，2005年7月畢業(yè)與太原理工大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，學(xué)歷本科，2020年12月畢業(yè)于南開(kāi)大學(xué)MBA專(zhuān)業(yè)。