一种工程机械远程监控系统及监控方法
技术领域
本发明涉及工程机械设备监控技术领域，尤其是涉及一种工程机械远程监控系统及监控方法。
背景技术
随着社会经济和科学技术的发展，工程机械设备在大型工程建设中的重要性日益凸显。一些大规模的基建工程中，往往同时配备了数量众多的工程机械设备，使得对于工程机械的调度管理需要耗费大量人力资源，而且管理者对于每台工程机械的实时运行状态、维修保养需求、故障状况等的经营信息难以全面把握，无法及时对工程机械的管理做出及时、精确的决策，阻碍了整体生产效率的提升。另外，工程机械在工程建设过程中脱离管理者监管范围的状况也时有发生，造成了损失。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的主要目的是提供一种工程机械远程监控系统及监控方法，用于工程机械设备及车辆的实时监控、状态采集、数据分析，辅助管理者根据实时数据做出精确的管理决策，以减少人力资源成本、提高管理的容错率、大幅提升经营效率。
根据上述目的，本发明提供一种工程机械远程监控系统，该系统包括服务器及安装于每台工程机械上的监控终端，所述服务器用于实时接收所述监控终端发送的被监控工程机械的各种数据信息，查看被监控工程机械的工作状态数据、定位信息，以及向被监控工程机械发出远程控制及远程参数配置指令；所述监控终端包括微处理器及与所述微处理器连接的蜂窝网络通信模块、GPS模块和CAN总线；其中：
所述微处理器用于将GPS模块获取的定位信息、所述CAN总线采集的工作状态数据通过所述蜂窝网络通信模块发送至所述服务器，并且根据所述服务器的指令控制被监控工程机械以及对工程机械的参数进行配置；
所述蜂窝网络通信模块用于通过2G或4G通信网络实现所述微处理器与所述服务器之间的通信；
所述GPS模块用于通过AGPS辅助定位方式获取被监控工程机械的定位信息，并将定位信息实时发送给所述微处理器；
所述CAN总线与被监控工程机械的各仪表相连，用于采集被监控工程机械的工作状态数据，并将该工作状态数据发送至所述微处理器；
所述微处理器还包括电子围栏单元，所述电子围栏单元用于根据所述服务器预设的位置范围参数监控工程机械的移动范围，所述微处理器将被监控工程机械的定位信息与预设的位置范围参数比对，判断工程机械是否突破电子围栏，当被监控工程机械超出移动范围时，所述微处理器发出停车指令使工程机械缓慢停止并向服务器上传工程机械的定位信息。
进一步地，所述工作状态数据包括：工程机械开机时间、剩余油位、油温、水温、工时、工时油耗、历史轨迹及行进速度。
进一步地，其中所述微处理器对CAN总线采集的被监控工程机械的工作状态数据进行解析，获得工程机械故障代码，并将该故障代码发送至该服务器。
在本发明的较佳实施例中，所述微处理器为单片机STM32。
在本发明的较佳实施例中，所述GPS模块采用开放民用信号L1，频率为1575.42MHz。
在本发明的较佳实施例中，所述监控终端采用嵌入式实时操作系统，进行任务、时间、信息、记录功能的同步管理。
为达到上述目的，本发明还提供一种工程机械远程监控方法，包括以下步骤：
(S1)监控终端的系统初始化；
(S2)通过蜂窝网络通信模块发送AT指令与服务器连接；
(S3)通过GPS模块读取定位信息；
(S4)通过CAN总线读取工程机械的工作状态数据；
(S5)将定位信息及工程机械的工作状态数据发送至该服务器；
(S6)根据该工作状态数据判断工程机械状态是否正常，若异常则执行步骤(S61)解析该工程机械状态得出故障代上传该服务器并提示，然后执行步骤(S10)发出控制指令控制工程机械缓慢停止并发送定位信息至该服务器；若正常，则执行步骤(S7)根据工程机械的定位信息判断工程机械是否突破电子围栏，若突破电子围栏则执行步骤(S10)发出控制指令控制工程机械缓慢停止并发送定位信息至该服务器；若未突破电子围栏则执行步骤(S8)发出控制指令控制工程机械启动并实时同步工程机械的位置信息，步骤(S9)实时检测工程机械当前的工作状态数据是否异常，若工作状态数据异常则执行步骤(S10)，若工作状态数据正常则返回步骤(S6)。
进一步地，步骤(S2)中，监控终端发送AT指令通过蜂窝网络通信与该服务器后台远程连接。
进一步地，工程机械的工作状态数据包括工程机械开机时间、剩余油位、油温、水温、工时、工时油耗、历史轨迹及行进速度。
由于采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明达到以下有益效果：本发明基于蜂窝网络通信技术，使得管理者可通过服务器远程监测每台工程机械设备的工作状态，并远程控制工程机械启动或停止，使得操作更加方便快捷；而且可以实现对大量工程机械的运行状态数据、故障信息、定位信息进行采集，通过服务器分析工程机械的运行状况和故障诊断，以便维修人员及时排除故障，确保工程机械可靠运行，提升了工程机械的经营效率；另外，基于GPS定位和电子围栏技术，可以避免工程机械突破预先设定的地理范围，防止工程机械被盗，提升了工程机械财产的安全性。
附图说明
附图1是本发明的一种工程机械远程监控系统的方框结构示意图。
附图2是本发明的一种工程机械远程监控方法的步骤流程图。
附图3是根据本发明的GPS定位的流程示意图。
附图4是根据本发明的蜂窝网络通信的步骤流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对根据本发明的具体实施方式进行详细说明。
首先请同时参考图1及图2。图1是根据本发明所揭露的技术，表示工程机械远程监控系统的方框结构示意图，图2表示工程机械远程监控方法的步骤流程图。本实施例的一种工程机械远程监控系统，该系统包括服务器及安装于每台工程机械上的监控终端，监控终端包括微处理器及与所述微处理器连接的蜂窝网络通信模块、GPS模块、CAN总线和电子围栏单元。服务器用于实时接收所述监控终端发送的被监控工程机械的各种数据信息，查看被监控工程机械的工作状态数据、定位信息，以及向被监控工程机械发出远程控制及远程参数配置指令。微处理器用于将GPS模块获取的定位信息、所述CAN总线采集的工作状态数据通过所述蜂窝网络通信模块发送至所述服务器，并且根据所述服务器的指令控制被监控工程机械以及对工程机械的参数进行配置。
本实施例中，蜂窝网络通信模块用于通过2G或4G通信网络实现所述微处理器与所述服务器之间的通信。所述GPS模块用于通过AGPS辅助定位方式获取被监控工程机械的定位信息，并将定位信息实时发送给所述微处理器。所述CAN总线与被监控工程机械的各仪表相连，用于采集被监控工程机械的工作状态数据，并将该工作状态数据发送至所述微处理器。其中，工作状态数据包括：工程机械开机时间、剩余油位、油温、水温、工时、工时油耗、历史轨迹及行进速度。进一步地，其中所述微处理器对CAN总线采集的被监控工程机械的工作状态数据进行解析，获得工程机械故障代码，并将该故障代码发送至该服务器。
所述电子围栏单元用于根据所述服务器预设的位置范围参数监控工程机械的移动范围，所述微处理器将被监控工程机械的定位信息与预设的位置范围参数比对，判断工程机械是否突破电子围栏，当被监控工程机械超出移动范围时，所述微处理器发出停车指令使工程机械缓慢停止并向服务器上传工程机械的定位信息。进一步地，
在本实施例中，微处理器采用单片机STM32。此类微处理器功耗低，外设丰富，芯片供给充足，资料完备，大大降低开发与更新周期。供电电路设计经过多次测试。耐压上限为48V，支持多种电源供电。内部模块供电分为8V、5V、4.2V、3.3V。
在本发明的较佳实施例中，定位采用AGPS辅助GPS定位，基站定位与卫星定位结合，定位精度在20米以内，并在楼层较多或是基站较少的环境下能够互补。为提高户外信号接受能力采用开放民用信号L1频率为1575.42Mhz。信号天线采用外置圆形极化天线，效果强于垂直极化。并且本发明的监控终端外壳采用铝壳设计，有较为良好的接地，一定程度上防止EMI干扰。
在本实施例中，所述监控终端采用嵌入式实时操作系统，进行任务、时间、信息、记录功能的同步管理。其内核支持优先级调度算法，非常适合对于工程车辆的实时监控，数据采集以及预警。并且还支持轮换调度算法，可以同时执行不同任务，采用相同优先级。为了保证能够实时处理工程车辆信息并作出响应，本发明采用可剥夺型内核，较为重要的数据和任务可以优先得到传输以及执行。
本实施例中的工程机械以工程车辆为例进行说明，在其他实施方式中，工程机械也可以是挖掘机、装载车、水泥泵车等各种工程机械设备及车辆，并不限于本实施例。根据本发明的一种工程机械远程监控系统及监控方法的具体步骤说明如下，并请参考图2。
首先，步骤S1：系统初始化。于此步骤中，监控终端的FreeRTOS操作系统及其外设首先进行初始化。
接着，步骤S2：通过蜂窝网络通信模块发送AT指令与服务器连接。于此步骤中，采用2G/4G通信网络实现监控终端与服务器的远程连接。具体的通信流程及数据传输过程如图3所示。蜂窝网络通信模块发送AT指令后，检测是否应答AT，然后查询SIM卡的状态，接着确认找网状态，查询激活状态，最后连接远程服务器。
然后，步骤S3：通过GPS模块读取定位信息。GPS定位流程如图4所示，具体包括：首先使能GNSS，配置GNSS，查询星历，定位成功后返回有效星历数据；接着，通过GNRMC等特征对数据划分，结合专业地图供应商去偏移，运用卡尔曼滤波去噪，然后得出定位关键数据，通过TXD/RXD发送至单片机。于此步骤中，本发明采用AGPS辅助GPS定位，以提高定位精度。
步骤S4：通过CAN总线读取工程机械的工作状态数据。工作状态数据包括工程机械开机时间、剩余油位、油温、水温、工时、工时油耗、历史轨迹及行进速度。
步骤S5：将定位信息及工程机械的工作状态数据发送至该服务器。微处理器将定位信息及工作状态数据通过2G/4G通信网络上传至服务器，服务器接收后对其进行解析、储存和显示。
步骤S6：根据该工作状态数据判断工程机械状态是否正常，若异常则执行步骤S61：解析该工程机械状态得出故障代上传该服务器并提示，然后执行步骤S10；若正常，则执行步骤S7。
步骤S7：根据工程机械的定位信息判断工程机械是否突破电子围栏，若突破电子围栏则执行步骤S10。若未突破电子围栏则执行步骤S8。
步骤S8：发出控制指令控制工程机械启动并实时同步工程机械的位置信息。
接着，步骤S9：实时检测工程机械当前的工作状态数据是否异常，若工作状态数据异常则执行步骤S10，若工作状态数据正常则返回步骤S6。
步骤S10：发出控制指令控制工程机械缓慢停止并发送定位信息至该服务器。
根据本发明的工程机械远程监控系统及监控方法，具有以下几种功能：
(1)采用实时多任务嵌入式操作系统，运用GPS以及辅助全球卫星定位系统对工程车辆进行定位实时追踪。设立电子围栏以防盗并保障驾驶人员安全。
(2)运用2G/4G网络进行数据传输从而实现工程车辆的实时数据读取、远程管理以及远程参数配置。
(3)通过结合后台软件可以使使用者同时管理旗下所有工程车辆并充分掌握个体数据、状态。
(4)通过数据分析得出工程车辆故障代码以减少维修时间降低误工成本。
以上所述仅为本发明较佳的实施方式，并非用以限定本发明的保护范围；同时以上的描述，对于相关技术领域中具有通常知识者应可明了并据以实施，因此其他未脱离本发明所揭露概念下所完成之等效改变或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
