工程機械GPS定位監(jiān)控終端及其調(diào)試系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，交通和建筑等行業(yè)對工程機械的需求越來越多，為了提高工程機械作業(yè)效率，保障作業(yè)和施工安全，對工程機械進行統(tǒng)一管理和集中監(jiān)控成為一種趨勢?；诖?，本文研究和開發(fā)了工程機械GPS定位監(jiān)控終端及其調(diào)試系統(tǒng)。該監(jiān)控終端綜合使用了無線通信、GPS定位、CAN總線等技術(shù)，實現(xiàn)了對工程機械運行狀態(tài)和地理位置信息的遠程監(jiān)控。調(diào)試系統(tǒng)是一個上位機軟件，作為監(jiān)控終端的開發(fā)調(diào)試工具，可以對監(jiān)控終端出現(xiàn)的故障進行快速定位和診斷。
　

2、　本文首先討論了工程機械監(jiān)控系統(tǒng)的研究背景及意義，分析了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。基于此給出本課題的研究內(nèi)容，并對監(jiān)控終端的功能需求進行分析，給出監(jiān)控終端總體設(shè)計方案。接著本文對監(jiān)控終端的硬件電路設(shè)計，軟件系統(tǒng)以及調(diào)試系統(tǒng)的設(shè)計進行研究。
　　硬件電路設(shè)計部分主要進行了核心控制器和外圍模塊電路的設(shè)計。監(jiān)控終端核心控制器采用雙控制器設(shè)計方案，以汽車起重機為例，監(jiān)控終端主控制器負責(zé)與物聯(lián)網(wǎng)管理平臺的通信、GPS定位、起重機上車運行狀

3、態(tài)監(jiān)控等主要任務(wù)，從控制器負責(zé)監(jiān)控主控制器的工作狀態(tài)，起重機下車運行狀態(tài)監(jiān)控以及其它一些任務(wù)。核心之外的外圍模塊電路和接口包括電源電路，GSM模塊，GPS模塊，CAN模塊，存儲模塊，串口通信接口等。其中，電源電路采用二級電路設(shè)計方案，一級電路為過壓保護和開關(guān)降壓電路，二級電路通過多個線性穩(wěn)壓器輸出不同等級的電壓。存儲模塊采用鐵電隨機存儲器和FLASH存儲器的設(shè)計方案，前者讀寫速度快，用以存儲系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，后者支持多字節(jié)讀取并且容量更大，

4、用以存儲采集的數(shù)據(jù)和更新程序。
　　軟件設(shè)計部分采用模塊化方法進行設(shè)計，主要進行了對象之間通信協(xié)議的設(shè)計和各個功能模塊的編程實現(xiàn)。通信協(xié)議包括監(jiān)控終端和管理平臺之間的通信，監(jiān)控終端主從控制器之間的通信，監(jiān)控終端和起重機上下車系統(tǒng)之間的通信。軟件功能模塊包括無線模塊數(shù)據(jù)的收發(fā)和處理、CAN總線數(shù)據(jù)的收發(fā)和處理、GPS定位信息的處理、智能電源管理、固件程序遠程升級功能等。無線模塊和管理平臺采用TCP連接進行通信，利用心跳包機制保持長連

5、接，當處于信號盲區(qū)時，采用盲區(qū)補償策略，將監(jiān)控終端的重要信息存儲在本地存儲器，在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時再將其上傳到管理平臺。遠程升級功能是一個創(chuàng)新，當需要對固件程序進行升級時，監(jiān)控終端就會自動連接到遠程FTP服務(wù)器下載更新程序，然后利用在應(yīng)用編程(IAP)技術(shù)完成固件程序的重新編程。
　　調(diào)試系統(tǒng)使用QT進行開發(fā)，主要進行了可視化界面設(shè)計、串口通信設(shè)計、監(jiān)控終端系統(tǒng)和狀態(tài)參數(shù)的讀取和設(shè)置以及故障診斷等功能的實現(xiàn)。調(diào)試系統(tǒng)的工作原理是工作人員通