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1、第六章 汽车远程测试与诊断技术,第一节 远程测试与诊断技术概述,一、远程测试与诊断技术的发展 远程故障诊断技术的兴起与发展起源于远程医疗诊断的发展应用。I988年开放式远程医疗系统的概念在美国被提出。 1997年1月，首届基于Internet技术的工业远程诊断研讨会由斯坦福大学和麻省理工学院联合主办。 1996年10月，斯坦福大学和麻省理工学院从开始合作开发基于Internet的下一代远程诊断示范系统， 西安交通大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学等都在向国外先进水平看齐，已经开始或准备开始从事工业领域的远程诊断研究工作。 华中理工大学机械学院信息所，建立了设备故障诊断中心，它不仅可以为Inte
2、rnet用户提供远程信号采集，信号分析和设备故障诊断服务，还可以从网上为在校学生开设工程测试与信号分析实验，实现了网络课程教学。 哈尔滨工业大学航天学院热能工程研究所，实现了基于Internet的大型汽轮发电机组远程故障诊断。 淮阴工学院交通工程学院自2005年6月开始进行汽车远程测试与故障诊断实验室的建设。,二、汽车远程测试与诊断技术的优越性 随着汽车结构日趋复杂，新技术的运用日趋广泛和深入，汽车维修行业发生了巨大变化，己从传统依靠维修实践经验进行诊断的阶段，发展到目前利用专门设备进行综合检测诊断阶段。但是，由于受到汽车维修工人技术老化问题的限制，汽车故障经常无法快速、经济地利用各方面的技术
3、力量进行解决；特别对于一些疑难杂症，现场技术人员经常力不从心，须求助技术雄厚的大型汽车制造维修部门或科研院所专家才能解决。现代网络技术及多媒体技术的蓬勃发展，为汽车故障远程诊断技术的推广应用提供了技术支持。具有以下优点： 1远程诊断可以加强科研院所与生产企业的合作。 2远程诊断可以实现资源的共享。 3可实现多诊断系统远程协作诊断。 4可实现远程教学和技术培训。,三、远程故障诊断系统模式,（一）C/S的故障诊断模式 C/S模式即客户机/服务器模式，它是软件系统体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销。其主要由客户应
4、用程序(Client)、服务器管理程序(Server)和中间件(middleware)三个部件组成。客户应用程序是系统中用户与数据进行交互的部件。服务器程序负责有效地管理系统资源，如管理一个信息数据库，其主要工作是当多个客户并发地请求服务器上的相同资源时，对这些资源进行最优化管理。中间件负责联结客户应用程序与服务器管理程序，协同完成一个作业，以满足用户查询管理数据的要求。,第一层客户机是用户与整个系统的接口。客户的应用程序精简到一个通用的浏览器软件，如Netscape Navigator，微软公司的IE等。 第二层Web服务器将启动相应的进程来响应这一请求，并动态生成一串HTML代码，其中嵌入
5、处理的结果，返回给客户机的浏览器。 第三层数据库服务器的任务类似于C/S模式，负责协调不同的Web服务器发出的SQ请求，管理数据库。,（二）B/S的故障诊断模式 B/S模式即浏览器/服务器模式，是一种以Web技术为基础的新型的MIS系统平台模式，是对C/S结构的一种改进结构。在这种结构下，用户工作界面是通过www浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，但是主要事务逻辑在服务器端（Server）实现，形成所谓三层结构。,（三）C/S模式与B/S模式优势比较 1.C/S模式的优势 （1）交互性强。在C/S中，客户端有一套完整的应用程序，在出错提示、在线帮助等方面都有强大的功能，
6、并且可以在子程序间自由切换。 （2）存取模式更安全。由于C/S是配对的点对点的结构模式，采用适用于局域网、安全性比较好的网络协议(例如：NT的NetBEUI协议)，安全性可以得到较好的保证。而B/S采用点对多点、多点对多点这种开放的结构模式，并采用TCP/IP这一类运用于Internet的开放性协议，其安全性只能靠数据服务器上管理密码的数据库来保证。 （3）网络通信量低。B/S采用了逻辑上的三层结构，而C/S只有两层结构，网络通信量只包括Client与Server之间的通信量。所以，较B/S模式C/S模式处理信息的能力强、处理速度快。,2. B/S模式的优势 （1）简化了客户端。不必像C/S模
7、式那样在不同的客户机上安装不同的客户应用程序，而只需安装通用的浏览器软件。这样不但可以节省客户机的硬盘空间与内存，而且使安装过程更加简便、网络结构更加灵活。 （2）操作更简单。对于C/S模式，客户应用程序有自己特定的规格，使用者需要接受专门培训。而采用B/S模式时，客户端只是一个简单易用的浏览器软件。无论是决策层还是操作层的人员都无需培训，就可以直接使用。B/S模式的这种特性，还使 MIS系统维护的限制因素更少。 （3）业务扩展、维护简单方便。通过增加网页、改变网页即可实现服务器功能的业务扩展、系统维护升级。 （4）开发简单，共享性强。,四、远程故障诊断的实现方法及手段 随着电子技术、计算机技
8、术、网络通信技术和传感器技术的长足进步和发展，在设备运行状态的远程监测方面，通常有两种方法。一是外置式诊断监测，即在设备上安装的附加监测仪器系统，依托较为成熟的现有状态监测与故障诊断技术，实现在线的远程智能监测和故障诊断。二是内置式诊断监测，即在设备电子控制单元(ECU)设计阶段就将设备状态监测仪器作为设备的一个重要单元一并考虑，来设计设备状态监测与故障诊断系统，设备一旦制造完毕，设备状态监测系统便内置于设备中。,第二节 虚拟仪器技术,一、虚拟仪器概念 “虚拟”主要包含两方面的含义：一是虚拟仪器的面板是虚拟的，即虚拟仪器面板上的各种“控件”、“显示件”代替了传统仪器面板上开关、按键、显示器等各
9、种器件，但是完成功能完全相同；二是虚拟仪器测量功能是由软件编程来实现的，即在以PC机为核心组成的硬件平台支持下，通过软件编程来实现仪器的测试功能，而且可以通过不同测试功能的软件模块的组合来实现多种测试功能，因此有在硬件平台确定后“软件就是仪器”的说法。它体现了测试技术与计算机技术深层次的结合。 可见，在整个虚拟仪器中，计算机，也就是我们常说的PC机，是虚拟仪器的灵魂，软件系统是虚拟仪器的核心。,图6-1 National Instrument公司提出的计算机虚拟仪器,二、虚拟仪器技术特点 虚拟仪器利用计算机的显示功能来模拟传统测试仪器的控制面板,通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一
10、体,从而把计算机强大的计算处理功能和仪器硬件的测量、控制功能结合在一起,同时通过软件实现对数据的分析处理、显示、存储等。虚拟仪器的概念打破了传统仪器功能用户无法改变的模式,使得用户可以根据自己的需要,设计适于自己的测试系统。与传统仪器相比较,虚拟仪器具有以下优点,见表6-1所示。,表6-1 虚拟仪器与传统仪器的比较,三、虚拟仪器组成 虚拟仪器是计算机化仪器，由计算机、信号测量硬件模块和应用软件三大部分组成，基本构成框图如图6-2所示。 计算机是虚拟仪器的硬件基础，对于工业自动控制、测试与测量而言，计算机是功能强大、价格低廉的运行平台。由于虚拟仪器充分利用计算机的图形用户界面(GUI),所开发的
11、具体应用程序都基于 Windows 运行环境，所以计算机的配置必须合适。,四、虚拟仪器技术的发展及其应用,虚拟仪器是电子测量技术与计算机技术深层次结合的、具有很好发展前景的新一类电子仪器。它要比传统的电子仪器更为通用，在组建和改变仪器的功能和技术性能方面更为灵活、更为经济，更能适应迅猛发展的当代科学技术对测量技术和测量仪器不断提出的更新并扩展功能与性能的要求。以PC机为基础，通过网络来构成实用的测控系统，提高生产效率，共享资源，将成为仪器技术发展的方向，网络化仪器将是今后测试仪器发展的必然。 虚拟仪器与Internet结合组成远程虚拟仪器系统，将中心实验室的虚拟仪器和远端学员计算机上的虚拟仪器
12、通过Internet 联系起来，建成网络实验系统。为远程教育实验教学难的问题提供了一种全新的解决方案。通过虚拟仪器测试系统的网络化实现，可以实现汽车等设备的远程测试、诊断及维修服务，使故障诊断变得灵活方便，实现资源共享，避免重复开发，大大的提高了故障诊断的正确性及其工作效率。,一、基于B/S模式的远程数据传输 使用LabVIEW的Web服务器在Web上发布LabVIEW程序。可以将LabVIEW环境下设计的虚拟仪器前面板发布到Internet上，远程用户可通过浏览器使用现场运行的虚拟仪器。下面以一个信号产生与处理的程序为例来说明数据传输过程的实现。 1、服务器端的设计 服务器端的设计是设计一个
13、虚拟的信号产生和处理的程序，用LabVIEW开发的虚拟信号产生和处理程序的服务器端的运行界面。 2、Web Server需要文件路径和网络设置、客户机访问权限设置、VIs访问权限设置三个方面的设置。,第三节 远程虚拟仪器技术及其应用,图6-4 Web Server：Configuration配置页面,1）文件路径和网络设置,2）客户机访问权限设置,3）VIs访问权限设置,3、客户端程序的设计方法,二、基于C/S模式的远程数据传输 采用C/S模式进行通讯是在LabVIEW中进行网络通信的最基本的结构模式。下面以一个基于TCP/IP的C/S系统为例加以说明。本系统可用于实时条件下在两台计算机之间共
14、享少量的数据。其中包含一个Tcp Server VI和一个Tcp Client VI。服务器Tcp Server Vi的前面板及框图程序如图6-8所示。 客户机Tcp Client Vi的前面板和框图程序如图6-9所示，与Tcp Server VI框图程序相对应，Tcp Client Vi的框图程序中，我们首先指定网络端口（Port），并用TCP Open节点建立用指定的计算机名称和远程端口来打开一个TCP连接。 值得注意的是，在TCP节点进行通信的时，需要在服务器框图程序中指定网络通信端口（Port），客户机也要指定相同的端口，才能与服务器之间进行正确的通信，在上例中的端口值为8080。,图
15、6-8 Tcp Sever. vi前面板及框图程序,图6-9 Tcp Client.vi 前面板及框图程序,三、基于DataSocket技术的远程数据传输 DataSocket是NI公司提供的一种基于TCP/IP协议的网络编程新技术，它支持本地文件I/O操作、FTP和HTTP文件传输、实时数据共享，并提供统一的API编程接口。 如图6-10所示，一个LabVIEW程序（发布器）向DataSocket服务器发布数据，而读数据的两个订阅器则分别为LabVIEW程序和Web浏览器。发布器并不直接向订阅器写数据，而是通过DataSocket服务器，这种分层体系使我们可以灵活的设计应用系统的结构，,图6
16、-10 DataSocket的发布/订阅体系 DataSocket包括两个组件DataSocket Server 和DataSocket Server Manager。DataSocket Server是一个小巧独立运行的程序，利用DS技术传输数据时必须在发布程序的计算机上打开DataSocket Server，其面板如图6-11所示。,DS Server Manager的主要功能是设置DS Server可连接的客户数目和可创建的数据项数目、设置用户权限、预定义数据项等。如图所示。,利用DataSocket将现场采集数据的程序与故障诊断中心的程序连接起来实现远程监控的方法有两种： 1） 通过DataSocket连接两个程序的前面板 通过DataSocket将两个程序的前面板对象连接起来，一个对象发送数据，另一个对象接收数据，不需要任何网络编程，就可以实现对程序的远程控制和数据采集等功能。,图6-13 DataSocket connection 对话框,图6-14 Signal generate DataSocket write.vi前面板及程序框图,2) 在程序中使用DataS
