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【摘 要】GPS远程监控除了作为是利用技术手段来控制工程机械销售风险的措施之一也是为主机厂提高机器售后服务质量和为客户提供工程管理的工作平台的一种措施。本文是总结工程机械GPS远程监控系统设计的实践中GPS车载终端选型涉及的技术参数和监控管理平台所要涉及的项目内容。
【关键词】GPS 可靠性 电磁兼容性 监控管理平台
一、前言
由于工程机械设备单体价值较大，在销售过程中主要采取按揭、分期或融资租赁的销售方式。这种销售方式有一定的销售风险。通过加强贷前客户资信调查和贷后客户还贷追踪的业务手段或法律手段可以一定程度上来控制这种风险，但手段单一，缺乏强制手段，不能有效控制还贷风险。采用了以全球卫星定位技术（GPS）为基础的工程机械远程监控系统是利用技术手段来控制这种风险的措施之一。
另一方面，按客户服务管理的核心理念，即企业全部的经营活动都要从满足客户的需要出发，以提供满足客户需要的产品或服务作为企业的义务，以客户满意作为企业经营的目的。因此，在利用GPS作为控制器销售风险手段的同时，是可以为客户提供更好的服务的。其中对机器的运行工况进行远程监控可以提高客户对机器工程管理，也可以使主机厂协助客户对机器的运行健康情况进行监控，以便及时进行机器的保养和维修服务。
因此，工程机械的GPS远程监控系统已成为工程机械的标配。本文将介绍有关GPS远程监控系统设计中涉及的一些问题以及具体的处理办法。
二、工程机械GPS远程监控系统的组成
GPS远程监控系统通常由GPS车载终端、无线电通讯网络和监控中心组成。GPS车载终端负责获取机器的位置信息，通过各种无线电通讯网络传送给监控中心进行处理。GPS车载终端还与机器的监控系统（由仪表、控制器组成）进行通信，机器的监控系统将机器的状态信息发送给GPS车载终端，通过GPS车载终端经无线电通讯网络传送给监控中心进行处理。同时，监控中心通过无线网络向GPS车载终端发送监控指令，GPS车载终端将指令传给机器监控系统。（图1）
三、GPS车载终端的技术要求
以下几个方面决定了对GPS终端的可靠性要求是很高的。
（一）它的工作环境严酷。GPS终端安装于机器上，通常工程机械的工作环境条件要比汽车还要严酷，因此GPS终端设备的设计标准应介于工业级和军级之间，其最重要的指标就是环境温度范围。除了发动机仓，机器的其余地方要求为-40-85℃。由于我国幅员辽阔最北方冬季气温可低达-30℃以下，对车载机的低温工作特性也提出了严格的要求。由于机器是室外工作，还会遇到水汽、灰尘、油污、腐蚀性气体、液体等各种不利因素。因此GPS终端设备的防护等级要求在IP65以上。
（二）对它的工作要求苛刻。GPS终端担负机器的位置24小时全天候监控，机器运行状态信息的实时远程传输，机器的防盗等功能，因此GPS终端必须能够长年累月的正常工作而不允许出现关机、死机、功能错乱等现象，其工作要求远远超出了家电、手机、甚至汽车的电脑系统，这些系统中CPU可以通过关机、换电池、断电等方式重新启动而清除累积的错误状态。再有，工程机械有时在工地的转移或待工时停机时间较长，在工程建设淡季时会停机几周以上，因此GPS车载终端在机器停机状态下的功耗也是重要的指标。
（三）震动、冲击强烈。GPS终端安装于移动的工程机械上，机器工作中的震动不可避免的要传到GPS终端上。一般的电子产品只要达到运输抗震要求就可以了，可以通过在合适的包装来解决，而 GPS终端却是机器本身长期承受剧烈震动，对其抗震性能要求很高。
（四）电磁环境恶劣。GPS终端由机器的电瓶供电，电压波动范围宽，机器启动瞬间12V的汽车电瓶电压可能跌到5V以下，这个“瞬间”有时长达10秒，24V供电汽车若调节器质量不好或电瓶线松动时供电电压可能会蹿到100V以上，还有可能出现能量很大的反向脉冲电压。车载机的GSM部分本身也是一个强电磁辐射源，工作在如此恶劣的电磁环境下，对GPS终端的抗干扰性能要求很高。因此GPS车载终端必须经过EMC测试以及3C认证。
（五）可靠性成本极高
当GPS车载机出现故障时，必须将车辆召回返修，修复成本比起其他产品要高的多，尤其是当成批出现无法重现故障时，其解决代价几乎无法估计，若导致生命或财物损失还会引起高额索赔，因此从经济角度计算，必须提高可靠性。
综上所述，GPS车载机除了要求符合其功能要求外，其工作环境条件，震动、冲击，电磁环境，可靠性以及可靠性成本要求等，也是工程机械GPS远程监控系统设计所要关注的。（见表1）
四、GPS车载终端的接口与机器线路的连接
图2、GPS车载终端接口图
图2为GPS车载终端的接口图，GPS车载终端的通信接口为CAN2.0B。
GPS通信通常有RS232、RS485、CAN-BUS，其中用得较多的是RS485和CAN-BUS。CAN-BUS的可靠性更高。
五、关于GPS车载终端与机器的监控仪表（或控制器）的通信问题
GPS与控制器的通信协议设计要求定义的信息要简练，只要机器的基本原始数据，数据的汇总分析可以在监控平台进行。这样可以减少传输的信息量，提高通信效率。要特别注意信息的双向传输要采用闭环形式。当GPS向监控系统发送远程控制指令时，监控器系统要将执行后的状态信息返回给GPS，通过GPS返回监控中心，这样才能形成控制的闭环，以便提高监控的可靠性和准确性。
由于网络传输速度的局限，目前进行远程控制大多是对机器的锁车、向机器发出警示（如保养维修提示等）。进行远程遥控操作目前还处于试验阶段。
进行远程控制功能的设计的注意事项：
（一）机器操作的安全。对于正在作业中的机器，禁止远程停车的操作，因为对于正处于危险的环境场地，如在半山坡上作业的机器，突然的停车会引发危险的后果。因此可以通过锁住机器的启动线路，使机器不能在停车后的再次启动。
（二）应能以同样的方式进行解除锁车的操作。
（三）对进行远程操作的人员应该有角色授权管理（对监控平台的要求）。
六、关于防拆和锁车
关于锁车方式的设计。锁和解锁是一对矛盾。锁车分为2个层次，第一层是先进行提示警告。通常是进行锁监控屏幕，并进行提示。第二层是对机器进行锁车，其中可以锁发动机启动回路，锁发动机油门调速系统，锁液压系统（锁住某个阀以便锁住机器的某个动作、限制液压泵的功率等）
关于GPS防拆保护。GPS车载终端兼有防盗报警功能，自身的防拆功能很重要。防拆原理是，利用GPS车载终端与机器仪表（或控制器）之间的通信过程，控制器不停地接收GPS发出的辨别吗。当通信线路被拆断开后，在一定时间内接收不到GPS发出的信息，则判断为被拆，这样就可以做出相应的控制措施。GPS防拆保护和远程控制类似，但防拆保护是自发的，不需要操作员操作。
GPS远程监控系统的监控平台
GPS远程监控管理平台也是GPS远程监控系统重要的一环。GPS远程监控管理平台的主要功能见表2所示.
此外，GPS监控管理平台中还涉及电子地图。GPS监控管理的设计涉及IT网络、通信、管理等方面的内容，本文不详细叙述。
GPS车载终端作为移动机上上的电子设备，选型设计是要重点关注它的工作使用环境条件、特别是电磁兼容方面的技术指标。在远程监控系统的设计中要特别注意控制的安全性。由于GPS在工程机械行业上的应用涉及电子、控制、IT网络、通信、管理等各方面，需要各种专业的人员参与于配合，对技术人员的管理水平以及管理人员的技术素质也提出更高的要求。
参考文献：
[1]《GB 25684.1-2010 土方机械 安全 第1部分：通用要求》
[2]《GBT 22359-2008 土方机械 电磁兼容性》
[3]《JTT 794-2011 道路运输车辆卫星定位系统 车载终端技术要求》
[4]《JTT 796-2011 道路运输车辆卫星定位系统 平台技术要求》
作者简介：
蔡熙明，籍贯：广西玉林市，工作单位：广西玉柴重工有限公司工程机械研究院，岗位：主任设计师。
【关键词】GPS 可靠性 电磁兼容性 监控管理平台
一、前言
由于工程机械设备单体价值较大，在销售过程中主要采取按揭、分期或融资租赁的销售方式。这种销售方式有一定的销售风险。通过加强贷前客户资信调查和贷后客户还贷追踪的业务手段或法律手段可以一定程度上来控制这种风险，但手段单一，缺乏强制手段，不能有效控制还贷风险。采用了以全球卫星定位技术（GPS）为基础的工程机械远程监控系统是利用技术手段来控制这种风险的措施之一。
另一方面，按客户服务管理的核心理念，即企业全部的经营活动都要从满足客户的需要出发，以提供满足客户需要的产品或服务作为企业的义务，以客户满意作为企业经营的目的。因此，在利用GPS作为控制器销售风险手段的同时，是可以为客户提供更好的服务的。其中对机器的运行工况进行远程监控可以提高客户对机器工程管理，也可以使主机厂协助客户对机器的运行健康情况进行监控，以便及时进行机器的保养和维修服务。
因此，工程机械的GPS远程监控系统已成为工程机械的标配。本文将介绍有关GPS远程监控系统设计中涉及的一些问题以及具体的处理办法。
二、工程机械GPS远程监控系统的组成
GPS远程监控系统通常由GPS车载终端、无线电通讯网络和监控中心组成。GPS车载终端负责获取机器的位置信息，通过各种无线电通讯网络传送给监控中心进行处理。GPS车载终端还与机器的监控系统（由仪表、控制器组成）进行通信，机器的监控系统将机器的状态信息发送给GPS车载终端，通过GPS车载终端经无线电通讯网络传送给监控中心进行处理。同时，监控中心通过无线网络向GPS车载终端发送监控指令，GPS车载终端将指令传给机器监控系统。（图1）
三、GPS车载终端的技术要求
以下几个方面决定了对GPS终端的可靠性要求是很高的。
（一）它的工作环境严酷。GPS终端安装于机器上，通常工程机械的工作环境条件要比汽车还要严酷，因此GPS终端设备的设计标准应介于工业级和军级之间，其最重要的指标就是环境温度范围。除了发动机仓，机器的其余地方要求为-40-85℃。由于我国幅员辽阔最北方冬季气温可低达-30℃以下，对车载机的低温工作特性也提出了严格的要求。由于机器是室外工作，还会遇到水汽、灰尘、油污、腐蚀性气体、液体等各种不利因素。因此GPS终端设备的防护等级要求在IP65以上。
（二）对它的工作要求苛刻。GPS终端担负机器的位置24小时全天候监控，机器运行状态信息的实时远程传输，机器的防盗等功能，因此GPS终端必须能够长年累月的正常工作而不允许出现关机、死机、功能错乱等现象，其工作要求远远超出了家电、手机、甚至汽车的电脑系统，这些系统中CPU可以通过关机、换电池、断电等方式重新启动而清除累积的错误状态。再有，工程机械有时在工地的转移或待工时停机时间较长，在工程建设淡季时会停机几周以上，因此GPS车载终端在机器停机状态下的功耗也是重要的指标。
（三）震动、冲击强烈。GPS终端安装于移动的工程机械上，机器工作中的震动不可避免的要传到GPS终端上。一般的电子产品只要达到运输抗震要求就可以了，可以通过在合适的包装来解决，而 GPS终端却是机器本身长期承受剧烈震动，对其抗震性能要求很高。
（四）电磁环境恶劣。GPS终端由机器的电瓶供电，电压波动范围宽，机器启动瞬间12V的汽车电瓶电压可能跌到5V以下，这个“瞬间”有时长达10秒，24V供电汽车若调节器质量不好或电瓶线松动时供电电压可能会蹿到100V以上，还有可能出现能量很大的反向脉冲电压。车载机的GSM部分本身也是一个强电磁辐射源，工作在如此恶劣的电磁环境下，对GPS终端的抗干扰性能要求很高。因此GPS车载终端必须经过EMC测试以及3C认证。
（五）可靠性成本极高
当GPS车载机出现故障时，必须将车辆召回返修，修复成本比起其他产品要高的多，尤其是当成批出现无法重现故障时，其解决代价几乎无法估计，若导致生命或财物损失还会引起高额索赔，因此从经济角度计算，必须提高可靠性。
综上所述，GPS车载机除了要求符合其功能要求外，其工作环境条件，震动、冲击，电磁环境，可靠性以及可靠性成本要求等，也是工程机械GPS远程监控系统设计所要关注的。（见表1）
四、GPS车载终端的接口与机器线路的连接
图2、GPS车载终端接口图
图2为GPS车载终端的接口图，GPS车载终端的通信接口为CAN2.0B。
GPS通信通常有RS232、RS485、CAN-BUS，其中用得较多的是RS485和CAN-BUS。CAN-BUS的可靠性更高。
五、关于GPS车载终端与机器的监控仪表（或控制器）的通信问题
GPS与控制器的通信协议设计要求定义的信息要简练，只要机器的基本原始数据，数据的汇总分析可以在监控平台进行。这样可以减少传输的信息量，提高通信效率。要特别注意信息的双向传输要采用闭环形式。当GPS向监控系统发送远程控制指令时，监控器系统要将执行后的状态信息返回给GPS，通过GPS返回监控中心，这样才能形成控制的闭环，以便提高监控的可靠性和准确性。
由于网络传输速度的局限，目前进行远程控制大多是对机器的锁车、向机器发出警示（如保养维修提示等）。进行远程遥控操作目前还处于试验阶段。
进行远程控制功能的设计的注意事项：
（一）机器操作的安全。对于正在作业中的机器，禁止远程停车的操作，因为对于正处于危险的环境场地，如在半山坡上作业的机器，突然的停车会引发危险的后果。因此可以通过锁住机器的启动线路，使机器不能在停车后的再次启动。
（二）应能以同样的方式进行解除锁车的操作。
（三）对进行远程操作的人员应该有角色授权管理（对监控平台的要求）。
六、关于防拆和锁车
关于锁车方式的设计。锁和解锁是一对矛盾。锁车分为2个层次，第一层是先进行提示警告。通常是进行锁监控屏幕，并进行提示。第二层是对机器进行锁车，其中可以锁发动机启动回路，锁发动机油门调速系统，锁液压系统（锁住某个阀以便锁住机器的某个动作、限制液压泵的功率等）
关于GPS防拆保护。GPS车载终端兼有防盗报警功能，自身的防拆功能很重要。防拆原理是，利用GPS车载终端与机器仪表（或控制器）之间的通信过程，控制器不停地接收GPS发出的辨别吗。当通信线路被拆断开后，在一定时间内接收不到GPS发出的信息，则判断为被拆，这样就可以做出相应的控制措施。GPS防拆保护和远程控制类似，但防拆保护是自发的，不需要操作员操作。
GPS远程监控系统的监控平台
GPS远程监控管理平台也是GPS远程监控系统重要的一环。GPS远程监控管理平台的主要功能见表2所示.
此外，GPS监控管理平台中还涉及电子地图。GPS监控管理的设计涉及IT网络、通信、管理等方面的内容，本文不详细叙述。
GPS车载终端作为移动机上上的电子设备，选型设计是要重点关注它的工作使用环境条件、特别是电磁兼容方面的技术指标。在远程监控系统的设计中要特别注意控制的安全性。由于GPS在工程机械行业上的应用涉及电子、控制、IT网络、通信、管理等各方面，需要各种专业的人员参与于配合，对技术人员的管理水平以及管理人员的技术素质也提出更高的要求。
参考文献：
[1]《GB 25684.1-2010 土方机械 安全 第1部分：通用要求》
[2]《GBT 22359-2008 土方机械 电磁兼容性》
[3]《JTT 794-2011 道路运输车辆卫星定位系统 车载终端技术要求》
[4]《JTT 796-2011 道路运输车辆卫星定位系统 平台技术要求》
作者简介：
蔡熙明，籍贯：广西玉林市，工作单位：广西玉柴重工有限公司工程机械研究院，岗位：主任设计师。