一种便携式驾驶工况数据采集装置的制作方法

1.本发明属于数据采集装置领域，尤其是涉及一种便携式驾驶工况数据采集装置。


背景技术：

2.车辆结构耐久性是机动车的重要性能，车辆结构耐久性的好坏直接影响车辆寿命的长短，在车辆行驶过程中，车辆的行驶工况是影响车辆结构耐久的主要因素，车辆的测试工况的准确性将直接影响车辆结构耐久的测试结果，由于车辆测试工况的建立需要真实的采集车辆用户的使用工况，设备需安装在真实车辆用户的车辆上才能采集到最直接有效的数据，目前已有的数据采集设备均不是为车辆耐久工况专门开发的设备，体积较大，安装到用户车辆上影响用户的驾驶习惯，且采集功能不全，针对车辆耐久工况需要的一些数据，无法采集。因此，开发一种便携式驾驶工况数据采集装置是有必要的。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明旨在提出一种便携式驾驶工况数据采集装置，用于测试车辆真实使用状态下的使用工况，设备具有车辆启动开机和车辆熄火休眠的功能，避免停车后设备一直处于采集的状态，设备能够实现数据的本地存储和自动把数据上传至云端服务器的功能，端口仅设置能够采集车辆驾驶工况数据的通道，避免设备通道冗余，减少不必要的成本支出，为车辆试验场耐久试验程序和车辆台架耐久试验以及零部件试验提供准确的测试工况，为汽车结构耐久测试的准确性提供支撑。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种便携式驾驶工况数据采集装置，包括箱体本体、连接背板装配体，以及设置在箱体本体内的采集板装配体、主控板装配体、电源板装配体；
6.采集板装配体一端设置有第一连接端口，另一端设置有采集板连接插头；
7.主控板装配体一端设置有第二连接端口，另一端设置有主控板连接插头；
8.电源板装配体一端设置有第三连接端口，另一端设置有电源板连接插头；
9.连接背板装配体设置有分别与采集板连接插头、主控板连接插头、电源板连接插头对应的采集板插座、主控板插座、电源板插座；
10.连接背板装配体用于实现采集板装配体、主控板装配体、电源板装配体之间的连接。
11.进一步的，采集板装配体还包括采集板本体、采集板面板、第一模拟量采集端口、第二模拟量采集端口、第三模拟量采集端口、第四模拟量采集端口、第五模拟量采集端口、第六模拟量采集端口、第七模拟量采集端口和采集板工作指示灯；
12.采集板连接插头通过针脚焊接在采集板本体；
13.采集板本体上设置有模拟量采集模块，第一模拟量采集端口、第二模拟量采集端口、第三模拟量采集端口、第四模拟量采集端口、第五模拟量采集端口、第六模拟量采集端口、第七模拟量采集端口均与采集板本体上设置的模拟量采集模块连接。
14.进一步的，采集板装配体还包括采集板工作指示灯，采集板工作指示灯用于表示采集板装配体的工作状态。
15.进一步的，电源板装配体包括电源板面板、电源板、i/o端口、电源开关按钮、电源重启按钮、4g通讯端口、gps连接串口、电源接口、电池模块、第一散热风扇供电口、第二散热风扇供电口、电源板连接插头；
16.i/o端口用于通过接收车辆的点火信息为设备提供唤醒信号；
17.4g通讯端口通过与4g模块连接为设备提供4g网络，通过4g网络把设备采集到的数据远程传输或者上传至云端；
18.gps模块用于采集当前设备的车辆的gps信息；
19.电源接口一端与电池模块连接，设备外部电源通过电源接口给电池模块供电；
20.电池模块、第一散热风扇供电口、第二散热风扇供电口和电源板连接插头均通过针脚焊接在电源板上，第一散热风扇供电口为第一散热风扇供电，第二散热风扇供电口为第二散热风扇供电。
21.进一步的，电源板装配体还包括电源板工作指示灯和电源板充电指示灯，电源板工作指示灯用于提示电源板装配体是否正常工作，电源板工作指示灯灯亮时说明电源板正常工作，电源板工作指示灯灯不亮时说明电源板工作异常；
22.电源板充电指示灯为红灯时说明正在为电池模块充电，电源板充电指示灯为绿灯时说明电池模块已经充满电。
23.进一步的，主控板装配体包括主控板面板、主控板本体、主控板连接插头、存储硬盘、第一wifi天线接口、开关量采集端口、usb串口、第二wifi天线接口、can数据采集算口、设备调试串口和网线口；
24.主控板连接插头通过针脚焊接在主控板本体上；
25.usb串口和主控板面板上设置的usb串口安装孔接触连接，网线口和主控板面板上设置的网线口安装孔接触连接；
26.第一wifi天线接口和第二wifi天线接口通过与wifi天线本体连接获得外部wifi信号，通过wifi信号为设备提供网络连接；
27.开关量采集端口设置有多路开关量采集通道，通过设置于车辆坐垫上的传感器采集车辆座椅的乘客信息；
28.usb串口用于连接外部移动存储设备，把采集得到的数据直接存储在外部移动存储设备；
29.can数据采集算口设置有两路can fd通道，用于直接采集车辆的两路can信息，避免了只采集一路can信息不能满足信号采集的缺陷；
30.设备调试串口用于和电脑连接对设备进行调试使用；
31.网线口用于设置传感器信息，对设备外部传感器进行配置，还可以通过网线口直接把存储硬盘上保存的数据直接下载至电脑上。
32.进一步的，主控板装配体还包括主控板工作指示灯，主控板工作指示灯闪烁时说明采主控板装配体工作正常；主控板工作指示灯亮绿灯不闪烁时，说明主控板装配体供电正常，未正常工作；主控板工作指示灯不亮时，说明主控板装配体供电异常。
33.一种便携式驾驶工况数据采集装置的使用方法，包括以下步骤：
34.将便携式驾驶工况数据采集装置固定在车辆后备箱或者车辆座舱内；
35.将车身加速度传感器、车辆前轮轴头加速度传感器和车辆后轮轴头加速度传感器分别与第一模拟量采集端口、第二模拟量采集端口、第三模拟量采集端口、第四模拟量采集端口、第五模拟量采集端口、第六模拟量采集端口和第七模拟量采集端口连接，用于采集车身x、y、z三个方向的加速度信号和四个车轮轴头z向加速度信号，便携式驾驶工况数据采集装置的7个模拟量采集串口可以通过连接应变片和拉线位移传感器采集车辆的应变及位移信号的信息；
36.设备中的两路can fd通道与车辆obd接口中的两路can通道连接，通过can通道采集车辆的运行状态，包括车速、esp纵向加速度、esp横向加速度、车辆油门开度、制动踏板行程等信息；
37.开关量采集端口与车内布置的坐垫传感器连接，通过开关量采集端口采集车辆座椅乘客信息；
38.gps模块与gps连接串口连接，通过gps模块采集车辆的经度、维度、高度以及车速等信息；
39.通过4g模块或者wifi实现数据的远程传输和设备的远程操控，并通过远程监控设备的运行状态；
40.车辆acc信号与设备i/o端口连接，设备可根据i/o端口接收到车辆点火或者熄火信号，控制设备的启动和关闭，防止车辆熄火时设备一直工作待机无用的数据，车辆启动电池正极和负极分别与电源接口中的正负极连接，给设备电池供电，待所有传感器、i/o端口和电源连接完毕后即可进行数据采集。
41.相对于现有技术，本发明所述的一种便携式驾驶工况数据采集装置具有以下有益效果：
42.(1)本发明所述的一种便携式驾驶工况数据采集装置，结构简单、体积小，能够在不影响车辆驾驶员对车辆使用习惯的情况下安装在车辆上对车辆使用工况进行采集，该设备具有触发启动功能，可在车辆启动时自动开机，在汽车熄火时自动关机，解决了设备自动开机采集和自动休眠的问题；采集装置设置有存储硬盘，可实现数据的本地存储，还设置有wifi模块和4g模块，可通过wifi或者4g网络传输自动把数据上传到云端，节省了数据拷贝的时间，解决了多样本采集时数据拷贝的不方便性；节省了数据拷贝的时间，本
43.(2)发明所述的一种便携式驾驶工况数据采集装置通用性强，不仅可以用于车辆结构耐久工况数据的采集，还可以用于车辆其他工况数据的采集，本发明所述的一种便携式驾驶工况数据采集装置安装方式简单，可以通过螺栓直接固定在车辆后备箱或者车辆驾驶舱内。
附图说明
44.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
45.图1是本发明所述的便携式驾驶工况数据采集装置的轴测投影图；
46.图2是本发明所述的便携式驾驶工况数据采集装置去除箱体上盖板和右侧板的轴测投影图；
47.图3是本发明所述的便携式驾驶工况数据采集装置箱体的轴测投影图；
48.图4是本发明所述的便携式驾驶工况数据采集装置采集板装配体的轴测投影图；
49.图5是本发明所述的便携式驾驶工况数据采集装置电源板装配体的轴测投影图；
50.图6是本发明所述的便携式驾驶工况数据采集装置主控板装配体的轴测投影图；
51.图7是本发明所述的便携式驾驶工况数据采集装置连接背板装配体的轴测投影图；
52.图8是本发明所述的便携式驾驶工况数据采集装置中的can采集模块电路图；
53.图9是本发明所述的便携式驾驶工况数据采集装置中的gps采集模块电路图；
54.图10是本发明所述的便携式驾驶工况数据采集装置的usb通信模块电路图；
55.图11是本发明所述的便携式驾驶工况数据采集装置的开关量采集模块电路图；
56.图12是本发明所述的便携式驾驶工况数据采集装置的模拟量采集模块电路图；
57.图13是本发明所述的便携式驾驶工况数据采集装置的网络通信模块电路图。
58.附图标记说明：1、箱体本体；2、wifi天线本体；3、采集板装配体；4、主控板装配体；5、电源板装配体；6、连接背板装配体；7、第一散热风扇；8、第二散热风扇；9、箱体左侧板；10、箱体右侧板；11、箱体上盖板；12、箱体后盖板；13、安装支座；14、箱体前盖板；15、箱体把手；16、箱体底板；17、采集板连接插头；18、采集板本体；19、采集板面板；20、采集板手扣；21、第一模拟量采集端口；22、第二模拟量采集端口；23、第三模拟量采集端口；24、第四模拟量采集端口；25、第五模拟量采集端口；26、第六模拟量采集端口；27、第七模拟量采集端口；28、采集板工作指示灯；29、电源板面板；30、电源板；31、电源板手扣；32、i/o端口；33、电源开关按钮；34、电源重启按钮；35、4g通讯端口；36、gps连接串口；37、电源接口；38、电池模块；39、第一散热风扇供电口；40、第二散热风扇供电口；41、电源板连接插头；42、电源板工作指示灯；43、电源板充电指示灯；44、主控板面板；45、主控板本体；46、主控板连接插头；47、存储硬盘；48、主控板手扣；49、主控板工作指示灯；50、第一wifi天线接口；51、开关量采集端口；52、usb串口；53、第二wifi天线接口；54、can数据采集串口；55、设备调试串口；56、网线口；57、连接背板；58、电源板插座；59、主控板插座；60、采集板插座。
具体实施方式
59.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
60.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
61.参阅图1至图7，所述的便携式驾驶工况数据采集装置的主要功能为可以同时采集数字量信号、模拟量信号、gps信号和车辆乘客数量信息，设置了自动启动和休眠触发通道，可以根据车辆启动信号自动启动，还可以根据车辆熄火信号自动休眠，设备具有数据本地存储功能，还可以通过连接4g或者wifi信号实现数据自动上传至云端服务器。
62.参阅图1至图7，所述的便携式驾驶工况数据采集装置由箱体本体1、wifi天线本体2、采集板装配体3、主控板装配体4、电源板装配体5、连接背板装配体6、第一散热风扇7和第二散热风扇8组成；所述的连接背板装配体6通过螺栓固定在箱体本体1的箱体后盖板12上，采集板装配体3通过螺栓固定在箱体本体1上，采集板装配体3上的采集板连接插头17与连接背板装配体6上的采集板插座60插装连接；主控板装配体4通过螺栓固定在箱体本体1上，
主控板装配体4上的主控板连接插头46与连接背板装配体6上的主控板插座59插装连接；电源板装配体5通过螺栓固定在箱体本体1上，电源板装配体5上的电源板连接插头41与连接背板装配体6上的电源板插座58插装连接。所述的wifi天线本体2与主控板装配体4螺纹连接；第一散热风扇7和第二散热风扇8结构相同，第一散热风扇7通过螺栓固定在箱体本体1中的箱体左侧板9上，第一散热风扇7的电源接口与电源板装配体5中的由第一散热风扇供电口39插装连接；第二散热风扇8通过螺栓固定在箱体本体1中的箱体右侧板10上，第二散热风扇8的电源接口与电源板装配体5中的由第二散热风扇供电口40插装连接；第一散热风扇7和第二散热风扇8为便携式驾驶工况数据采集装置提供散热，避免设备温度过高造成设备损坏。
63.参阅图3，所述的箱体本体1由箱体左侧板9、箱体右侧板10、箱体上盖板11、箱体后盖板12、安装支座13、箱体前盖板14、箱体把手15和箱体底板16组成；箱体左侧板9的下端与箱体底板16的左侧通过螺栓连接，箱体右侧板10的下端与箱体右侧板10的右侧通过螺栓连接，箱体左侧板9的上端与箱体上盖板11的左侧通过螺栓连接，箱体右侧板10的上端与箱体上盖板11的右侧通过螺栓连接，箱体后盖板12的上端与箱体上盖板11通过螺栓连接，箱体后盖板12的下端与箱体底板16通过螺栓连接，箱体前盖板14的上端与箱体上盖板11的左侧通过螺栓连接，箱体前盖板14的下端与箱体底板16通过螺栓连接，箱体把手15通过螺栓连接在箱体前盖板14上，安装支座13可通过螺栓安装在箱体左侧板9和箱体右侧板10的下端，也可通过螺栓安装在箱体左侧板9和箱体右侧板10的上端，可根据设备安装的方便性调整安装支座13的位置；箱体底板16为长方形金属板，在箱体底板16的左右两侧的侧面上分别设置有6个螺纹孔；箱体左侧板9和箱体右侧板10结构相同，均为长方形金属板，在外侧设置有用于设备散热的散热筋板，在内测开有圆形孔，供散热风扇通风，并在内侧设置有4个螺纹孔，供散热风扇安装；箱体上盖板11为长方形金属板，在板的上侧设置有用于设备散热的散热筋板；箱体后盖板12为长方形金属板，在内侧设置有用于连接背板装配体6安装的螺纹孔，在外侧设置有用于设备散热的散热筋板；箱体前盖板14为口子形的结构件，设置有用于采集板装配体2、主控板装配体3和电源板装配体4安装的螺纹孔。
64.参阅图4，所述的采集板装配体3由采集板连接插头17、采集板18、采集板面板19、采集板手扣20、第一模拟量采集端口21、第二模拟量采集端口22、第三模拟量采集端口23、第四模拟量采集端口24、第五模拟量采集端口25、第六模拟量采集端口26、第七模拟量采集端口27和采集板工作指示灯28组成；采集板连接插头17通过针脚焊接在采集板18上，采集板18和采集板面板19通过螺栓连接，采集板手扣20通过螺栓固定在采集板面板19上，采集板18上设置有模拟量采集模块，第一模拟量采集端口21、第二模拟量采集端口22、第三模拟量采集端口23、第四模拟量采集端口24、第五模拟量采集端口25、第六模拟量采集端口26和第七模拟量采集端口27结构和功能完全相同，均可为传感器提供3.3v、5v和10v三种供电电压，且可以兼容电阻式加速度传感器和电容式加速度传感器两种类型，第一模拟量采集端口21、第二模拟量采集端口22、第三模拟量采集端口23、第四模拟量采集端口24、第五模拟量采集端口25、第六模拟量采集端口26和第七模拟量采集端口27的后端均与采集板18上设置的模拟量采集模块连接；采集板工作指示灯28用于提示采集板装配体3是否正常工作，采集板工作指示灯28闪烁时说明采集板装配体3正常工作；采集板工作指示灯28亮绿灯不闪烁时，说明采集板装配体3供电正常，未正常工作；采集板工作指示灯28不亮时，说明采集板
装配体3供电异常。
65.参阅图5，所述的电源板装配体5由电源板面板29、电源板30、电源板手扣31、i/o端口32、电源开关按钮33、电源重启按钮34、4g通讯端口35、gps连接串口36、电源接口37、电池模块38、第一散热风扇供电口39、第二散热风扇供电口40、电源板连接插头41、电源板工作指示灯42和电源板充电指示灯43组成，电源板面板29和电源板30通过螺栓连接，电源板手扣31通过螺栓固定在电源板面板29上，i/o端口32通过螺栓固定在电源板面板29上，i/o端口32可通过接收车辆的点火信息为设备提供唤醒信号，电源开关按钮33通过螺栓固定在电源板面板29上，电源重启按钮34通过螺栓固定在电源板面板29上，4g通讯端口35通过与4g模块连接为设备提供4g网络，可通过4g网络把设备采集到的数据远程传输或者上传至云端；gps连接串口36通过螺栓固定在电源板面板29上，通过与gps模块连接采集安装当前设备的车辆的gps信息；电源接口37通过螺栓固定在电源板面板29上，电源接口37的后端与电池模块38连接，设备外部电源可通过电源接口37给电池模块38供电；电池模块38、第一散热风扇供电口39、第二散热风扇供电口40和电源板连接插头41均通过针脚焊接在电源板30上，第一散热风扇供电口39为第一散热风扇7供电，第二散热风扇供电口40为第二散热风扇8供电；电源板工作指示灯42用于提示电源板装配体5是否正常工作，电源板工作指示灯42灯亮时说明电源板正常工作，电源板工作指示灯42灯不亮时说明电源板工作异常；电源板充电指示灯43为红灯时说明正在为电池模块38充电，电源板充电指示灯43为绿灯时说明电池模块38已经充满电。
66.参阅图6，所述的主控板装配体4由主控板面板44、主控板本体45、主控板连接插头46、存储硬盘47、主控板手扣48、主控板工作指示灯49、第一wifi天线接口50、开关量采集端口51、usb串口52、第二wifi天线接口53、can数据采集算口54、设备调试串口55和网线口56组成；主控板面板44和主控板本体45通过螺栓连接，主控板连接插头46通过针脚焊接在主控板本体45上，存储硬盘47通过螺栓安装在主控板本体45上，存储硬盘47的存储容量为64gb～256gb；主控板手扣48通过螺栓固定在主控板面板44上，第一wifi天线接口50、开关量采集端口51第二wifi天线接口53、can数据采集算口54和设备调试串口55均通过螺栓固定在主控板面板44上，usb串口52和主控板面板44上设置的usb串口安装孔接触连接，网线口56和主控板面板44上设置的网线口安装孔接触连接；主控板工作指示灯49闪烁时说明采主控板装配体4工作正常；主控板工作指示灯49亮绿灯不闪烁时，说明主控板装配体4供电正常，未正常工作；主控板工作指示灯49不亮时，说明主控板装配体4供电异常；第一wifi天线接口50和第二wifi天线接口53通过与wifi天线本体2连接获得外部wifi信号，可通过wifi信号为设备提供网络连接；开关量采集端口51设置有4路开关量采集通道，可通过设置于车辆坐垫上的传感器采集车辆座椅的乘客信息；usb串口52可以连接外部优盘，把采集得到的数据直接存储在优盘上，can数据采集算口54设置有两路can fd通道，可以直接采集车辆的两路can信息，避免了只采集一路can信息不能满足信号采集的缺陷；设备调试串口55用于和电脑连接对设备进行调试使用；网线口56用于设置传感器信息，对设备外部传感器进行配置，还可以通过网线口56直接把存储硬盘47上保存的数据直接下载至电脑上。
67.参阅图7，所述的连接背板装配体6主要用于采集板装配体3、主控板装配体4和电源板装配体5之间连接；连接背板装配体6由连接背板57、电源板插座58、主控板插座59和采集板插座60组成；电源板插座58、主控板插座59和采集板插座60均通过针脚焊接在连接背
板57上；连接背板57上设置有用于连接的螺栓孔。
68.车辆结构耐久载荷数据采集装置的使用方法：
69.数据采集时，车辆结构耐久载荷数据采集装置固定在车辆后备箱或者车辆座舱内，车身加速度传感器、车辆前轮轴头加速度传感器和车辆后轮轴头加速度传感器分别与第一模拟量采集端口21、第二模拟量采集端口22、第三模拟量采集端口23、第四模拟量采集端口24、第五模拟量采集端口25、第六模拟量采集端口26和第七模拟量采集端口27连接，用于采集车身x、y和z三个方向的加速度信号和四个车轮轴头z向加速度信号，车辆结构耐久载荷数据采集装置的7个模拟量采集串口可以通过连接应变片和拉线位移传感器采集车辆的应变及位移信号的信息；设备中的两路can fd通道与车辆obd接口中的两路can通道连接，通过can通道采集车辆的运行状态，包括车速、esp纵向加速度、esp横向加速度、车辆油门开度、制动踏板行程等信息；开关量采集端口51与车内布置的坐垫传感器连接，通过开关量采集端口51采集车辆座椅乘客信息；gps模块与gps连接串口36连接，通过gps模块采集车辆的经度、维度、高度以及车速等信息；通过4g模块或者wifi实现数据的远程传输和设备的远程操控，并通过远程监控设备的运行状态；车辆acc信号与设备i/o端口32连接，设备可根据i/o端口接收到车辆点火或者熄火信号，控制设备的启动和关闭，防止车辆熄火时设备一直工作待机无用的数据，车辆启动电池正极和负极分别与电源接口37中的正负极连接，给设备电池供电；待所有传感器、i/o端口和电源连接完毕后即可进行数据采集。
70.同时说明书附图的图8
‑
图13给出了本方案中涉及的can采集模块、gps采集模块、usb通信模块、开关量采集模块、模拟量采集模块和网络通信模块的电路图；
71.can采集模块包括信号发送和信号接收，可通过发送目标信号指令采集相应通道的信息；
72.gps采集模块，主要用于采集gps设备当前的位置、速度等信息，还可通过授时功能实时校准设备时钟时间；
73.开关量采集模块主要用于通过开关量采集端口采集传感器的通断信息；
74.usb通信模块用于与外接u盘连接使用，实现设备存储的扩容；
75.模拟量采集模块包括电源输出模块和信号采集模块，电源输出模块为传感器提供供电；
76.网络通信模块主要用于设备配置是与电脑连接或与路由器连接为设备提供网络通信使用。
77.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
78.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。上述单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件
可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
79.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
80.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。