基于物联网模块的混合动力车数据采集系统设计.pdf
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1、第 35 卷 第 2 期2023 年 6 月河南工程学院学报(自然科学版)JOURNAL OF HENAN UNIVERSITY OF ENGINEERING(NATURAL SCIENCE EDITION)Vol.35,No.2Jun.2023 基于物联网模块的混合动力车数据采集系统设计 马宗正1,孙志强1,薛腾飞1,2,孟育博1,张家明1,田浩然1(1.河南工程学院 机械工程学院,河南 郑州 451191;2.中原工学院 机电学院,河南 郑州 451191)摘 要:为实现混合动力车运行过程中数据的采集,基于物联网 ESP8266 型 Wi-Fi 模块,以 STM32F103C8T6 型单片
2、机作为基础控制器,通过对数据采集电路、数据传输程序及数据显示界面的设计,实现了基于 OneNET 物联网平台的数据信息存储与显示。经过实验验证,该系统能够实现数据的远程采集、云端存储,便于数据存储与读取。关键词:数据采集;物联网;混合动力车 中图分类号:TP274 文献标志码:A 文章编号:1674-330X(2023)02-0039-04Design of data acquisition system for hybrid vehicle based on Internet of ThingsMA Zongzheng1,SUN Zhiqiang1,XUE Tengfei1,2,MENG Y
3、ubo1,ZHANG Jiaming1,TIAN Haoran1(1.College of Mechanical Engineering,Henan University of Engineering,Zhengzhou 451191,China;2.School of Mechatronics Engineering,Zhongyuan University of Technology,Zhengzhou 451191,China)Abstract:In order to collect the hybrid vehicle operation data in real time,a dat
4、a acquisition system based on the ESP8266 Wi-Fi module,Internet of Things is designed,whose main controller is STM32F103C8T6 single chip.And the network data transmission is realized based on OneNET IoTs platform by data acquisition circuit design,data transmission programming,and the data display i
5、nter-face design.According to the test,the designed system can reach the long-distance data transmission and cloud storage which can be stored and read easily.Keywords:data acquisition;Internet of Things;hybrid vehicle收稿日期:2022-04-10基金项目:河南工程学院大学生创新创业训练计划项目(202111517037)作者简介:马宗正(1981),男,山东济南人,教授,博士,
6、主要研究方向为车辆节能减排技术。远程监测监控系统通过共享数据资源,可以帮助人们随时监测、调节车辆运行状态1。李连杰2在Spring Cloud Sleuth 的基础上开发了车联网系统,实现了车辆数据的采集、分发和存储。刘远仲等3基于OneNET 云平台和移动端控制系统,实现了车辆内部环境数据的采集和监测。吕亚聪等4通过使用微服务架构,实现了农机车辆运行状态的监控。何真承5基于 CAN 总线技术、4G 通信数据传输技术,完成了汽车在线故障诊断系统的开发,实现了相关数据的采集与存储。邵洋6利用射频识别和导航定位技术,开发了城市车辆管理系统,实现了车辆信息的采集。为实现混合动力车运行过程中数据的采集
7、和存储,本研究设计了混合动力车远程数据采集系统。该系统首先对相关传感器处理电路进行设计,使其能够基于 STM32 单片机进行数据采集与处理,然后将数据基于串口通信传递给物联网模块实现网络传输,最后将相关数据传入云端,在云端平台实现数据的读取与分析。1 1 系统总体结构混合动力车远程数据采集系统主要由数据采集、数据处理、数据传输和数据显示四部分组成。该采集系统主要实现节气门位置、速度及温湿度采集,并通过无线通信的方式将数据传输到物联网平台,实现数据河南工程学院学报(自然科学版)2023 年的监测与存储。系统原理图如图 1 所示。图 1 系统原理图Fig.1 System schematic 2
8、采集系统硬件设计采集系统硬件设计主要包括主控芯片选型、传感器处理电路设计、无线传输模块选型、数据存储模块选型等。2.1 主控芯片选型选择高性能、低功耗的 STM32F103C8T6 型主控芯片处理来自传感器的数据,其工作频率最高可达72 MHz,有充裕的 I/O 接口,方便用户连接外接设备,其 ADC 采集频率最大可达 14 MHz,完全满足控制系统数据采集的要求。2.2 传感器处理电路设计2.2.1 节气门开度数据处理电路一般节气门位置传感器内部为可变电阻,为便于数据采集,可以通过外加电源的形式将节气门的实际开度转化为电信号7。所选用的节气门位置传感器电阻为 2.56.8 k,外加电源电压为
9、 5 V,从而将输出电压控制在 03.3 V,进而采用 STM32F103C8T6 型单片机内自带的 ADC 模块采集节气门位置传感器信号,将模拟信号变成数字信号。节气门位置传感器数据处理电路如图 2 所示。图 2 节气门位置传感器数据处理电路Fig.2 Throttle position sensor data processing circuitry2.2.2 温湿度采集系统设计温湿度数据采集模块采用 AHT10 传感器,采用IIC 通信方式,外部电源为 3.3 V。该传感器具有体积小、功耗低的优点,其电路如图 3 所示。其中,SCL 为IIC 通信模式时钟信号接口,SDA 为 IIC 通
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