1.本实用新型涉及车辆检测装置技术领域，尤其涉及一种基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置。
背景技术：2.随着我国交通事业的迅速发展，汽车的普及率逐年上升，汽车的广泛使用在给人们生活带来便捷的同时，对环境造成的影响也越来越严重，尤其是车辆行驶中产生的尾气往往是造成环境污染的罪魁祸首。
3.汽车尾气中含有上百种不同的化学物，主要污染物为碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、含铅化合物、苯并芘及固体颗粒物等。汽车尾气多集中在离地面1米左右的低层面，正处于人的呼吸带附近，对人体健康危害极大。首先，汽车尾气会对人体细胞造成损伤，降低人体免疫力，容易引发呼吸道和心血管系统疾病。其次，汽车尾气中含有大量二氧化碳和氮氧化合物，从而导致温室效应的发生。另外，汽车尾气还会促进酸雨的形成。因此，在车辆中安装可以及时检测车辆尾气排放的装置，有助于减少车辆对环境的影响，及时发现超标车辆，进行修复或报废处理。
4.目前，对于汽车尾气的监测方案经常是通过固定不可变更的装置，对汽车尾气进行固定算法监测和计算，功能单一，不可升级，无法变更。但随着车辆使用年限的上升，装置的不可靠性逐年累加，现有的装置对尾气的监测能力越来越弱化。
技术实现要素：5.本实用新型提供一种基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，用以解决现有技术中汽车尾气的监测装置不可靠性会逐年增加，导致监测能力弱化的缺陷，实现了装置内算法的有效升级，提升了装置的可扩展性。
6.本实用新型提供一种基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，包括：
7.光学传感器，用于采集车辆尾气的光学信号并转化为电压信号输出；
8.数据存储模块，用于根据光学传感器输出的电压信号获得数值信号，还用于存储光学传感器输出的电压信号、数据分析模块输出的数值信号和装置运行状态参数；
9.传输控制模块，用于接受外部控制命令、所述数值信号和所述装置运行状态参数，还用于通过统一诊断服务对所述数值信号、所述装置运行状态参数和所述控制命令进行封装获得统一诊断服务协议数据并向外传输；
10.电源模块，用于向所述装置供电；
11.加密模块，用于在所述传输控制模块向外进行数据传输时，对所述统一诊断服务协议数据进行加解密处理。
12.根据本实用新型提供的一种基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，所述的装置还包括电压转换模块。
13.根据本实用新型提供的一种基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，所述数值信
号包括不透光度、光吸收系数和颗粒物浓度。
14.根据本实用新型提供的一种基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，所述不透光度通过式1计算：
[0015][0016]
其中，n为不透光度，v
real
为实际电压，v
max
为最大电压，v
min
为最小电压。
[0017]
根据本实用新型提供的一种基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，所述光吸收系数通过式2计算：
[0018][0019]
其中，p为光吸收系数，l为标准光程长度，ns为标准光程长度下的不透光度。
[0020]
根据本实用新型提供的一种基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，所述颗粒物浓度通过式3计算：
[0021]
c＝k*nsꢀꢀꢀꢀꢀ
式3
[0022]
其中，c为颗粒物浓度，k为颗粒物浓度与不透光度的比值。
[0023]
根据本实用新型提供的一种基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，所述数据分析模块和数据存储模块设置在微控制器上。
[0024]
根据本实用新型提供的一种基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，所述传输控制模块用于接受外部控制命令，包括：
[0025]
所述的传输控制模块用于接受诊断仪的控制命令，所述的传输控制模块还用于根据诊断仪的控制指令进行参数响应。
[0026]
根据本实用新型提供的一种基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，所述的加密模块支持分组密码算法、杂凑密码算法、序列密码算法和公钥密码算法。
[0027]
根据本实用新型提供的一种基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，所述装置运行状态参数包括装置异常运行日志参数。
[0028]
本实用新型提供的基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，通过设置光学传感器、数据分析模块、数据存储模块、传输控制模块、电源模块和加密模块，当汽车尾气经过车辆排气管时，将会被安装在排气管上的设备光学传感器所捕获。光学传感器将采集的信息交由数据存储模块进行处理，比对，分析。处理后的数据一部分交由数据存储模块进行保存，另一部分交由传输控制模块将数据输出到外部，传输的同时还能保证数据传输的安全性。相较于现有装置，本实用新型采用稳定的采集方法、丰富的通信手段和可靠地传输协议，具备优良的存储性能和运行性能。能够依据法规的更新实现装置的升级，故障检测和监测算法的智能适配。
附图说明
[0029]
为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
[0030]
图1是本实用新型一实施例提供的基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置结构示意图；
[0031]
图2是本实用新型另一实施例提供的基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置结构示意图。
具体实施方式
[0032]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0033]
统一诊断服务(unified diagnostic services，uds)，是诊断服务的规范化标准。包含uds的设备具有在线诊断，重编程设备的能力，能将数据通信分割为各种不同的服务需求，使用统一的格式来进行数据通信。车辆上面凡是具有uds功能的电子设备，都可以与本装置进行交互。下面结合图1描述本实用新型的基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，包括：
[0034]
光学传感器，用于采集车辆尾气的光学信号并转化为电压信号输出；
[0035]
数据存储模块，用于根据光学传感器输出的电压信号获得数值信号，还用于存储光学传感器输出的电压信号、数据分析模块输出的数值信号和装置运行状态参数；
[0036]
传输控制模块，用于接受外部控制命令、所述数值信号和所述装置运行状态参数，还用于通过统一诊断服务对所述数值信号、所述装置运行状态参数和所述控制命令进行封装获得统一诊断服务协议数据并向外传输；
[0037]
电源模块，用于向所述装置供电；
[0038]
加密模块，用于在所述传输控制模块向外进行数据传输时，对所述统一诊断服务协议数据进行加解密处理。
[0039]
本实用新型提供的基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，当汽车尾气经过车辆排气管时，将会被安装在排气管上的设备光学传感器所捕获。光学传感器将采集的信息交由数据分析模块进行处理，比对，分析。处理后的数据一部分交由数据存储模块进行保存，另一部分交由传输控制模块将数据输出到外部，传输的同时还能保证数据传输的安全性。相较于现有装置，本实用新型可以基于现有的uds协议，通过诊断仪等设备进行ota更新，比原有的技术支持的设备，运行的更持久，还能根据法规等做出调整和优化。
[0040]
进一步的，所述的装置还包括电压转换模块，由于光学传感器、数据存储模块、传输控制模块和加密模块需要的工作电压存在不同，因此通过电压转换模块将电源的输入电压转换其余模块正常工作的电压。故电源模块为系统提供所需的总电源，经由分压转换模块为系统提供匹配的电源。
[0041]
进一步的，所述数值信号包括不透光度、光吸收系数和颗粒物浓度。需要说明的是，所述不透光度通过式1计算：
[0042][0043]
其中，n为不透光度，v
real
为实际电压，v
max
为最大电压，v
min
为最小电压。
[0044]
所述光吸收系数通过式2计算：
[0045][0046]
其中，p为光吸收系数，l为标准光程长度，ns为标准光程长度下的不透光度。
[0047]
所述颗粒物浓度通过式3计算：
[0048]
c＝k*nsꢀꢀꢀꢀꢀ
式3
[0049]
其中，c为颗粒物浓度，k为颗粒物浓度与不透光度的比值。
[0050]
进一步的，所述数据分析模块和数据存储模块设置在微控制器上。在本实施例中，微控制器采用车规级芯片，主频高达80mhz，可承受的工作温度范围为-40℃～125℃；内含armtm cortex-m4f，32位cpu。
[0051]
进一步的，所述传输控制模块用于接受外部控制命令，在传输实际的采集数据时，需要有协议层来保证数据传输的可靠性和完整性，在这样的前提下，设备基于uds对数据进行封装，包括：
[0052]
所述的传输控制模块用于接受诊断仪的控制命令，所述的传输控制模块还用于根据诊断仪的控制指令进行参数响应。
[0053]
在本实施例中，传输控制模块根据以下文件进行协议传输：
[0054]
iso14229-1:2013道路车辆统一诊断服务uds规范和要求。
[0055]
iso11898-1:2015道路车辆控制器局域网can第一部分数据链路层和物理信号。
[0056]
iso15031-5:2015道路车辆与外部设备之间与排放相关的诊断通讯第五部分排放相关诊断服务。
[0057]
iso15765-2:2011道路车辆基于控制器局域网can的诊断第二部分网络层服务。
[0058]
iso15765-3:2004道路车辆基于控制器局域网can的诊断第三部分统一诊断服务。
[0059]
在本实施例中，其它模块数据处理可以基于公共常识的软件架构进行开发，uds加入之后能使本装置的数据接口更加抽象化，有利于应用程序模块化。
[0060]
进一步的，所述的加密模块可以对数据进行加解密处理，可支持多种加密算法，以满足不同的应用需求。同时，作为设备的安全认证模块，提供基于互联网隔离的安全硬件认证平台。模块内置了高精度实时时钟和温补时钟晶振，具备多种加密和摘要算法，可以实现数据的可信认证、签名、远程验签、联网双向鉴权、访问权限控制等多种功能，保证了联网设备和记录设备的有效性、唯一性、合法性以及存储、传输、交互的安全性。
[0061]
需要说明的是，在本实施例中，所述的加密模块支持的算法有：
[0062]
分组密码算法：sm1、sm4、sm7、3des、aes；
[0063]
杂凑密码算法：sm3、sha(1/224/256/384/512)；
[0064]
序列密码算法：zuc；
[0065]
公钥密码算法：sm2、rsa1024/2048。
[0066]
进一步的，所述装置运行状态参数包括装置异常运行日志参数，日志可根据相关
的参数命令进行导出，以供电脑端用户查看。
[0067]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0068]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：1.一种基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，其特征在于，包括：光学传感器，用于采集车辆尾气的光学信号并转化为电压信号输出；数据存储模块，用于根据光学传感器输出的电压信号获得数值信号，还用于存储光学传感器输出的电压信号、数据分析模块输出的数值信号和装置运行状态参数；传输控制模块，用于接受外部控制命令、所述数值信号和所述装置运行状态参数，还用于通过统一诊断服务对所述数值信号、所述装置运行状态参数和所述控制命令进行封装获得统一诊断服务协议数据并向外传输；电源模块，用于向所述装置供电；加密模块，用于在所述传输控制模块向外进行数据传输时，对所述统一诊断服务协议数据进行加解密处理；所述数值信号包括不透光度、光吸收系数和颗粒物浓度；所述数据分析模块和数据存储模块设置在微控制器上。2.根据权利要求1所述的基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，其特征在于，所述的装置还包括电压转换模块。3.根据权利要求1所述的基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，其特征在于，所述不透光度通过式1计算：其中，n为不透光度，v
real
为实际电压，v
max
为最大电压，v
min
为最小电压。4.根据权利要求3所述的基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，其特征在于，所述光吸收系数通过式2计算：其中，p为光吸收系数，l为标准光程长度，n
s
为标准光程长度下的不透光度。5.根据权利要求4所述的基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，其特征在于，所述颗粒物浓度通过式3计算：c＝k*n
s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式3其中，c为颗粒物浓度，k为颗粒物浓度与不透光度的比值。6.根据权利要求1所述的基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，其特征在于，所述传输控制模块用于接受外部控制命令，包括：所述的传输控制模块用于接受诊断仪的控制命令，所述的传输控制模块还用于根据诊断仪的控制指令进行参数响应。7.根据权利要求1所述的基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，其特征在于，所述的加密模块支持分组密码算法、杂凑密码算法、序列密码算法和公钥密码算法。8.根据权利要求1所述的基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，其特征在于，所述装置运行状态参数包括装置异常运行日志参数。
技术总结本实用新型提供一种基于统一诊断服务的车辆尾气监测装置，包括：光学传感器，用于采集车辆尾气的光学信号并转化为电压信号输出；数据存储模块，用于根据光学传感器输出的电压信号获得数值信号和存储；传输控制模块，用于接受外部控制命令、数值信号和装置运行状态参数，还用于通过统一诊断服务对数值信号、装置运行状态参数和控制命令进行封装获得统一诊断服务协议数据并向外传输；电源模块，用于向装置供电；加密模块，用于在传输控制模块向外进行数据传输时，对统一诊断服务协议数据进行加解密处理。本实用新型基于现有的UDS协议，通过诊断仪等设备及时对应法规做出调整和优化，具有更强的可扩展性。具有更强的可扩展性。具有更强的可扩展性。
技术研发人员：陆凯锋 沈林强 叶飞虎 徐小倩 田钦
受保护的技术使用者：杭州鸿泉物联网技术股份有限公司
技术研发日：2021.10.14
技术公布日：2022/7/5
