柴油车加载减速工况烟度排放测试软件开发

　　北京金铠星科技有限公司致力于大气环境保护，承担了“机动车工况法排放检测”国债项目，和北京理工大学合作，依据DB11/121－2000《柴油车加载减速工况烟度排放标准》和《柴油车加载减速工况烟度检测计算机控制试验规程》，开发了柴油车加载减速工况烟度排放测试软件。该测试软件功能齐全完善，测试流程设计完美，界面友好，操作方便，自动测试，运行平顺，性能稳定，使用的符号和单位规范。

　　1 LUG DOWN 测试软件的功能和特点

　　1.1 全简体中文界面，微软视窗平台

　　该测试软件把各硬件设备有机地集成在一起，微软视窗平台，全简体中文界面，包括测试、标定、预检、设置、提示、录入、报表、查询、锁止、打印、通信等各个方面。为保证测试系统的质量，底盘测功机、不透光烟度计、转速传感器等直接购自德国著名生产厂家的名牌产品。

　　1.2 直接进入排放测试软件

　　主控计算机启动后，不进入Windows O/S 操作系统，直接进入排放测试软件，方便了操作，避免了可能对Windows 操作系统的误操作和其它程序的干扰，提高了使用的安全性。每台设备都设置认证编号，由认证单位输入并锁死，保证了排放测试系统使用的合法性。

　　1.3 界面友好

　　全屏显示，字样醒目，界面设计给人以动感和舒适感。背景画面以淡黄绿色为主，以体现环境保护特点。操作指示和Windows 系统一样，符合操作习惯，图文并茂，形象生动，便于点击。

　　操作提示语句以宋体为主，字体大小选择以醒目为准，字体颜色为清晰的黑色。设备工作状态提示语句在画面正上方通栏红色显示，可使操作员清楚的看到设备、仪器或测试程序的当前工作状态况。误操作提示语句以深蓝色背景出现。参数输入框以淡黄色为背景，以区别于不同的操作方式。测试过程显示参数均以红色凸现，字体粗大，便于操作员观看。鼠标点击框以立体凸现，放在右下角，大小适中，便于操作。

　　计算VelMaxHp 和三点烟度测试界面以黑色圆盘占据大部分淡绿色背景画面，。功率扫描界面中两个白色的坐标图在淡绿色的背景下分别显示出红色的功率和烟度曲线，清晰明目，方便操作。

　　尽可能地采用下拉条的方式。操作员点击下拉条里有关数据源，即可完成该项目的输入或选择。操作简单、方便、准确。

　　1.4 三级密码设置

　　测试软件根据访问的权限和使用的要求，设置了三级密码：北京市环保局级、检查站主任级和操作员级，保证了规范操作。

　　设置了操作人员的姓名和密码输入，限定合法操作员使用，防止他人滥用执法工具。密码的错误输入至多可连续三次，超过三次，系统锁止。

　　设置了设备的操作密码输入。只有键入本台设备的专用操作密码，系统才允许进入主操作菜单。密码的错误输入至多可连续三次。超过三次，系统锁止。

　　对于可更改参数表，北京市环保局和检查站主任都可访问，但访问的对象不同。输入北京市环保局密码后，可更改参数表全部显示，有权修改所有参数。输入检查站主任密码后，只有有权修改的参数框显现。

　　统计报表和日常运行日志具有密码保护，有关人员才可进入查看。

　　1.5 系统锁止和解锁

　　为保证排放检测的有效性，当计算机时钟被调校，设备在预热中，设备的标定超出有效期，设备没有通过标定，设备没有通过自检，检测场地环境温度过高，检测站认证不合格时，检测系统锁止，不允许进入排放检测程序。发生锁止情况不同，锁止方式不同，解锁方式也不同。

　　1.6 安全操作保证

　　排放测试时，一定要保证底盘测功机的举升器处于落下状态时，才能在转鼓上运行车辆。否则，有可能造成人员伤害、设备和车辆的损坏。为此设置了当被检车辆驶上底盘测功机后，只有点击【落下举升器】按钮，程序才能往下运行的功能。

　　当转鼓速度不为零时，为防止误点击【升起举升器】按钮，软件设置了【升起举升器】按钮失效功能。

　　既使点击该按钮，举升器仍处于落下状态。

　　软件具有一系列的安全操作提示。对于关键操作步骤，若操作不规范，不能进行下一步操作。

　　1.7 详尽的提示和帮助功能

　　设置了详尽的误操作提示语句。任何操作只要有误，均出现清晰明目的提示框，指示操作人员应该怎样正确操作，然后自动恢复到误操作前的状态，以重新操作，方便了操作人员使用，提高了检测效率。

　　在操作程序中，有许多车辆预检和车辆信息录入项目，为做到不漏检漏录，除显示提示语句外，还采用字体变色办法，检查或录入过的项目字体颜色改变反差很大，操作员很容易进行补检或补录。

　　设置了启动车辆散热器冷却风机提示语句，以保证测试时发动机能正常工作。

　　设置了“帮助文件”，给操作人员以明确和详尽的操作步骤和故障诊断等方面的提示，图文并茂。操作人员在必要时可清楚的了解操作步骤、故障原因及其排除方法。

　　设置了设备、仪器、检测程序和被检车辆工作状态的实时提示，操作员可实时了解它们的工作状态。

　　一旦哪方面出了问题，便于及时采取相应的处理措施。

　　1.8 可更改参数表、数据域摘要和检测顺序号设置

　　可更改参数表分成“可更改参数”、“系统设定值类型”和“密级”三类。有关人员可访问和修改可更改参数。

　　“数据域摘要与格式”分成“系统管理功能”、“日常摘要记录”和“每次试验参数” 三类，数据记录规范，符合规定要求。

　　检测顺序号自动累加，每检测一辆车，顺序号自动加1，每年清零1 次。

　　1.9 联网数据库和单机数据库

　　本软件具有联网数据库和单机数据库双重功能。

　　使用网络功能可以同车辆信息公共数据库（VID）连接，使用VID 中的车辆信息，以保证操作员正确操作和提高检测效率，便于车辆管理机构对检测工作和车辆排放状况的管理。

　　考虑到网络故障和某些汽车排放检测部门目前尚不具备网络化管理的情况，本软件具有单机数据库使用功能，把被检测车辆的信息和检测结果都存储在本地计算机上。

　　联网使用或单机使用可在“设备设置”界面里选择。

　　数据库结构根据环保局的统一规定设计。检测数据可按照车主信息/车辆信息/检测结果/检测顺序号查询。

　　具有本机数据库的信息7 次备份功能。以防止由于对数据库的误操作造成数据的丢失。备份超过7 次，自动覆盖第一次的备份内容。可根据检测站的使用要求增加备份次数。

　　测试数据可A 盘和活动硬盘保存。

　　日常运行日志的内容包括被试车辆信息，检测过程参数，寄生功率检测参数，加载滑行检测参数等，便于对检测过程监控。

　　车辆信息录入时，以车牌号为关键字对数据库查询，查询到的信息自动填写到车辆信息表中，提高了检测效率。调出被试车辆信息后，有些数据需要更新，如里程表读数、车辆所有权的变更等，可在车辆信息表中直接更改。

　　被试车辆信息自动添加到数据库中。

　　可按年、月和日查看和打印检测统计报表。

　　具有实时时钟和日历。每次与中央数据库通信时，保持测试系统的时间和日期与中央数据库一致，避免人为修改检测时间和日期的行为。

　　1.10 车辆车牌号灵活输入

　　对于还没上牌照的车辆，“车辆车牌号”输入一栏输入“新车”即可。在检测报告里，车辆牌照号一栏打印出“新车”字样。车牌号输入不受位数/阿拉伯数字/英文字母大小写/汉字的限制。

　　1.11 设备和仪器自检

　　在进行测试之前，先对底盘测功机、烟度计、网络服务器进行自检，确保它们都已经接通了电源和气源、已和本控制软件连接妥当、已可正常工作。

　　一旦某一设备不在正常工作状态，软件立即弹出提示框，提示操作员对该设备进行相应地检查，及时采取维护措施，直到该设备或仪器能正常工作后，程序才能继续运行。

　　1.12 设备标定

　　具有设备和仪器标定时间的提示功能，以对底盘测功机、烟度计等设备定期标定，保证测试的有效性和测试数据的准确性。对每一设备设置了具体的标定限定时间，并将其标定时间写入注册表。每次启动操作程序，软件会自动检查其标定时间是否超过期限，若任一设备标定的限时过期，程序不能继续运行。每一设备的标定限期，用户是不可变动的。

　　底盘测功机压力计标定、转速传感器标定、加载滑行测试、寄生功率测试、变载荷测试、烟度计标定所需的装置、标定步骤、标定方法、标定判据齐全，程序化操作，简便易行。

　　1.13 检测过程实时监控

　　在检测过程中，对通信、发动机转速、所需最小功率和转鼓表面切向力实时监控。

　　通信状况监控的目的是：保证数据正常传输，测试数据有效，提高检查效率。一旦通信失常，测试中止。发动机转速监控的目的是：在最大功率点使发动机额定转速落在要求的范围内，保证发动机状况调整良好。若发动机转速超差，则检测报告结果显示为“不合格”。所需最小功率监控的目的是：保证发动机、传动系和制动器工作状态调整良好，加速踏板踩到底。转鼓表面切向力监控的目的是：保证安全测试，一旦表面切向力，迅速减少PAU 励磁电流。

　　当通信错误或发动机转速、表面切向力和所需最小功率之一超差时，测试界面连续闪现警告提示。

　　1.14 发动机转速信号预判断

　　为判断测取的发动机转速信号是否正确，设置了发动机怠速转速信号正确与否判断界面。若发动机的怠速转速不在正常范围内，需调整发动机转速计的安装。

　　1.15 与车速成线性关系的小负荷轮边功率设定功能

　　可方便做到小负荷轮边功率设定与车速成线性关系，据此可作为获得计算VelMaxHp 的依据。在设定的小负荷轮边功率情况下，车速可快速增加，直至轮边功率和设定值相等并迅速稳定。

　　小负荷轮边功率设定值范围为0～10kW。考虑到柴油车额定功率广泛的覆盖范围，设置了功率值设定输入框，以适应大、中、小型的柴油车的需要，方便用户选用。小负荷轮边功率值设定缺省值为：在70km/h车速时，设定值为10 kW，方便用户操作，提高检测效率。

　　1.16 实测最大轮边功率和真实VelMaxHp 预判断

　　功率扫描过程中获得最大轮边功率和真实VelMaxHp 后，立即分别和所需最小功率和发动机额定转速相比较。若实测最大轮边功率与所需最小功率相差± 5％以上或真实VelMaxHp 与发动机额定转速相差± 5％以上，给出本次测试无效的提示，以保证烟度排放的正确测试。

　　1.17 底盘测功机是否能满足车辆测试的判定

　　在对PAU 加载之前，根据输入的发动机额定转速和额定功率，自动计算转鼓表面可能承受的最大切向力和PAU 需提供的最大功率容量，和底盘测功机5min 的最大吸收功率相比较，以判定底盘测功机能否满足车辆测试要求，保障底盘测功机的安全使用和正常的烟度测试。

　　1.18 功率快速扫描

　　在轮边功率扫描过程中，发动机处于全负荷状态。若此过程持续时间较长，被试车辆会产生剧烈颠簸，妨碍安全测试。同时发动机迅速过热，冷却液溢出，影响发动机使用寿命。因此加快功率扫描速度，迅速测定最大轮边功率和相应的发动机转速至为重要。

　　通过不同控制方式和调节参数的优化组合应用，实现功率快速扫描，做到车辆和发动机平稳工作。轮边功率的快速扫描不会造成最大轮边功率和相应的发动机转速测定的误差。

　　在轮边功率扫描过程中，同时实时显示轮边功率－车速曲线和排放烟度－发动机转速曲线。操作员据此可清楚了解功率扫描过程和烟度排放情况。纪录真实VelMaxHp 和真实MaxHp。

　　设置了扫描结束时转鼓速度与实际VelMaxHp 比值的输入框，以利于对车辆进行缺陷判断。操作员不进行此项操作时，缺省值是20％。

　　1.19 快速烟度排放测试

　　在保证烟度排放测试数据可靠的情况下，快速烟度排放测试应用的措施有：功率扫描过程和烟度排放测试过程实现无缝连接；功率扫描结束后，自动控制使之迅速加速到实际VelMaxHp 并迅速稳定；充分利用底盘测功机的强大速度调节及其稳定功能；合理设计转鼓速度调节步长和速率，满足转鼓速度变化率不超过2km/h/s 的要求；合理设计转鼓速度稳定时间；有效地控制了测试过程中车辆的剧烈振动和颠簸，使车辆运转平稳，采集数据有效，避免重复测试；在VelMaxHp、90％VelMaxHp 和80％VelMaxHp 测试之间实现无缝连接；三点烟度排放测试不进行界面切换；应用自由减速模式和底盘测功机速度控制模式使PAU 和车辆快速卸载。

　　1. 20 试过程参数实时记录、显示、存储和排放状况自动判定

　　测试过程中，实时记录的参数有：车速、真实VelMaxHp、最大轮边功率、三点烟度排放数据、功率修正系数、转鼓速度与真实VelMaxHp 的比值、工况检测起止时间等。实时显示的参数有：车速、发动机转速、最大轮边功率。测试终止时显示的参数有：车速、真实VelMaxHp、修正的最大轮边功率、排放结果数据和判定结果。

　　被检车辆的信息及其测试结果自动存储到三个文件中：检测报告文件，检测统计报表文件，日常运行日志文件。

　　自动进行排放限值查询和排放结果判定。只当三点烟度检测都合格、真实VelMaxHp 和修正的最大轮边功率不超差，烟度排放检测才合格。两种烟度示值。

　　1.20 合理的测试流程设计

　　对测试流程进行了合理设计。原则是：满足排放测试标准要求；保证测试过程的顺序性和连续性，设备工作的正常性，质量控制的保证性，操作的方便性和安全性，管理的方便性，数据流的合理性，控制信号的传输性；提高检测效率；资源合理配置；其它功能的兼顾性等。

　　依据上述流程设计原则，统筹兼顾，合理设计了LUG DOWN 烟度排放检测流程，使得排放检测过程流畅自然，一气呵成。

　　1.21 自由加速烟度检测

　　对于不适于加载减速工况烟度排放检测的柴油车辆，可进行自由加速烟度排放检测。

　　1.22 打印

　　在显示数据的界面设置了屏幕打印按钮，可进行屏幕打印。显示数据界面包括底盘测功机寄生功率测试、加载滑行测试、变载荷测试、压力计标定、转速传感器标定、烟度计标定等界面。

　　检测报告设计规范，一页打印、满页打印。检测数据和判定结果以表格方式给出，清晰明目。

　　按照坐标输出打印方式设计，能够在一页中输出完整的报表，适应各种打印机。报表布局合理，栏目完整。

　　1.23 具有培训模式

　　设置培训模式，用于培训实习操作员和排放测试过程的演示。输入特定的操作密码，即可进入培训模式。

　　在培训模式下，本测试系统不与中央数据库连通，被试车辆的信息和检测结果不存入中央数据库/本机数据库/日常运行日志中，打印的是加有“培训”字样的非正式检测报告，且只打印一份。检测报告的其它内容和正式检测报告相同。

　　1.24 测试过程自动化

　　本测试系统完全做到排放测试流程顺序化，测试设备质量保证可靠化，测试过程自动化，测试数据和判定结果准确化，操作简便化，车辆检测连续化，设备占有资源优化配置化，车检管理方便化。

　　1.25 升级和维护方便

　　测试系统基于模块化结构开发。测功机自检、测功机标定和测试、烟度计自检、烟度计标定、通信、参数设置、密码设置、修正系数计算、系统锁止和解锁、网络数据库、本机数据库、报表、运行日志、打印、培训模式、测试过程及其监控各自独立的成为一个模块，通过逻辑连接成为一个有机的整体，消除了各个功能的相互干扰，各个模块数据共享，使得软件的维护和升级十分方便。例如：标准限值有变动，只修改标准限值模块即可；测试方法改变，只改动工况测试过程模块即可；换用其它烟度计，只改动通信模块即可。改动部分不影响其它成熟部分，使得整体测试软件容易成熟，缩短程序升级时间，软件维护和升级十分方便。

　　如用户需要，可把几种工况检测软件（ASM、LUG DOWN、VMAS）方便的集成在一起。

　　2 结论

　　北京金铠星科技有限公司和北京理工大学联合开发的“柴油车加载减速工况烟度排放（LUG DOWN）测试软件”完全满足北京市地方标准DB11/121－2000《柴油车加载减速烟度排放标准》、北京市环保局颁发的《柴油车加载减速工况烟度排放检测计算机控制试验规程》和“简易工况法设备认证技术条件－柴油车加载减速烟度排放检测设备”的要求。测试软件通过了北京市环保局的环保型式认证、质量技术监督局的计量认证和国债项目鉴定，已在检测站使用，受到了用户的赞誉，为北京市大气质量的改善做出了贡献。