CN109341816B - 特种车辆非接触式油量实时监测定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，通过多个超声油位传感器检测各个油箱的油量数据，经控制模块计算处理；通过北斗定位模块检测车辆位置数据，经控制模块运算处理后，和油量信息一并经专用网络传输至自主开发的远程监控中心，生成车辆综合信息。本发明通过设置多个超声油位传感器准确检测剩余油量，并通过北斗定位模块的运用，实现了定位系统的完全自主化。本发明还通过专用无线传输模块和专网节点的设置，实现了数据传输的安全性和保密性，通过自主开发远程监控中心，实现了整个检测与定位仪的独立性、便捷性、针对性和实用性；对特种车辆油量检测和定位具有深远意义。

Description

特种车辆非接触式油量实时监测定位系统

技术领域

本发明属于测量设备领域，具体涉及一种特种车辆非接触式油量实时监测定位系统。

背景技术

特种车辆为了尽可能的携带较多的燃油，同时避免燃油过分集中，其油箱采用多个油箱，并且将油箱布置在车辆底盘的各个空间内，各相邻油箱之间运用液体容器连通器的原理采用油管进行连通，使油箱连通成为左侧油箱组和右侧油箱组，由于左、右两组油箱处于同一个水平面上，原厂设计每组油箱在车尾部油箱各设置一个电容油位传感器来检测油箱的剩余总油量，并通过仪表刻度盘显示出来，方便驾驶员知悉。指挥中心对各个特种车辆的燃油剩余情况和续航能力并不知情，只能通过联系驾驶员了解。但在实际使用过程中油箱组很少处于水平面上，特别是在上、下坡路面或者行驶状态的颠簸状况下，仅靠测量车尾部两个油箱的液位高度来计算整个油箱油量就会产生较大的误差。使驾驶员对车辆的续航能力产生错误判断，从而影响了装备的使用效率。同时，由于指挥中心对各个特种车辆的位置、剩余油量以及续航能力不能实时准确的掌握，对各个特种车辆的指挥造成很大的影响，严重制约行动计划的精准性。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统。

发明内容

本发明的目的在于提供特种车辆非接触式油量实时监测定位系统以至少解决目前特种车辆剩余油量检测不准确、数据传输不及时的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，包括：

油量检测定位系统，所述油量检测定位系统用于采集车辆位置信息和油箱剩余油量信息，并对所述车辆位置信息和所述油箱剩余油量信息进行处理并显示出来；其中所述油箱剩余油量信息通过与特种车辆油箱对应设置的超声油位传感器来采集；

数据传输网络，所述数据传输网络用于将所述油量检测定位系统检测到的信息传输至远程监控中心；

远程监控中心，所述远程监控中心用于接收数据传输网络传输过来的所述信息，并对所述信息进行处理后传递给用户。

如上所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，优选，所述油量检测定位系统包括超声油位传感器、北斗定位模块、控制模块、显示模块和供电模块，所述超声油位传感器位于汽车油箱的外表面底部，所述北斗定位模块位于车辆驾驶室工作台内；所述超声油位传感器和所述北斗定位模块均通过数据接口与所述控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与所述显示模块连接；所述供电模块与所述控制模块的输入端连接，并通过所述控制模块向所述超声油位传感器、所述北斗定位模块和所述显示模块供电。

如上所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，优选，所述数据传输网络包括专用无线传输模块和专网节点，所述专网节点为无线节点车，多个所述无线节点车间隔分布形成一个无线传输网络，所述专用无线传输模块与所述控制模块的输出端连接，便于所述专用无线传输模块通过所述无线传输网络将所述油量检测定位系统的数据传输至所述远程监控中心。

如上所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，优选，所述数据传输网络设置有备用网络，所述备用网络包括GPRS无线传输模块和GSM网络。

如上所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，优选，所述GPRS无线传输模块的前端设置有加密模块，所述加密模块位于所述控制模块的后端，用于对数据进行加密处理，预防信息泄密。

如上所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，优选，所述远程监控中心包括数据库服务器、WEB服务器和用户客户端，所述数据库服务器与所述WEB服务器通过内网接入所述数据传输网络并接收所述数据传输网络传送过来的油量信息和车辆定位信息数据，对数据进行处理后输出至用户客户端。

如上所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，优选，所述数据库服务器设置有远程监控中心管理系统，所述远程监控中心管理系统包括：

系统管理子系统，所述系统管理子系统包括资源管理模块、权限管理模块、角色管理模块和用户管理模块，分别用于对系统资源、访问权限、角色和用户信息进行管理；

基本信息管理子系统，所述基本信息管理子系统包括车辆综合信息管理模块和车辆综合信息查询模块，用于车辆综合信息的管理和查询；

数据管理子系统，所述数据管理子系统包括油料数据报表模块、油料数据分析模块和油料数据查询模块，用于对获取的油料数据进行分析处理，生成报表形式，供用户查询调取。

如上所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，优选，所述控制模块为单片机，用于对检测数据进行计算、处理与控制；所述显示模块为数字显示屏。

如上所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，优选，所述专用无线传输模块为车载电台。

如上所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，优选，所述特种车辆油箱包括有多个，多个所述油箱之间包括采用连通器原理互相连接，所述超声油位传感器数量与所述油箱个数相同。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：

本发明在每个油箱外部加装一个超声油量传感器，不仅大大提升了油量检测的精度，而且不破坏现有装备的任何部件，省时省力，准确性高，施工难度低；开发北斗定位模块的应用，采用我国自主产权的北斗定位系统，确保定位安全性和位置信息的保密性，避免失泄密问题的发生；自主开发远程监控平台软件，独立性、便捷性、针对性和实用性强；运用专用网络传输数据，专网无线传输采用车载电台，通过无线节点车，实现远距离无线网络数据传输，保密性强，有效避免了失泄密问题的发生。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书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。其中：

图1为本发明实施例的超声油量传感器位置分布示意图；

图2为本发明实施例的车载终端油量检测与车辆定位系统示意图；

图3为本发明实施例的油耗检测算法程序流程图；

图4为本发明实施例的远程监控中心系统示意图；

图5为本发明实施例的远程监控中心管理系统功能模块图。

图中：11、左前油箱；12、左中油箱；13、左后油箱；14、左后立油箱；15、右前油箱；16、右中油箱；17、右后油箱；111、左前加油口；131、左后加油口；141、左侧电容油位传感器；151、右前加油口；171、右后加油口；172、右侧电容油位传感器；21、1号超声油位传感器；22、2号超声油位传感器；23、3号超声油位传感器；24、4号超声油位传感器；25、5号超声油位传感器；26、6号超声油位传感器；27、7号超声油位传感器；3、RS485接口；4、北斗定位模块；5、控制模块；6、显示模块；7、特种车辆；8、专用无线传输模块；9、专用无线数据网络；10、RS232接口；18、数据库服务器；19、WEB服务器；20、专网节点；141、PC客户端；142、平板电脑客户端；143、手机客户端。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

如图1-图5所示，根据本发明的具体实施例，本发明提供一种特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，包括：油量检测定位系统、数据传输网络和远程监控中心。其中，图1为本发明实施例的超声油量传感器位置分布示意图；图2为本发明实施例的车载终端油量检测定位系统示意图；图3为本发明实施例的油耗检测算法程序流程图；图4为本发明实施例的远程监控中心系统示意图；图5为本发明实施例的远程监控中心管理系统功能模块图。

油量检测定位系统，油量检测定位系统包括超声油位传感器、北斗定位模块4、控制模块5、显示模块6和供电模块。本实施例中以特种车辆7为例，如图1所示，为本发明实施例的超声油位传感器位置分布示意图，该特种车辆7共有7个油箱，左侧四个油箱和右侧三个油箱分别用连通器原理互相连接，形成左油箱组和右油箱组，油箱在同一个水平面，左后立油箱14底部突出油箱组水平面的底部，便于储存更多的油料。左油箱组包括左前油箱11、左中油箱12、左后油箱13、左后立油箱14；右油箱组包括右前油箱15、右中油箱16和右后油箱17。超声油位传感器设置有多个，并分布于特种车辆7上述各个油箱的外表面底部，且与各个油箱一一对应设置，用于采集各对应油箱剩余油量信息；控制模块5对采集的油量信息计算处理后，通过显示模块6显示出来。

具体地，上述的左前油箱11外表面底部布置有1号超声油位传感器21；左中油箱12外表面底部布置有2号超声油位传感器22；左后油箱13外表面底部布置有3号超声油位传感器23；左后立油箱14外表面底部布置有4号超声油位传感器24；右前油箱15外表面底部布置有5号超声油位传感器25；右中油箱16外表面底部布置有6号超声油位传感器26；右后油箱17外表面底部布置有7号超声油位传感器27。上述7个超声油传感器与控制模块5之间通过RS485接口3进行连接。进一步地，因左油箱组和右油箱组均为连通器结构，故在左前油箱11上设置有左前加油口111，用于油量过低时左油箱组加油使用；在右前油箱15上设置有右前加油口151，在右后油箱17箱体上设置有右后加油口171，用于油量过低时右油箱组加油使用。另外由于左油箱组相较于右邮箱组增设有左后立油箱14，故在左后油箱13上设置左后加油口131用于左油箱组油量过低时加油使用，在左油箱组和右油箱组均设置两个加油口，可以实现快速加油。上述的左后立油箱14和右后油箱17的箱体上均分布有原出厂自带的左侧电容油位传感器141和右侧电容油位传感器172。本发明采用在每个油箱上加装一个超声油位传感器，极大程度的克服了因车辆停放地面的倾斜度、行使状态的颠簸程度而测量不准确的缺点，不仅大大提升了油量检测的精度，而且不破坏现有装备的任何部件。

北斗定位模块4用于实时检测特种车辆7的位置信息，并通过控制模块5处理后，通过显示模块6显示出来。现有普通车辆的定位多采用民间通用的GPS定位方式，因为是外国控制的技术，不利于实现装置的完全自主产权。如图2所示，为本发明实施例的车载终端油量检测与车辆定位系统示意图，本发明采用我国自主产权的北斗定位模块4，使用北斗定位系统进行定位操作；本实施例中，北斗定位模块4和超声油位传感器共同连接在控制模块5，控制模块5连接特种车辆7驾驶室内的显示模块6，专用无线传输模块8位于特种车辆7的驾驶室内，用于特种车辆7与远程监控中心的无线通讯。同时，控制模块5与专用无线传输模块8之间通过RS232接口10进行连接，便于远程监控中心对特种车辆7油量及位置信息的实时监控。在本发明的实施例中，控制模块5选用单片机，将检测的油量数据和北斗定位模块4的定位数据，经单片机计算、处理与控制后，实时显示在驾驶室内的显示模块6上。在本实施例中，显示模块6选用一块5.6寸的数字液晶显示屏，便于实时显示特种车辆7信息；控制模块5、显示模块6和专用无线传输模块8与供电模块连接，在本发明的实施例中，供电模块采用特种车辆7原有供电系统，这样既降低了改造成本，使整个监测定位仪器重量不足3公斤，也使特种车辆7整体重量基本没有增加(特种车辆一般在40吨左右，而监测定位仪器不足3公斤，安装本发明的监测定位仪器后，特种车辆7的整体重量变化非常微小，可以忽略不计)，提升了改造效率。

本发明通过在每个油箱外部的底面设置一个超声油位传感器，可以精确测量每个油箱内剩余油量，结合北斗定位模块4将特种车辆7位置信息和剩余油量信息实时传递给控制模块5。

如图3所示，为本发明实施例的油耗检测算法程序流程图。控制模块5利用油耗检测算法程序进行特种车辆7油耗计算，具体为：

(1)、由连续两次读取的北斗定位仪的地理位置坐标(α₁，β₁)和(α₂，β₂)计算Δα＝α₂-α₁，Δβ＝β₂-β₁；

(2)、由Δα、Δβ计算出地面两点的(弧线)距离ΔL；

(3)、累加多次ΔL的计算结果，得到一定时间段内(如30秒或2分钟等，视情设定)车辆行驶的里程ΔL＝∑ΔL_i及消耗的油量ΔQ；

(4)、由ΔQ和ΔL计算得到百公里耗油量，即设定时间段内的油耗。

数据传输网络，数据传输网络包括专用无线传输模块8和专网节点20，专用无线传输模块8采用车载电台，专网节点20采用无线节点车，专用无线传输模块8与控制模块5通过RS232接口10连接，便于将特种车辆7的油量检测定位系统和车辆定位系统内的控制模块5计算出来的油量数据和位置数据通过专用无线数据网络9进行远距离传输给远程监控中心；无线节点车包括通讯车和节点车，通讯车和节点车之间有线连接，在近距离的情况下，间隔的无线节点车通过5G微波互相连接；在间隔距离比较远时，无线节点车通过卫星相互连接，通过采用专用无线传输模块8和专网节点20，使特种车辆7在实现数据远距离传输的同时，确保了数据的安全和保密性，避免了失泄密问题的发生。为了弥补无线传输网络的组建受任务限制的弊端，数据传输网络设置有备用网络，备用网络包括GPRS无线传输模块和GSM网络；在备用网络的前端设置有加密模块，通过设计的加密算法对数据进行加密处理，预防信息泄密。

远程监控中心，如图4所示为本发明实施例的远程监控中心系统示意图，远程监控中心包括数据库服务器18、WEB服务器和用户客户端。数据库服务器18通过管理局内网接入数据传输网络，接收特种车辆7运行过程中专用无线传输模块8传送过来的油量信息和车辆定位信息等数据，经过数据库服务器18内置应用软件的解析处理后输出至用户客户端。

如图5所示，数据库服务器18内设置有远程监控中心管理系统，远程监控中心管理系统包括：系统管理子系统、基本信息管理子系统和数据管理子系统。

系统管理子系统，系统管理子系统包括资源管理模块、权限管理模块、角色管理模块和用户管理模块。资源管理模块用于对系统资源进行管理，权限管理模块用于对不同用户的访问权限进行管理，角色管理模块用于对用户进行角色分类，从而进行管理，用户管理模块用于通过用户名和密码对使用者信息进行分类管理。

基本信息管理子系统，基本信息管理子系统包括特种车辆7综合信息管理模块和特种车辆7综合信息查询模块，用于特种车辆7综合信息的管理和查询。

数据管理子系统，数据管理子系统包括油料数据报表模块、油料数据分析模块和油料数据查询模块。数据管理子系统用于对获取的油料数据进行分析处理，生成报表形式，供用户查询调取。

本发明实施例的远程监控中心通过管理局的内部网络接入到专用网络，从而接收特种车辆7运行过程中专用无线传输模块传送过来的瞬时油耗量、累计油耗量、特种车辆7定位信息等数据，数据经WEB服务器19传输至数据库服务器18，经过应用软件的解析处理后输出至用户客户端，用户客户端包括PC客户端141、平板电脑客户端142或手机客户端143。用户经用户客户端登录指定网页通过身份验证后，可以查询车辆综合信息，使远程监控中心对各特种车辆的情况有进一步的了解，为精准指挥创造了条件和可能性。

实施例2

为了降低数据库服务器18的负荷，在用户客户端包括PC客户端141、平板电脑客户端142或手机客户端143上安装有专用的客户端软件，在查询车辆综合信息时，用户登录客户端软件，客户端软件调用数据服务器18的油量和位置相关数据，进行处理后，实现对各特种车辆的情况精准掌握，其他实施步骤与实施例1相同，在此不再赘述。

综上所述，本发明的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统通过设置多个超声油位传感器准确检测剩余油量，不仅大大提升了油量检测的精度，而且不破坏现有装备的任何部件，省时省力，准确性高，施工难度低；通过北斗定位模块的运用，实现了定位方式完全自主化的要求，确保定位安全性和位置信息的保密性，避免失泄密问题的发生；通过专用无线传输模块和专网节点的设置，实现了数据传输的安全性和保密性，有效避免了失泄密问题的发生；通过自主开发远程监控中心，实现了整个检测与定位仪的独立性、便捷性、针对性和实用性，对特种车辆剩余油量检测和车辆定位具有深远意义。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (7)

1.一种特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，其特征在于，所述监测定位系统包括：

油量检测定位系统，所述油量检测定位系统用于采集车辆位置信息和油箱剩余油量信息，并对所述车辆位置信息和所述油箱剩余油量信息进行处理并显示出来；其中所述油箱剩余油量信息通过与特种车辆油箱对应设置的超声油位传感器来采集；

数据传输网络，所述数据传输网络用于将所述油量检测定位系统检测到的信息传输至远程监控中心；

远程监控中心，所述远程监控中心用于接收数据传输网络传输过来的所述信息，并对所述信息进行处理后传递给用户；

所述油量检测定位系统包括超声油位传感器、北斗定位模块、控制模块、显示模块和供电模块；

所述数据传输网络包括专用无线传输模块和专网节点，所述专网节点为无线节点车，多个所述无线节点车间隔分布形成一个无线传输网络，所述专用无线传输模块与所述控制模块的输出端连接，便于所述专用无线传输模块通过所述无线传输网络将所述油量检测定位系统的数据传输至所述远程监控中心；

所述远程监控中心包括数据库服务器、WEB服务器和用户客户端，所述数据库服务器与所述WEB服务器通过内网接入所述数据传输网络并接收所述数据传输网络传送过来的油量信息和车辆定位信息数据，对数据进行处理后输出至用户客户端；

所述控制模块可利用油耗检测算法程序进行特种车辆的油耗计算，经过所述油耗计算可最终得到设定时间段内的油耗；

所述特种车辆油箱包括有多个，多个所述油箱之间包括采用连通器原理互相连接，所述超声油位传感器数量与所述油箱个数相同，并且，所述超声油位传感器与各个所述油箱一一对应设置。

2.如权利要求1所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，其特征在于，所述超声油位传感器位于汽车油箱的外表面底部，所述北斗定位模块位于车辆驾驶室工作台内；所述超声油位传感器和所述北斗定位模块均通过数据接口与所述控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与所述显示模块连接；所述供电模块与所述控制模块的输入端连接，并通过所述控制模块向所述超声油位传感器、所述北斗定位模块和所述显示模块供电。

3.如权利要求1所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，其特征在于，所述数据传输网络设置有备用网络，所述备用网络包括GPRS无线传输模块和GSM网络。

4.如权利要求3所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，其特征在于，所述GPRS无线传输模块的前端设置有加密模块，所述加密模块位于所述控制模块的后端，用于对数据进行加密处理，预防信息泄密。

5.如权利要求1所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，其特征在于，所述数据库服务器设置有远程监控中心管理系统，所述远程监控中心管理系统包括：

系统管理子系统，所述系统管理子系统包括资源管理模块、权限管理模块、角色管理模块和用户管理模块，分别用于对系统资源、访问权限、角色和用户信息进行管理；

基本信息管理子系统，所述基本信息管理子系统包括车辆综合信息管理模块和车辆综合信息查询模块，用于车辆综合信息的管理和查询；

数据管理子系统，所述数据管理子系统包括油料数据报表模块、油料数据分析模块和油料数据查询模块，用于对获取的油料数据进行分析处理，生成报表形式，供用户查询调取。

6.如权利要求2所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，其特征在于，所述控制模块为单片机，用于对检测数据进行计算、处理与控制；所述显示模块为数字显示屏。

7.如权利要求1所述的特种车辆非接触式油量实时监测定位系统，其特征在于，所述专用无线传输模块为车载电台。