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车辆燃油监控管理系统研究

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摘要:

阐述了车轴燃油监控系统的研究背景及系统开发框架,介绍了国内外车辆安全监控管理系统研究现状。论述了车辆燃油监控管理系统采用的技术、设计架构以及数据采集特点。

关键词:

车辆燃油;监控管理系统;设计架构;数据采集

车辆在现代化的物流体系中具有非常重要的作用。由于电子、计算机技术的集成,使得车辆自动代化程度越来越高,安全隐患也就越大。电子线路自身存在的隐患,加上汽车本身的燃油隐患,如果使用、养护不当,都会发生意外,存在一定的火灾隐患。近年来由于车辆的自燃原因,出现的伤亡事故屡见不鲜。通过对车辆燃油系统进行有效的监控,在突发事件快要发生时,对车辆进行断电、断油等有效的预防措施,可以预防车辆火灾事故的发生,具有很强的实效性。

1研究背景及系统开发框架

1.1研究背景一份权威调查数据显示,全国每年至少有上百起车辆自燃事件发生。2011年7月28日,一名车主在青岛市海边的沙地上玩耍,突然从车内传出一股烧焦的味道,接着车辆底部开始冒烟,转眼间火苗窜起,车辆在5min之内就烧成火海,成了一堆废铁。2012年8月22日下午,上海市一小区地下停车场内,一辆停放的宝马轿车突然发生燃烧,幸亏发现及时并进行了有效扑救,但是两侧车窗玻璃在烈火中被烧化,车体严重受损。2013年8月9日,浙江省杭州市的张先生在宝马车里休息时,车子突然自燃,没几分钟就烧成了只剩一副车架。同年9月,在深圳市区一路段,一辆黑色奥迪车行车途中突然冒烟起火,车主一家3口人被迫弃车逃命,奥迪车随后在高温燃烧中爆炸……。上述的例子在近年来举不胜举,汽车自燃已经极大的威胁到了人民的生命财产安全[1]。汽车的自燃由有很多原因引起,但是相当大的一部分是由于汽油的挥发、泄露,遇到高温或者火花产生的。以最易发生自燃的汽油车为例,由于汽油本身具有很高的挥发性,而且随着温度的上升,其挥发能力不断增强。针对汽油的这一特性,汽车厂家都会在发动机内安装一个碳罐来对汽油的挥发物进行吸附。在正常情况下,发动机的碳罐对汽油挥发物的吸附,可以保证行车途中的安全和发动机的正常工作,可是一旦气温过高,碳罐可吸附的挥发物达到饱和时,碳罐就失去了继续吸附挥发物的能力,汽油挥发物就可能从油箱中溢出,弥漫到发动机的外面。由于汽油燃点相对较低,遇到高温,或者点火系统的火花,就会瞬间燃烧,严重的甚至会产生爆炸。根据近年来车辆的使用情况,及存在的火灾隐患,开发出一套燃油监控系统是迫在眉睫课题。

1.2开发框架车辆燃油监控管理系统,是以开放、先进的Intranet/Web技术为核心构建的新一代信息处理集成系统。以车辆燃油监控、数据应用、曲线分析三大模块为核心,采用Java+Oracle技术构建有效平台设计的。其设计目标如下:(1)车辆燃油监控。每日车辆加油量、用油量、初始油量、异常损耗量的数据监测、记录、存储等。(2)车辆实时运行数据查询。车辆每分钟运行的时间、速度、油量、行驶里程数据查询。(3)数据应用。按车型、车队、线路、时间段,提供统计、分析、存储、打印功能。(4)曲线分析。直观显示车辆的油量变化情况、车速情况。燃油监控管理系统,整体采用B/S体系架构,对车辆燃油进行实时监控。

2国内外车辆安全监控管理系统现状

车辆的安全监控、合理调管是保证人身安全,提高工作效率的重要措施。不仅可以应用于客运、货运,通过车辆管理系统对车辆进行动态管理,可以实时查询车辆所在的位置,车辆运行的安全状况,保证车辆的安全运行、人员的安全。同时还可以应用于应急部门,通过对车辆内部的状态进行实时监控,在事故发生时对车辆进行强行的断油、断电,维护公共安全[1-2]。现代化的车辆监控系统是集通信、导航、控制、计算机等现代信息技术于一体的控制系统。不仅仅是监控单一的对象,应该是对整个的交通运输领域进行立体化、实时性、精确性的监控,是一种实时、准确、高效的综合管理系统。是GPS,GIS和GPRS无线通信三个领域技术的完美结合:①GPS全球定位技术可以全天候、高精度、迅速的定位车辆;②GIS负责对地理数据的管理和显示;③GPRS通信技术则可以快速的接入网络带宽,与互联网无缝结合。

2.1国外监控系统的发展及现状车辆监控管理系统的发展起始于20世纪50年代,欧美等国家和地区大力发展现代化的军事通信技术,并不断开发出适用于民用的系统,LORAN,OMEGA等陆地无线导航系统开始问世。基于无线导航系统的精确定位技术,美国开始尝试为车辆监控提供服务,美国的RobertL.French公司在1975年开发出用于投递报纸的自动车辆路线管理系统,是最早的车辆监控系统的应用,具有划时代的意义。到了20世纪80年代,LORANC自动车辆定位技术的成熟,才使精确定位进入实用阶段。20世纪90年代,GPS全球定位技术的全面发展和使用,由于设备简单、价格低廉、精度高等优点,因此在车辆定位领域得到了广泛的运用,车辆监控系统进入了一个崭新的时代。目前融合了GPS定位技术、先进信息处理技术等高端科技的车辆监控管理系统已进入大规模实用阶段,各国政府和工业集团纷纷提出了各自的实施方案,并斥巨资进行研制。美国在2009年提出的“智能车辆高速公路系统(IVHS)”的战略计划,将车辆的识别、定位、通信、交通监视、信息处理等融为一体,实现所有车辆的管理、路线指导、交通信息服务、自动路边安全检查、驾驶咨询、个人安全救护、旅行信息查询等28项服务功能。欧洲在2010年提出的DRIVE(DedicatedRoadInfrastructureforVehicleSafetyinEurope)计划研究,同样是功能异常强大,包含了72项全覆盖服务功能。随着这种实时监控的系统越来越智能化、实时性,说明国际上越来越重视对车辆的智能化监控,也把预防监控放到了前所未有的高度。

2.2国内监控系统的发展及现状国内的车辆管理系统的研究只有短短二十几年的时间,但也是经历了很多起起伏伏。国内由于现代化的通信技术起步较晚,落后于欧美等发达国家数十年,车辆监控系统的研究起步较晚,基于GPS全球定位系统的车辆监控系统研究,应用从20世纪90年代中期才起步,在开始阶段,由于技术不成熟,缺少有效的地图显示技术和通信手段,市场规模小,GPS车辆监控系统主要处于研究阶段。在2000年初,随着无线通信技术的不断发展和广泛应用,使系统的很多通信难题得以一一解决,找到了新的出路并得到长足的发展,开始了GPS车辆监控系统应用的第二次浪潮。目前车辆监控系统在车辆燃油管理方面一直缺乏有效的研究,车辆的燃油管理多是依据车辆行驶里程来概算出油耗,是完全意义上的粗略估算,没有提供精确的数据。而且没有任何可扩展性,研究的范围过于狭窄。针对这一实际问题,本文定位于解决车辆在行驶过程中燃油的监控管理,研究设计了车辆燃油监控管理系统。通过实时采集、记录车辆的燃油情况,将温度、实时油耗等动态化数据记录下来,通过车载移动设备将数据传输至PC机,通过PC机上的数据管理软件的可视化功能来监控燃油的实时情况,以确定每辆车燃油的使用情况是否正常,达到预防的目的。

3系统采用的技术及设计架构

随着现代化采集出的数据量的增大,数据结构复杂性的增加,桌面数据库或本地数据库出现之后,通常将数据管理和计算分开,数据库管理数据,程序员对数据进行操作,为了满足用户的在线处理需求和数据库的在线数据分析处理,我们采用浏览器/服务器(Browser/Server,以下简称B/S)应用模式来对整体系统进行架构。B/S模式将整个应用系统分为三个层:显示层、逻辑层和数据层,每一层都可以清晰的表达出各自的需求。显示层负责表达数据,为用户提供工作接口。逻辑层负责数据处理,将用户与数据关联起来,且封装在服务器中。数据层负责数据的存储,为逻辑层提供强大的后台。B/S应用模式大大地简化客户端硬件载荷,减轻了系统维护与升级的成本和工作量,降低了用户的总体成本。能实现不同的用户,从不同的地点,以不同的接入方式访问和操作共同的数据库;能有效地保护数据平台和管理访问权限,服务器数据库也很安全[3]。采用技术范围见表1,设计架构见图1。

4车辆燃油数据采集系统的特点及相关问题

为了确保采集信息的可靠性,数据采集系统会在1h内,均匀的采集汽车燃油数据60次,平均1次/s。由于车辆行驶的特点,不可能对数据进行频繁读取与分析,这就决定了数据大容量的特点。采集系统中存储的一辆汽车的数据可以达到上万条甚至十几万条,高效地实现了对于全部异常数据的收集、分析与处理,并可以将结果提交给用户[4]。汽车燃油数据包含两组数据:油量值、时间值,二者一一对应的关系。在某一时间点对应一个油量值。上传的数据格式是:0000582015-03-2814:375015032814370000050依次分别为:车辆对应的唯一的编码、读取数据的日期、读取数据的时间、油箱的温度、车辆的运营数据,具体含义如下:(1)车辆的编码是每台车的编号,这个编号是唯一的,由6位数字、英文字母字符组成,可以根据用户的内部编号或车牌号进行制定。(2)读取到的数据的日期和时间,是实时性的,最新采集到的,并且是离散的,每1s刷新一次。(3)油箱的温度是每辆车在油箱中安装的传感器采集到的温度,这个温度的读数在系统一开始会设置一个范围,一个最低温度和一个最高的正常工作温度,同时还会设置一个时间长度,因为温度的超范围也会由多种因素引起,比如超车,在短短2~3s内,会使油箱里的温度突然提高,但是随着超车的结束,温度会很快的回到正常值。如果仅仅是采集到了异常的数据,就武断的采取预防措施,有时也会引发事故。传感器采集到的数据在这个温度范围内,都是正常的。如果超出了最高温度,后台的计算机就开始计时,如果超出了正常的持续时间范围,就开始报警,远程控制系统就会采取相应的措施,来预防事故的发生[5]。(4)记录的车辆运营数据15032814370000050,其中1503281437,是指在2015年3月28日14点37分的时间采集的数据,后面的00000,是采集到的车辆变速箱在1min内的脉冲数,50是指在当时的时间点油箱燃油的实际温度。所有采集到的数据,都会保存在后台的计算机存储设备里,每隔30天更新一次,需要人工将数据导出,并支持打印功能。用户可以随时根据需要,打印出某一辆车在一个时间段内的数据。

5结束语

虽然现在车辆都已经拥有了自身的安全报警系统,但是由于各种原因,当开始报警时,火灾的发生已经不可避免。通过这套远程控制系统,可以有效的监视车辆的状况,通过对车辆燃油数据的采集,分析出现在的车辆的运行状况是否安全,是否存在安全隐患,对于检测到可能会发生火灾的车辆,通过远程控制的方式,将其断电、断油,将损失降低到最小,有效的保护车辆内人员的生命安全。通过对需求分析设计、概要设计、数据库设计、代码实现等问题的研究,可以看出燃油监控管理系统是以开放、先进的Intranet/Web技术为核心的新一代信息监控管理系统。在未来,这套系统可以随着信息技术的不断更新,不断的更新换代、升级、整合,更好的服务于车辆火灾预防控制。

参考文献:

[1]张存保,刘独华,林世究.车辆监控调度系统的设计与开发[J].交通与计算机,2002,20(3):17-19.

[2]李英姿,张飞舟,林耀海.智能交通系统中地理信息系统的研究[J].中国公路报,2000,13(3):96-98.

[3]Yano,H.,Hirasa,Y.,Tokunaya,OnboardnavigationsystemoperationviaGPS[J].AutomobileTechnology,1991,45(2):39-45.

作者:张丽 张弼泽 单位:合肥市消防支队 亿福自动化工程有限公司

车辆燃油监控管理系统研究责任编辑:杨雪    阅读:人次