貨車油量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊龍

摘 要：針對(duì)貨運(yùn)行業(yè)中存在的貨車司機(jī)偷盜油品的問(wèn)題，為方便監(jiān)管人員對(duì)貨車油量的監(jiān)管，提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，運(yùn)用數(shù)據(jù)采集、ZigBee技術(shù)、GSM短信技術(shù)的貨車油量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在貨車運(yùn)輸途中對(duì)貨車油量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且當(dāng)油量使用出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)通知有關(guān)監(jiān)管人員等功能。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，系統(tǒng)運(yùn)行正常、穩(wěn)定、安全滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，在貨運(yùn)行業(yè)中有一定的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；貨運(yùn)油料；ZigBee；嵌入式系統(tǒng)

1 研究背景

系統(tǒng)設(shè)計(jì)源于實(shí)際需求，在貨運(yùn)行業(yè)中，貨車從起始地出發(fā)到目的地行駛過(guò)程中的燃料費(fèi)用是由貨運(yùn)公司承擔(dān)的。因此，一些不法司機(jī)在運(yùn)送過(guò)程中會(huì)從自己駕駛車輛里偷油來(lái)牟取私利，但監(jiān)管方貨運(yùn)公司對(duì)這種行為并無(wú)有效的監(jiān)管方式。針對(duì)這一情況，進(jìn)行了詳細(xì)的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。系統(tǒng)在油箱里安裝傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)油箱消耗的油量，在進(jìn)油管里安裝流量傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)噴入氣缸中的油量，理論上，油箱中消耗的油量和進(jìn)油管里經(jīng)過(guò)的油量是相等的，通過(guò)計(jì)算比較二者的值來(lái)監(jiān)測(cè)油料的使用是否正常。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、精確的監(jiān)控油箱油料的使用情況。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示，主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、STC89C52RC單片機(jī)模塊、ZigBee發(fā)送與接收模塊和GSM發(fā)送模塊5部分。

STC89C52RC單片機(jī)模塊是整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的核心，包括復(fù)位電路，振蕩電路，以及與各傳感器及ZigBee模塊的接口。

數(shù)據(jù)采集模塊由液位傳感器（超聲波模塊）、流量傳感器和GPS信號(hào)接收器3部分組成。其中液位傳感器是通過(guò)超聲波測(cè)量液位高度實(shí)現(xiàn)的。模塊由超聲波發(fā)射器、接收器和控制電路組成，其工作原理為給與此超聲波測(cè)距模塊一觸發(fā)信號(hào)后發(fā)射超聲波，當(dāng)超聲波投射到物體而反射回來(lái)時(shí)，模塊輸出一回響信號(hào)，以觸發(fā)信號(hào)和回響信號(hào)間的時(shí)間差，來(lái)判定物體的距離。當(dāng)液體通過(guò)流量傳感器時(shí)，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)。統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)傳感器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)再經(jīng)過(guò)公式轉(zhuǎn)化就能得到這段時(shí)間內(nèi)流過(guò)傳感器的液體流量。

數(shù)據(jù)發(fā)送模塊由ZigBee模塊和GSM模塊2部分組成。其中ZigBee模塊通過(guò)串口連接GSM模塊，主控芯片處理后的數(shù)據(jù)以AT命令的形式通過(guò)ZigBee轉(zhuǎn)發(fā)給GSM模塊，最后由GSM模塊發(fā)送到用戶手機(jī)。ZigBee模塊采用星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自組網(wǎng)透明傳輸模式。

2.2 系統(tǒng)硬件程序設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件程序設(shè)計(jì)主要包括主程序設(shè)計(jì)和中斷程序設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。

主程序是整個(gè)系統(tǒng)的總控制程序，主程序流程圖如圖2所示，其中包括外部中斷、定時(shí)器以及其它外設(shè)的初始化，初始化完成后驅(qū)動(dòng)超聲波模塊發(fā)射超聲波，當(dāng)收到超聲波回響信號(hào)時(shí)，打開計(jì)時(shí)器記錄回響信號(hào)的脈沖長(zhǎng)度，根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系轉(zhuǎn)化為距離。打開串口中斷，接收GPS數(shù)據(jù)并判斷是否為有效數(shù)據(jù)，讀取到有效數(shù)據(jù)后讀取流量傳感器的數(shù)據(jù)，通過(guò)模擬串口發(fā)送至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊。

采用中斷方式接收GPS數(shù)據(jù)，能夠保證GPS數(shù)據(jù)的完整性，使其不會(huì)因?yàn)镃PU正在處理其它任務(wù)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的某一位或幾位數(shù)據(jù)的丟失，其中每來(lái)一次低電平引發(fā)一次單片機(jī)中斷，在中斷程序中判斷到來(lái)的數(shù)據(jù)是否有效，如果數(shù)據(jù)有效則存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)位上，每19次中斷代表一次數(shù)據(jù)讀取完成。

3 結(jié)論

本文提出了一種基于STC89C52RC單片機(jī)的貨車油量監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，該方法借助于多種傳感器，以STC89C52RC單片機(jī)為核心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終實(shí)現(xiàn)了貨車油量的實(shí)時(shí)監(jiān)控。另外，還詳細(xì)的闡述了該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)及系統(tǒng)控制思想的設(shè)計(jì)。按照本文提出的方案設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的樣品，經(jīng)安裝在試驗(yàn)油量箱上進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)油量無(wú)法檢測(cè)或檢測(cè)錯(cuò)誤的現(xiàn)象，在方便監(jiān)管人員的監(jiān)督的同時(shí)也提高了油量檢測(cè)的效率，有較高的應(yīng)用價(jià)值。

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