汽車(chē)油箱液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

白文浩+張海鷗

（長(zhǎng)安大學(xué)信息工程學(xué)院 陜西西安 710064）

摘 要：汽車(chē)油箱液位監(jiān)測(cè)是很值得研究的一個(gè)問(wèn)題，面對(duì)汽車(chē)數(shù)量的增多，對(duì)于汽車(chē)油量的準(zhǔn)確掌握直接影響到能否安全行駛。設(shè)計(jì)一套精度高，實(shí)時(shí)性好的液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)很有價(jià)值。本文主要討論了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及對(duì)于液位算法的一些改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：超聲波 液位監(jiān)測(cè) 多傳感器融合

0前言

油耗監(jiān)控系統(tǒng)是現(xiàn)今各種車(chē)輛非常必要的選擇。對(duì)大多數(shù)的個(gè)人車(chē)主或企業(yè)車(chē)主來(lái)說(shuō)，偷油都是一個(gè)非常常見(jiàn)又難以杜絕的問(wèn)題。它給企業(yè)用戶(hù)日常運(yùn)營(yíng)帶來(lái)額外消耗，也對(duì)企業(yè)車(chē)隊(duì)的紀(jì)律、管理等方面帶來(lái)難題。現(xiàn)今的“油耗子”偷油手段花樣繁多，行為隱蔽。傳統(tǒng)的跟車(chē)監(jiān)管方式由于成本高、浪費(fèi)資源已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)今的管理，而原車(chē)油表只能提供一個(gè)瞬時(shí)油耗數(shù)據(jù)，當(dāng)有人從油箱直接抽油，卻難以發(fā)現(xiàn)，本文的設(shè)計(jì)的超聲波油位傳感器硬件設(shè)備可以方便地安裝在油箱底部不顯眼的地方；而配合GPS的遠(yuǎn)程定位以及遠(yuǎn)程傳輸功能，不管車(chē)輛在何時(shí)何地都可以在電腦上輕松追蹤、查看并管理車(chē)輛與油耗。把超聲波傳感器安裝在車(chē)上，不會(huì)對(duì)車(chē)輛本身造成任何影響。同時(shí)，它的優(yōu)點(diǎn)在于明顯感受到系統(tǒng)在便利、安全、管理方面帶來(lái)的好處。

1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)主要包括三部分，大體來(lái)講就是下位機(jī)、中間機(jī)、上位機(jī)。下位機(jī)負(fù)責(zé)采集信號(hào)，中間負(fù)責(zé)將下位機(jī)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理，處理之后將信息傳遞給上位機(jī)。

當(dāng)液面不在設(shè)置的報(bào)警區(qū)間后，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，以LED指示燈亮和蜂鳴器響為報(bào)警信號(hào)，單片機(jī)處理完數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)通過(guò)串行口傳送給上位機(jī)。

油箱液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)液面的高度，獲取參數(shù)。進(jìn)而對(duì)罐體進(jìn)行安全評(píng)估。必要時(shí)進(jìn)行相關(guān)預(yù)警。但是單個(gè)傳感器在數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，會(huì)受到環(huán)境因素的干擾也會(huì)存在相應(yīng)的測(cè)距盲區(qū)。導(dǎo)致測(cè)量精度不夠。對(duì)于系統(tǒng)而言則會(huì)造成錯(cuò)誤決策。為了能夠使系統(tǒng)獲得準(zhǔn)確，全面的信息，進(jìn)而做出正確的決策。多傳感器數(shù)據(jù)融合的方法則顯得尤為關(guān)鍵。此設(shè)計(jì)中可以使用多個(gè)傳感器協(xié)同合作，氣壓傳感器，溫度傳感器。

2異類(lèi)傳感器協(xié)同合作

異類(lèi)多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)是對(duì)多個(gè)不同傳感器產(chǎn)生的目標(biāo)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)融合、濾波估計(jì)等多級(jí)操作，獲得被測(cè)的目標(biāo)的狀態(tài)和具體的位置信息的描述。由于單傳感器的探測(cè)目標(biāo)的信息數(shù)據(jù)單一，在復(fù)雜噪聲和目標(biāo)不集中的情況下，使得探測(cè)跟蹤的性能達(dá)不到實(shí)際的要求，探測(cè)精度較低，獲得的目標(biāo)信息與實(shí)際的信息相差較大。那么多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)能夠有效地為解決這些問(wèn)題，它能夠?qū)Χ嘣葱畔⒌亩嗑S數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化的融合處理，并實(shí)現(xiàn)濾波跟蹤，這是解決實(shí)際問(wèn)題的需要。

由于異類(lèi)多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的核心是綜合利用不同類(lèi)型傳感器的多種特性，全方位的獲得目標(biāo)的各種信息。相比于單傳感器，首先在復(fù)雜環(huán)境下，傳感器受到的干擾、目標(biāo)數(shù)量的變化等會(huì)影響探測(cè)的性能，而異類(lèi)多傳感器融合技術(shù)能夠使系統(tǒng)繼續(xù)工作，不受干擾；其次當(dāng)某些傳感器發(fā)生故障時(shí)，其他類(lèi)型的傳感器的可以繼續(xù)協(xié)同工作，即擴(kuò)展時(shí)間覆蓋范疇，增大測(cè)量的可信度

提高系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，擴(kuò)大時(shí)間和空間的覆蓋范疇；再次，多種傳感器數(shù)據(jù)的融合能夠使系統(tǒng)具有冗余度，從而改善系統(tǒng)的可靠性；另外，異類(lèi)多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)還能夠在空間的探測(cè)上增大覆蓋范疇，增加空間分辨率、達(dá)到系統(tǒng)高效率綜合化處理信息的效果等多方面的優(yōu)勢(shì)。

多類(lèi)型傳感器信息融合的核心是將多類(lèi)型傳感器信息進(jìn)行綜合，盡量消除不確定因素對(duì)分析結(jié)果的影響，并把原始數(shù)據(jù)用于確定多維度的信息理論問(wèn)題，同時(shí)分析不同類(lèi)型的原始數(shù)據(jù)得出不確定或者相矛盾結(jié)果的問(wèn)題。與單類(lèi)型傳感器系統(tǒng)相比，融合多類(lèi)型傳感器數(shù)據(jù)的綜合分析主要具有以下優(yōu)勢(shì)

（1）增強(qiáng)系統(tǒng)的生存能力

對(duì)于大量同時(shí)布置的傳感器，其獲得的原始數(shù)據(jù)之間有一定的冗余度，當(dāng)其中某個(gè)傳感器被干擾或產(chǎn)生故障時(shí)，一般可以根據(jù)其它傳感器推測(cè)其信號(hào)；

（2）擴(kuò)展空間與時(shí)間的覆蓋范圍

利用多個(gè)傳感器覆蓋區(qū)域，對(duì)被監(jiān)測(cè)對(duì)象的整體進(jìn)行全方位和持續(xù)的監(jiān)測(cè)；

（3）提高結(jié)果的可信度以及數(shù)據(jù)的完備性

多個(gè)傳感器對(duì)同一目標(biāo)或者事件加以確認(rèn)，因而有助于提高其結(jié)果的可信度；同時(shí)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性的提升也增強(qiáng)了整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的完備性。

（4）高效利用已有數(shù)據(jù)

融合多類(lèi)型傳感器數(shù)據(jù)的綜合分析，其充分利用了已有的各類(lèi)型傳感器，在達(dá)到相同的識(shí)別精度情況下，其傳感器布置方式必將比單類(lèi)型傳感器的布置方式更為合理和節(jié)省。如此既減少了系統(tǒng)造價(jià)，同時(shí)也降低了系統(tǒng)的維護(hù)難度，減輕了后處理工作的負(fù)擔(dān)。

3 結(jié)語(yǔ)

造成油箱液位測(cè)量不準(zhǔn)確現(xiàn)象的原因是很多的，目前這方面研究比較少，測(cè)量方法，有待于繼續(xù)改進(jìn)。目前存在的問(wèn)題就在于各方面機(jī)制不健全，對(duì)于這方面沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使用多傳感器明顯比使用單傳感器精度高，但是對(duì)于多傳感器融合技術(shù)有待于繼續(xù)研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]雷建龍. 便攜式液位測(cè)量?jī)x的研制[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào)， 2006， 19（4）： 1118-1120

[2]基于ARM的油罐車(chē)油位測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 山東： 山東理工大學(xué)， 2011

[3]張光魯. 車(chē)輛油耗檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 北京： 北方工業(yè)大學(xué)， 2009

作者簡(jiǎn)介：

白文浩 （1988.09--） ，男，陜西省西安市人，研究生，信息與通信工程。endprint