韓勇++黃曉婷++陳志坤++孫潔

摘 要：由于車輛機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、管理難度大、能源消耗難控制，在加油站管理方面和油料入庫(kù)管理方面，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)油料計(jì)量的針對(duì)管理，這對(duì)單位在油料成本計(jì)量上的管理造成極大不便，也導(dǎo)致企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本的增加。該運(yùn)用成熟的GPS車輛管控系統(tǒng)、GPRS數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，同時(shí)融合油庫(kù)、油罐的自動(dòng)化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)營(yíng)車輛的實(shí)時(shí)燃油管控與跟蹤，并對(duì)車輛燃油消耗進(jìn)行精確的統(tǒng)計(jì)，以達(dá)到監(jiān)督管理的目的。

關(guān)鍵詞：燃油管控 跟蹤 GPS GPRS

中圖分類號(hào)：F253.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（a）-0056-02

隨著燃油車輛運(yùn)輸在國(guó)有礦山企業(yè)的廣泛應(yīng)用，油料消耗成本過(guò)大已成為企業(yè)日漸凸顯的問(wèn)題。由于車輛機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，管理難度大，導(dǎo)致能源的消耗無(wú)法得到控制，在油料入庫(kù)管理方面，目前沒(méi)有針對(duì)油料進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控工作，沒(méi)有對(duì)油料入庫(kù)量的計(jì)量，這對(duì)單位在油料成本計(jì)量的管理造成極大不便，也導(dǎo)致企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本增加。

近年來(lái)，網(wǎng)路通信技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)入到生活的各個(gè)領(lǐng)域，在自動(dòng)化裝備、技術(shù)、功能、規(guī)模等方面，油庫(kù)都得到很大提高，測(cè)量和控制裝置更新升級(jí)不斷，經(jīng)歷從低級(jí)的單回路控制到高級(jí)復(fù)雜系統(tǒng)控制再到管控一體化的發(fā)展過(guò)程。該文運(yùn)用GPS車輛管控系統(tǒng)、GPRS傳輸與油庫(kù)、油罐的自動(dòng)化系統(tǒng)融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛的燃油管控與跟蹤，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)，從而對(duì)油料管理監(jiān)督工作起到關(guān)鍵性作用。

1 油耗管控系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)框架

系統(tǒng)通過(guò)油量數(shù)據(jù)采集器，得到耗油狀態(tài)曲線，實(shí)時(shí)對(duì)油箱剩余油量進(jìn)行管控。傳感器通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)得到油量的消耗數(shù)據(jù)，并根據(jù)不同車型，建立耗油數(shù)學(xué)模型，以確保油耗管控的準(zhǔn)確。

管控系統(tǒng)由油庫(kù)油耗管控、油槽運(yùn)油控制、車輛油耗管控三大部分組成。（1）油庫(kù)管控系統(tǒng)：由石油公司將油料運(yùn)輸?shù)轿锕苤行募佑驼荆凸迌?nèi)安裝液位計(jì)，向油罐加油時(shí)，液位計(jì)的數(shù)值隨之發(fā)生變化，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行上傳，后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、處理與存儲(chǔ)。（2）油槽車輛運(yùn)油管控系統(tǒng)：通過(guò)油槽車運(yùn)輸油料，油槽車安裝流量計(jì)，用油車輛安裝液位計(jì)。車輛加油時(shí)，用油車輛通過(guò)插入IC卡方式進(jìn)行加油，液位計(jì)數(shù)值發(fā)生變化，并將加油量相關(guān)數(shù)據(jù)信息，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行上傳。（3）生產(chǎn)車輛運(yùn)油管控系統(tǒng)：車輛直接進(jìn)站加油，車輛油箱內(nèi)安裝液位計(jì)。通過(guò)IC卡方式進(jìn)行加油，車輛加油時(shí)，液位計(jì)發(fā)生變化，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。

1.2 一車一卡加油管控措施

非生產(chǎn)車輛（小車）到加油站加油時(shí)，單位內(nèi)涉及到的非生產(chǎn)車輛將被分配與車牌號(hào)對(duì)應(yīng)的加油IC卡，并在經(jīng)過(guò)改裝的加油站IC卡加油機(jī)上加油，同時(shí)給非生產(chǎn)車輛安裝液位計(jì)進(jìn)行加油時(shí)油耗控制。

當(dāng)車輛進(jìn)入到加油站內(nèi)，加油時(shí)插入IC卡，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出最大加油量，并上傳加油站出油信息，然后系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出本卡對(duì)應(yīng)的車輛歷次加油的數(shù)據(jù)。只有用IC卡時(shí)才能進(jìn)行加油操作，不支持手工加油方式。

1.3 油量管控及報(bào)警措施

（1）停車（坡道、水平道路）熄火偷油。

現(xiàn)象：車輛停車熄火進(jìn)行抽油。

報(bào)警原理：車輛停車熄火狀態(tài)，油位下降超出誤差油耗標(biāo)準(zhǔn)值，進(jìn)行報(bào)警。

（2）停車（坡道、水平道路）怠速偷油。

現(xiàn)象：在車輛回油管中間掐斷，并安裝帶閥門的三通管，車輛打火前在三通管處掛一個(gè)油桶并打開(kāi)閥門，進(jìn)行車輛打火操作并保持車輛怠速狀態(tài)，大部分油料通過(guò)三通管流入油桶中。

報(bào)警原理：計(jì)算車輛怠速單耗，若車輛怠速單耗超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，進(jìn)行報(bào)警。

（3）車輛行駛中緩慢偷油。

現(xiàn)象：在車輛回油管中間掐斷，并安裝上帶閥門的三通管，車輛打火前在三通管處掛一個(gè)油桶并打開(kāi)閥門，車輛正常行駛中會(huì)有部分油料通過(guò)三通管流入油桶中。

報(bào)警原理：計(jì)算車輛單耗，若車輛單耗超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)單耗值，進(jìn)行報(bào)警。

（4）加油站偷油。

現(xiàn)象：車輛在加油站加油，向車輛油箱中加部分燃油，向油桶中加部分燃油，進(jìn)行偷油操作。

報(bào)警原理：計(jì)算加油機(jī)的出油量和車輛液位上升的油量，判斷兩者是否相同，不相同則進(jìn)行報(bào)警。

通過(guò)GPS數(shù)據(jù)信息、以及通過(guò)油位計(jì)得到的油位信息進(jìn)行綜合分析，可以得出所有燃油使用可能出現(xiàn)的所有情況，如表1。

在車輛靜止?fàn)顟B(tài)下，分析得到靜止時(shí)間段內(nèi)的油量變化信息，即對(duì)車輛停止到車輛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)的油耗信息進(jìn)行分析。

根據(jù)測(cè)試的不同車型，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)模型進(jìn)行整合，將其按照車型進(jìn)行存儲(chǔ)，形成耗油數(shù)學(xué)模型庫(kù)，對(duì)于甲方新引進(jìn)的車型，甲方提供測(cè)試車輛，可以通過(guò)乙方進(jìn)行油耗數(shù)學(xué)模型建立，保證模型庫(kù)的完整和更新。

2 汽車油耗監(jiān)控系統(tǒng)

汽車油耗實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)包括油量數(shù)據(jù)采集器、無(wú)線射頻抄表器和PC機(jī)軟件，該系統(tǒng)能對(duì)汽車的油耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。具體過(guò)程是，油量數(shù)據(jù)采集器對(duì)汽車的耗油進(jìn)行記錄，然后由無(wú)線射頻抄表器傳送至PC機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)汽車油耗的監(jiān)控。

2.1 油量數(shù)據(jù)采集器

汽車的油耗實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)采用油量數(shù)據(jù)采集器。在汽車的行駛過(guò)程中，油量采集器會(huì)實(shí)時(shí)記錄汽車油耗，時(shí)鐘芯片ISL1208輸出的外部中斷會(huì)對(duì)采樣周期加以控制，該芯片的報(bào)警功能很強(qiáng)大，將其設(shè)置成任意的時(shí)鐘/日歷值皆可。其工作原理是：將ISL1208設(shè)置成每5min報(bào)警一次，報(bào)警后會(huì)輸出一個(gè)下降沿引發(fā)外部中斷，89C51會(huì)加以響應(yīng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了汽車油量數(shù)據(jù)采樣及時(shí)鐘數(shù)據(jù)的采集。

油量信號(hào)響應(yīng)過(guò)程稍長(zhǎng)，為避免其他干擾，該設(shè)計(jì)中采用如圖2所示的A/D轉(zhuǎn)換電路，其中R1有電流保護(hù)作用，能防止電流過(guò)大燒壞器件，R1與R2組成低頻濾波電路，D1和D2則具有過(guò)壓保護(hù)作用。ADC0831會(huì)對(duì)處理后的電壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，該芯片采用逐次逼近式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，為串行A/D轉(zhuǎn)換芯片，它僅需CCS、CLK、DO三根線，就可與單片機(jī)89C51對(duì)接，其中CS為片選信號(hào)，由P3.5引腳控制，低電平有效；CLK為時(shí)鐘信號(hào)；DO為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)串行輸出。endprint

2.2 油量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

汽車油量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的主要作用是將采集器記錄的油量消耗數(shù)據(jù)加以保存，以備PC機(jī)分析、處理與應(yīng)用。油量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般選用CAT24WC64的64k串行存儲(chǔ)器，內(nèi)部有8192個(gè)字節(jié)，支持12C總線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄油耗數(shù)據(jù)，要把采集到的樣值與對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘值均記錄在存儲(chǔ)器中。

2.3 無(wú)線射頻抄表器

一般情況下，采集器都安裝在大型運(yùn)輸車輛上，為了便于隨時(shí)讀取數(shù)據(jù)，通常采用無(wú)線射頻抄表器采集數(shù)據(jù)。這種抄表器能定期、定時(shí)采集汽車油耗情況的相關(guān)數(shù)據(jù)。無(wú)線抄表依賴無(wú)線傳輸模塊，能增強(qiáng)汽車油耗實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。一般選用以Nrf401為核心的PTR2000模塊來(lái)提高無(wú)線射頻的抗電磁干擾能力，該模塊一般采用433.92MHz和434.33MHz兩個(gè)工作頻段，能夠保證數(shù)據(jù)長(zhǎng)距離傳輸，不但花費(fèi)時(shí)間較少，而且能夠直接與單片機(jī)串行通信，可有效減少了電磁干擾。

3 GPS定位監(jiān)控系統(tǒng)

安裝GPS終端，可以將全球定位技術(shù)、GPRS的數(shù)據(jù)傳輸功能以及計(jì)算機(jī)軟件（MIS）相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的各項(xiàng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息的管理。

系統(tǒng)功能：

（1）將所有車輛同時(shí)顯示在一幅地圖上，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)車輛的位置和數(shù)量自動(dòng)調(diào)整地圖比例，直到所有車輛的實(shí)時(shí)位置和狀態(tài)都一目了然。快速閃動(dòng)表示車輛正在運(yùn)行，慢閃表示車輛停止。

（2）放大監(jiān)控單臺(tái)車時(shí)，系統(tǒng)會(huì)以連續(xù)的藍(lán)色線條在地圖上描述監(jiān)控對(duì)象的運(yùn)行路線，每分鐘自動(dòng)刷新車輛的實(shí)時(shí)狀態(tài)和位置，以確保向系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)是最新的。若電子地圖上標(biāo)注地點(diǎn)不詳細(xì)，可轉(zhuǎn)換至衛(wèi)星地圖。

（3）車輛衛(wèi)星地圖會(huì)顯示車輛周邊的道路和建筑物的清晰實(shí)體圖景。

（4）最新版的、及時(shí)更新的MapABC電子地圖能顯示車輛的位置和軌跡，以及車輛周邊的停車場(chǎng)、加油站、工廠及各種級(jí)別的公路等。

（5）可查詢?nèi)我鈺r(shí)段的車輛行車軌跡，地圖自動(dòng)以連續(xù)的藍(lán)色線條描述監(jiān)控目標(biāo)的運(yùn)行路線，并可導(dǎo)出至EXCEL報(bào)表。系統(tǒng)可自動(dòng)以動(dòng)態(tài)形式回放車輛運(yùn)行軌跡。

（6）行車?yán)锍碳坝秃摹?/p>

系統(tǒng)輸出設(shè)定時(shí)段內(nèi)車輛的開(kāi)車時(shí)間、停車時(shí)間、行車?yán)锍桃约跋鄳?yīng)的油耗情況。

（7）車輛停車地點(diǎn)分析。

系統(tǒng)可輸出設(shè)定時(shí)段內(nèi)車輛的停車時(shí)間、地點(diǎn)以及時(shí)長(zhǎng)。還可得出該段時(shí)間內(nèi)該車的行駛里程、油耗、時(shí)間等，并將報(bào)表內(nèi)容以Execl格式保存。

（8）車輛行駛報(bào)表。

在報(bào)表分析功能中，可根據(jù)系統(tǒng)記錄的信息生成多種實(shí)用報(bào)表，如停車報(bào)表、行車報(bào)表、超速報(bào)表、里程報(bào)表等等，并可將報(bào)表內(nèi)容以Execl格式保存。

4 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

一期、二期車輛上安裝的車載GPS設(shè)備將車輛的實(shí)時(shí)GPS坐標(biāo)和油耗數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS或WCDMA等通信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳到數(shù)據(jù)中心。司家營(yíng)鐵礦和研山鐵礦之間利用現(xiàn)有的防火墻和互聯(lián)網(wǎng)線路建立了一條VPN通道，以便司家營(yíng)鐵礦能訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心。燃油跟蹤系統(tǒng)單獨(dú)劃分vlan，司家營(yíng)和研山之間的VPN隧道只涉及vlan，保證辦公系統(tǒng)互不干擾。

5 PC機(jī)軟件

汽車油耗實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)汽車的油耗監(jiān)控通過(guò)PC機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)采用C#語(yǔ)言設(shè)計(jì)，具有如下功能：與抄表器進(jìn)行通信、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并建立數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)表格顯示、數(shù)據(jù)曲線顯示等。

通訊功能由Visual C#2005里的serialPort來(lái)實(shí)現(xiàn)，首先打開(kāi)通信端口，再設(shè)置通信的波特率等參數(shù)。該系統(tǒng)設(shè)置通信口波特率為2400bps、無(wú)奇偶校驗(yàn)位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。設(shè)置程序代碼如下：

this.serialPort1.BaudRate=Convert.ToInt32（2400）；//設(shè)置波特率

this.serialPort1.Parity=Parity.None；//設(shè)置為無(wú)奇偶校驗(yàn)

this.serialPort1.DataBits=8；//設(shè)置每個(gè)字節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度為8

this.serialPort1.StopBits=StopBits.One；//設(shè)置為一位停止位

對(duì)串口的讀寫操作通過(guò)執(zhí)行SerialPort.Read（）或SerialPort..Write（）來(lái)實(shí)現(xiàn)。將接收的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)文件中，采用Microsoft Access數(shù)據(jù)庫(kù)。軟件根據(jù)既定數(shù)據(jù)格式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得出曲線圖。管理者通過(guò)曲線圖即可得知汽車一段時(shí)間的用油狀況。

6 結(jié)語(yǔ)

該文系統(tǒng)運(yùn)用GPS、GPRS技術(shù)定位車輛、傳輸油耗數(shù)據(jù)和加油次數(shù)等信息到IC卡，成功完成了監(jiān)控運(yùn)行車輛的油耗問(wèn)題。并利用單片機(jī)和計(jì)算機(jī)結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)89C51單片機(jī)控制油量數(shù)據(jù)采集器采集油耗數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)以無(wú)線射頻傳輸方式實(shí)現(xiàn)無(wú)線抄表，再通過(guò)串口將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中并加以分析，成功解決了燃油車輛難控制的問(wèn)題，使企業(yè)更好的管理油量使用以及成本情況。

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