客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)與方法
【專利摘要】客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)，包括客車燃料消耗量采集裝置、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理中心；客車燃料消耗量采集裝置內(nèi)的智能單元采集客車能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)，按軟件設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行分析與處理，篩選出符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)，由無線通信模塊將相關(guān)的數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，經(jīng)數(shù)據(jù)處理中心的監(jiān)測軟件處理后實(shí)時(shí)顯示有關(guān)客車的燃料消耗量數(shù)據(jù)，并提供歷史數(shù)據(jù)查詢、自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表的功能，通過對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)與燃料消耗量限值標(biāo)準(zhǔn)的比較，給出客車燃料消耗量超標(biāo)的告警信息，以便實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的客車能耗數(shù)據(jù)分析、處理、評(píng)估。
【專利說明】
客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，特別是客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)，屬能耗監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)能監(jiān)測是政府推動(dòng)能源合理利用的一項(xiàng)重要手段。《中華人民共和國能源節(jié)約法》明確規(guī)定，國務(wù)院有關(guān)交通運(yùn)輸主管部門要按照各自的職責(zé)負(fù)責(zé)全國交通運(yùn)輸相關(guān)領(lǐng)域的節(jié)能監(jiān)督管理工作，制定交通運(yùn)輸營運(yùn)車船的燃料消耗量限值標(biāo)準(zhǔn)，不符合標(biāo)準(zhǔn)的，不得用于營運(yùn)。根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，各地應(yīng)加強(qiáng)對(duì)客運(yùn)車輛燃料消耗量檢測和監(jiān)督管理，加快淘汰、更新高耗能的老舊營運(yùn)車輛。
[0003]目前也有一些新型客車上使用了智慧運(yùn)營系統(tǒng)，對(duì)車輛技術(shù)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了車輛故障遠(yuǎn)程診斷，保證了車輛正常技術(shù)狀態(tài)。系統(tǒng)能對(duì)駕駛員的不良駕駛行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，規(guī)范了駕駛操作，降低了安全隱患，控制了燃油消耗。通過對(duì)車輛運(yùn)行過程的綜合監(jiān)控與分析，輔之于車輛調(diào)整等技術(shù)措施，使車輛技術(shù)性能與運(yùn)行線路環(huán)境完美匹配。這種智慧運(yùn)營系統(tǒng)對(duì)節(jié)能減排工作有一定的促進(jìn)作用，但由于一般都沒有對(duì)客車載荷的檢測，也沒有對(duì)路面平坦度及直線度進(jìn)行檢測，因而與交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《營運(yùn)客車燃料消耗量限值及測量方法》的差距較遠(yuǎn)，不能與規(guī)定的燃料消耗量限值進(jìn)行比對(duì)，不能在非專業(yè)測試的條件下確定客車的燃料消耗量是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)與方法，通過附加的傳感器及客車CAN總線接口實(shí)時(shí)對(duì)客車的能耗相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和計(jì)算處理，并且對(duì)采集到的數(shù)據(jù)，按照客車燃料消耗量測試的標(biāo)準(zhǔn)條件進(jìn)行分析和篩選，取出符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)，還可通過無線模塊將有關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心，以便數(shù)據(jù)處理中心的計(jì)算機(jī)通過客車能耗遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件以圖表形式顯示客車的能耗的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步地，客車能耗遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件還可提供歷史數(shù)據(jù)查詢、自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表的功能，通過對(duì)能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)與燃料消耗量限值標(biāo)準(zhǔn)的比較，給出客車燃料消耗量超標(biāo)的告警信息，由此可提升客車燃料消耗量統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測的數(shù)據(jù)質(zhì)量，并逐步建立覆蓋交通運(yùn)輸全行業(yè)的節(jié)能減排工作考核體系，完善車輛節(jié)能減排考核評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括:客車燃料消耗量采集裝置、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理中心；
所述的數(shù)據(jù)處理中心包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、運(yùn)行客車能耗監(jiān)測軟件的計(jì)算機(jī)、顯示器及打印機(jī)；
所述的客車燃料消耗量采集裝置，包括:電源穩(wěn)壓單元(I)、智能單元(2)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、乘客計(jì)數(shù)器(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元
(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、PC機(jī)RS-232接口(10)、無線通信模塊(11);其中: 電源穩(wěn)壓單元(I)為智能單元(2)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、乘客計(jì)數(shù)器(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、無線通信模塊(11)供電，與各部分構(gòu)成電氣連接；
智能單元(2)是本裝置的核心，在程序的控制下運(yùn)行，與電源穩(wěn)壓單元(1)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、乘客計(jì)數(shù)器(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元
(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)構(gòu)成電氣連接；
系統(tǒng)復(fù)位單元(3)用于智能單元上電復(fù)位，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接；
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)用于存儲(chǔ)智能單元篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)以及未發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接；
調(diào)試接口(5)用于智能單元仿真調(diào)試以及下載程序，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接； 乘客計(jì)數(shù)器(6)用于檢測客車當(dāng)前乘客人數(shù)，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接；
加速度檢測單元(7)用于檢測客車的加速度，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接；
CAN接口單元(8 )用于適配與客車的發(fā)動(dòng)機(jī)診斷接口收發(fā)數(shù)據(jù)，與智能單元(2 )構(gòu)成電氣連接；
通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)用于適配智能單元與所連接的通信設(shè)備的電平信號(hào)，與智能單元(2)、PC機(jī)RS-232接口(10)和無線通信模塊(11)構(gòu)成電氣相連。
[0006]PC機(jī)RS-232接口(10)用于配置客車的基本參數(shù)，與通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)構(gòu)成電氣連接；
無線通信模塊(11)用于連接無線通信網(wǎng)絡(luò)并與數(shù)據(jù)處理中心通信，與通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)構(gòu)成電氣連接。
[0007]所述的客車燃料消耗量采集裝置安裝在需要采集能耗數(shù)據(jù)的每部客車內(nèi)。
[0008]進(jìn)一步地，客車能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)包括車速、燃油消耗量、燃油消耗率、客車三軸加速度及傾角、乘客人數(shù)。
[0009]進(jìn)一步地，PC機(jī)RS-232接口，用于連接到PC機(jī)的RS232接口，通過在PC機(jī)中運(yùn)行與之配套的客車參數(shù)配置軟件后，通過該接口配置客車的基本參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)和極限范圍。
[0010]所述的加速度檢測單元包括三軸加速度傳感器U5及電容C16?C19，U5的型號(hào)為MMA7455L，是低功耗、高抗震性的數(shù)字三軸加速度傳感器，內(nèi)部具有信號(hào)調(diào)理、低通濾波、溫度補(bǔ)償、自測等功能；電容C16及C17并聯(lián)接于U5的第1、2引腳之間，并緊靠U5的第1、2引腳，電容C16及C17的容量分別為1yF和0.1口？；電容(:18及(:19并聯(lián)接于1]5的第5、6引腳之間，并緊靠U5的第5、6引腳，電容C18及C19的容量分別為1yF和0.1yF;U5的第1、4、6、7引腳連接到3.3 V電源;U5的第2、5引腳連接到地;U5的第8引腳連接到圖3中微控制器U3的第45引腳;U5的第9引腳連接到圖3中微控制器U3的第46引腳;U5的第13引腳是12C通信的SDA串行數(shù)據(jù)信號(hào)線，連接到圖3中微控制器U3的第43引腳;U5的第14引腳是12C通信的SCL時(shí)鐘信號(hào)線，連接到圖3中微控制器U3的第42引腳。
[0011 ]客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)的方法，包括如下步驟:
步驟S201:初始化；
步驟S202:通過I2C總線與加速度檢測單元通信，讀取三軸加速度數(shù)據(jù)；
步驟S203:計(jì)算客車的傾角；
步驟S204:存儲(chǔ)加速度及傾角數(shù)據(jù)； 步驟S205:讀取客車的車速和燃油消耗量等數(shù)據(jù)；
步驟S206:讀當(dāng)前的乘客人數(shù)并存儲(chǔ)；
步驟S207:調(diào)用有效燃油消耗率分析計(jì)算子程序；
步驟S208:檢查是否收到PC機(jī)的通信命令;進(jìn)入步驟S209判斷，若未收到命令幀，則進(jìn)入步驟S211;若收到命令幀，則進(jìn)入步驟S210處理命令幀數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入步驟S211;
步驟S211:檢查是否收到GPRS無線通信模塊的通信命令;進(jìn)入步驟S212判斷，若未收到命令幀，則進(jìn)入步驟S202;若收到命令幀，則進(jìn)入步驟S213處理命令幀數(shù)據(jù)，并通過GPRS向數(shù)據(jù)處理中心發(fā)送數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入步驟S202;
程序再次進(jìn)入步驟S202，重復(fù)步驟S202?S213，周而復(fù)始，循環(huán)運(yùn)行。
[0012]
本發(fā)明是按照上述構(gòu)思使用上述主要單元部件構(gòu)成的。其工作原理是:智能單元檢測客車的乘客人數(shù)以及三軸的加速度信號(hào)，由三軸的加速度數(shù)據(jù)計(jì)算三軸的傾角，通過CAN接口單元讀取客車的車速、消耗的燃油(燃料)量、燃油消耗率等數(shù)據(jù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)按軟件設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行分析與處理，得出實(shí)時(shí)的燃油消耗率，同時(shí)篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)，由無線通信模塊將相關(guān)的數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，經(jīng)數(shù)據(jù)處理中心的監(jiān)測軟件處理后實(shí)時(shí)顯示有關(guān)客車的燃料消耗量數(shù)據(jù)，并提供歷史數(shù)據(jù)查詢、自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表的功能，通過對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)與燃料消耗量限值標(biāo)準(zhǔn)的比較，給出客車燃料消耗量超標(biāo)的告警信息。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果:
(I)能夠?qū)崟r(shí)快速地采集客車的車速、燃油消耗量、燃油消耗率、加速度、乘客人數(shù)等能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)，分析計(jì)算客車的傾角及燃油有效消耗率等數(shù)據(jù)。
[0014](2)使用4G或GPRS、CDMA無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)，將客車能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理中心，以便實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的客車能耗數(shù)據(jù)分析、處理、評(píng)估，提高工作效率及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，能為管理部門對(duì)高能耗高污染車輛實(shí)施強(qiáng)制淘汰或報(bào)廢提供數(shù)據(jù)支持。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0016]圖1是本發(fā)明客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)的原理方框圖。
[0017]圖2是實(shí)施例的電源穩(wěn)壓單元電路連接原理圖。
[0018]圖3是實(shí)施例的智能單元電路連接原理圖。
[0019]圖4是系統(tǒng)復(fù)位單元電路連接原理圖。
[0020]圖5是實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元電路連接原理圖。
[0021 ]圖6是實(shí)施例的調(diào)試接口電路連接原理圖。
[0022]圖7是實(shí)施例的乘客計(jì)數(shù)器電路連接原理圖。
[0023]圖8是實(shí)施例的加速度檢測單元電路連接原理圖。
[0024]圖9是實(shí)施例的CAN接口單元電路連接原理圖。
[0025]圖10是實(shí)施例的通信接口電平轉(zhuǎn)換單元電路及PC機(jī)RS-232接口連接原理圖。
[0026]圖11是實(shí)施例的無線通信模塊電路連接原理圖。
[0027]圖12是實(shí)施例的軟件控制方法主程序流程圖。
[0028]圖13是實(shí)施例的軟件控制方法的有效燃油消耗率分析計(jì)算子程序流程圖。
[0029]
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]請(qǐng)參看圖1，客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)，包括客車燃料消耗量采集裝置、通信網(wǎng)絡(luò)(12)、數(shù)據(jù)處理中心(13);其中數(shù)據(jù)處理中心包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、運(yùn)行客車能耗監(jiān)測軟件的計(jì)算機(jī)、顯示器及打印機(jī)。
[0032]所述的客車燃料消耗量采集裝置，包括:電源穩(wěn)壓單元(1)、智能單元(2)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、乘客計(jì)數(shù)器(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、PC機(jī)RS-232接口(10)、無線通信模塊(II);其中:電源穩(wěn)壓單元(I)為智能單元(2)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、乘客計(jì)數(shù)器(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、無線通信模塊
(11)供電，與各部分構(gòu)成電氣連接;智能單元(2)是本裝置的核心，在程序的控制下運(yùn)行，與電源穩(wěn)壓單元(I)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、乘客計(jì)數(shù)器(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)構(gòu)成電氣連接;系統(tǒng)復(fù)位單元(3)用于智能單元上電復(fù)位，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)用于存儲(chǔ)智能單元篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)以及未發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)，與智能單元
(2)構(gòu)成電氣連接;調(diào)試接口(5)用于智能單元仿真調(diào)試以及下載程序，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接;乘客計(jì)數(shù)器(6)用于檢測客車當(dāng)前乘客人數(shù)，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接;加速度檢測單元(7)用于檢測客車的加速度，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接;CAN接口單元(8)用于適配與客車的發(fā)動(dòng)機(jī)診斷接口收發(fā)數(shù)據(jù)，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接;通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)用于適配智能單元與所連接的通信設(shè)備的電平信號(hào)，與智能單元(2)、PC機(jī)RS-232接口 (10) 和無線通信模塊 ( 11) 構(gòu)成電氣相連。 PC 機(jī) RS-232接口 (10) 用于配置客車的基本參數(shù)，與通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)構(gòu)成電氣連接;無線通信模塊(11)用于連接無線通信網(wǎng)絡(luò)并與數(shù)據(jù)處理中心通信，與通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)構(gòu)成電氣連接。
[0033]客車能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)包括車速、燃油消耗量、燃油消耗率、客車三軸加速度及傾角、乘客人數(shù)。
[0034]PC機(jī)RS-232接口用于連接到PC機(jī)的RS232接口，通過在PC機(jī)中運(yùn)行與之配套的客車參數(shù)配置軟件后，通過該接口配置客車的基本參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)和極限范圍。其中的基本參數(shù)包括:車長、車寬、車高、車重、產(chǎn)品名稱、型號(hào)、出廠日期、發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)排量、功率、載客人數(shù)、總質(zhì)量、整備質(zhì)量、燃料種類等。
[0035]請(qǐng)進(jìn)一步參看圖2，電源穩(wěn)壓單元由插座CZl、開關(guān)電源模塊Ul、集成穩(wěn)壓塊U2、電容Cl?C4、電阻R1、二極管Dl、發(fā)光二極管LED組成，與電路的其它部分構(gòu)成電氣連接，為相關(guān)部分提供工作電源。從CZI輸入車輛蓄電池的24V直流電壓，經(jīng)D1、Ul穩(wěn)壓后輸出5 V電壓，再經(jīng)U2(型號(hào)為LD1117S33C)穩(wěn)壓后輸出3.3V電壓，為智能單元及相關(guān)電路供電，與電路的相關(guān)部分構(gòu)成電氣連接。電容Cl?C4為濾波電容，電阻Rl和發(fā)光二極管LED提供電源的狀態(tài)指示。二極管Dl是電源輸入極性保護(hù)元件，當(dāng)電源極性接反時(shí)不會(huì)損壞本裝置。
[0036]請(qǐng)參看圖3，智能單元由高性能的微控制器U3及其相關(guān)的電路構(gòu)成，微控制器U3的型號(hào)是STM32F103C8T6，內(nèi)核是ARM32位的Cortex-M3 CPU,具有64KB的FLASH存儲(chǔ)器、20KB的SRAM，內(nèi)部集成有振蕩器、調(diào)試電路、溫度傳感器、12位ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、多達(dá)7個(gè)定時(shí)器和9個(gè)通信口，它是客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置的核心控制器件，與外圍各單元構(gòu)成電氣連接，在程序的控制下運(yùn)行。晶振Xl、電容C5、C6、電阻R2與微控制器U3第5、6引腳內(nèi)部電路組成振蕩電路，作為微控制器的時(shí)鐘源。晶振Yl、電容C7、C8與微控制器U3第3、4引腳內(nèi)部電路組成低頻振蕩電路，作為微控制器的低頻時(shí)鐘源。電阻R3—端連接到微控制器U3的第44引腳，另一端接地；電阻R4—端連接到3.3V的電源3V3，另一端連接到微控制器U3的第I引腳；電阻R5—端連接到3.3V的電源3V3，另一端連接到微控制器U3的第9引腳。電阻R6—端連接到微控制器U3的第20引腳，另一端接地。電容C9?C13起電源濾波作用。微控制器U3的第24、36、48引腳與3.3V的電源3V3相連接。微控制器U3的第23、35、47、8引腳接地。插座CZ3是與乘客計(jì)數(shù)器連接的插座，各引腳與微控制器U3的相同的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)的引腳相連接。
[0037]請(qǐng)參看圖4，系統(tǒng)復(fù)位單元由電阻R9和電容C14、按鈕SI組成，電阻R9和電容C14為微控制器提供上電復(fù)位信號(hào)，按鈕SI為微控制器提供人工手動(dòng)復(fù)位信號(hào)。
[0038]請(qǐng)參看圖5，集成電路U4是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，型號(hào)為AT24C04，用于存儲(chǔ)微控制器程序篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)以及當(dāng)前未發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)，
請(qǐng)參看圖6，CZ2是調(diào)試接口，微控制器通過此接口進(jìn)行仿真、編程、調(diào)試和程序下載，各引腳與圖3微控制器U3的相同的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)的引腳相連接。
[0039]請(qǐng)參看圖7，M1是客車乘客計(jì)數(shù)器，5V穩(wěn)壓電源連接到插座CZ3的第I腳，TX2信號(hào)通過電阻R21連接到插座CZ3的第3腳，RX2信號(hào)通過電阻R22連接到插座CZ3的第4腳，插座CZ3的第5腳接地。
[0040]插頭CT3連接到乘客計(jì)數(shù)器Ml的TTL電平通信接口，使用時(shí)將CT3與CZ3相連接，通過插座CZ3及插頭CT3的第I引腳向乘客計(jì)數(shù)器供電，微控制器通過乘客計(jì)數(shù)器讀取客車中的乘客人數(shù)。
[0041]請(qǐng)參看圖8，加速度檢測單元由集成電路U5及電容C16?C19組成，U5的型號(hào)為MMA7455L，是低功耗、高抗震性的數(shù)字三軸加速度傳感器，內(nèi)部具有信號(hào)調(diào)理、低通濾波、溫度補(bǔ)償、自測等功能；電容C16及C17并聯(lián)接于U5的第1、2引腳之間，并緊靠U5的第1、2引腳，電容C16及C17的容量分別為1yF和0.1口？；電容(:18及(:19并聯(lián)接于1]5的第5、6引腳之間，并緊靠U5的第5、6引腳，電容C18及C19的容量分別為1yF和0.1yF;U5的第1、4、6、7引腳連接到3.3 V電源;U5的第2、5引腳連接到地;U5的第8引腳連接到圖3中微控制器U3的第45引腳;U5的第9引腳連接到圖3中微控制器U3的第46引腳;U5的第13引腳是12C通信的SDA串行數(shù)據(jù)信號(hào)線，連接到圖3中微控制器U3的第43引腳;U5的第14引腳是12C通信的SCL時(shí)鐘信號(hào)線，連接到圖3中微控制器U3的第42引腳。
[0042]請(qǐng)參看圖9，04財(cái)妾口單元包括0六訓(xùn)夂發(fā)器1]6及電容020、電阻1?10、1?11、跳線器見1、插座CZLRll是端接電阻，阻值為120歐姆，可根據(jù)需要用跳線器JPl接入電路中。CAN收發(fā)器U6的型號(hào)為SN65HVD230DR，U5的第I引腳連接到圖3中微控制器U3的第33引腳，U5的第2引腳接地，U5的第3引腳接3.3V電源，U5的第4引腳連接到圖3中微控制器U3的第32引腳;U5的第6、7引腳分別連接到插座CZ4的第2和第I引腳，U5的第8引腳通過電阻RlO接地；電阻Rll與跳線器JPl串聯(lián)后接于插座CZ4的第1、2引腳之間，CZ4的第3引腳接地。電容C20接于U6的第3弓I腳和地之間。
[0043]請(qǐng)參看圖10，通信接口電平轉(zhuǎn)換單元由接口轉(zhuǎn)換集成電路U7、電容C21?C25、插座CZ5、CZ6組成，其功能是進(jìn)行接口電平轉(zhuǎn)換。接口轉(zhuǎn)換集成電路U7的型號(hào)為SP3232EEN。插座CZ5是PC機(jī)RS-232接口，用于連接到PC機(jī)的RS232接口，通過在PC機(jī)中運(yùn)行與之配套的客車參數(shù)配置軟件后，通過該接口配置客車的基本參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)和極限范圍。其中的基本參數(shù)包括:車長、車寬、車高、車重、產(chǎn)品名稱、型號(hào)、出廠日期、發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)排量、功率、載客人數(shù)、總質(zhì)量、整備質(zhì)量、燃料種類等。
[0044]請(qǐng)參看圖11，這是GPRS無線通信模塊電路連接原理圖。插頭CT6連接到GPRS無線通信模塊M2的RS232接口，使用時(shí)將CT6與圖10中的CZ6相連接，通過插座CZ6及插頭CT6的第I引腳向GPRS無線通信模塊供電，微控制器通過無線通信模塊M2向數(shù)據(jù)處理中心發(fā)送車輛能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0045]圖2?圖11的電路原理圖中，相同的電氣網(wǎng)絡(luò)編號(hào)或端口是電氣連通的。
[0046]2009年11月I日起施行的《道路運(yùn)輸車輛燃料消耗量檢測和監(jiān)督管理辦法》要求總質(zhì)量超過3500千克的道路旅客運(yùn)輸車輛應(yīng)當(dāng)滿足交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《營運(yùn)客車燃料消耗量限值及測量方法》，并規(guī)定試驗(yàn)道路應(yīng)當(dāng)為平直路，用瀝青或者混凝土鋪裝，長度不小于2公里，寬度不小于8米，縱向坡度在0.1%以內(nèi)，且路面應(yīng)當(dāng)清潔、平坦。
[0047]為了獲得與綜合燃料消耗量指標(biāo)的比對(duì)，需要篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)。方法是:采集并計(jì)算客車滿載狀態(tài)下在平坦的路面上作勻速直線行駛時(shí)不同車速段的行駛時(shí)間和燃料消耗量，并計(jì)算出每10km的綜合燃料消耗量，即有效燃油消耗率，保存相關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0048]微控制器通過采集車速信號(hào)及三軸加速度信號(hào)的數(shù)據(jù)，通過計(jì)算和分析，可確定客車是否處于靜止?fàn)顟B(tài)、勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0049]微控制器通過讀取三軸加速度信號(hào)的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出相關(guān)的傾角，通過計(jì)算和綜合分析，可確定客車是否處在平坦的道路上。
[0050]請(qǐng)參看圖12，微控制器主程序的工作流程包括如下步驟:
步驟S201:上電后，進(jìn)入初始化；
步驟S202:程序完成初始化后，通過I2C總線與加速度檢測單元通信，讀取三軸加速度數(shù)據(jù)；
步驟S203:計(jì)算客車的傾角；
步驟S204:存儲(chǔ)加速度及傾角數(shù)據(jù)；
步驟S205:通過CAN接口單元讀取客車的車速和燃油消耗量等數(shù)據(jù)；
步驟S206:通過USART2串口從乘客計(jì)數(shù)器讀出當(dāng)前的乘客人數(shù)并存儲(chǔ)；
步驟S207:調(diào)用有效燃油消耗率分析計(jì)算子程序；
步驟S208:檢查USART3串口是否收到PC機(jī)的通信命令;進(jìn)入步驟S209判斷，若未收到命令幀，則進(jìn)入步驟S211;若收到命令幀，則進(jìn)入步驟S210處理命令幀數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入步驟S211；
步驟S211:檢查USARTI串口是否收到GPRS無線通信模塊的通信命令;進(jìn)入步驟S212判斷，若未收到命令幀，則進(jìn)入步驟S202;若收到命令幀，則進(jìn)入步驟S213處理命令幀數(shù)據(jù)，并通過GPRS向數(shù)據(jù)處理中心發(fā)送數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入步驟S202;
程序再次進(jìn)入步驟S202，重復(fù)步驟S202?S213，周而復(fù)始，循環(huán)運(yùn)行。
[0051]
請(qǐng)參看圖13，有效燃油消耗率分析計(jì)算子程序的工作流程包括如下步驟:
步驟S301:取出客車乘客人數(shù)；
步驟S302:判斷客車是否為滿載，如果不是滿載，說明此時(shí)不適合檢測客車的載荷，子程序返回；如果是滿載，則進(jìn)入步驟S303，進(jìn)一步判斷客車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài):
步驟S303:取出所采集并計(jì)算的客車加速度和傾角數(shù)據(jù)；
步驟S304:判斷客車縱軸及橫軸的加速度、傾角是否都為0，如果不是，說明此時(shí)客車并非處于平坦的道路上，不符合規(guī)定的測試條件，子程序返回；如果是都為0，進(jìn)入步驟S305，確定客車正在平坦的道路上處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線行駛狀態(tài)；
步驟S306:取出客車車速數(shù)據(jù)，進(jìn)入步驟S307，確定客車正在平坦的道路上勻速直線行駛；
步驟S308:判斷車速是否在規(guī)定的某一范圍內(nèi):
如果車速超出《營運(yùn)客車燃料消耗量限值及測量方法》規(guī)定的所有速度范圍，則不計(jì)算該車速下的燃油消耗量，子程序返回；否則，說明車速在規(guī)定的速度范圍內(nèi)，進(jìn)入步驟S309;步驟S309:計(jì)算并存儲(chǔ)在當(dāng)前車速下的燃油消耗量；
步驟S310:從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀出其它車速下的燃油消耗量，計(jì)算并存儲(chǔ)可與綜合燃料消耗量指標(biāo)進(jìn)行比對(duì)的客車有效燃油消耗率;子程序返回。
[0052]本實(shí)施例的工作原理可說明如下:微控制器讀取客車的乘客人數(shù)以及三軸的加速度信號(hào)，由三軸的加速度數(shù)據(jù)計(jì)算三軸的傾角，再通過CAN接口單元讀取客車的車速、消耗的燃油量、燃油消耗率等數(shù)據(jù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)按軟件設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行分析與處理，同時(shí)篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)載荷及各車速段的測試數(shù)據(jù)，計(jì)算有效燃油消耗率，由無線通信模塊將相關(guān)的數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，經(jīng)數(shù)據(jù)處理中心的監(jiān)測軟件處理后實(shí)時(shí)顯示有關(guān)客車的能耗數(shù)據(jù)，并提供歷史數(shù)據(jù)查詢、自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表的功能，通過對(duì)能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)與燃料消耗量限值指標(biāo)的比較，給出客車燃料消耗量超標(biāo)的告警信息。由此可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的客車燃料消耗量數(shù)據(jù)分析、處理、評(píng)估，可提升客車燃料消耗量統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測的數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高工作效率及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，能為管理部門對(duì)高能耗高污染車輛實(shí)施強(qiáng)制淘汰或報(bào)廢提供數(shù)據(jù)支持，也可供客運(yùn)企業(yè)作為內(nèi)部評(píng)估、決策的重要依據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括:客車燃料消耗量采集裝置、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理中心； 所述的客車燃料消耗量采集裝置，包括:電源穩(wěn)壓單元(I)、智能單元(2)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、乘客計(jì)數(shù)器(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、PC機(jī)RS-232接口(10)、無線通信模塊(11);其中: 電源穩(wěn)壓單元(I)為智能單元(2)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、乘客計(jì)數(shù)器(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、無線通信模塊(11)供電，與各部分構(gòu)成電氣連接； 智能單元(2)是本裝置的核心，在程序的控制下運(yùn)行，與電源穩(wěn)壓單元(1)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、乘客計(jì)數(shù)器(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)構(gòu)成電氣連接； 系統(tǒng)復(fù)位單元(3)用于智能單元上電復(fù)位，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)用于存儲(chǔ)智能單元篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)以及未發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接； 調(diào)試接口(5)用于智能單元仿真調(diào)試以及下載程序，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接； 乘客計(jì)數(shù)器(6)用于檢測客車當(dāng)前乘客人數(shù)，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接； 加速度檢測單元(7)用于檢測客車的加速度，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接； CAN接口單元(8 )用于適配與客車的發(fā)動(dòng)機(jī)診斷接口收發(fā)數(shù)據(jù)，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接； 通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)用于適配智能單元與所連接的通信設(shè)備的電平信號(hào)，與智能單元(2)4(:機(jī)1?-232接口(10)和無線通信模塊(11)構(gòu)成電氣相連； PC機(jī)RS-232接口(10)用于配置客車的基本參數(shù)，與通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)構(gòu)成電氣連接； 無線通信模塊(11)用于連接無線通信網(wǎng)絡(luò)并與數(shù)據(jù)處理中心通信，與通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)構(gòu)成電氣連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)處理中心包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、運(yùn)行客車能耗監(jiān)測軟件的計(jì)算機(jī)、顯示器及打印機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的客車燃料消耗量采集裝置安裝在每部需要采集能耗數(shù)據(jù)的客車內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的CAN接口單元包括CAN收發(fā)器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的加速度檢測單元包括型號(hào)為MMA7455L的三軸加速度傳感器U5及電容C16?C19;電容C16及C17并聯(lián)接于1]5的第1、2引腳之間，并緊靠1]5的第1、2引腳，電容(:16及(:17的容量分別為1(^和0.仏卩；電容C18及C19并聯(lián)接于U5的第5、6引腳之間，并緊靠U5的第5、6引腳，電容C18及C19的容量分別為I OyF和0.1yF; U5的第1、4、6、7引腳連接到3.3V電源;U5的第2、5引腳連接到地;U5的第8引腳連接到微控制器U3的第45引腳;U5的第9引腳連接到微控制器U3的第46引腳;U5的第13引腳連接到微控制器U3的第43引腳;U5的第14引腳連接到微控制器U3的第42引腳。6.采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的客車燃料消耗量指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟S201:初始化； 步驟S202:通過I2C總線與加速度檢測單元通信，讀取三軸加速度數(shù)據(jù)； 步驟S203:計(jì)算客車的傾角； 步驟S204:存儲(chǔ)加速度及傾角數(shù)據(jù)； 步驟S205:讀取客車的車速和燃油消耗量等數(shù)據(jù)； 步驟S206:讀當(dāng)前的乘客人數(shù)并存儲(chǔ)； 步驟S207:調(diào)用有效燃油消耗率分析計(jì)算子程序； 步驟S208:檢查是否收到PC機(jī)的通信命令;進(jìn)入步驟S209判斷，若未收到命令幀，則進(jìn)入步驟S211;若收到命令幀，則進(jìn)入步驟S210處理命令幀數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入步驟S211; 步驟S211:檢查是否收到GPRS無線通信模塊的通信命令;進(jìn)入步驟S212判斷，若未收到命令幀，則進(jìn)入步驟S202;若收到命令幀，則進(jìn)入步驟S213處理命令幀數(shù)據(jù)，并通過GPRS向數(shù)據(jù)處理中心發(fā)送數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入步驟S202; 程序再次進(jìn)入步驟S202，重復(fù)步驟S202?S213，周而復(fù)始，循環(huán)運(yùn)行。7.采用根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述的有效燃油消耗率分析計(jì)算子程序，包括如下步驟: 步驟S301:取出客車乘客人數(shù)； 步驟S302:判斷客車是否為滿載，如果不是滿載，說明此時(shí)不適合檢測客車的載荷，子程序返回；如果是滿載，則進(jìn)入步驟S303，進(jìn)一步判斷客車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài): 步驟S303:取出所采集并計(jì)算的客車加速度和傾角數(shù)據(jù)； 步驟S304:判斷客車縱軸及橫軸的加速度、傾角是否都為O，如果不是，說明此時(shí)客車并非處于平坦的道路上，不符合規(guī)定的測試條件，子程序返回；如果是都為O，進(jìn)入步驟S305，確定客車正在平坦的道路上處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線行駛狀態(tài)； 步驟S306:取出客車車速數(shù)據(jù)，進(jìn)入步驟S307，確定客車正在平坦的道路上勻速直線行駛； 步驟S308:判斷車速是否在規(guī)定的某一范圍內(nèi): 如果車速超出《營運(yùn)客車燃料消耗量限值及測量方法》規(guī)定的所有速度范圍，則不計(jì)算該車速下的燃油消耗量，子程序返回；否則，說明車速在規(guī)定的速度范圍內(nèi)，進(jìn)入步驟S309;步驟S309:計(jì)算并存儲(chǔ)在當(dāng)前車速下的燃油消耗量； 步驟S310:從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀出其它車速下的燃油消耗量，計(jì)算并存儲(chǔ)可與綜合燃料消耗量指標(biāo)進(jìn)行比對(duì)的客車有效燃油消耗率;子程序返回。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK106056884SQ201610612799
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月30日
【發(fā)明人】何玉宏, 涂金龍
【申請(qǐng)人】南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院