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導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 交通安全論文>>正文

?；愤\輸車輛安全監(jiān)控技術(shù)的研究

文檔作者：郁春蘭劉越琪李懷俊文檔來源：廣東交通職業(yè)技術(shù)學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月03日
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幅-0E 美目疊■■密l器-
DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2012．07．022
?；愤\輸車輛安全監(jiān)控技術(shù)的研究木
郁春蘭，劉越琪，李懷俊
(廣東交通職業(yè)技術(shù)學院， 廣東廣州 510650)
摘要：討論了?；愤\輸行業(yè)存在的實時監(jiān)控問題及并建立了相應(yīng)的安全監(jiān)測體系，設(shè)計了針對?；愤\輸車輛的安全監(jiān)控系
統(tǒng)，詳細分析了車輛監(jiān)控系統(tǒng)的功能以及多種數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測的方法，并把該系統(tǒng)應(yīng)用于實踐。
關(guān)鍵詞：運輸車輛；監(jiān)控系統(tǒng)；技術(shù)
中圖分類號：U294．8 3 文獻標識碼：B 文章編號：1009—9492f2o12)07—0069一O3
Search on Safety M onitoring Technology for Hazardous Chemicals
Transport Vehicles
YU Chun—lan，LIU Yue—qi，LI Huai-jan
(Guangdong Communication Polytechnic，Guangzhou510650，China)
Abstract：This article discusses the problem of safety monitoring on the Hazardous Chemicals transport industry and the establishment of
the real—time safety monitoring system， also analyzes the function of the vehicle monitoring system and methods of data acquisition and
monitoring in detail．This systems used in the practice has achieved remarkable results．
Key words：transport vehicle；monitoring system；technology
0引言
危險化學品要經(jīng)歷生產(chǎn)、儲存、使用等各個
環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都需要通過運輸來完成。根據(jù)我
國現(xiàn)階段的情況，絕大部分貨物都以汽車運輸為
主。危險化學品由于自身的危險性，在運輸過程
中應(yīng)盡最大的努力杜絕各類事故的發(fā)生。裝運危
化品車輛的技術(shù)狀況是引發(fā)交通事故的一個重要
因素，車輛技術(shù)狀況的好壞，是?；钒踩\輸
的基礎(chǔ)，更重要的是對執(zhí)行長途運輸任務(wù)的機動
車需要必要的監(jiān)控措施。
全球定位系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，把基于
GPS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于?；返倪\輸安全，
在很大程度上保證了營運安全。確定?；愤\輸
車輛安全監(jiān)測體系、采取有效的科技監(jiān)控手段來
解決?；愤\輸車輛的實時安全監(jiān)控和管理問
題，提高整個運輸行業(yè)的安全水平，是目前急需
解決的技術(shù)問題和社會問題。
本文從?；愤\輸監(jiān)控的需要出發(fā)，重點闡
述了車輛監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建的若干關(guān)鍵技術(shù)，對提高
廣廠] 蘭 璺r-1 廠 圜
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廣東省交通運輸廳科技項目(編號：2009—02—040)
收稿日期：201l一12—29；修訂日期：2012—06一 蘭 ．．一 ， 一， ． ． ．．， ．，
[ 魚 [
與開發(fā)
控裝置，通過無線傳輸通道GPRS實現(xiàn)與監(jiān)控中
心的數(shù)據(jù)交互；后臺數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，主要由通信
服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和監(jiān)控主機組成，負責實
時接收車輛各種參數(shù)，完成對運行車輛的監(jiān)控，
同時實時發(fā)布車輛預(yù)警信息和風險提示，匯總相
關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。
2建立?；奋囕v安全監(jiān)測指標體系
道路危險品運輸是社會發(fā)展的需要，危險化
學品與人們的生產(chǎn)和生活息息相關(guān)。因此，必須
加強對危險化學品運輸?shù)谋O(jiān)控和管理，在道路運
輸過程中采取必要的安全防護和監(jiān)控措施，以確
保萬無一失。
基于GPS監(jiān)控技術(shù)的車輛監(jiān)控系統(tǒng)主要用來
監(jiān)測運行車輛的車速、運行軌跡等狀態(tài)，已經(jīng)廣
泛應(yīng)用于出租車、客車等普通運營車輛u 。而對于
危化品運輸，由于危險化學物品有易爆、易燃、
有毒、易揮發(fā)等特性，在行駛過程中，車輛各個
功能部件的狀態(tài)產(chǎn)生異常都有可能引發(fā)不可挽回
的損失。要保證運輸途中的安全，應(yīng)該采取全方
位、多目標的監(jiān)測手段才能防范于未然。
目前，車輛監(jiān)控設(shè)備(系統(tǒng))供應(yīng)商普遍只
從事針對普通運行車輛的車速、定位方面的技術(shù)
研究，沒有對?；愤\營車輛多目標、全方位監(jiān)
測的技術(shù)進行深入研究口 。針對這種現(xiàn)狀，通過與
行業(yè)企業(yè)溝通，充分采集技術(shù)信息，研究制定出
一系列針對危險品運輸車輛的監(jiān)測指標，建立車
輛狀態(tài)多目標監(jiān)測體系，并進行了充分的論證。
在試用的基礎(chǔ)上完善歸納為行業(yè)監(jiān)測標準。
安全監(jiān)測指標體系涵蓋內(nèi)容如表1所示。
3監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計
該車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計對象是以具有代表性
的主流車型“斯太爾”系列為主，在設(shè)計系統(tǒng)硬
件接口以及數(shù)據(jù)采集方式也兼顧了其它車型。在
硬件設(shè)計方面，主要采用了當前先進、成熟的主
流電子技術(shù)和芯片，合理配置和選取合適的產(chǎn)品
型號，使整個系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，成本低；系統(tǒng)預(yù)
留多個數(shù)據(jù)接口，便于今后技術(shù)升級，同時可便
捷地將硬件移植到其它車型中。
本系統(tǒng)硬件具備CAN總線接口，滿足車輛電
子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢，便于今后與車輛數(shù)據(jù)接
口連接，并具有LCD顯示屏數(shù)據(jù)接口，方便系統(tǒng)
的升級。在運行車輛的數(shù)據(jù)采集方面，做到高速
化、精確化。在軟件設(shè)計方面，注重安全性和方
便性，著力避免非法人員或授權(quán)級別不高人員的
誤操作，以免造成數(shù)據(jù)的丟失或出錯。另外具有
完善的警告提醒功能，按鍵操作簡便，管理人員
和操作用戶都能方便地使用系統(tǒng)。
表1 ?；奋囕v安全監(jiān)測指標體系
序號 車輛監(jiān)測指標 監(jiān)測指標意義
防超速、違章駕駛等；
1 車速、行駛軌跡 需從車身采集實時車速才可實現(xiàn)監(jiān)
控中心對超速的有效監(jiān)測
2 發(fā)動機轉(zhuǎn)速 實時監(jiān)測發(fā)動機重要指標，可有效
防止發(fā)動機突然產(chǎn)生爆震、搗缸等故
3 發(fā)動機冷卻液溫度 障
， 避免影響正常車速
防止制動回路突然故障導(dǎo)致剎車氣
4 制動油(氣)壓 壓不足
保證司機和監(jiān)控中心可以實時監(jiān)測
5 輪胎氣壓、溫度 到在用輪胎的氣壓、溫度狀態(tài)，對爆
胎、異常磨損等故障預(yù)警
6 發(fā)電機狀態(tài) 防止突發(fā)性發(fā)電機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)等現(xiàn)象
7 檔位信息 監(jiān)控中心據(jù)此判斷司機的行車操作
8 車輛加速度 是否規(guī)范，有效抑制高檔低速、超速等
9 轉(zhuǎn)彎傾斜度 事故風險
lO 貨物防盜 保證貨物安全，防止中途盜竊
【l 液、氣體泄露 保證貨物安全、事故提前預(yù)警
l2 車輛ID識別 車輛實時跟蹤
基于視頻監(jiān)控，對司機不良習慣進
l3 駕駛室狀態(tài)監(jiān)測 行監(jiān)控和約束
監(jiān)控系統(tǒng)由主CPU控制器、GPS／GPRS定位
通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)采集監(jiān)測模塊、
顯示模塊等組成，硬件的框架圖如圖2所示。
3．1 GPS／GPRS模塊
定位導(dǎo)航是GPS的最基本的應(yīng)用，GPS技術(shù)
應(yīng)用于移動目標的監(jiān)控，有著其他監(jiān)控手段無法
比擬的優(yōu)勢。GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)引入了高速分
組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和IP技術(shù)，能提供153．6 kB／s的數(shù)據(jù)
速率，已在交通、物流、電力等行業(yè)具有廣泛應(yīng)
用” 。本系統(tǒng)采用以GPRS無線通信模塊為核心通
信單元、支持寬帶無線網(wǎng)絡(luò)GPRS的嵌入式無線
通信接人系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)通過GPS的定位模塊接
收移動車輛的位置信息，并利用GPRS無線電通
信網(wǎng)絡(luò)將信息傳送至監(jiān)控中心。
＼_一 ＼70 0lll ＼
GPRS通訊模塊
數(shù)據(jù)存儲
土CPU挎制{{}}
GPS定位模塊
示模塊
數(shù)據(jù)采集監(jiān)測模塊
發(fā)
動
機
數(shù)
據(jù)
采
集
輪
胎
j盤
力
測
汽
車
轉(zhuǎn)
向
j
測
圖2 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件示意圖
防
盜
視
頻
臨
測
3．2主控CPU芯片
主控CPU芯片采用帶有ARM7內(nèi)核的
LPC2292。LPC2292是Philips公司生產(chǎn)的一款支持
實時仿真和跟蹤的ARM7TDMI—S CPU芯片，內(nèi)部
集成了與片內(nèi)存儲器控制器接口的ARM7局部總
線、與中斷控制器接口的AMBA高性能總線
(AHB)和連接片內(nèi)外設(shè)功能的VLSI外設(shè)總線
(VPB，ARM，AMBA總線的兼容超大規(guī)模集成電
路)，并嵌入了256kB高速Flash存儲器。LPC2292
具有封裝小、功耗低、多個32位定時器、2個
UART、1個I C、多種總線接口及多達9個外部中
斷等多個優(yōu)點，非常適合作為汽車控制電路的主
控CPU。
3．3數(shù)據(jù)存儲模塊
數(shù)據(jù)存儲模塊是采用大容量的FLASH芯片，
這種芯片具有掉電數(shù)據(jù)自動保存功能。管理計算
機可以現(xiàn)場通過本地網(wǎng)口與終端通信，這種方式
速度快，數(shù)據(jù)存儲量大，操作方便。傳輸方式采
用USB傳輸方式，即在終端和管理計算機之間通
過USB連接線建立數(shù)據(jù)通信鏈路。這與RS232串
行口相比可以大大提高數(shù)據(jù)的傳輸速度，便于車
載數(shù)據(jù)的快速提取。
3．4數(shù)據(jù)采集監(jiān)測模塊
(1)發(fā)動機信號采集：發(fā)動機的溫度、壓力
等傳感器信號以電壓形式由主控制器的模擬量通
道進行采集。信號采集可以通過調(diào)用采集函數(shù)采
集；也可以設(shè)置成定時單元， 自動按周期順序采
集。在系統(tǒng)初始化時，用戶可根據(jù)具體情況分別
設(shè)定各個通道的采集方式，用于對離合器、剎車
等開關(guān)量信號采集，結(jié)果賦值給指定的全局變
量，存入FLASH中，供用戶需要時讀取。
(2)輪胎壓力監(jiān)測：每個輪胎安裝一個從
機，包括信號發(fā)射器、壓力傳感器、控制單元和
電池。監(jiān)測模塊包括信號接收器、控制單元、顯
示裝置等。只有當監(jiān)測模塊發(fā)出監(jiān)測指令時，從
機才開始檢測車胎壓力。為了減少從機電池的能
量消耗，在非監(jiān)測時間內(nèi)，從機處于休眠狀態(tài)。
當汽車車速大于某一個設(shè)定的閾值時，控制單元
的無線收發(fā)器每隔一段時間發(fā)出一個檢測車胎壓
力的信號，從機的無線收發(fā)器接收到這個信號
后，壓力傳感器單元開始進行溫度和壓力的檢測。
(3)汽車轉(zhuǎn)向監(jiān)測：汽車轉(zhuǎn)向的監(jiān)測是采用
橫擺角速度傳感器檢測汽車沿垂直軸的偏轉(zhuǎn)，該
偏轉(zhuǎn)的大小代表了汽車的穩(wěn)定程度。如果偏轉(zhuǎn)角
速度達到一個閾值，說明汽車發(fā)生了側(cè)滑或甩尾
的危險工況，此時發(fā)出報警。當汽車繞垂直方向
軸線偏轉(zhuǎn)時，傳感器內(nèi)的微音叉的振動平面發(fā)生
變化，通過輸出信號的變化計算橫擺角速度。
(4)防盜防泄漏監(jiān)測：采用專用的液、氣體
檢測傳感器實時檢測車身出、人口的泄露狀態(tài)，
檢測外圍電路做防電防爆處理，檢測信號實時送
至監(jiān)控系統(tǒng)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳至監(jiān)控中心，
實現(xiàn)安全狀態(tài)的雙重監(jiān)測，有效防止貨物損耗及
事故發(fā)生。
(5)行車車速狀態(tài)監(jiān)測：車速狀態(tài)的監(jiān)測主
要是通過霍爾式集成傳感器來完成，直接從車速
表的接線端子取得車速信號，信號采集比較方
便。然后，信號又從車速表端子傳送至光耦4N35
隔離，再傳送至集成運放LM358D進一步去除干
擾并有效放大，由358輸出端(7腳)送至NPN三
極管9013進行次級放大。雙軸加速度傳感器
(x、Y軸)與信號處理電路、信號放大電路、模
擬慮波、AD轉(zhuǎn)換電路組成汽車狀態(tài)檢測電路，可
檢測出汽車是處于加速、轉(zhuǎn)彎、靜止等狀態(tài)。
(6)視頻監(jiān)測：視頻監(jiān)測用于貨物防盜、駕
駛室狀態(tài)監(jiān)測。采用GPS+DVR一體結(jié)構(gòu)，在貨物
人、出口位置接入2—3路攝像頭信息，采用SD
卡作為存儲介質(zhì)。實現(xiàn)運輸過程中視頻、音頻和
地理位置信息同步記錄存儲，收車后監(jiān)控中心通
過讀取存儲信息可對運輸過程的貨物狀況進行核
實，有效防止貨物盜損。同時在1路攝像頭接入
(下轉(zhuǎn)第140頁)
技術(shù)
圖5 升級后的電氣控制連接圖
2應(yīng)用效果
應(yīng)用變頻電氣
無極調(diào)速技術(shù)后，
無極調(diào)速箱里面的
數(shù)十個微小的元配
件，被聯(lián)軸套取
代，從而簡化了機
械結(jié)構(gòu)，不但減少
了多個故障點，而
且維修方便，簡單
實用耐用，維修質(zhì)
量有保障，它的價
值更多地是體現(xiàn)在
節(jié)能以及排線控制效果方面。
2．1節(jié)能
機械無極調(diào)速控制方式會使電機長時間全速
運行即50Hz運行，而采用變頻電氣調(diào)速時，可據(jù)
實際生產(chǎn)的需要，其運行頻率普遍在18 23Hz之
間。據(jù)變頻器的工作原理，變頻器的輸出電壓和
運行頻率成正比的關(guān)系可知，當輸出電壓降低到
110～150V之間， 工作電流0．13—0．15A，按P=
1．732UIcosf (f為功率因素)換算結(jié)果及實際i貝4
量，變頻電氣調(diào)速消耗電能降低了50％，節(jié)能非
常明顯。
2．2提高排線質(zhì)量
應(yīng)用變頻電氣無極調(diào)速技術(shù)后，排線機構(gòu)的
運行速度調(diào)節(jié)靈活，不受機械調(diào)速范圍的限
制，可實現(xiàn)0～50Hz即0～1 460r／min不間斷的
調(diào)速，且成正比例關(guān)系?？蓾M足生產(chǎn)各種規(guī)格
線( 0．1Omm～ 0．30mm)的需求，收線的排線
平整、緊密不疏松，排線質(zhì)量完全能夠滿足客戶
的需求，同時也提高了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了設(shè)備的
工裝性能及其生產(chǎn)能力。
3結(jié)束語
該排線系統(tǒng)已申請國家實用新型專利(申請
號：201220016473．7)，并在漆包線的生產(chǎn)實踐中
投入使用。機械連接與變頻技術(shù)在無極調(diào)速排線
系統(tǒng)的應(yīng)用，本文僅從電能消耗、提升產(chǎn)品排線
效果來看就能體現(xiàn)出其實用價值。但在挖掘傳統(tǒng)
設(shè)備的工裝性能，創(chuàng)新排線工藝的方式方法，最
終提升產(chǎn)品質(zhì)量方面仍有較大的改造潛力，并可
在其它行業(yè)的排線系統(tǒng)進行推廣和應(yīng)用。
參考文獻：
[1]龐科旺，劉維亭．PLC變頻器與電氣控制[M]．北
京：中國電力出版社，2012．
[2]肖朋生．變頻器及其控制技術(shù)[M]．北京：機械工業(yè)
出版社．2008．
[3]嚴俊，鄧纈．變頻器應(yīng)用技術(shù)實踐[M]．北京：中國
電力出版社．2011．
第一作者簡介：邱紹文，男，1955年生，廣東興寧人，大
學本科，工程師。研究領(lǐng)域：銅材深加工設(shè)備設(shè)計及開發(fā)
應(yīng)用。已發(fā)表論文2篇。 (編輯：向飛)
(上接第71頁)
駕駛室，可對司機駕駛狀態(tài)(是否違章停車、下
車等)進行實時監(jiān)測，此路信號可采取實時上傳
模式，每l0～30秒傳輸一幀圖像。
4結(jié)語
通過確立和完善危化品運輸車輛監(jiān)測指標體
系，在很大程度上彌補了當前該行業(yè)監(jiān)管方面的
不足。通過開發(fā)高性能的移動車輛監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)
合先進的GPS／GPRS技術(shù)與現(xiàn)代電子技術(shù)，將整
車行駛參數(shù)、性能參數(shù)及貨物狀態(tài)等可反應(yīng)車輛
全方位狀態(tài)的數(shù)據(jù)實時顯示給司機或后臺監(jiān)控中
心，使得司機在行駛過程中對車輛各個部件性能
均可實時了解，同時監(jiān)控中心不僅可以對在途車
輛進行精確跟蹤，優(yōu)化調(diào)度策略，也可對車輛行
駛性能做出合理評價。
本系統(tǒng)已成功應(yīng)用于某油料運輸公司。該系
統(tǒng)運行以來，不僅增加了交通運輸能力，縮短了
運輸時間，而且大大提高了交通安全性，明顯降
低了事故發(fā)生率。有理由相信，隨著信息技術(shù)的
不斷完善和發(fā)展，將會給車輛監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展帶
來一個更廣闊的前景。
參考文獻：
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微計算機信息，2007(5-1)：277—279．
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監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計[J]．山東理工大學學報： 自然
科學版，2010，24(1)：7O一74．
[3]曹元，張魏，李俊，等．專用GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)
計與實現(xiàn)[J]．計算機應(yīng)用與軟件，2008 (1)：
121—122
第一作者簡介：郁春蘭，女，1968年生，江西南昌人，大
學本科，副教授。研究領(lǐng)域：計算機應(yīng)用、智能交通。
(編輯：向飛)

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