CN101794471A - 一种油罐车电子封签用的主机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油罐车电子封签用的主机，它用于油品封签，它公开了由LED显示(7)，蜂鸣器(9)，电源系统(11)，LCD模块(6)，无线模块(2)，防爆电路模块(12)，RFID射频模块(3)，实时时钟(4)，RS232模块(5)，单片机(1)，总线通讯模块(10)，存储IC(8)，组成的油罐车电子封签系统。本发明的优点是能在恶劣环境下对油罐车阀门上安装的电子封签传感器进行阀门开关状态识别和授权RFID卡开关锁控制，对成品油运输环节进行程序化管控，全程记录电子封签车载系统的运行状态，同时可通过GPRS技术进行数据的实时传送，并可通过无线技术实现数据定点自动采集。
Description
技术领域
本发明涉及一种油罐车电子封签用的主机，具体地说是GPS远程监控的油罐车电子封签主机。
背景技术
在油罐车运输油品在运输流转过程中的数质量管理以及如何防止运输途中的“跑冒滴漏”，一直是有待改进的技术。不足之处有第一传感器与感应头的有效感应要依赖于车辆出发前将油盖拧紧锁牢，在管理上，比较难于监督到是否拧紧到位，因而在非法开启出现时有三种可能：一是实施了偷油事实而造成真正的非法开启报警，二是可能因为人为故意或疏忽大意没有将油口拧紧盖牢，而在运输途中因为震动将感应头与传感器分离，造成非法开启报警，三是虽然拧紧了，但是在运输途中因震动颠簸将油盖震松，感应头与传感器分离，而造成非法开启错误报警。这样，造成了非法开启的不唯一性，在管理上无法正确的判定责任归属。第二该机型属于接触型操作(如接触式卡操作)，存在被复制的可能，卡自然磨损与人为损坏难以界定明确，主机的坏损，也难以判定是人为原因还是非人为原因。第三除了目前电子封签传感器能监控的油口外，油罐车自身的改装缺陷仍然存在流失隐患，主要体现在：(1)拆除进油口盖：通过拆除进油口盖螺丝或破解物理铅封打开进油口；(2)拆除人孔盖：通过拆除进油口人孔固定螺丝打开人孔的方式偷盗油；(3)拆除独立计量口：通过拆除连接部位螺丝或破解物理铅封的方式偷盗油(插管抽油)；(4)拆除独立呼吸阀：通过拆除连接部位螺丝或破解物理铅封；(5)拆除出油口法兰盘：通过拆除法兰盘固定螺丝分解阀、管或松退螺丝让法兰盘漏油的方式偷盗油；(6)欧标口自身缺陷：通过外力推挤欧标口阀面迫使阀门张开的方式偷盗(7)排污阀：通过拆除排污阀封堵螺丝的方式偷盗油。
发明内容
本发明的目的是提供一种油罐车电子封签用的主机，它能在恶劣环境下对油罐车阀门上安装的电子封签传感器进行阀门开关状态识别和授权RFID卡开关锁控制，对成品油运输环节进行程序化管控，全程记录电子封签车载系统的运行状态，同时可通过GPRS技术进行数据的实时传送，并可通过无线技术实现数据定点自动采集。
本发明的技术解决方案是记录仪由单片机(1)、存储IC卡(8)、LED显示(7)、RS232模块(5)组成，单片机(1)执行数据的运算、记录和发送；所述的RS232模块(5)通过单片机(1)自带的UART串口和单片机(1)连接，进行串行数据收发负责通过串口收发数据，并且连接外部的车载GPS终端的GPRS模块，实现远程数据的收发；总线通讯模块(10)采用CAN总线与单片机(1)相连接，负责和总线盒的通讯，接收阀门开闭状态数据和下发施解封命令；总线通迅模块(10)将电子封签识别信号上报单片机(1)，单片机(1)通过LCD模块(6)显示报警信息、蜂鸣器(9)响报警、LED(7)灯亮报警；存储IC(8)记录单片机(1)传来的电子封签传感信息报警数据及施封或解封操作数据；无线模块(2)通过IIC总线与单片机(1)相连接，接收单片机发送过来的电子封签主机操作数据，然后通过433MHz公用无线频率把数据发给定点采集器，然后通过InterNet发送到中心服务器上；RFID射频模块(3)通过IIC总线与单片机(1)相连接，可实现RFID射频卡的读写操作，并把读写结果发送给单片机(1)，单片机根据结果对车载的电子封签传感器下达授权施解封命令；防爆电路(12)采用安全栅防爆电路，通过限流限压保障主机在爆炸性气体环境下安全工作；防爆电路(12)共有两路，一路连接电源系统(11)，实现电源电路的安全保护；另一路连接RS232模块(5)，实现串口通讯的安全保护。
本发明的工作原理是：
记录仪还包括安装在油阀上的数据采集模块、与数据采集模块相连接的单片机、与单片机相连接的IC卡接口、LED显示、RS232模块组成。所述的RS232模块上连接有GPRS模块。
当主机在上电工作时，单片机(1)通过总线通讯模块(10)读取所连接的电子封签传感器的初始状态，并在LCD模块(6)上显示出来。之后进入工作状态。
当油罐车装满油品要开始运输时，需要关好各阀门，然后用授权的RFID射频卡在本发明的RFID射频模块(3)上进行施封操作，即启动本发明的监控功能，此时单片机(1)读取到RFID射频模块(3)送过来的施封授权命令后，通过运算比对其有效性，若无效，则在LCD模块(6)上给以无效提示；若有效，则通过总线通讯模块(10)下发施封命令，对阀门上的电子封签传感器进行关锁操作。在此过程中若有阀门未关好，电子封签传感器识别后将通过总线通讯模块(10)上报给单片机(1)，单片机(1)通过LCD模块(6)做出提示，提示操作者重新施封直至施封成功。施封时单片机(1)将通过写操作把施封操作数据记录到存储IC(8)中，同时通过RS232模块(5)发送数据。
当油罐车施封成功后，阀门已被锁死，这个时候油罐车就可以开始运输配送了。在运输配送途中，理论上由于阀门是锁死而无法打开的，若因人力或外力强行破坏电子封签传感器而打开阀门的话，本发明将会通过总线通讯模块(10)读取到相关信息，LCD模块(6)显示报警信息，同时蜂鸣器(9)声响报警，LED显示(7)灯亮报警；存储IC(8)记录该次报警数据，同时通过RS232模块(5)发送报警数据。
当油罐车到达油站将要卸油时，需要用授权的RFID射频卡在本发明的RFID射频模块(3)上进行解封操作，即解除本发明的监控功能，单片机(1)读取到RFID射频模块(3)送过来的解封授权命令后，通过运算比对其有效性，若无效，则在LCD模块(6)上给以无效提示；若有效，则通过总线通讯模块(10)下发解封命令，对阀门上的电子封签传感器进行开锁操作。解封时单片机(1)将通过写操作把解封操作数据记录到存储IC(8)中，同时通过RS232模块(5)发送数据。
本发明存储IC(8)所记录的数据称为运况数据，主要包括施封数据、解封数据和报警数据。本发明记录、发送运况数据时一般包括时间[由实时时钟(4)提供日期和时间信息]、地点、数据类型、操作者、阀门编号等。本发明可通过RS232模块(5)连接外部的车载GPS终端的GPRS模块把数据通过GPRS网络远程的方式上发给控制中心的服务器，或者也可通过本发明的无线模块(2)采用无线的方式定点自动采集到控制中心的服务器上。
除了用授权的RFID射频卡对本发明进行施解封命令，也可采用远程的方式通过GPRS模块连接本发明的RS232模块(5)下发施解封命令。
本发明的优点是能在恶劣环境下对油罐车阀门上安装的电子封签传感器进行阀门开关状态识别和授权RFID卡开关锁控制，对成品油运输环节进行程序化管控，全程记录电子封签车载系统的运行状态，同时可通过GPRS技术进行数据的实时传送，并可通过无线技术实现数据定点自动采集。
附图说明
图1是本发明的电路原理方框图；
图2是本发明的电路原理构造图；
图3是本发明的电路原理构造图；
图4是本发明的操作流程图。
具体实施方式
根据图1、2、3、4所示，本发明在LED显示(7)，蜂鸣器(9)，电源系统(11)，LCD模块(6)芯片型号为(LCD128X64FV1)，实时时钟(4)芯片型号为(RS5C372A)的基础上，特别是记录仪由与单片机(1)芯片型号为(PIC18F6585TQFP64)相连接的存储IC卡(8)芯片型号为(24LC256)、LED显示(7)、RS232模块(5)芯片型号为(SP232EPE)组成，单片机(1)执行数据的运算、记录和发送；所述的RS232模块(5)通过单片机(1)自带的UART串口和单片机(1)连接，进行串行数据收发负责通过串口收发数据，并且连接外部的车载GPS终端的GPRS模块，实现远程数据的收发；总线通讯模块(10)芯片型号为(MCP2551T-E/SN)采用CAN总线与单片机(1)相连接，负责和总线盒的通讯，接收阀门开闭状态数据和下发施解封命令；总线通迅模块(10)将电子封签识别信号上报单片机(1)，单片机(1)通过LCD模块(6)显示报警信息、蜂鸣器(9)响报警、LED(7)灯亮报警；存储IC(8)记录单片机(1)传来的电子封签传感信息报警数据及施封和解封操作数据；无线模块(2)芯片型号为(CC1100)通过IIC总线与单片机(1)相连接，接收单片机发送过来的电子封签主机操作数据，然后通过433MHz公用无线频率把数据发给定点采集器，然后通过InterNet发送到中心服务器上；RFID射频模块(3)芯片型号为(M101/2AV)通过IIC总线与单片机(1)相连接，可实现RFID射频卡的读写操作，并把读写结果发送给单片机(1)，单片机根据结果对车载的电子封签传感器下达授权施解封命令；防爆电路(12)采用安全栅防爆电路，通过限流限压保障主机在爆炸性气体环境下安全工作；防爆电路(12)共有两路，一路连接电源系统(11)的防爆电路(12)之电源保护，实现电源电路的安全保护；另一路连接RS232模块(5)的防爆电路(12)之RS232模块保护，实现串口通讯的安全保护。
一、流程图说明
(1)司机在油库刷卡，验证身份；
(2)身份验证通过后油库对车辆的所有油口进行解封，电子签封设备把解封信息传递给GPS系统；
(3)油库装油
●油库对车辆进行装油；
●通过配送卡把油库的发货信息传送到电子签封硬件设备中；
●油库把发货信息发送给ERP/零配系统；
●ERP/零配系统通过接口发送给GPS系统。
(4)施封出库
●装好油后油库工作人员对车辆油口进行施封，施封时要判断发货信息是否已成功发送到签封设备中；如果未能发送成功，则流程跳转到流程3的步骤。
●施封成功后电子签封硬件设备把施封信息发送给GPS硬件设备；
●GPS硬件设备通过GPRS网络把接收到的施封信息传递给GPS管理系统平台。
(5)车辆离开油库，GPS系统检查车辆卸油口是否施封，如果没有施封则立刻进行报警
(6)车辆到达油站后，用油站卡对指定卸油口进行解封；
(7)电子签封设备检查是否有有效的发货信息，如果没有发货信息则请求GPS系统给该车辆发送发货信息：
●发送成功，则跳转到8；
●发送不成功，则需要授权开启电子锁，流程跳到9。
(8)电子签封设备根据解封卡中油站卡ID号与发货信息卸油口对应的油站ID号是否一致，来判断该趟车上的油是否送往该油站的：
●如果相符，则卸油，流程跳转到9；
●如果不相符，则不能进行解封：
i把错误解封报警信息发送给GPS硬件设备；
ii GPS硬件设备接收到后通过GPS网络传递给GPS管理系统平台，GPS管理系统平台保存错误解封报警信息，以供查询；
iii重新并把油送往正确目的油站，流程跳转到6。
(9)趟运油业务流程结束；
(10)卸完油后，油站对车辆卸油口进行施封；
(11)车辆离开油站，开往油库，GPS系统检查车辆油口是否处于施封状态，如果不是，则立刻进行报警；
(12)流程跳转到1；
(13)改封流程说明：如果车辆在运输途中需要修改目的油站，则可以由ERP系统下发改封指令，把改封指令发送给GPS系统，GPS系统收到后发送给签封设备。
二、对接数据协议和接口定义
1电子封签和GPS硬件的透传协议
(1)协议结构
包头+设备类型+包类型+包内数据长度+数据内容+较验+包尾
●整个协议总长度为256个字节，包头，包尾，设备类型，包类型，包长度均为一字节，所以此协议最多能传输内容长度为249个字节的数据包。建议不要超过240个字节。
●包头与包尾均为0x21，即″！″号。
●设备类型对于电子铅封设备而言是0x0A。
●包类型为电子铅封设备传给终端的包类别字段(0x02)。
●包内数据长度指明本包所携带的有效数据长度，以字节为单位。
●数据内容，需要由终端转发给中心的数据。
●较验为两个字节，负责较验从“设备类型”到“较验”前的内容，较验方式为较验和。
(2)转义说明
在本协议中，数据内容、较验、包类型、包内数据长度等均可能会出现与包头(包尾)一样的字符，为了避免混淆，需要进行转义，转义规则如下：
●当数据包长度或数据内容中出现0x21时，传输两个字节：0x3D 0x1C。即将0x21与0x3D进行异或，其值为0x1C，然后在0x1C前加上转义标识字符0x3D。
●当数据包长度或数据内容中出现0x3D时，则在0x3D之后插入一个0x00，即实际传输字符为两个字节：0x3D 0x00。
●无论是主机还是电子铅封设备，当数据接收者收到0x3D时，即将此字节扔掉，且将其后一个字节与0x3D进行异或。如收到0x3D 0x1C，则将0x3D丢弃，然后用0x1C与0x3D进行异或，得到0x21。
●转义不增加数据包长度，不参加较验和计算。
●较验和是指对转义之前的数据包进行求和，故较验位也有可能需要进行转义。
(3)透传指令与确认
●终端发往电子铅封：(注意此时的设备类型为0x00)
●电子铅封发往终端：
2电子封签业务数据协议
(1)通信约定
电子封签发数据给GPRS模块称为上行；GPRS模块发数据给电子封签称为下行。
(2)数据帧格式约定
在电子封签与GPRS模块之间的所有的数据都以若干个字节组成数据帧进行传输。
●统一的字节格式为：
1个起始位，8个数据位(低位先发)，1个停止位，无校验位。
●统一的帧格式为：
数据报文
包头(4)+数据长度(1)+命令字(1)+编码(2)+信息内容(不定)+校验(1)。
●字段意义说明如下：
i包头字段(Flag)---标志一个数据帧的开始；
ii数据长度字段(Count)---表示在该字段之后到数据结束时的字节总数(含校验和)；
iii命令字段(Control)---表示本数据帧的控制功能，如指明该数据是报警信息、设置信息、施解封操作信息、缓存信息等.具体的命令段编码方式见后；
iv编码字段：给一个块号，以便回应时能够辨认针对哪条信息；
v信息字段(Info)---表示本数据帧为了达到通讯目的而必须携带的数据信息.根据命令字段的不同，信息字段的长度可以为0字节到23字节.具体的信息字段内容与命令字段的编码关系见后；
vi帧校验和(Frame Check Sum)---用于校验链路上的传输错误，FCS校验从标志字段到FCS之前的所有字节，包含：包头(Flag)，数据长度字段(Count)，命令字段(Control)，编码字段，信息字段(Info).校验方式采用和校验，即将上述字段进行累加计算，取最低字节。
(3)命令列表
| 命令字段 | 含义 | 备注(上行) |
| A1 | 非法开锁 | 长24 |
| A3 | 锁异常 | 长24 |
| A4 | 应急开锁 | 长24 |
| A5 | 线路异常 | 长24 |
| B4H | 主机断电信息 | 长22 |
| B5H | 主机重新上电信息 | 长22 |
| B6H | 表示主总线异常 | 长22 |
| B7H | 表示从总线异常 | 长22 |
| D1 | 换罐N | 长38 |
| D2 | 黑卡报警 | 长24 |
| D7 | 本车油箱解封 | 长31 |
| D8 | GPRS强制施封 | |
| D9 | 刷卡施封 | 长33 |
| DA | 刷卡解封 | 长37 |
| DB | 终端配送(刷一次解封卡) | |
| DC | 解警 | 长31 |
| DD | 刷配制卡 | 长38 |
| DF | 配送信息(刷指定配送卡，终端配 送卡) | 长45 |
| 命令字段 | 含义 | 备注(下行) |
| E1 | 远程配送单更改 | N条(一仓一条)每条长 44 |
| 命令字段 | 含义 | 备注(下行) |
| E2 | 远程施封 | 长35 |
| E3 | 远程解封 | 长35 |
| E4 | 校时 | 长35 |
| E5 | 黑卡发布 | 长30 |
| E6 | 查询油口状态 | 长28 |
| E7 | 远程解除报警 | 长28 |
(4)所有报文的回应格式一致如下：16个字节
包头(4字节)+数据长度(1字节)+命令字(1字节)+编号(2字节)+车牌号码(7字节)+校验(1字节)
3GPS系统和ERP系统数据接口定义
(1)GPS管理系统平台为了获取“车辆送货信息”，向中石化ERP/零配管理信息系统发送请求的数据格式：
| 序 号 | 数据项名 称 | 数据项编 码 | 数据项 类型 | 是否唯一 | 备注 |
| 1 | 车牌号码 | CarNo | 字符串 | Y |
| 2 | 施封时间 | SFDateTime | 日期型 | Y | 以比对发货时间 |
| 3 | 油库代号 | OillD | 字符串 | Y |
(2)石化ERP/零配管理信息系统向GPS管理系统平台返回的“车辆送货信息”数据格式：
| 序 号 | 数据项名 称 | 数据项编 码 | 数据项 类型 | 是否唯一 | 备注 |
| 1 | 单号 | BillNo | 字符串 | 需确定哪个单号 | |
| 2 | 车牌号码 | CarNo | 字符串 | Y | 以比对发货时间 |
| 3 | 成品油品 种名称 | OilType | 字符串 | N | |
| 4 | 油站代号 | SFDateTime | 字符串 | Y | |
| 5 | 仓号 | PortID | 字符串 | Y | 仓号与卸油口对应， 如果只有一个卸油口 则为空 |
| 6 | 数量 | Quality | 数值 | N |
4发油系统和电子封签设置配送卡的数据接口定义
| 字段名称 | 描述 | 字段类型 | 字段长 度 | 是否主 键 | 是否必 填 |
| SaleId | 配送单 号 | Varchar | 20 | 是 | 是 |
| OilStationId | 接收库 | Varchar | 10 | 否 | 是 |
| 站代码 | |||||
| OilStoreId | 发送库 站代码 | Varchar | 10 | 否 | 是 |
| Car | 车牌号 | Varchar | 10 | 否 | 是 |
| StoreHouse | 仓号 | Int | 否 | 否 | |
| IsDispart | 是否分 仓 | Bit | 否 | 否 | |
| IsWrite | 是否已 写卡 | Bit | 否 | 否 |
三、性能参数表
| 项目 | 技术指标 |
| 6PS定位 | |
| GPS接收通道数 | 14 |
| 平面定位精度 | ＜3米 |
| 初次定位时间 | ＜37秒(冷启动) |
| 项目 | 技术指标 |
| 重新捕获时间 | ＜2秒(热启动) |
| 速度精度 | 0.36公里/小时 |
| 速度极限 | 1854公里/小时 |
| 加速度极限 | 4G |
| GSM发射功率 | 900MHZ-2瓦；1800M/1900M-1瓦 |
| 数据回传间隔 | 默认10秒，可调 |
| GPRS速率 | 57600bps |
| 电子封签 |
| 工作温度 | -20℃～+70℃ |
| 相对湿度 | 95％(无凝结) |
| 大气压力 | 86kPa～106kPa |
| 传输数率 | 2400/4800/9600/19200波特率可选 |
| 主机反应时间 | ＜1秒 |
| 射频部分 | 符合ISO1443TYPA协议 |
| 主机与探头最大距离 | 30米 |
| 记录仪年累计时间误 差 | ≤900s |
| 供电方式 | 汽车电瓶供电 |
| 电池类型 | 车用铅酸蓄电池 |
| 输入电压 | DC 9V-38V |
| 主机外壳 | ABS |
| 探头外壳 | 铝 |
| 防爆型式 | 本安浇封复合型式，Exmb[ib]ib II AT5 |
Claims (1)
1.一种油罐车电子封签用的主机，它包括LED显示(7)，蜂鸣器(9)，电源系统(11)，LCD模块(6)，实时时钟(4)，其特征是记录仪由与单片机(1)相连接的存储IC卡(8)、LED显示(7)、RS232模块(5)组成，单片机(1)执行数据的运算、记录和发送；所述的RS232模块(5)通过单片机(1)自带的UART串口和单片机(1)连接，进行串行数据收发负责通过串口收发数据，并且连接外部的车载GPS终端的GPRS模块，实现远程数据的收发；总线通讯模块(10)采用CAN总线与单片机(1)相连接，负责和总线盒的通讯，接收阀门开闭状态数据和下发施解封命令；总线通迅模块(10)将电子封签识别信号上报单片机(1)，单片机(1)通过LCD模块(6)显示报警信息、蜂鸣器(9)响报警、LED(7)灯亮报警；存储IC(8)记录单片机(1)传来的电子封签传感信息报警数据及施封或解封操作数据；无线模块(2)通过IIC总线与单片机(1)相连接，接收单片机发送过来的电子封签主机操作数据，然后通过433MHz公用无线频率把数据发给定点采集器，然后通过InterNet发送到中心服务器上；RFID射频模块(3)通过IIC总线与单片机(1)相连接，可实现RFID射频卡的读写操作，并把读写结果发送给单片机(1)，单片机根据结果对车载的电子封签传感器下达授权施解封命令；防爆电路(12)采用安全栅防爆电路，通过限流限压保障主机在爆炸性气体环境下安全工作；防爆电路(12)共有两路，一路连接电源系统(11)，实现电源电路的安全保护；另一路连接RS232模块(5)，实现串口通讯的安全保护。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201010103625A CN101794471A (zh) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | 一种油罐车电子封签用的主机 |
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| CN201010103625A CN101794471A (zh) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | 一种油罐车电子封签用的主机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101794471A true CN101794471A (zh) | 2010-08-04 |
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ID=42587141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201010103625A Pending CN101794471A (zh) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | 一种油罐车电子封签用的主机 |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100804 |