CN102890858A - 客车能耗远程监测系统 - Google Patents

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涂金龙
沈旭
刘成平
徐有军
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Nanjing Communications Institute of Technology
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Abstract

客车能耗远程监测系统，包括客车能耗数据采集装置、GPRS模块、数据处理与显示装置，实时采集并处理客车的载客量、车速、消耗的燃油量、温度及湿度数据，由GPRS模块将相关的数据通过网络传输到监测中心的数据处理与显示装置，监测中心的客户端计算机通过客车能耗远程监测软件对采集的数据进行分析处理，以图表形式显示各客车能耗的数据，还可提供历史数据查询、自动生成日报表、月报表、年报表的功能，通过对能耗监测数据与燃料消耗量限值标准的比较，给出客车能耗超标的告警信息。本系统能实现全自动的客车能耗数据分析、处理、评估，可提升客车能耗统计与监测的数据质量。

Description

客车能耗远程监测系统
技术领域
本发明涉及一种能耗远程监测系统，特别是客车能耗远程监测系统。
背景技术
节能监测是政府推动能源合理利用的一项重要手段。《中华人民共和国能源节约法》明确规定，国务院有关交通运输主管部门要按照各自的职责负责全国交通运输相关领域的节能监督管理工作，制定交通运输营运车船的燃料消耗量限值标准，不符合标准的，不得用于营运。根据国家有关标准，各地应加强对客运车辆燃料消耗量检测和监督管理，加快淘汰、更新高耗能的老旧营运车辆。但迄今为止，我国客运行业的能耗统计一直采用手工填写统计报表的方式，不仅投入的人力物力大、数据误差大，而且不能实时了解能耗情况。
目前也有一些新型客车上使用了智慧运营系统，对车辆技术状态实时监控，实现了车辆故障远程诊断，保证了车辆正常技术状态。系统能对驾驶员的不良驾驶行为进行实时监控，规范了驾驶操作，降低了安全隐患，控制了燃油消耗。通过对车辆运行过程的综合监控与分析，辅之于车辆调整等技术措施，使车辆技术性能与运行线路环境完美匹配。这种智慧运营系统对节能减排工作有一定的促进作用，但由于一般都没有对客车载荷的检测，无法与燃料消耗量限值标准进行对比，因而不能提供管理部门所需要的能耗报表数据。
也有一些科研单位和运输企业使用电子油耗检测装置，能测试平均油耗、瞬时油耗和累计油耗，并通过图形来显示，但无法实现即时采集、即时发送，不能反应客运车辆在营运作业过程中的能耗情况，并且由于缺少对客车载荷的检测，导致行业管理部门和客运企业不能及时准确采集到有效数据，影响对车辆能耗效率的客观评价。
目前，也有一些用于能耗监测的系统，如专利201120425945.X、201120351033.2、201010586207.3等，但都是对固定设备采集数据的，有的采用zigBee和有线方案，虽然有其优点，但数据速率低和通信范围较小，有的系统过于复杂，增加了研发和使用的成本。
发明内容
本发明的目的在于提出一种客车能耗远程监测系统，充分利用物联网技术和信息化手段，实时对运营客车的能耗相关数据进行采集并计算处理，通过GPRS或CDMA无线网络将有关数据及时发送到监测中心的数据库服务器中，监测中心的客户端计算机通过客车能耗远程监测软件提取数据库中的数据并进行分析处理，以图表形式显示各客车能耗的数据，还可提供历史数据查询、自动生成日报表、月报表、年报表的功能，通过对能耗监测数据与燃料消耗量限值标准的比较，给出客车能耗超标的告警信息，由此可提升客车能耗统计与监测的数据质量，并逐步建立覆盖交通运输全行业的节能减排工作考核体系，完善车辆节能减排考核评价指标和方法。
本发明是这样实现的：客车能耗远程监测系统，其特征在于，包括：客车能耗数据采集装置、GPRS模块、数据处理与显示装置，客车能耗数据采集装置与GPRS模块相连接，GPRS模块通过网络连接至数据处理与显示装置。
所述的数据处理与显示装置包括数据库服务器、客户端计算机、显示器及打印机。
所述的客车能耗数据采集装置，包括电源(1)、微控制器(2)、信号调理单元(3)、乘客计数器(4)、温度及湿度传感器(5)、燃油流量传感器(6)、车速传感器(7)、指示单元(8)、通信接口单元(9)、计算机RS232接口(10)、GPRS模块接口(11)。其中：
电源(1)为客车能耗数据采集装置供电；
微控制器(2)与信号调理单元(3)、乘客计数器(4)、指示单元(8)、通信接口单元(9)连接；
信号调理单元(3)与微控制器(2)、温度及湿度传感器(5)、燃油流量传感器(6)、车速传感器(7)相连。
本发明是按照上述构思使用上述主要部件构成的。其工作原理是：在需要采集数据的各客车上安装客车能耗数据采集装置，采集并处理客车的载客量、车速、消耗的燃油量、温度及湿度数据，由GPRS模块将相关的数据通过网络传输到监测中心的数据处理与显示装置，经监测中心的监测软件处理后实时显示有关客车的能耗数据。
本发明的优点及效果：
(1)能够实时快速地采集客车运营过程中的载客量、燃油消耗量、车速、温度及湿度信息。
(2)使用GPRS或CDMA无线数据通信技术，费用较低，可靠性高，效果好。
(3)能实现全自动的客车能耗数据分析、处理、评估。
(4)能改变现行的由人工按月或年度填写报表的统计方式，提高工作效率及数据的准确性，能为管理部门对高能耗高污染车辆实施强制淘汰或报废提供数据支持，也可供客运企业作为内部评估、决策的重要依据。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是本发明客车能耗远程监测系统的示意图。
图2是客车能耗数据采集装置的原理方框图。
具体实施方式
参看图1，在每辆需要采集数据的客车上安装客车能耗数据采集装置及GPRS模块，由数据采集装置采集并处理客车的载客量、车速、消耗的燃油量、温度及湿度数据，由GPRS模块将相关的数据通过网络传输到监测中心的数据处理与显示装置，经软件处理后，实时显示客车的能耗数据。
设置在监测中心的数据处理与显示装置主要包括数据库服务器、客户端计算机、显示器及打印机。客户端计算机中安装有客车能耗远程监测软件，通过客车能耗远程监测软件提取数据库中的数据并进行分析处理，以图表形式显示各客车能耗的数据，并提供历史数据查询、自动生成日报表、月报表、年报表的功能，通过对能耗监测数据与燃料消耗量限值标准的比较，给出客车能耗超标的告警信息。
参看图2，客车能耗数据采集装置由电源(1)、微控制器(2)、信号调理单元(3)、乘客计数器(4)、温度及湿度传感器(5)、燃油流量传感器(6)、车速传感器(7)、指示单元(8)、通信接口单元(9)、计算机RS232接口(10)、GPRS模块接口(11)组成，其中：
电源(1)为微控制器(2)及相关电路提供稳定的5V及3.3V直流电压。
微控制器(2)由高性能的C8051F340单片机及其相关的电路构成，与信号调理单元(3)、乘客计数器(4)、指示单元(8)、通信接口单元(9)连接，是客车能耗数据采集装置的核心，在程序的控制下运行。
信号调理单元(3)与微控制器(2)、温度及湿度传感器(5)、燃油流量传感器(6)、车速传感器(7)相连，信号调理单元的作用是对来自燃油流量传感器、车速传感器、温度及湿度传感器的脉冲或模拟量信号进行放大、滤波、波形整形、电平变换，以便微控制器准确读取相关的信号，并且使数据采集装置的总体性能和精度得到提高。
乘客计数器(4)对上下客车的人数进行计数，据此计算客车的有效载荷，作为对采集的能耗数据进行归一化处理的参数之一。
温度及湿度传感器(5)包括温度传感器和湿度传感器，用于检测环境温度及湿度，以便监测软件按照温度及湿度参数对采集的能耗数据进行修正。
燃油流量传感器(6)用于实时测量燃油的消耗量，对于柴油客车，需要在油箱的出油管道和回油管道中各安装一只流量传感器，以便计算客车运营过程中实际的燃油消耗量。
车速传感器(7)用于实时测量客车的运行速度，据此可计算出客车的瞬时速度、平均速度、行驶里程。
指示单元(8)用于状态指示，客车能耗数据采集装置对所采集的数据进行计算处理后，当发现有数据超出设定的极限范围时，点亮红色发光二极管作为指示。
通信接口单元(9)与微控制器(2)、计算机RS232接口(10)、GPRS模块接口(11)相连，其中包含有TTL到RS232的通信信号电平变换电路，为微控制器与计算机通信、GPRS通信提供通路。
计算机RS232接口(10)用于与计算机的RS232串口连接，在计算机中运行与之配套的客车参数配置软件后，通过该接口配置客车的基本参数、运行参数和极限范围。其中的基本参数包括：车长、车宽、车高、车重、产品名称、型号、出厂日期、发动机型号、发动机排量、功率、载客人数、总质量、整备质量、燃料种类等。
GPRS模块接口(11)用于连接GPRS模块，在客车能耗数据采集装置上电时，GPRS模块与监测中心的数据库服务器连接成功后，微控制器(2)通过GPRS模块将客车的基本参数通过网络发送到监测中心的数据库服务器，此后，实时地将所采集的客车运行参数通过网络发送给监测中心的数据处理与显示装置。
根据客车的运行速度、行驶时间、燃油消耗量可计算出单位时间内的能耗量和行驶里程，再根据客车的实际载客量及环境温度、湿度，对所计算的能耗数据进行修正，便可以得到较准确的能耗效率数据。
客车能耗远程监测系统可实现全自动的客车能耗数据分析、处理、评估，可提升客车能耗统计与监测的数据质量，提高工作效率及数据的准确性，能为管理部门对高能耗高污染车辆实施强制淘汰或报废提供数据支持，也可供客运企业作为内部评估、决策的重要依据。

Claims (3)

1.客车能耗远程监测系统，其特征在于，包括：客车能耗数据采集装置、GPRS模块、数据处理与显示装置，客车能耗数据采集装置与GPRS模块相连接，GPRS模块通过网络连接至数据处理与显示装置。
2.根据权利要求1所述的数据处理与显示装置包括数据库服务器、客户端计算机、显示器及打印机。
3.根据权利要求1所述的客车能耗数据采集装置，包括电源(1)、微控制器(2)、信号调理单元(3)、乘客计数器(4)、温度及湿度传感器(5)、燃油流量传感器(6)、车速传感器(7)、指示单元(8)、通信接口单元(9)、计算机RS232接口(10)、GPRS模块接口(11)。其中：
电源(1)为客车能耗数据采集装置供电；
微控制器(2)与信号调理单元(3)、乘客计数器(4)、指示单元(8)、通信接口单元(9)连接；
信号调理单元(3)与微控制器(2)、温度及湿度传感器(5)、燃油流量传感器(6)、车速传感器(7)相连。
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