CN103727991A - 车辆油箱油量标定系统及标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆油箱油量标定系统及标定方法，特别适合对货车、客车等大容积油箱进行标定。标定系统包括加油机、油量传感器、油量检测设备、蓝牙设备和带蓝牙通信功能的智能设备。标定方法中利用油量检测设备采集油量传感器的电压信号，获取电压值，并每隔一秒钟发送一组电压值给智能设备，对油箱每次加油结束后，输入加油量，并记录t条标定数据，每条标定数据为（加油量，一组电压值）；在油箱加满油后，对记录的标定数据进行处理，使一个加油量匹配一个电压值，并抛除无效标定点，最后将标定数据下发给油量检测设备。本发明提高了标定效率和标定精度，简化了标定流程，缩减了流程，提高了标定数据下发的成功率。

Description

车辆油箱油量标定系统及标定方法

技术领域

本发明涉及一种应用于车辆油量监测系统的油量标定系统及标定方法，特别适合对货车、客车等大容积油箱进行标定。

背景技术

目前对车辆油量的标定方法属于人工读数并记录的方法，人工标定主要存在四个问题：

（1）精度低；

（2）标定耗时长，效率低；

（3）所需的标定人员较多（至少两人），人力成本较高；

（4）标定数据通过远程下发，成功率较低；

上述四个问题给目前的车辆油箱油量标定造成了极大的不便。

申请号为201210165521.3的中国专利在2012年8月29日公开了一种汽车油耗组合测量系统及油箱液位传感器标定方法，但该方法具有如下缺点：（一）标定中需要运行汽车直至油箱内装满的燃油用尽，而这个过程至少要3天，如果这3天内出现问题，则需要工作人员再返回现场解决；（二）用油耗计量仪计算发动机的耗油；在汽车开动的过程中，不断检测出发动机的耗油和油箱液位传感器的输出电压，将两者匹配起来，以此完成标定。但这个标定过程采用的是间接采集油箱油量的方式，不仅采集油箱油量的数据存在一定误差，而且更改了油路，造成安全隐患，比如：在车辆上下坡时，如果流量传感器阻塞，那发动机就收不到燃油，汽车会熄火，造成安全事故。

发明内容

本发明针对现有标定车辆油量存在的精度低、耗时长等缺点，提供了一种车辆油箱油量标定系统及标定方法。

本发明提供的车辆油箱油量标定系统，包括加油机、油量传感器、油量检测设备、蓝牙设备和带蓝牙通信功能的智能设备。油量传感器设置在油箱中，随液面高低产生相应的电压变化。油量检测设备实时采集油量传感器的电压信号，从电压信号获取对应的电压值，并每隔一秒钟通过蓝牙设备发送一组电压值给智能设备显示。

在标定中，清空油箱，利用加油机给油箱加油，每次加油量为油箱容积的r%，加油结束后等智能设备上显示的电压值稳定后，输入对应的加油量，并记录之后t秒收到的电压值，得到t条标定数据，每条标定数据为（加油量，一组电压值），其中加油量的值保持不变直到输入新的加油量值；两次加油间隔时间至少t秒，t为整数，大于等于3。

所述的智能设备处理所记录的标定数据并下发给油量检测设备；智能设备处理标定数据的方法是：首先，对每条标定数据中的一组电压值取算术平均值，每条标定数据变为（加油量，电压值）；其次，对同一加油量的t条标定数据的电压值取算数平均值，则一个加油量匹配一个电压值；然后，按顺序对每条标定数据的有效值进行判定，具体是：将标定数据的电压值与预留值进行比较，若二者的差值大于10，则保存该条标定数据，并将预留值更新为该标定数据的电压值；否则，删除该条标定数据。

本发明提供的车辆油箱油量标定方法，包括如下步骤：

步骤1：连接设备，将油箱中的油量传感器通过信号线连接到油量检测设备，利用蓝牙设备实现油量检测设备与智能设备的通信；油量检测设备采集油箱传感器的电压信号，从电压信号获取对应的电压值，并每隔一秒钟发送一组电压值给智能设备显示；

步骤2：清空油箱；

步骤3：用加油机对油箱加油，每次加油量为油箱容积的r%，在每次加油结束后观察智能设备上显示的电压值，等电压值稳定后，输入对应的加油量，并记录之后t秒收到的电压值，得到t条标定数据，每条标定数据为（加油量，一组电压值），其中加油量的值保持不变直到输入新的加油量值；两次加油间隔时间至少t秒，t为整数，大于等于3；

步骤4：判断油箱是否加满油，若是，继续步骤5，否则，继续步骤3；

步骤5：处理所记录的标定数据；首先，对每条标定数据中的一组电压值取算术平均值，每条标定数据变为（加油量，电压值）；其次，对同一加油量的t条标定数据的电压值取算数平均值，则一个加油量匹配一个电压值；然后，按顺序对每条标定数据的有效值进行判定，具体是：将标定数据的电压值与预留值进行比较，若二者的差值大于10，则保存该条标定数据，并将预留值更新为该标定数据的电压值；否则，删除该条标定数据；

步骤6：最后将步骤5得到的标定数据记录在标定日志文件中，下发给油量检测设备。

相比现有技术，本发明的车辆油箱油量标定系统及标定方法具有如下优点和积极效果：

（1）提高了标定精度；

（2）极大地缩短了标定时间，提高了标定效率；

（3）缩减人力，仅需一人即可完成标定操作；

（4）利用智能设备以蓝牙通信的方式下发标定数据，极大地提高了标定数据下发的成功率。

附图说明

图1是本发明的车辆油箱油量标定系统的示意图；

图2是本发明的车辆油箱油量标定系统各模块之间数据的传输示意图；

图3是本发明的车辆油箱油量标定方法的步骤流程图；

图4是标定数据处理方法的流程示意图；

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供了一种车辆油箱油量标定系统，包括：加油机、油量传感器2、油量检测设备5、蓝牙设备6和带蓝牙通信功能的智能设备7。如图1所示，本发明实施例中，带蓝牙通信功能的智能设备7为平板电脑。油量传感器2设置在油箱1中，随油箱1的液面高低变化产生相应的电压变化，电压信号经油量电压信号线4传输给油量检测设备5，油量检测设备5将采集的数据通过蓝牙设备6传输给平板电脑7。

加油机用于对油箱1加油，并显示加油量。加油机包括加油枪3、抽油泵9和输油管。本发明实施例中采用一体式JYB-60微型机械计量加油机。抽油泵9一端通过输油管连接油源10，一端通过输油管连接加油枪3，利用加油枪3将油加入油箱1。

油量传感器2基于滑动变阻原理输出随液面变化的电压信号。本发明实施例中采用车辆油箱上自带的油量传感器。

油量检测设备5主要包括电源模块、AD（模拟数字）信号采集处理电路、单片机芯片、以及GPRS(通用分组无线业务)模块等。电源模块将12V或24V的车载电源转为稳定的5V电压。AD信号采集处理电路采集油量传感器2产生的电压信号，并对电压信号进行滤波和放大处理。单片机芯片用于处理数据，并发出控制信号，在本发明实施例中采用STM32F107芯片。GPRS模块通过GPRS网络与远程的服务器后台8通信，在本发明实施例中采用SIM900D模块。

蓝牙设备6实现油量检测设备5和平板电脑7之间的通信。本发明实施例中采用型号为FBT06的蓝牙设备。

平板电脑7通过蓝牙设备将标定数据下发至油量检测设备5。

如图2所示，车辆油箱油量标定系统在加油标定的过程中，油量传感器2将液面信号转换为线性变化的电压信号，油量检测设备5采集油量传感器2产生的电压信号，获取电压值，并每隔一秒钟将采集到的一组电压值通过蓝牙设备6传输到IPAD上实时显示。

在标定时，清空油箱，利用加油机给油箱加油。标定人员每次进行加油操作后，都要输入对应的加油量，将电压值与油量信息匹配起来。设每次加油量为油箱容积的r%，加油结束后等智能设备上显示的电压值稳定后，输入对应的加油量，并记录之后t秒收到的电压值，得到t条标定数据，每条标定数据为（加油量，一组电压值），其中加油量的值保持不变直到输入新的加油量值；两次加油间隔时间至少t秒，t为整数，大于等于3。

油箱加满后，标定人员通过智能设备(IPAD)处理所记录的标定数据并记录在标定日志中，将标定日志文件下发给油量检测设备5，即可完成标定。

智能设备处理标定数据的方法是：首先，对每条标定数据中的一组电压值取算术平均值，每条标定数据变为（加油量，电压值）；其次，对同一加油量的t条标定数据的电压值取算数平均值，则一个加油量匹配一个电压值；然后，按顺序对每条标定数据的有效值进行判定，具体是：将标定数据的电压值与预留值进行比较，若二者的差值大于10，则保存该条标定数据，并将预留值更新为该标定数据的电压值；否则，删除该条标定数据。

标定完成后，油量检测设备5实时采集油量传感器2的电压信号，并根据标定日志文件转换为油量信息，然后油量检测设备5通过GPRS网络将电压值和油量信息传送至后台服务器8，最终在后台服务器软件中即可实时监测车辆的油量。

图2中的实线表示油量值的传输，虚线表示电压值的传输。

本发明提供的车辆油箱油量标定方法如图3所示，包括如下步骤：

步骤1：接线并连接设备，包括子步骤1.1和1.2。

步骤1.1：引出车载电源线和油量信号线，与油量检测设备5相接，接通油量检测设备5的同时，外部蓝牙设备6也开始工作。

步骤1.2：打开IPAD，通过蓝牙设备6将油量检测设备5与IPAD连接。连接成功后，油量检测设备5采集油箱传感器2的电压信号，从电压信号获取对应的电压值，并每隔一秒钟向IPAD发送一组电压值，IPAD将电压值显示出来。

步骤2：清空油箱1。

步骤3：加油并录入加油量。

每次加油量为油箱容积的r%，r为1到20的正整数，本发明实施例中r=5。

在IPAD上创建标定日志文件，然后用加油机对油箱1加油，每次加油量为油箱容积的5%，每次加油结束后观察IPAD上显示的电压值，等电压AD值稳定后再输入加油机上显示的加油量，输入完成后等待t秒钟再进行下一次加油。其中t大于等于3，本发明实施例中取3。

电压值是随液面实时变化的，油量值是人工输入的，在输入新的油量值之前会一直保持上次的记录值。油量检测设备5每秒钟采集10个电压值，并与油量值匹配，构成一条标定数据，在IPAD上实时显示。

在输入加油量后，记录获取的3条标定数据。

步骤4：判断油箱是否满油，若是，则继续步骤5，否则转步骤3。

步骤5：处理记录的标定数据。

对单次加油操作中采集到的多组数据进行处理，最终形成一个坐标点：（加油量-电压值）。这样每次加油都形成一个相应的坐标点，直至标定完成。最终系统根据多个坐标点绘制出“油量-电压值曲线图”，人工删除掉异常点。

步骤5对标定数据进行处理的方法，如图4所示，包括如下子步骤：

步骤5.1：一阶算术平均滤波；

对每条标定数据内的10个电压值取算术平均值，将每条标定数据变为一个油量值匹配一个电压值。图4中，标定数据i对应的10个电压值为b_i0、b_i1、b_i2、……、b_i9对10个电压值取平均值得到电压值b_i=∑(b_i0+b_i1+……+b_i9)/10。

步骤5.2：二阶算数平均滤波；

对加油量改变后的3条标定数据的电压值取算数平均值。

图4中，利用变量b来统计3条标定数据的电压值。

步骤5.3：有效值判定；

经过两次算术平均滤波后，一个油量值只对应一个固定的电压值。如果此次的电压值与上次加油预留的电压值相差大于10，则取此次标定数据为有效预留值，否则，删除此次标定数据，继续保留上次的预留值。初始的预留值设为0。

步骤6：下发标定数据。IPAD将步骤5处理过的标定数据通过蓝牙设备6下发给油量检测设备5。

本发明利用智能设备以蓝牙通信的方式直接在现场下发标定数据，避免了远程下发标定数据所存在的网络不稳定等问题，简化了标定流程，提高了标定效率；通过两次算数平均滤波减小了液面波动对电压值的影响；通过有效值判定抛除了无效标定点，减小了标定工作量。

Claims (2)

1.一种车辆油箱油量标定系统，包括加油机、油量传感器、油量检测设备、蓝牙设备和带蓝牙通讯功能的智能设备；油量传感器设置在油箱中，随液面高低产生相应的电压变化；油量检测设备实时采集油量传感器的电压信号，从电压信号获取对应的电压值，并每隔一秒钟通过蓝牙设备发送一组电压值给智能设备显示；

所述的加油机给油箱加油，每次加油量为油箱容积的r%，加油结束后等智能设备上显示的电压值稳定后，输入对应的加油量，并记录之后t秒收到的电压值，得到t条标定数据，每条标定数据为（加油量，一组电压值），其中加油量的值保持不变直到输入新的加油量值；两次加油间隔时间至少t秒，t为整数，大于等于3；

所述的智能设备处理所记录的标定数据并下发给油量检测设备；智能设备处理标定数据的方法是：首先，对每条标定数据中的一组电压值取算术平均值，每条标定数据变为（加油量，电压值）；其次，对同一加油量的t条标定数据的电压值取算数平均值，则一个加油量匹配一个电压值；然后，按顺序对每条标定数据的有效值进行判定，具体是：将标定数据的电压值与预留值进行比较，若二者的差值大于10，则保存该条标定数据，并将预留值更新为该标定数据的电压值；否则，删除该条标定数据。

2.一种车辆油箱油量标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：连接设备，将油箱中的油量传感器通过信号线连接到油量检测设备，利用蓝牙设备实现油量检测设备与智能设备的通信；油量检测设备采集油箱传感器的电压信号，从电压信号获取对应的电压值，并每隔一秒钟发送一组电压值给智能设备显示；

步骤2：清空油箱；

步骤3：用加油机对油箱加油，每次加油量为油箱容积的r%，在每次加油结束后观察智能设备上显示的电压值，等电压值稳定后，输入对应的加油量，并记录之后t秒收到的电压值，得到t条标定数据，每条标定数据为（加油量，一组电压值），其中加油量的值保持不变直到输入新的加油量值；两次加油间隔时间至少t秒，t为整数，大于等于3；

步骤4：判断油箱是否加满油，若是，继续步骤5，否则，继续步骤3；

步骤5：处理所记录的标定数据；首先，对每条标定数据中的一组电压值取算术平均值，每条标定数据变为（加油量，电压值）；其次，对同一加油量的t条标定数据的电压值取算数平均值，则一个加油量匹配一个电压值；然后，按顺序对每条标定数据的有效值进行判定，具体是：将标定数据的电压值与预留值进行比较，若二者的差值大于10，则保存该条标定数据，并将预留值更新为该标定数据的电压值；否则，删除该条标定数据；

步骤6：最后将步骤5得到的标定数据记录在标定日志文件中，下发给油量检测设备。

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