CN104075793A - 一种环卫车辆的智能监管系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环卫车辆的智能监管系统，包含设置在环卫车辆上的GPS模块、RFID射频读卡器、GPRS无线传输模块、车载称重装置、中央处理模块、车载显示仪表、电源转换模块和设置在监控中心的载有GIS的监控装置，其中，环卫车辆通过车载称重装置获取车载货物重量信息、通过GPS模块采集车辆的定位信息、通过RFID射频读卡器读取到货物的电子标签信息，中央处理模块将这些数据通过GPRS无线传输模块一并发送至载有GIS的监控装置，载有GIS的监控装置将接收到的环卫车辆的信息在地图上显示出来。本发明专利采用全程式监管，指挥中心管理人员可实时观看车辆的各种数据。

Description

一种环卫车辆的智能监管系统

技术领域

本发明涉及环卫车辆监管领域，尤其涉及一种环卫车辆的智能监管系统。

背景技术

目前，环卫车辆监控系统主要针对于车辆定位的监控，而忽略了对车载货物重量的实时监控。环卫车辆的生活垃圾，餐厨车的的餐余垃圾，国家危险品及重要物品等等，都需要在运输途中保证重量数据的实时上传，以防止违规倾倒及偷窃倒卖等不法行为发生。

而在车载终端数据上传方式上，目前采用的通信方案依次有无线电台、集群通信网和GSM短信息服务。从国内实际使用的情况来看，无论是无线电台、集群通信网还是GSM短信息，效果都不理想。集群通信网有优先等级，调度功能强，加密性能好，但同时规模经济效益差，通信成本高，可靠性差；GSM网具有了漫游和越区切换功能，在广域车辆监控系统中占有很大优势，但实际上GSM短信息服务还是不能满足GPS车辆监控系统中数据实时传输的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提供一种环卫车辆的智能监管系统, 该系统不仅能够实现对运输途中车辆GPS的位置、运行轨迹的监控，而且更可以对车载货物重量数据和对应的收集点的电子标签卡号，有效融合后一并发送至载有GIS的系统平台。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:

一种环卫车辆的智能监管系统，包含设置在环卫车辆上的GPS模块、RFID射频读卡器、GPRS无线传输模块、车载称重装置、中央处理模块、车载显示仪表、电源转换模块和设置在监控中心的载有GIS的监控装置，其中：

所述GPS模块用于采集环卫车辆的定位信息；

所述RFID射频读卡器用于读取所需运输物品的电子标签信息；

所述车载称重装置用于采集所需运输物品的货物重量；

所述中央处理模块用于将环卫车辆的定位信息、所需运输物品的电子标签及其重量信息通过GPRS无线传输模块传递给所述载有GIS的监控装置；

所述车载显示仪表用于显示所需运输物品的电子标签及其重量信息；

所述电源转换模块用于给GPS模块、RFID射频读卡器、GPRS无线传输模块、车载称重装置、中央处理模块、车载显示仪表供电；

所述载有GIS的监控装置用于将接收到的环卫车辆的数据在地图上显示出来。

作为本发明一种环卫车辆的智能监管系统进一步的优化方案，所述车载称重装置通过车载称重放大滤波电路实现所需运输物品的货物重量的采集，称重放大滤波电路包含电源模块、放大模块、滤波模块和称重处理模块，其中：

所述电源模块包括极性电容C1、极性电容C2、电源开关S-PWR和线性稳压芯片U1；所述电源开关S-PWR一端与车载电源相连，另一端与极性电容C1的正极、线性稳压芯片U1的IN端口相连；所述极性电容C2的正极与线性稳压芯片U1的OUT端口、BRY端口相连，负极与极性电容C1的负极、线性稳压芯片U1的GND端口相连接地；

所述称重处理模块包括处理器IC1、电阻R1、电阻R2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、极性电容C7、晶振Y1和按钮S1；所述处理器IC1的VCC引脚与所述电源模块中线性稳压芯片U1的OUT端口相连、GND引脚与参考接地端AGND相连；电容C6的一端、极性电容C7的正极与所述处理器IC1的VCC引脚、线性稳压芯片U1的OUT端口相连，电容C6的另一端、极性电容C7的负极与参考接地端AGND相连；按钮S1一端与电源系统中的稳压器U1的OUT端相连，另一端与电阻R1相连；电阻R1的另一端与电容C3的负极、电阻R2的一端、处理器IC1的RESET引脚相连，电容C3的正极与稳压器U1的OUT端相连，电容R2的另一端接地；电容C4一端接地，另一端与处理器IC1的XTAL1引脚、晶振Y1的一端相连；电容C5一端接地，另一端与处理器IC1的XTAL2引脚、晶振Y1的另一端相连；处理器IC1的PB5引脚、PB6引脚、PB7引脚与汽车发动机控制器ECU相连；

所述滤波模块包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、极性电容C12、电容C13、滤波芯片U3和偏置电流漂移抑制芯片U4；电阻R8的一端与电容C8的一端、电容C9的一端、滤波芯片U3的IN-引脚相连，电容C8的另一端接地，电阻R9的一端与电容C9的另一端、电容C10的一端、滤波芯片U3的IN+引脚相连，电容C10 的另一端接地；滤波芯片U3的VS+引脚与电容C13的一端、极性电容C12的正极、电源系统的稳压器OUT端口相连，极性电容C12的负极、电容C13的另一端接地；滤波芯片U3的VS-引脚与电容C11的一端相连，电容C11的另一端接地；滤波芯片U3的OUT引脚与所述处理器IC1的AD0引脚、AD1引脚、AD2引脚、AD3引脚、AD4引脚、AD5引脚相连；滤波芯片U3的两个RG引脚分别与电阻R10的两端相连；滤波芯片U3的REF引脚与偏置电流漂移抑制芯片U4的2号引脚相连；偏置电流漂移抑制芯片U4的3号引脚与电阻R11的一端、电阻R12的一端相连，电阻R11的另一端与电源模块的线性稳压芯片U1的OUT端口相连，电阻R12的另一端接地；偏置电流漂移抑制芯片U4的1号引脚与参考接地端AGND相连，偏置电流漂移抑制芯片U4的8号引脚与线性稳压芯片U1的OUT端口相连，偏移抑制芯片U4的4号引脚接地；

所述放大模块包括称重传感器Sensor、电阻R3、电阻R4、信号放大芯片U2、电阻R5、电阻R6、电阻R7；电阻R3的一端与所述线性稳压芯片U1的OUT端相连，另一端与称重传感器Sensor的+Exc引脚相连；电阻R4的一端与称重传感器Sensor的-Exc引脚相连，另一端接地；信号放大芯片U2的V+端口与所述线性稳压芯片U1的OUT端口相连，信号放大芯片U2的V-接地，信号放大芯片U2的+InA端口与称重传感器Sensor的Signal+引脚相连，信号放大芯片U2的-InA端口与电阻R5的一端、电阻R6的一端相连，信号放大芯片U2的+InB端口与称重传感器Sensor的Signal-相连，信号放大芯片U2的-InB端口与电阻R5的另一端、R7的一端相连，信号放大芯片U2的OUTA端口与电阻R6的另一端、电阻R8的另一端相连，信号放大芯片U2的OUTB端口与电阻R7的另一端、电阻R9的另一端相连。

作为本发明一种环卫车辆的智能监管系统进一步的优化方案，所述的RFID射频读卡器的频段范围为920MHz~925MHz。

作为本发明一种环卫车辆的智能监管系统进一步的优化方案，所述中央处理模块与GPS模块、RFID射频读卡器、车载称重装置之间通过串口RS232协议通信。

作为本发明一种环卫车辆的智能监管系统进一步的优化方案，所述载有GIS的监控装置具有与垃圾分类管理、车辆管理、人员管理相关的图层。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 实现了对环卫作业效果、环卫作业车辆、环卫设施、废弃物终端处置的全程式监管；

2. 在运输途中真实重量数据的实时上传，并保证了称重过程中数据的稳定性和精度；

3. 指挥中心管理人员可实时观看车辆的作业位置、行驶路线、有无违章行为和全程的货物重量信息，并记录相关数据，作为考评依据，使得管理更加有效；

4. 可以指挥控制运行车辆的调度，实现了运输车辆与指挥平台之间的双向信息传递。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2是本发明电源模块的电气原理图；

图3是本发明称重处理模块的电气原理图；

图4是本发明滤波模块的电气原理图；

图5是本发明放大模块的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明公开了一种环卫车辆的智能监管系统，包含设置在环卫车辆上的GPS模块、RFID射频读卡器、GPRS无线传输模块、车载称重装置、中央处理模块、车载显示仪表、电源转换模块和设置在监控中心的载有GIS的监控装置，其中：

所述GPS模块用于采集环卫车辆的定位信息；

所述RFID射频读卡器用于读取所需运输物品的电子标签信息；

所述车载称重装置用于采集所需运输物品的货物重量；

所述中央处理模块用于将环卫车辆的定位信息、所需运输物品的电子标签及其重量信息通过GPRS无线传输模块传递给所述载有GIS的监控装置；

所述车载显示仪表用于显示所需运输物品的电子标签及其重量信息；

所述电源转换模块用于给GPS模块、RFID射频读卡器、GPRS无线传输模块、车载称重装置、中央处理模块、车载显示仪表供电；

所述载有GIS的监控装置用于将接收到的环卫车辆的数据在地图上显示出来。

所述车载称重装置通过车载称重放大滤波电路实现所需运输物品的货物重量的采集，称重放大滤波电路包含电源模块、放大模块、滤波模块和称重处理模块，其中：

如图2所示，所述电源模块包括极性电容C1、极性电容C2、电源开关S-PWR和线性稳压芯片U1；所述电源开关S-PWR一端与车载电源相连，另一端与极性电容C1的正极、线性稳压芯片U1的IN端口相连；所述极性电容C2的正极与线性稳压芯片U1的OUT端口、BRY端口相连，负极与极性电容C1的负极、线性稳压芯片U1的GND端口相连接地；

如图3所示，所述称重处理模块包括处理器IC1、电阻R1、电阻R2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、极性电容C7、晶振Y1和按钮S1；所述处理器IC1的VCC引脚与所述电源模块中线性稳压芯片U1的OUT端口相连、GND引脚与参考接地端AGND相连；电容C6的一端、极性电容C7的正极与所述处理器IC1的VCC引脚、线性稳压芯片U1的OUT端口相连，电容C6的另一端、极性电容C7的负极与参考接地端AGND相连；按钮S1一端与电源系统中的稳压器U1的OUT端相连，另一端与电阻R1相连；电阻R1的另一端与电容C3的负极、电阻R2的一端、处理器IC1的RESET引脚相连，电容C3的正极与稳压器U1的OUT端相连，电容R2的另一端接地；电容C4一端接地，另一端与处理器IC1的XTAL1引脚、晶振Y1的一端相连；电容C5一端接地，另一端与处理器IC1的XTAL2引脚、晶振Y1的另一端相连；处理器IC1的PB5引脚、PB6引脚、PB7引脚与汽车发动机控制器ECU相连；

如图4所示，所述滤波模块包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、极性电容C12、电容C13、滤波芯片U3和偏置电流漂移抑制芯片U4；电阻R8的一端与电容C8的一端、电容C9的一端、滤波芯片U3的IN-引脚相连，电容C8的另一端接地，电阻R9的一端与电容C9的另一端、电容C10的一端、滤波芯片U3的IN+引脚相连，电容C10 的另一端接地；滤波芯片U3的VS+引脚与电容C13的一端、极性电容C12的正极、电源系统的稳压器OUT端口相连，极性电容C12的负极、电容C13的另一端接地；滤波芯片U3的VS-引脚与电容C11的一端相连，电容C11的另一端接地；滤波芯片U3的OUT引脚与所述处理器IC1的AD0引脚、AD1引脚、AD2引脚、AD3引脚、AD4引脚、AD5引脚相连；滤波芯片U3的两个RG引脚分别与电阻R10的两端相连；滤波芯片U3的REF引脚与偏置电流漂移抑制芯片U4的2号引脚相连；偏置电流漂移抑制芯片U4的3号引脚与电阻R11的一端、电阻R12的一端相连，电阻R11的另一端与电源模块的线性稳压芯片U1的OUT端口相连，电阻R12的另一端接地；偏置电流漂移抑制芯片U4的1号引脚与参考接地端AGND相连，偏置电流漂移抑制芯片U4的8号引脚与线性稳压芯片U1的OUT端口相连，偏移抑制芯片U4的4号引脚接地；

如图5所示，所述放大模块包括称重传感器Sensor、电阻R3、电阻R4、信号放大芯片U2、电阻R5、电阻R6、电阻R7；电阻R3的一端与所述线性稳压芯片U1的OUT端相连，另一端与称重传感器Sensor的+Exc引脚相连；电阻R4的一端与称重传感器Sensor的-Exc引脚相连，另一端接地；信号放大芯片U2的V+端口与所述线性稳压芯片U1的OUT端口相连，信号放大芯片U2的V-接地，信号放大芯片U2的+InA端口与称重传感器Sensor的Signal+引脚相连，信号放大芯片U2的-InA端口与电阻R5的一端、电阻R6的一端相连，信号放大芯片U2的+InB端口与称重传感器Sensor的Signal-相连，信号放大芯片U2的-InB端口与电阻R5的另一端、R7的一端相连，信号放大芯片U2的OUTA端口与电阻R6的另一端、电阻R8的另一端相连，信号放大芯片U2的OUTB端口与电阻R7的另一端、电阻R9的另一端相连。

所述电源模块中线性稳压芯片U1的型号采用MIC5205，称重处理模块中处理器IC1的型号采用AT90S1200，滤波模块中滤波芯片U3的型号采用AD620，放大模块中信号放大芯片U2的型号采用OPA2277。

称重传感器的Signal+信号线连接至信号放大芯片U2的+InA端口，称重传感器的Signal-信号线连接至信号放大芯片U2的+InB端口，信号放大芯片U2的集成放大差动电路放大后，经信号放大芯片U2的OutA和OutB端口，连接至信号滤波芯片U3的IN+和IN-端口，滤波电路的电容C8、C9、C10对信号进行低通滤波，集成滤波芯片U3对输入的信号进行了二次放大滤波，芯片的REF端口连接AD706芯片为称重处理模块设置低输入的偏置电流，抑制信号漂移，芯片的OUT端口连接至称重处理模块IC1的AD0端口，称重处理模块IC1对称重信号进行软件滤波，计算获取最为接近实际重量值后，通过MISO、MOSI、SCK端口与车辆中央处理器ECU通过SPI通信。电源系统转化车载电源12V为5V，为放大电路、滤波电路和称重处理模块提供可靠的电源动力。

现有的车载称重系统仍采用静态地磅式称重系统的方式，称重传感器的信号输出端直接与工作车辆的中央处理器ECU的信号输入端相连，其不足点在于：

1. 车载称重的工况是动态的，车辆本身是有振动的，作业的执行结构也是在上下翻转的，其称重数据不稳定；

2. 在称重过程中，ECU需要产生中断，去接受大量称重数据，软件滤波也消耗存储器的内存，不利于其他被控单元的信号及时处理。

本发明保证了称重过程中数据的稳定性和精度，而且对于车辆的电控系统也是有利的。

所述的RFID射频读卡器的频段范围为920MHz~925MHz。

GPS模块包含天线和GPS接收机，GPRS无线传输模块包含GPRS发射器和天线。

传感器安装在汽车两侧的大梁与压缩箱之间，整车安装六个传感器，采用六点均匀分布放置（小型车采用四点分布）,形成一个误差互补的作用。车厢高度与原来相比，提高80mm左右。安装有车厢限位防侧翻装置，防止任何连接失效导致车辆安全事故的发生。

GIS为本系统提供基础地图引擎服务，本发明在原GIS平台之上新增垃圾分类管理、车辆管理、人员管理相关的各类图层。新增的图层主要分静态图层及动态图层两大类。静态图层主要包括：街办责任区域、小区、道路、垃圾桶、中转站、处理场等等。动态图层主要包括：垃圾分类收运车辆作业过程图层、机械化保洁车辆作业过程图层、人员作业过程图层等等。

环卫车辆采集的车辆GPS定位数据、垃圾桶电子标签数据、单桶垃圾重量数据，三部分数据以集成的方式上传，一是少用一张SIM卡，节省流量费，二是实现了彻底的数据集成，满足生活垃圾减量实效管理系统对称重数据、电子标签信息及定位数据综合分析要求，避免了根据车牌号、时间进行比对分析容易造成的数据不一致现象。车辆GPS数据每15秒上报一次，每条数据64字节，按50辆车计算，每月数据量为525M；称重及电子标签数据每次压缩车执行提桶－翻桶－落桶动作后执行一次，每条数据64字节，按每天每桶平均清运2次共4000个桶计算，每月数据量约为15M。两者合计每月数据量540M。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种环卫车辆的智能监管系统，其特征在于，包含设置在环卫车辆上的GPS模块、RFID射频读卡器、GPRS无线传输模块、车载称重装置、中央处理模块、车载显示仪表、电源转换模块和设置在监控中心的载有GIS的监控装置，其中：

所述GPS模块用于采集环卫车辆的定位信息；

所述RFID射频读卡器用于读取所需运输物品的电子标签信息；

所述车载称重装置用于采集所需运输物品的货物重量；

所述中央处理模块用于将环卫车辆的定位信息、所需运输物品的电子标签及其重量信息通过GPRS无线传输模块传递给所述载有GIS的监控装置；

所述车载显示仪表用于显示所需运输物品的电子标签及其重量信息；

所述电源转换模块用于给GPS模块、RFID射频读卡器、GPRS无线传输模块、车载称重装置、中央处理模块、车载显示仪表供电；

所述载有GIS的监控装置用于将接收到的环卫车辆的数据在地图上显示出来；

所述车载称重装置通过车载称重放大滤波电路实现所需运输物品的货物重量的采集，称重放大滤波电路包含电源模块、放大模块、滤波模块和称重处理模块，其中：

所述电源模块包括极性电容C1、极性电容C2、电源开关S-PWR和线性稳压芯片U1；所述电源开关S-PWR一端与车载电源相连，另一端与极性电容C1的正极、线性稳压芯片U1的IN端口相连；所述极性电容C2的正极与线性稳压芯片U1的OUT端口、BRY端口相连，负极与极性电容C1的负极、线性稳压芯片U1的GND端口相连接地；

所述称重处理模块包括处理器IC1、电阻R1、电阻R2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、极性电容C7、晶振Y1和按钮S1；所述处理器IC1的VCC引脚与所述电源模块中线性稳压芯片U1的OUT端口相连、GND引脚与参考接地端AGND相连；电容C6的一端、极性电容C7的正极与所述处理器IC1的VCC引脚、线性稳压芯片U1的OUT端口相连，电容C6的另一端、极性电容C7的负极与参考接地端AGND相连；按钮S1一端与电源系统中的稳压器U1的OUT端相连，另一端与电阻R1相连；电阻R1的另一端与电容C3的负极、电阻R2的一端、处理器IC1的RESET引脚相连，电容C3的正极与稳压器U1的OUT端相连，电容R2的另一端接地；电容C4一端接地，另一端与处理器IC1的XTAL1引脚、晶振Y1的一端相连；电容C5一端接地，另一端与处理器IC1的XTAL2引脚、晶振Y1的另一端相连；处理器IC1的PB5引脚、PB6引脚、PB7引脚与汽车发动机控制器ECU相连；

所述滤波模块包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、极性电容C12、电容C13、滤波芯片U3和偏置电流漂移抑制芯片U4；电阻R8的一端与电容C8的一端、电容C9的一端、滤波芯片U3的IN-引脚相连，电容C8的另一端接地，电阻R9的一端与电容C9的另一端、电容C10的一端、滤波芯片U3的IN+引脚相连，电容C10 的另一端接地；滤波芯片U3的VS+引脚与电容C13的一端、极性电容C12的正极、电源系统的稳压器OUT端口相连，极性电容C12的负极、电容C13的另一端接地；滤波芯片U3的VS-引脚与电容C11的一端相连，电容C11的另一端接地；滤波芯片U3的OUT引脚与所述处理器IC1的AD0引脚、AD1引脚、AD2引脚、AD3引脚、AD4引脚、AD5引脚相连；滤波芯片U3的两个RG引脚分别与电阻R10的两端相连；滤波芯片U3的REF引脚与偏置电流漂移抑制芯片U4的2号引脚相连；偏置电流漂移抑制芯片U4的3号引脚与电阻R11的一端、电阻R12的一端相连，电阻R11的另一端与电源模块的线性稳压芯片U1的OUT端口相连，电阻R12的另一端接地；偏置电流漂移抑制芯片U4的1号引脚与参考接地端AGND相连，偏置电流漂移抑制芯片U4的8号引脚与线性稳压芯片U1的OUT端口相连，偏移抑制芯片U4的4号引脚接地；

所述放大模块包括称重传感器Sensor、电阻R3、电阻R4、信号放大芯片U2、电阻R5、电阻R6、电阻R7；电阻R3的一端与所述线性稳压芯片U1的OUT端相连，另一端与称重传感器Sensor的+Exc引脚相连；电阻R4的一端与称重传感器Sensor的-Exc引脚相连，另一端接地；信号放大芯片U2的V+端口与所述线性稳压芯片U1的OUT端口相连，信号放大芯片U2的V-接地，信号放大芯片U2的+InA端口与称重传感器Sensor的Signal+引脚相连，信号放大芯片U2的-InA端口与电阻R5的一端、电阻R6的一端相连，信号放大芯片U2的+InB端口与称重传感器Sensor的Signal-相连，信号放大芯片U2的-InB端口与电阻R5的另一端、R7的一端相连，信号放大芯片U2的OUTA端口与电阻R6的另一端、电阻R8的另一端相连，信号放大芯片U2的OUTB端口与电阻R7的另一端、电阻R9的另一端相连。

2.根据权利要求1所述的一种环卫车辆的智能监管系统，其特征在于，所述的RFID射频读卡器的频段范围为920MHz~925MHz。

3.根据权利要求1所述的一种环卫车辆的智能监管系统，其特征在于，所述中央处理模块与GPS模块、RFID射频读卡器、车载称重装置之间通过串口RS232协议通信。

4.根据权利要求1所述的一种环卫车辆的智能监管系统，其特征在于，所述载有GIS的监控装置具有与垃圾分类管理、车辆管理、人员管理相关的图层。