CN104457912A

CN104457912A - 一种车辆gps超声波油量探测器及其数据处理方法

Info

Publication number: CN104457912A
Application number: CN201410733459.2A
Authority: CN
Inventors: 林聪�
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2015-03-25

Abstract

本发明涉及检测装置技术领域，尤其是一种车辆GPS超声波油量探测器及其数据处理方法。它包括数据处理器、后台服务器和超声波传感器探头，超声波传感器探头包括超声波探头和温度传感器，数据处理器包括MCU控制电路、电源电路、超声波采集电路、温度采集电路、GPRS模块和GPS模块，电源电路分别向个模块和电路提供不同规格的电源；GPS模块将车辆的定位信号输出至MCU控制电路，GPRS模块将MCU控制电路处理的油量、油温、定位信号输出至后台服务器。本发明将GPRS、GPS模块与传统的探测器集为一体，使得探测器无需外接GPS终端设备即可进行车辆的远程监控，且能够利用GPRS功能实现各种信号的传输；有效地提高了信号测量、传输的稳定性，其结构简单、成本低廉、使用方便，具有很强的实用性。

Description

一种车辆GPS超声波油量探测器及其数据处理方法

技术领域

本发明涉及检测装置技术领域，尤其是一种车辆GPS超声波油量探测器及其数据处理方法。

背景技术

周知，超声波油量探测器属于车载监控系统的重要外围配件，其用于防止车辆燃油系统的偷油行为，以节约车辆的营运成本。传统的油量探测器一般分为电容式、电阻式、流量计式、舌簧管式或浮子式等几种；目前，市场上出现了一些针对上述几种油量探测器的缺点所改进的探测器，诸如公告号为CN203502085U中国发明所公开的一种超声波油量探测器。

然而，无论是传统的还是改进的油量探测器均存在一个重要的缺陷，即：都需要电性连接外部设备才能进行监控管理或者需要外接GPS终端来实现车辆的精确定位；如此，用户必须连接繁杂的外部设备才能进行数据输出或者购买市面上GPS终端并进行二次开发后，才能与探测器进行对接，不但效率低而且成本也高。

另外，现有的油量探测器还普遍存在结构复杂、稳定性差等诸多问题；因此，有必要对现有的油量探测器提出改进方案。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低、稳定性强，集成有GPS定位功能和数据快速输出功能的车辆GPS超声波油量探测器；本发明的另一个目的在于提供一种基于此油量探测器的数据处理方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种车辆GPS超声波油量探测器，它包括数据处理器以及分别与数据处理器通信连接后台服务器和超声波传感器探头，所述超声波传感器探头包括超声波探头和温度传感器，所述数据处理器包括MCU控制电路、电源电路、与超声波探头连接的超声波采集电路和与温度传感器连接的温度采集电路；

所述数据处理器还包括GPRS模块和GPS模块，所述电源电路分别向GPRS模块、GPS模块、MCU控制电路、超声波采集电路和温度采集电路提供不同规格的电源；

所述GPS模块连接有用于与卫星进行通信连接的第二天线，所述GPS模块将车辆的定位信号输出至MCU控制电路，所述超声波探头通过超声波采集电路将油量信号输出至MCU控制电路，所述温度传感器通过温度采集电路将油温信号输出至MCU控制电路，所述GPRS模块将MCU控制电路处理的油量信号、油温信号和定位信号通过第一天线输出至后台服务器。

优选地，所述数据处理器还包括运算放大电路和信号转换电路，所述超声波采集电路和温度采集电路输出的信号分别经运算放大电路放大后输出至信号转换电路，所述信号转换电路将输入的信号转换为标准的方波信号后输出至MCU控制电路。

优选地，所述MCU控制电路还连接有看门狗电路。

优选地，所述后台服务器包括PC机、移动设备和远程服务器。

一种车辆GPS超声波油量探测器的数据处理方法，它包括

步骤S1：每间隔一个时间段t1，数据处理器采集一次油量液位并得出一个液位值；

步骤S2：每间隔一个时间段t2，数据处理器对多个液位值进行一次方差计算后得出一个液位基准值；同时，GPS模块获取定位数据一次并得出一个定位值；

步骤S3：每间隔一个时间段t3，数据处理器采集一次油箱温度并得出一个温度值；同时对液位基准值、定位值和温度值进行数据打包后通过GPRS模块上传至后台服务器。

优选地，所述步骤S2中，当液位基准值低于预先设定的限定值时，数据处理器发出报警警示。

优选地，时间段t1＝500ms、时间段t2＝2s、时间段t3＝10s。

优选地，限定值为3cm。

优选地，在所述步骤S1之前还包括步骤S0：探测器上电后，数据处理器进行超声波探测器探头是否连接、GPRS模块是否注册上网、油量液位高度采集是否在初始化范围内、油箱温度采集是否在初始化范围内、GPS模块是否接收到卫星数据等项目的自检，以判断探测器是否正常，如若正常则进行步骤S1。

由于采用了上述方案，本发明实现以下有益效果：

1、内部集成GPS/GPRS模块，打破了市面上耗油监控设备需外接GPS/GPRS终端的局限性，用户无需购买市面上GPS/GPRS终端，无需进行二次开发，就能解决与市面上GPS/GPRS终端对接难，效率低,成本高等问题；

2、既能实现GPS定位功能又能实现油量探测功能，两者结合后能实现实时监控车辆运行、油耗、速度等情况，极大地降低了车辆油耗监控成本，其实用性、性价比都比同类油耗监控设备要高很多；

3、测量准确，测量的分辨率为0.1mm，测量液位精度3mm，GPS定位功能准确，能实时上传车辆所在，车辆运行速度等信息。

4、长期工作时，稳定性好，其采用最新的超声波非接触测量技术，相对于传统采用的直接接触式的浮子式、压力式、磁制滑动式测量方法，因能够避免与燃油接触，从而保证了产品的稳定性，长寿命；

5、应用价值高，安装简单安全，只需将探测器安装在油箱外部下方即可，无需改变原有的油箱测量结构，无需对油箱进行开孔和改造，节省产品安装应用成本；

6、能够在－40℃到80℃间进行了温度补偿校正，确保设备在高温及高寒的外部环境运行，数据采集准确；

7、利用整个系统可实现后台平台软件的设置，实现如：查询、历史、地图定位、曲线图等功能；查询功能可分为实时查询、7天内、1个月，查询方式可采用曲线进行查看，并且能转换成表格输出，表格输出有时间、温度、油量等信息。

附图说明

图1是本发明实施例的原理框图；

图2是本发明实施例的工作流程参考图；

图3是本发明实施例的应用原理图；

图4是本发明实施例的数据处理流程图(一)；

图5是本发明实施例的数据处理流程图(二)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1、图2和图3所示，本实施例的车辆GPS超声波油量探测器，加装于车辆油箱外部的下方；它包括：

数据处理器，用于采集、分析、处理、输出相应的信号；

与数据处理器通信连接的超声波传感器探头，用于检测车辆油箱的油量及油温信号并将信号输出至数据处理器；

由PC机、移动设备或远程服务器等终端设备构成的后台服务器C，用于接收数据处理器输出的信号并进行信号显示及相关参数设定。

其中，数据处理器包括MCU控制电路1、电源电路2、GPRS模块3、GPS模块4、超声波采集电路5和温度采集电路6，超声波传感器探头包括超声波探头(图中未示出)和温度传感器(图中未示出)；电源电路2稳压成5V供电给GPRS模块3和GPS模块4、稳压成3.3V供电给MCU控制电路2、稳压成12V供电给超声波采集电路5和温度采集电路6，以保证各个组成电路的正常工作。在进行液位测量时，经过调制的声波信号从超声波探头发射出去，经过液面反射回来后由超声波采集电路5检测到回波信号，同时温度传感器检测的油箱温度由温度采集电路6采集；然后通过MCU控制电路2的处理得出油量、油温信号；与此同时，GPS模块4通过连接的第二天线11与卫星进行通信连接，从而获取车辆的定位信号，其再将定位信号输出至MCU控制电路2，进而GPRS模块3将由MCU控制电路2输出的油量信号、油温信号、定位信号同时通过第一天线10输出至后台服务器C；本实施例的GPRS模块3可包括一手机卡，在使用时将手机卡插入其中上，即可实现GPRS模块3的数据上传功能。

本实施例的MCU控制电路2可采用数字模型的关系进行采集信号的处理，如利用公式h＝ct/2(其中，h＝油位高度；t＝声波从发射到返回所用的时间；c＝液体中超声波声速)，如此即可得出油量的相应数据。

为保证信号处理的效率和准确度，本实施例的数据处理器还包括运算放大电路7和信号转换电路8；其中，超声波采集电路5和温度采集电路6输出的信号分别经运算放大电路7放大后输出至信号转换电路8，信号转换电路8再将输入的信号转换为标准的方波信号后输出至MCU控制电路1，MCU控制电路1利用电路结构或者上述数字模型公式将输入的信号转换成车辆的油位高度和温度值，进而利用GPRS模块3将数据输出至后台服务器C，以此实现监控的目的。

由于整个探测器在使用中测量精度受到影响的因素很多，包括现场环境干扰、时基脉冲频率等；其中，现场环境温度对声速的影响最大，温度采集电路6也起到了补偿传播速度的变化对传播距离的影响的作用；而为提高MCU控制电路1的稳定性和抗干扰能力，防止程序“跑飞”或者进入死循环，本实施例的MCU控制电路1还连接有看门狗电路9。

当然，为丰富探测器的功能，也可利用MCU控制电路1连接RS232/RS485等规格的数据接口，利用这些接口进行外部设备的电性连接，以使本实施例的探测器在具备传统探测器功能的基础上，实现上述GPRS传输功能和GPS定位功能。

针对上述油量探测器，如图4和图5所示，本实施例还提供了一种车辆GPS超声波油量探测器的数据处理方法，它包括：

步骤S2：每间隔一个时间段t2，数据处理器对多个液位值进行一次方差计算后得出一个液位基准值；同时，GPS模块4获取定位数据一次并得出一个定位值；

步骤S3：每间隔一个时间段t3，数据处理器采集一次油箱温度并得出一个温度值；同时对液位基准值、定位值和温度值进行数据打包后通过GPRS模块3上传至后台服务器C。

进一步地，在步骤S2中，当液位基准值低于预先设定的限定值时，数据处理器可利用外部的扬声器发出报警警示，以此提醒车主及时加油。

进一步地，本实施例的各个时间段可根据实际情况进行预先设定，其优化时间为：时间段t1＝500ms、时间段t2＝2s、时间段t3＝10s。

进一步地，为合理的设定油量警报值，限定值优选为3cm，即当油量基准值低于限定值时立刻发出报警警示。

进一步地，在步骤S1之前还包括步骤S0：探测器上电后，数据处理器进行超声波探测器探头是否连接、GPRS模块是否注册上网、油量液位高度采集是否在初始化范围内、油箱温度采集是否在初始化范围内、GPS模块是否接收到卫星数据等项目的自检，以判断探测器是否正常，如若正常则进行步骤S1。

如此，可保证整个探测器的数据检测及处理的准确性，GPRS模块4传输的数据包括：GPS定位数据、油量数据、温度数据，各种数据必须打包在一起；GPRS模块可采用每10秒上传一次数据的方式，也可根据用户需求自行设置。同时，可在后台服务器C中设置后台平台软件，如此，用户只要利用移动设备、PC机或远程服务器等登录到后台管理软件实现就能实现诸如：油量实时及历史查询、车辆位置、行驶速度等功能；其中，油量历史查询可分为实时查询、7天内、1个月内；该查询到的信息可用曲线图进行查看，并且能转换成表格输出。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种车辆GPS超声波油量探测器，它包括数据处理器以及分别与数据处理器通信连接后台服务器和超声波传感器探头，所述超声波传感器探头包括超声波探头和温度传感器，所述数据处理器包括MCU控制电路、电源电路、与超声波探头连接的超声波采集电路和与温度传感器连接的温度采集电路；其特征在于：

2.如权利要求1所述的一种车辆GPS超声波油量探测器，其特征在于：所述数据处理器还包括运算放大电路和信号转换电路，所述超声波采集电路和温度采集电路输出的信号分别经运算放大电路放大后输出至信号转换电路，所述信号转换电路将输入的信号转换为标准的方波信号后输出至MCU控制电路。

3.如权利要求2所述的一种车辆GPS超声波油量探测器，其特征在于：所述MCU控制电路还连接有看门狗电路。

4.如权利要求1-3中任一项所述的一种车辆GPS超声波油量探测器，其特征在于：所述后台服务器包括PC机、移动设备和远程服务器。

5.一种车辆GPS超声波油量探测器的数据处理方法，其特征在于：它包括

6.如权利要求5所述的一种GPS超声波油量探测器的数据处理方法，其特征在于：所述步骤S2中，当液位基准值低于预先设定的限定值时，数据处理器发出报警警示。

7.如权利要求6所述的一种GPS超声波油量探测器的数据处理方法，其特征在于：时间段t1＝500ms、时间段t2＝2s、时间段t3＝10s。

8.如权利要求7所述的一种GPS超声波油量探测器的数据处理方法，其特征在于：限定值为3cm。

9.如权利要求8所述的一种GPS超声波油量探测器的数据处理方法，其特征在于：在所述步骤S1之前还包括步骤S0：探测器上电后，数据处理器进行超声波探测器探头是否连接、GPRS模块是否注册上网、油量液位高度采集是否在初始化范围内、油箱温度采集是否在初始化范围内、GPS模块是否接收到卫星数据等项目的自检，以判断探测器是否正常，如若正常则进行步骤S1。