CN104574579A

CN104574579A - 一种双网双待的北斗（gps）定位电子锁系统

Info

Publication number: CN104574579A
Application number: CN201410056787.3A
Authority: CN
Inventors: 吴晓彬; 徐春茂; 王建; 于唐军; 闻永俊
Original assignee: JIANGSU RUNZHOU INFORMATION INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU QIANLIMA STOCKINGS Co.,Ltd.
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2034-02-19
Also published as: CN104574579B

Abstract

本发明涉及一种双网双待的卫星定位电子锁系统以及油罐车，包括：监控中心、车载终端主机、电子铅封控制单元，当油罐车到达目的地后，通过射频卡读写模块读取解封卡的解封请求，车载终端主机通过GPRS/CDMA通讯模块上传当前地理坐标，监控中心判断油罐车是否位于预设地理坐标，若位于，则发送解封指令，即车载终端主机通过GPRS/CDMA通讯模块获取解封指令后，控制油口开关执行器打开出油阀。本发明通过监控中心、车载终端主机、电子铅封控制单元实现了对油罐车在运输过程中的有效监控，有效的防止了偷油等现象出现，并且与车身稳定系统配合工作，集实时监控和安全性于一体。

Description

一种双网双待的北斗（GPS）定位电子锁系统

技术领域

本发明涉及电子锁领域，特别涉及一种基于GPS定位的电子锁系统。

背景技术

随着国民经济的发展，城市人口的增加、范围的扩大，伴随着成品油需求的以日剧增，使油品的运输也日益繁忙。油罐车因其机动、灵活等特点，成为了短途油品运输的主要载体。然而由于油罐车作业分散，主要作业数据依靠人工查抄统计，不但耗费了大量人力资源，且采集的数据还易受人为因素干扰，可信度不高，致使油罐车在运营过程中缺乏有效的监控。这个问题随着近年来油价的不断攀升而表现得越来越突出。

目前有些素质差的工作人员，不仅在运输途中将车开往别处，还存才私自从储油罐中卸油以牟取私利的现象。这种私自卸油行为不仅给石油公司造成了巨大经济损失，也给社会公共安全带来了很大的安全隐患。石化系统各级管理部门对油品配送管理、油品数量和质量管理的难度越来越大，如何做好油品运输过程中的数量、质量管理已成了各级管理部门的一个共同难题。

2007年，大庆石油学院的张勇介绍了一种成品油罐车车载锁控系统，在成品油罐车上安装车载监控系统，实现地理位置坐标数据定位、锁控系统工作状态的检测和报警信息的传送控制等功能。其中锁控系统需要改造现有的罐车装油口和卸油泵箱的锁控机械结构，安装防爆电子密码锁控器。系统运行时通过地理位置坐标系统实时获取成品油罐车的位置数据，当罐车处于可以进行装、卸油操作的区域时，微控制器对相应电子密码锁发出解锁指令，允许进行装油或卸油操作。微控制器实时检查电子密码锁和车辆的状态，在发生异常时通过GPRS发出报警信号；系统实时记录车辆运行踪迹以及各种操作，便于查询。

2008年，厦门大学胡啸在其硕士学位论文《基于GPRS网络的油罐车运营监管系统设计》中，以厦门欧普森科技有限公司“石油物流信息化管理系统的研发”项目为应用背景，对油罐车的车辆运营监控管理系统进行了研究与设计，着重介绍了该套系统中车辆监控终端——车辆承运车载终端主机(又称电子封签)的设计，对系统中车辆监控终端的硬件设计及软件编程进行了详细的介绍。该系统可以实现实时监控油口状态、车载监控设备的操作记录、油品的配送管理、违规操作的记录和报警、监控数据的实时传输、监控数据的备份与采集以及油品运营数据的信息化管理等功能。但系统仍存在一些要改进的地方，例如系统中使用的卡数目较多且每张卡只能对应一种功能，对于工作人员管理卡带来了一定的不便。而且系统中未设计定位模块，无法完成车辆的定位功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双网双待的卫星定位电子锁系统，以解决成品油运输过程中的油罐车辆电子铅封系统安全性问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双网双待的卫星定位电子锁系统，包括：监控中心，用于存储油罐车送油目的地的预设地理坐标，并与上传的油罐车的当前地理坐标相比较，判断是否发送解封指令；与电子铅封控制单元相连的车载终端主机，该车载终端主机包括：主MCU模块，与该主MCU模块相连的GPRS/CDMA通讯模块和用于获得当前地理坐标的卫星定位模块；所述电子铅封控制单元，包括：从MCU模块，由该从MCU模块控制的油口开关执行器，与所述从MCU模块相连的射频卡读写模块；当油罐车到达目的地后，所述射频卡读写模块读取解封卡的解封请求，所述车载终端主机通过GPRS/CDMA通讯模块上传当前地理坐标，所述监控中心判断油罐车是否位于预设地理坐标，若位于，则发送解封指令，即所述车载终端主机通过GPRS/CDMA通讯模块获取解封指令后，控制油口开关执行器打开出油阀;为了实现简单、有效的对阀门进行控制，所述油口开关执行器包括：挡勾，由所述从MCU模块控制的直流电机，所述挡勾的头部作为锁销与阀门轴的销孔配合，所述挡勾的尾部与直流电机的转轴连接，即，所述直流电机通过控制挡勾的尾部转动，带动锁销插入或拔出销孔以锁定或解锁阀门。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明通过监控中心、车载终端主机、电子铅封控制单元实现了对油罐车在运输过程中的有效监控，有效的防止了偷油等现象出现，并且集实时性和安全性于一体；（2）通过直流电机对油口开关执行器进行开阀、闭阀控制，方案简单，可靠性好。

本发明还提供了一种油罐车，该油罐车装有所述双网双待的卫星定位电子锁系统，以解决成品油运输过程中的油罐车辆运输的可靠性、安全性问题。

在上述GPS定位电子锁系统的技术方案的基础上，所述油罐车还包括：车身稳定系统，其解决了油罐车在行驶过程中，当车辆在转弯时，有可能发生侧翻的技术问题。

其中，所述油罐车为全挂车，包括：牵引车和用于承载油罐的拖挂车；所述车身稳定系统包括：位于油罐顶部的中心位置的惯性导航系统，位于油罐内的液位检测装置，牵引车内的电动助力转向装置，以及与所述惯性导航系统和液位检测装置相连的用于控制电动助力转向装置启动的处理器模块；所述惯性导航系统，适用于实时检测拖挂车的纵向加速度a_x和侧向加速度a_y；所述液位检测装置，适用于检测油罐内的当前液位高度；所述处理器模块，适用于根据所述纵向加速度a_x和侧向加速度a_y计算出拖挂车的实时偏置角并根据当前液位高度和油罐加满时的液位高度的比值，获得当前液位高度比，利用查表法查询偏置角阈值表，以获得当前液位高度比对应的偏置角阈值β’；若β≥β’，则启动所述电动助力转向装置。

所述偏置角阈值表为：

液位高度比（%）	偏置角阈值
		0	5.0°
10	4.9°
		20	4.8°
30	4.6°
		40	4.4°
50	4.2°
		60	3.9°
70	3.6°
		80	3.3°
90	3.0°
		100	2.6°

在上述车身稳定系统的基础上，本发明还提供了该油罐车的工作方法。

所述油罐车为全挂车，包括：牵引车和用于承载油罐的拖挂车；所述车身稳定系统包括：位于油罐顶部的中心位置的惯性导航系统，位于油罐内的液位检测装置，牵引车内的电动助力转向装置，以及与所述惯性导航系统和液位检测装置相连的用于控制电动助力转向装置启动的处理器模块；

所述车身稳定系统的工作方法包括：

所述惯性导航系统适用于实时检测拖挂车的纵向加速度a_x和侧向加速度a_y；所述液位检测装置适用于检测油罐内的当前液位高度；所述处理器模块适用于根据所述纵向加速度a_x和侧向加速度a_y计算出拖挂车的实时偏置角并根据当前液位高度和油罐加满时的液位高度的比值，获得当前液位高度比，利用查表法查询偏置角阈值表，以获得当前液位高度比对应的偏置角阈值β’；若β≥β’，则启动所述电动助力转向装置；

所述偏置角阈值表为：

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明利用液位高度比与偏置角阈值的对应关系，获得了不同液位的偏置角阈值，并且与实时偏置角相比较，以控制电动助力转向装置是否启动，即当β≥β’时，则启动所述电动助力转向装置，有效防止车辆侧翻，并且所述车身稳定系统能随着油罐车卸油后，液位下降，调整对应的偏置角阈值；因而，比传统的固定偏置角阈值5.0°更具有可靠性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的北斗GPS定位电子锁系统的电路框图；

图2为本发明的油口开关执行器的结构示意图一；

图3为本发明的油口开关执行器的结构示意图二。

其中，挡勾1、挡勾的头部101、挡勾的尾部102、第一挡条103、第二挡条104、阀门轴2、销孔201、直流电机的转轴3、第一行程位置传感器401、第二行程位置传感器402。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

实施例一

见图1，一种双网双待的卫星定位电子锁系统，包括：

监控中心，用于存储油罐车送油目的地的预设地理坐标，并与上传的油罐车的当前地理坐标相比较，判断是否发送解封指令；与电子铅封控制单元相连的车载终端主机，该车载终端主机包括：主MCU模块，与该主MCU模块相连的GPRS/CDMA通讯模块和用于获得当前地理坐标的卫星定位模块；所述电子铅封控制单元，包括：从MCU模块，由该从MCU模块控制的油口开关执行器，与所述从MCU模块相连的射频卡读写模块；当油罐车到达目的地后，所述射频卡读写模块读取解封卡的解封请求，所述车载终端主机通过GPRS/CDMA通讯模块上传当前地理坐标，所述监控中心判断油罐车是否位于预设地理坐标，若位于，则发送解封指令，即所述车载终端主机通过GPRS/CDMA通讯模块获取解封指令后，控制油口开关执行器打开出油阀。

见图2和图3所述油口开关执行器包括：挡勾1，由所述从MCU模块控制的直流电机，所述挡勾的头部101作为锁销与阀门轴2的销孔201配合，所述挡勾的尾部102与直流电机的转轴3连接，即，所述直流电机通过控制挡勾的尾部102转动，带动锁销插入或拔出销孔201以锁定或解锁阀门.

进一步，为了判断阀门当前状态，所述挡勾的尾部102延伸出第一挡条103、第二挡条104，所述第一、第二挡条限位在锁定或解锁阀门时，与第一行程位置传感器401或第二行程位置传感器402接触以产生相应信号，所述从MCU模块通过该信号判断阀门当前状态。

其中，所述主MCU模块和从MCU模块可以采用单片机来实现，所述卫星定位模块可以采用GPS模块或者北斗卫星导航系统（即：北斗GPS），北斗GPS是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS）。

所述双网双待的卫星定位电子锁系统还包括：施封卡、解封卡和超级权限卡，

所述施封卡，在油罐车辆在油站卸油结束离开油站之前，工作人员应使用施封卡对油口阀门进行施封。在检测到施封卡后，车载终端主机将施封卡卡号信息与当前油罐车辆的地理位置坐标位置信息同时上传到监控中心；监控中心通过判断，确定油罐车辆在合法位置后下达指令，电子铅封控制单元根据指令完成对相应油口的施封操作。

解封卡，油罐车辆在到达指定卸油地点后，工作人员使用解封卡对油口阀门进行解封。其流程与解封卡相同，这里不再赘述。

超级权限卡，为防止发生车载终端主机故障、无线通信天线故障、运营控制平台故障等导致无法正常认证情况时，或在搜索不到地理位置坐标等导致系统无法正常进行施、解封操作的情况，可通过超级权限卡在不经过监控中心认证下对油口阀门进行施启封操作。

本系统事先在电子铅封控制单元中预设置多个超级权限卡卡号，当刷此类卡时，从MCU模块直接执行施、解封操作。预先设置卡的功能，根据设置打开所对应的油口，无需上报监控中心。但事后车载终端主机应记录卡的ID号、操作记录，并发送至监控中心以供检查。一旦刷卡成功，此卡变为无效，需再次通过监控中心将该卡的卡号输入从MCU模块才能继续下次使用。

进一步，本发明还提供了一种油罐车，该油罐车装有所述双网双待的卫星定位电子锁系统，以解决成品油运输过程中的油罐车辆运输的可靠性、安全性问题。

实施例二

在上述实施例一基础上的油罐车还安装有车身稳定系统，所述油罐车为全挂车，包括：牵引车和用于承载油罐的拖挂车。

所述车身稳定系统包括：位于油罐顶部的中心位置的惯性导航系统，位于油罐内的液位检测装置，牵引车内的电动助力转向装置，以及与所述惯性导航系统和液位检测装置相连的用于控制电动助力转向装置启动的处理器模块。

所述惯性导航系统，适用于实时检测拖挂车的纵向加速度a_x和侧向加速度a_y。

所述液位检测装置，适用于检测油罐内的当前液位高度。

所述处理器模块，适用于根据所述纵向加速度a_x和侧向加速度a_y计算出拖挂车的实时偏置角并根据当前液位高度和油罐加满时的液位高度的比值，获得当前液位高度比，利用查表法查询偏置角阈值表，以获得当前液位高度比对应的偏置角阈值β’；若β≥β’，则启动所述电动助力转向装置，其中，偏置角为质心偏置角，在中国专利文献申请公布号CN102582681A，名称：基于DSP的交流永磁式电动助力转向控制系统与方法和哈尔滨工程大学的张金柱在2012年6月公开的博士论文《基于GPS的汽车稳定控制系统研究》中有相关概念的论述，由于在实际过程中质心位置不便于计算，故在实际应用中，将由惯性导航系统得到的所述纵向加速度a_x和侧向加速度a_y计算出拖挂车的实时偏置角

上述液位检测装置可以采用液位计等装置来实现，现有技术中均有相关液位检测装置；惯性导航系统简称INS，其包含三个加速度计，每个加速度计能够敏感一个方向上的加速度，通常三个敏感方向互相垂直。为了参照惯性参考坐标系进行导航，必须对加速度计的指向进行跟踪。用陀螺可以敏感载体相对于惯性参考坐标系的旋转运动，这样就可以测定加速度计在所有时刻的指向。有了这些信息，便可将加速度分解到参考坐标系，然后进行积分。所述电动助力转向装置简称EPS（Electronic PowerSteering），哈尔滨工程大学的张金柱在2012年6月公开的博士论文《基于GPS的汽车稳定控制系统研究》中也提到了一种电动助力转向装置。所述处理器模块，可以采用ARM来实现。

获得偏置角阈值表的方法包括：经过多次实验分别获得相应的失稳临界状态的偏置角，即

实验一

选用国五92号汽油，车型：东风天龙前四后八加油车

液位高度比（%）	偏置角
		0	5.1°
10	4.93°
		20	4.82°

30	4.63°
		40	4.45°
50	4.28°
		60	4.01°
70	3.70°
		80	3.39°
90	3.08°
		100	2.67°

实验二

选用国五92号汽油，车型：东风天龙小三轴运油车

液位高度比（%）	偏置角
		0	5.05°
10	4.92°
		20	4.83°
30	4.62°
		40	4.43°
50	4.26°
		60	4.01°
70	3.62°
		80	3.36°
90	3.07°

100

2.65°

实验三

选用国五95号汽油，车型：解放前四后六油罐车

液位高度比（%）	偏置角
		0	5.03°
10	4.91°
		20	4.82°
30	4.61°
		40	4.42°
50	4.23°
		60	3.98°
70	3.61°
		80	3.34°
90	3.05°
		100	2.64°

实验四

选用国五95号汽油，车型：解放前四后八油罐车

液位高度比（%）	偏置角
		0	5.09°
10	4.95°

20	4.84°
		30	4.65°
40	4.46°
		50	4.29°
60	4.03°
		70	3.71°
80	3.40°
		90	3.09°
100	2.68°

根据上述实验一至实验四的实验数据，可以归纳出偏置角阈值表为：

即，偏置角阈值表的数据选用略低于或等于失稳临界状态的偏置角的数值，这样提高了车身稳定系统的稳定性。

实施例三

在上述实施例二基础上的油罐车的工作方法。

所述油罐车为全挂车，包括：牵引车和用于承载油罐的拖挂车，，该油罐为正圆形油罐。

所述车身稳定系统包括：位于油罐顶部的中心位置的惯性导航系统，位于油罐内的液位检测装置，牵引车内的电动助力转向装置，以及与所述惯性导航系统和液位检测装置相连的用于控制电动助力转向装置启动的处理器模块；

所述车身稳定系统的工作方法包括：

所述偏置角阈值表为：

液位高度比（%）	偏置角阈值
		0	5.0°
10	4.9°
		20	4.8°
30	4.6°
		40	4.4°

50	4.2°
		60	3.9°
70	3.6°
		80	3.3°
90	3.0°
		100	2.6°

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种双网双待的卫星定位电子锁系统，其特征在于包括：

监控中心，用于存储油罐车送油目的地的预设地理坐标，并与上传的油罐车的当前地理坐标相比较，判断是否发送解封指令；

与电子铅封控制单元相连的车载终端主机，该车载终端主机包括：主MCU模块，与该主MCU模块相连的GPRS/CDMA通讯模块和用于获得当前地理坐标的卫星定位模块；

所述电子铅封控制单元，包括：从MCU模块，由该从MCU模块控制的油口开关执行器，与所述从MCU模块相连的射频卡读写模块；

当油罐车到达目的地后，所述射频卡读写模块读取解封卡的解封请求，所述车载终端主机通过GPRS/CDMA通讯模块上传当前地理坐标，所述监控中心判断油罐车是否位于预设地理坐标，若位于，则发送解封指令，即所述车载终端主机通过GPRS/CDMA通讯模块获取解封指令后，控制油口开关执行器打开出油阀;

所述油口开关执行器包括：挡勾，由所述从MCU模块控制的直流电机，所述挡勾的头部作为锁销与阀门轴的销孔配合，所述挡勾的尾部与直流电机的转轴连接，即，所述直流电机通过控制挡勾的尾部转动，带动锁销插入或拔出销孔以锁定或解锁阀门。

2.一种油罐车，其特征在于包括：如权利要求1所述双网双待的卫星定位电子锁系统。

3.根据权利要求2所述的油罐车，其特征在于，所述油罐车还包括：车身稳定系统；

所述油罐车为全挂车，包括：牵引车和用于承载油罐的拖挂车；

所述惯性导航系统，适用于实时检测拖挂车的纵向加速度a_x和侧向加速度a_y；

所述液位检测装置，适用于检测油罐内的当前液位高度；

所述处理器模块，适用于根据所述纵向加速度a_x和侧向加速度a_y计算出拖挂车的实时偏置角并根据当前液位高度和油罐加满时的液位高度的比值，获得当前液位高度比，利用查表法查询偏置角阈值表，以获得当前液位高度比对应的偏置角阈值β’；若β≥β’，则启动所述电动助力转向装置；

所述偏置角阈值表为：

液位高度比（%）偏置角阈值 0 5.0° 10 4.9° 20 4.8° 30 4.6° 40 4.4° 50 4.2° 60 3.9° 70 3.6° 80 3.3° 90 3.0° 100 2.6°

4.一种装有如权利要求1所述双网双待的卫星定位电子锁系统的油罐车的工作方法，其特征在于，

所述车身稳定系统的工作方法包括：

所述偏置角阈值表为：

液位高度比（%）偏置角阈值 0 5.0° 10 4.9° 20 4.8° 30 4.6° 40 4.4° 50 4.2°

60 3.9° 70 3.6° 80 3.3° 90 3.0° 100 2.6°