CN111352380A - 一种危化品运输车在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种危化品运输车在线监测系统，属于工业物联网与信息化技术领域。系统包括五层架构，即数据采集层、数据接入层、数据中心、应用层和展示层，使系统具有更好的稳定性和拓展性，满足系统的功能需求。本发明采用NB‑IOT网络传输技术，提供更好的物联网技术方案；驾驶司机可以通过车辆参数进行调整或者预警危险信息，以便及时处理；在线检测信息管理人员可以看到各个车辆参数与视频信息，发现预警或行车不规范之处，及时提醒司乘人员更正，实现危化品运输过程的全方位在线监控。
Description
技术领域
本发明涉及工业物联网与信息化技术领域，具体为一种危化品运输车在线监测系统。
背景技术
随着化工业发展，化学品需求量与日俱增，随之带来的危化品运输事故也大幅增加。据调查，自2010至今我国发生危化品事故近万起，不同于一般车辆事故，危化品运输车事故往往会发生二次破坏，给人们的生命财产带来很大的伤害。
现有的在线监测系统往往只是对危化品车辆的GIS信息进行监测，很少对储罐或存储车厢的内外部环境状态，车辆行驶参数状态，以及车辆周围视频监控与驾驶室视频监控等进行监测。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种危化品运输车在线监测系统，采用最新的NB-IOT网络技术，提供更好的物联网技术方案；驾驶司机可以通过车辆参数进行调整或者预警危险信息，以便及时处理；在线检测信息管理人员可以看到各个车辆参数与视频信息，发现预警或行车不规范之处，及时提醒司乘人员更正，实现危化品运输过程的全方位在线监控。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种危化品运输车在线监测系统，系统包括五层架构，即数据采集层，数据接入层，数据中心，应用层和展示层；
数据采集层包括无线高清摄像头、压力传感器、液位传感器、温湿度传感器、加速度传感器、角加速度传感器、智能锁模块、GPS模块、辅助有电源模块等；
数据接入层包括网关、接入交换机、包含NB模块的无线AP模块、中央交换机等，以及他们组成的有线局域网和NB-IOT无线技术传输网；
数据中心包括数据库服务器、应用服务器、视频服务器等；
应用层包括基础应用和综合应用，基础应用在于车载终端，综合应用在于动态交互网站；
展示层主要包括PC端上位机动态交互网站，调度机房展示大屏，手机平板移动应用展示等。
进一步地，数据采集层中无线高清摄像头分布于危化品运输车的驾驶室与车身前后，驾驶室摄像头主要作用是监视驾驶员是否疲劳驾驶等违规操作，车身前后是实时采集并上传车身周围环境状况，便于调度管理人员发现异常情况及时提醒司机以及事故发生后的数据影像记忆；
压力传感器与液位传感器置于危化品运输罐内，用来监测罐体内部是否异常，危化品是否泄漏等情况；
温湿度传感器是监测运输车周围温度湿度情况，可以让司机及时了解所处环境，减少行驶不利路段可能发生危险的可能性，以便调整驾驶方案；
加速度传感器与角加速度传感器用来监测行车过程的超速和急转弯状况是否违规，降低危险行车带来的风险；
智能锁模块采用双指令验证，即卖方或者第三方授权开启运输罐出口智能锁后，买方才能正常开启，确保运输过程中危化品的不被盗用；
GPS模块用来定位车辆位置，提供GIS信息；
电源模块为所有用电单元供电。
进一步地，数据接入层中网关用来转换异构的传感器协议，将各类异构传感器转换成统一协议；
接入交换机与各网关相连，并与发射端AP相连，统一发送到服务器；
包含NB模块的无线AP模块包括车载发射端AP与接收端AP，发射端AP是将线有线传输转化成无线传输，无线AP通过电信的NB基站进行远距离传输，与之配对的接收端AP与中央交换机相连，从而进入数据中心的服务器，这样可以更好地适应经常移动的运输车数据传输环境；
中央交换机的将系统中所有接收端AP相连，将各个车辆的传感器与视频信息统一发送到数据中心服务器；
有线局域网是传感器、摄像头、网关、接入交换机等组成的有线连接网络；NB-IOT无线网络技术包括每辆车载发射端AP与服务器中央交换机组成的无线传输网络。
进一步地，数据中心中数据库服务器主要是将数据采集层的更新数据存储和取用，数据采集处理相关软件的连接运行等作用；应用服务器主要是为上位机应用服务，满足上位机应用的功能响应；视频服务器主要是对视频信号的存储、压缩、调用、转发等功能。
进一步地，应用层中，基础应用层主要服务于驾驶人员，满足驾驶员与所驾驶车辆数据与视频的交互，数据信息异常报警通知，以便驾驶员能够提前通过相应措施处理，防止事故发生；综合应用主要服务于管理人员，可以监视和调度所有车辆的状态，对数据信息综合分析以及大数据处理，用以优化危化品运输环节的安全性，提示车辆异常状况，提供违规人员处罚与安全教育依据，对已发生的事故进行原因分析等。
进一步地，展示层中，主要是展示系统所有的功能，实现驾驶车辆与管理人员的信息交互，包括实时数据和视频显示，车辆调度，历史数据分析，大数据分析，车辆预警等，展示设备包括系统在线监视大屏幕，移动手机或者平板等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种危化品运输车在线监测系统，采用新型的物联网系统架构，对系统的可拓展性和稳定性做了更进一步的实践；采用最新的NB-IOT网络传输技术，响应更快，信号穿透能力更强，以整车为单位采用网关和交换机等设备处理异构传输协议后通过含有NB模块的无线AP统一传输，在移动信号传输具有更好的优势；通过采集危化品储罐的内部压力与液位，感知储罐的安全状态；通过采集行驶过程的环境状态，可以更好的规划行车路线，避免局域环境对形成造成影响；通过对车辆周边视频信号的采集，可以全方位了解车辆周边状态；通过对车辆GPS定位，可以跟踪车辆位置，防止驾驶车辆跑偏；通过对车辆加速度和角加速度的监测，可以提示预警车辆违规行驶；双指令智能锁模块，在卖方和买方双重授权才能打开，保证运输过程中危化品不会流失，盗用；在基础应用层上，每个驾驶舱内含有一个车辆数据和视频的交互装置，可以给司乘人员所驾驶车辆状态参考和报警提示；综合应用层上，整个系统的所有车辆信息都可以在动态网站上查看，包括车辆参数实时信息、历史信息、数据报表、大数据分析、GIS定位、车辆调度等，可以作为对日常行车违规和事故车原因调查分析的依据；展示层增加移动端，实现异地办公。
附图说明
图1为本发明的系统整体原理图；
图2为本发明的系统单辆运输车结构图；
图3为本发明的系统感知异常处理流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中：一种危化品运输车在线监测系统，总体包括运输车、车载终端、车载无线发射AP，NB基站，无线接收AP，中央交换机，服务器，动态交互网站，整体构成了整个系统。
所述运输车是系统数据和视频采集的载体，传感器、摄像头、智能锁模块、车载无线发射AP、车载终端、电源等都安装在运输车上；车载终端供驾驶员使用，用来直观感知所驾驶车辆的数据和视频，接收异常报警信息；车载无线发射AP是用来发射所有采集的信息到NB基站，基站转发到无线接收AP；中央交换机连接所有无线接收AP，将信息统一发送到服务器，服务器根据应用请求调用相关数据；最后在动态交互网站上综合显示所有实时数据、数据报表、大数据处理分析后的数据、事故分析等功能应用，以及其他指令功能，也延伸到移动应用端进行异地办公。
请参阅图2-3，一种危化品运输车在线监测系统组成结构包括数据采集层，数据接入层，数据中心，应用层和展示层。
所述数据采集层包括无线高清摄像头、压力传感器、液位传感器、温湿度传感器、加速度传感器、角加速度传感器、智能锁模块、GPS模块、辅助有电源模块等，通过对数据的采集传输，综合人、车、环境为系统参考因素，以此可以动态了解运输车辆的安全状态。
优先地，无线高清摄像头型号可以是萤石C6CN，一种安装在驾驶舱内，用来监视查看驾驶员是否疲劳驾驶或其他违规驾驶，管理人员可以远程提醒驾驶员注意更正驾驶状态；一种安装在车辆前后，用来监视车辆周围行驶环境，可以直观看到事故发生影像，及时报警救援，以及作为后续事故原因分析凭证。
优先地，压力传感器的型号可以是WTH-FSX，具有良好的防腐蚀和气密性；液位传感器型号可以是C352-2P，非接触式传感器，有效解决危化品接触腐蚀作用，同时也具有良好的气密性。当二者出现异常，超过限定的阈值时，首先保存报警时间，车载终端产生语音报警，提示驾驶员检查原因，若是传感器损坏，气密性良好，则不影响正常行驶运送，报修即可；若是储罐出现问题，则应启动紧急救援措施，防止事故发生。
优先地，温湿度传感器模块型号可以是Risym，兼具温度和湿度测量，安装驾驶舱外，用来感知行车环境的温湿度状况，当温湿度异常可能局域环境改变，有可能带来行车风险，提醒驾驶员小心行驶。
优先地，加速度传感器和角加速度传感器型号可以是MPU6050模块，集成在车载终端内，可以感知车辆突然超速行驶，迅速急转弯等容易引发车辆侧翻的操作，监视驾驶员行车习惯，或者有可能出现交通事故，第一时间提供紧急救援。
优先地，智能锁模块是一个双控智能模块，即经过卖家和买家或者第三方授权后才能开启，这是自主研发的配套软硬件，安装在运输罐卸货阀门外罩，当运输车到达买家的目的地，在手机APP上，卖家确认交货，买家确认接收后，智能锁可以自行打开，从而可以继续卸货。当出现异常报警后，若有人外力强行机械破化，盗取危化品，则可以迅速报警。
优先地，GPS传感器模块型号可以是NB-IOT GPPSMT550，安装在智能锁内，一方面管理平台可以根据GPS位置确定事故放生点，也可以跟踪车辆运输路线，防止跑偏；在遇到特殊路段绕行时，管理平台可以第一时间知道，从而做出安排。
优先地，辅助电源为系统供电，安装在驾驶舱机柜内，型号可以是WXE-S，可以转换各种电压输出，满足系统不同电源输入的需求。
所述数据接入层包括网关、接入交换机、包含NB模块的无线AP模块、中央交换机等，以及他们组成的有线局域网和NB-IOT无线技术传输网，主要作用的把传感器的数据通过传输技术接入网络上传，起信息传输的介质作用，将数据采集层获得的数据上传到数据中心中，是数据信息流通的通道。
优先地，传感器网关型号可以是ZLAN5143，将异构传感器信号转换为Ethernet信号，并通过接入交换机组成局域网，进而与无线AP相连；视频信号采用的网关是光端机，型号可以是1D1d-1E-S-T，连接交换机专用视频通道，进而连接无线发射AP，网关的主要作用是将信息统一转换传输协议，放置在驾驶舱机柜内；
优先地，无线AP模块包括无线发射AP和无线接收AP，型号可以是PBE-M2-400，无线发射AP安装于运输车上，无线接收AP置于机房外，主要作用是将数据采集层的数据打包发送与接收；
优先地，中央交换机型号可以是TL-SG1048，用来接收所有无线接收AP的信号，统一发送至数据库服务器、视频服务器、应用服务器中。
所述数据中心包括数据库服务器、应用服务器、视频服务器等，主要作用是将数据采集层传输过来的信息进行存储、压缩、处理等，用来响应系统应用所需的数据取用，是系统的数据仓库。
优先地，数据库服务器型号可以为poweredgeR730，数据库服务器是动态交互网站数据存取的来源；视频服务器型号可以为poweredgeT330，是动态交互网站的视频信息的来源，应用服务器型号可以是poweredgeR630，是动态交互网站的应用后台服务来源。
所述应用层包括基础应用和综合应用，基础应用主要服务于驾驶人员，满足驾驶员与所驾驶车辆数据与视频的交互，数据信息异常报警通知，以便驾驶员能够提前通过相应措施处理，防止事故发生；综合应用主要服务于管理人员，可以监视所有车辆的状态，对数据信息综合分析以及大数据处理，用以优化危化品运输环节的安全性，提示车辆异常状况，提供违规人员处罚与安全教育依据，对已发生的事故进行原因分析等。
优先地，应用层功能模块如图2所示，但是可以根据需求相应增加新功能，也应属于保护范围之内。
所述展示层，主要包括PC端上位机动态交互网站，调度机房展示大屏，手机平板移动应用展示等。主要是展示系统所有的功能，实现驾驶车辆与管理人员的信息交互，包括实时数据和视频显示，车辆调度，历史数据分析，大数据分析，车辆预警等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种危化品运输车在线监测系统，其特征在于，系统包括五层架构，即数据采集层，数据接入层，数据中心，应用层和展示层；
数据采集层包括无线高清摄像头、压力传感器、液位传感器、温湿度传感器、加速度传感器、角加速度传感器、智能锁模块、GPS模块、辅助有电源模块等；
数据接入层包括网关、接入交换机、包含NB模块的无线AP模块、中央交换机等，以及他们组成的有线局域网和NB-IOT无线技术传输网；
数据中心包括数据库服务器、应用服务器、视频服务器等；
应用层包括基础应用和综合应用，基础应用在于车载终端，综合应用在于动态交互网站；
展示层主要包括PC端上位机动态交互网站，调度机房展示大屏，手机平板移动应用展示等。
2.如权利要求1所述的一种危化品运输车在线监测系统，其特征在于：数据采集层中无线高清摄像头分布于危化品运输车的驾驶室与车身前后，驾驶室摄像头主要作用是监视驾驶员是否疲劳驾驶等违规操作，车身前后是实时采集并上传车身周围环境状况，便于调度管理人员发现异常情况及时提醒司机以及事故发生后的数据影像记忆；
压力传感器与液位传感器置于危化品运输罐内，用来监测罐体内部是否异常，危化品是否泄漏等情况；
温湿度传感器是监测运输车周围温度湿度情况，可以让司机及时了解所处环境，减少行驶不利路段可能发生危险的可能性，以便调整驾驶方案；
加速度传感器与角加速度传感器用来监测行车过程的超速和急转弯状况是否违规，降低危险行车带来的风险；
智能锁模块采用双指令验证，即卖方或者第三方授权开启运输罐出口智能锁后，买方才能正常开启，确保运输过程中危化品的不被盗用；
GPS模块用来定位车辆位置，提供GIS信息；
电源模块为所有用电单元供电。
3.如权利要求1所述的一种危化品运输车在线监测系统，其特征在于：数据接入层中网关用来转换异构的传感器协议，将各类异构传感器转换成统一协议；
接入交换机与各网关相连，并与发射端AP相连，统一发送到服务器；
包含NB模块的无线AP模块包括车载发射端AP与接收端AP，发射端AP是将线有线传输转化成无线传输，无线AP通过电信的NB基站进行远距离传输，与之配对的接收端AP与中央交换机相连，从而进入数据中心的服务器，这样可以更好地适应经常移动的运输车数据传输环境；
中央交换机的将系统中所有接收端AP相连，将各个车辆的传感器与视频信息统一发送到数据中心服务器；
有线局域网是传感器、摄像头、网关、接入交换机等组成的有线连接网络；NB-IOT无线网络技术包括每辆车载发射端AP与服务器中央交换机组成的无线传输网络。
4.如权利要求1所述的一种危化品运输车在线监测系统，其特征在于：数据中心中数据库服务器主要是将数据采集层的更新数据存储和取用，数据采集处理相关软件的连接运行等作用；应用服务器主要是为上位机应用服务，满足上位机应用的功能响应；视频服务器主要是对视频信号的存储、压缩、调用、转发等功能。
5.如权利要求1所述的一种危化品运输车在线监测系统，其特征在于，应用层中，基础应用层主要服务于驾驶人员，满足驾驶员与所驾驶车辆数据与视频的交互，数据信息异常报警通知，以便驾驶员能够提前通过相应措施处理，防止事故发生；综合应用主要服务于管理人员，可以监视和调度所有车辆的状态，对数据信息综合分析以及大数据处理，用以优化危化品运输环节的安全性，提示车辆异常状况，提供违规人员处罚与安全教育依据，对已发生的事故进行原因分析等。
6.如权利要求1所述的一种危化品运输车在线监测系统，其特征在于，展示层中，主要是展示系统所有的功能，实现驾驶车辆与管理人员的信息交互，包括实时数据和视频显示，车辆调度，历史数据分析，大数据分析，车辆预警等，展示设备包括系统在线监视大屏幕，移动手机或者平板等。
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