CN112033496B - 一种基于油箱液位监控而对燃油量异常变化的判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于油箱液位监控而对燃油量异常变化的判定方法，通过利用其车辆已有的油箱油位传感器来对油箱的液位进行实时读取，并对其进行波动性方面的分析，并通过算法从中提取出异常波动用以作油量异常变化评判。本发明能实时对油箱内的液位波动进行实时监测，并且在数据提取后的数据处理阶段，会先对数据进行稳定性检验，去除其误差较大的数据，用以排除非实验因素的干扰，对油箱异常事件作出评判。本发明还具有控制精确，无设备增加，仅通过对油箱液位波动即能监测其车辆油量变化，并能及时将其提示给客户等显著优点。

Description

一种基于油箱液位监控而对燃油量异常变化的判定方法

技术领域

本发明属于汽车油箱液位监控技术、具体涉及一种基于油箱液位监控而对燃油量异常变化的判定方法。

背景技术

汽车燃油作为汽车的动力来源，在汽车出现的一开始就外化表现为汽车表盘中的燃油表，以提醒驾驶员其车辆还能行驶的里程数，可是其显示读数误差较大，精度较差，难以作为技术评判的准确参数进行使用。

在一些情况下，远程云端平台需要通过其车辆油箱液位的变化来分析判断并记录其车辆进行的加油事件或者油箱异常出油事件，以保证其车辆的健康使用。

现有技术中主要采用两种方式来进行对燃油箱液位的检测，其中一种是在燃油箱上打一个孔，将一带有浮漂的液位传感器放入，以此来判断液位；还有一种检测方法则是在燃油箱的底部安装一个超声波传感器，利用超声波来监测燃油箱液位。

这两种方法都需要安装除车辆本身拥有以外的多余部件，并且都需要将燃油抽空后再对燃油箱进行改造，其工作过程繁琐。在对商用车进行检测的时候，因为汽油箱通常选用大容量，所以当燃油量变化不大时，其表现在液位上的位移便更为微小，更加难以察觉。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于油箱液位监控而对燃油量异常变化的判定方法，能够利用其车辆已有的传感器来对油箱的液位进行实时读取，并对其进行波动性方面的分析，并通过算法从中提取出异常波动用以作油量异常变化评判。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种基于油箱液位监控而对燃油量异常变化的判定方法，包括以下步骤：

S1.实时读取油箱油位传感器的电信号，并转换为油箱的液位高度信号；

S2.每隔一段时间提取一个液面高度信号作为一个数据点，每收集到一个数据点时，向前追溯若干个数据点并与其组成一个数据包；

S3.计算该数据包内最大值与最小值的极差值并与设定的稳定性计算标准值进行比较：

S31.当该极差值大于稳定性计算标准值时，认定该数据包为无效；

S32.当该极差值小于等于稳定性计算标准值时,进行以下步骤：

S4.计算刨除该数据包内最大值和最小值后的平均值，并与上一个有效的刨除最大值和最小值后的数据包的平均值进行差值运算并相应判定：

S41.当该差值的绝对值未超出油箱事件标准范围时，判断其无事件发生，继续进行下一数据包的运算；

S42.当该差值的绝对值超出油箱事件标准范围时，判断发生油箱异常事件：

S421.若该数据包的平均值大于上一个有效数据包的平均值，则判断发生加油事件；

S422.若该数据包的平均值小于上一个有效数据包的平均值，则判断发生油量异常减少事件。

还包括步骤S423，将两数据包的平均值根据液位油量对照表分别转化为对应的油量，并计算差值以得到油量变化差，与所判定的相应异常事件同时上传至客户端，以进行提醒。

所述稳定性计算标准值与油箱事件标准范围为预先通过实验室测量得到。

所述液位油量对照表是经过资料查找后获得各个车型不同体积与形状油箱类型的对应参数，以此制定相应的油箱液位与油箱油量所对应的关系。

采用本发明的一种基于油箱液位监控而对燃油量异常变化的判定方法，具有以下优点:

1.所利用传感器为车辆自带油位传感器，无需加装多余的传感器,同时也不对箱体进行改变，只提取其内数据，更为便捷；

2.因为其只根据数据提取与数据处理进行分析与判断，与其它类似需要加装运算盒或传感器的装置相比成本几乎可以忽略不计。

附图说明

图1为油位传感器的工作原理图；

图2为电压-液位对应线性图；

图3为液位-油量对应线性图。

具体实施方式

本发明的基于油箱液位监控而对燃油量异常变化的判定方法基于以下原理：

想要实现对汽车油箱油量异常变化的检测，主要需要通过两个技术：油量读取与事件判断。

首先是油量读取：

如图1所示，目前，每辆车的油箱中通常都设置有油位传感器1，其基本结构是在一个纵贯油箱2上下的油杆3上加装一个可以浮在水面上的油浮4，当液面上下变化时，其油浮4也随之上下浮动，原理相当于一个滑动变阻器，其传感器1内电压随电阻变化，也就是随油浮4的浮动情况变化。

可在实验室中先确定油箱各个液位区段对应的传感器电压，通过插值法赋予每个传感器电压一个对应的油箱液面高度(见图二)，使传感器电压转化为油箱的液位高度。

将油箱液位与液位油量(见图三)中进行对照，根据油箱液位，用插值法计算出对应的油量。

值得注意的是，根据其车辆种类的不同，其油箱大小与形状皆有不同，液位与油量的对应关系并不统一，此时便需要根据其车型与油箱型号的不同采用液位-油量对照表，以找出其对应车型，箱型的液位油量对应关系，从而由油箱液位计算出对应的油量。

在车辆行驶中存在大量的颠簸、上坡与刹车，这些行为会导致油箱内的液位出现短暂的波动，这些波动在油量异常变化事件的判断中很容易干扰其运算进程，让其以为这种波动是异常事件，因此，本发明需要对这些数据采取过筛措施，从而排除非异常事件导致的油量波动。

事件判断所使用参数为油量读取中的液面高度、与液位-油量对照表，其主要步骤为：

预先通过实验测量出汽车油箱油量在一个数据包内可能发生的最大极限变化——稳定性计算标准值，以及判定其是否发生异常事件的油箱事件标准范围；

S1.在检测运行时，实时读取油箱油位传感器的电信号，并转换为油箱的液位高度信号；

S2.每隔一段时间提取一个液面高度信号作为一个数据点，每收集到一个数据点时，向前追溯若干个数据点并与其组成一个数据包；

S3.计算该数据包内最大值与最小值的极差值并与设定的稳定性计算标准值进行比较：

S31.当该极差值大于稳定性计算标准值时，认定该数据包的数据为不稳定数据，即判为无效，不进行下一步均值计算；该步骤所起作用为：将由于路面颠簸、上下坡等造成较大液面变化的情况进行剔除，而出现加油事件或油量异常减少事件则由接下来的步骤结果去做判断。且该步骤只是针对当前数据包的判断和处理，下一包数据正常计算，每包数据都是要进行步骤S3和S31的计算。

S32.当该极差值小于等于稳定性计算标准值时,进行以下步骤：

S4.计算刨除该数据包内最大值和最小值后的平均值，并与上一个有效的刨除最大值和最小值后的数据包的平均值进行差值运算并相应判定：

S41.当该差值的绝对值未超出油箱事件标准范围时，判断其无事件发生，继续进行下一数据包的运算；

S42.当该差值的绝对值超出油箱事件标准范围时，判断发生油箱异常事件：

S421.若该数据包的平均值大于上一个有效数据包的平均值，则判断发生加油事件；

S422.若该数据包的平均值小于上一个有效数据包的平均值，则判断发生油量异常减少事件；

当然，还可以包括步骤S423.将两数据包的平均值(即步骤s421、S422中的剔除极值后的平均值)根据液位油量对照表分别转化为对应的油量，并计算差值以得到油量变化差，与所判定的相应异常事件同时上传至客户端，以进行相应提醒。所述液位油量对照表则是经过资料查找后获得各个车型不同体积与形状油箱类型的对应参数，以此制定相应的油箱液位与油箱油量所对应的关系。

在检测车辆油箱液位的过程中只提取油位传感器的电压作为数据来源，描述参数如下：

V为油位传感器电压；

h为油箱液位；

q为油箱内油量；

数据提取间隔时长t；

稳定性计算标准值△h_s1；

油箱事件标准范围△h_s2；

全数据包极差值为△h₁；

剔除后数据包均值为

以下则结合参数做进一步补充阐述：

在实时测量中，实时获取油位传感器电压V并将其转换为油箱液位h；

每隔一段时间t提取一次油箱液位h；

提取到h_i时，向前追溯n个数据点，例如4个数据点：h_i-1、h_i-2、h_i-3、h_i-4，将这其、五个数据点进行计算，并将其记为x₁数据包；

计算其中最大值与最小值的差——极差△h₁，并将其与△h_s1作比较：

当△h₁＞△h_s1时，认为其5个数据点为异常数据点，该包不进行下一步均值计算；

当△h₁≤△h_s1时，认为其五个数据点有效，进行下一步均值计算：

将最大值与最小值剔除后，计算该数据包x₁剔除后的数据均值

将本数据包的均值

与上个稳定数据包的均值

做差，得两数据包间的均值差为

将该均值差h_2(x1，n)与油箱事件标准△h_s2进行对比：

当h_2(x1，n)∈△h_s2时，则判断其无油箱事件发生；

当h_2(x1，n)＞△h_s2时，则判断其发生油箱事件——加油；

当h_2(x1，n)＜△h_s2时，则判断其发生油箱事件——油量异常减少；

将两数据包的液位均值由液位油量对照表转化为油量，并计算其差值△q_(x1，n)，与所判定的异常事件和GPS实时定位同时上传至客户端；

当服务器收到下一个电压值并转换为油箱液位h_i+1时，数据包x₂:h_i+1、h_i、h_i-1、h_i-2、h_i-3循环以上计算。

在数据处理中值得注意的是：

例如h₁、h₂、h₃、h₄、h₅、h₆、h₇一组数据可拆分为三个数据包：

(1)h₁、h₂、h₃、h₄、h₅

(2)h₂、h₃、h₄、h₅、h₆

(3)h₃、h₄、h₅、h₆、h₇

若其(2)数据包未通过稳定性计算检验，(1)(3)通过了稳定性计算检验，那么在对数据包(3)进行监测时，所得数据包间均值差为其均值与数据包(1)的均值间的差，(2)数据包未通过稳定性计算检验，不参与任何其他数据包的油箱事件检验。

为了便于理解，下面对一实例进行说明阐述：

对行为未知的A车进行油箱事件检测：

已知数据提取间隔时长t＝30s、稳定性计算标准值△h_s1＝3cm、油箱事件标准范围△h_s2＝-5cm～5cm(cm)；

通过对油位传感器电压读取，获取了一段时间内的油箱液位高度，向前回溯4个数据点h₆₂＝55.4、h₆₃＝54.8、h₆₄＝54.9、h₆₅＝57.5、h₆₆＝58.2、h₆₇＝58.3、h₆₈＝57.7、h₆₉＝57.9；

以每五个数据点作为一个数据包进行分析，一共有4个数据包：

①h₆₂＝55.4h₆₃＝54.8h₆₄＝54.9、h₆₅＝57.5、h₆₆＝58.2

②h₆₃＝54.8h₆₄＝54.9、h₆₅＝57.5、h₆₆＝58.2、h₆₇＝58.3

③h₆₄＝54.9、h₆₅＝57.5、h₆₆＝58.2、h₆₇＝58.3、h₆₈＝57.7

④h₆₅＝57.5、h₆₆＝58.2、h₆₇＝58.3、h₆₈＝57.7、h₆₉＝57.9

数据包①②③④的极差△h₁分别为2.8、3.5、3.4、0.8；

可以看出数据包②③的极差大于其稳定性计算标准，所以不进行下一步计算

对数据包①④进行下一步计算

剔除数据包①④最值，计算平均值

做差得差值h_2(69，66)＝1.76∈-5～5

所以判定其未发生油量变化事件，继续进行下一数据包的检测步骤。

综上所述，本发明在当汽车正常行驶时，能实时对油箱内的液位波动进行实时监测，并且在数据提取后的数据处理阶段，会先对数据进行稳定性检验，去除其误差较大的数据，用以排除非实验因素的干扰，对油箱异常事件作出评判。本发明还具有控制精确，无设备增加，仅通过对油箱液位波动即能监测其车辆油量变化，并能及时将其提示给客户等显著优点。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (4)

1.一种基于油箱液位监控而对燃油量异常变化的判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.实时读取油箱油位传感器的电信号，并转换为油箱的液位高度信号；

S2.每隔一段时间提取一个液面高度信号作为一个数据点，每收集到一个数据点时，向前追溯若干个数据点并与其组成一个数据包；

S3.计算该数据包内最大值与最小值的极差值并与设定的稳定性计算标准值进行比较：

S31.当该极差值大于稳定性计算标准值时，认定该数据包为无效；

S32.当该极差值小于等于稳定性计算标准值时,进行以下步骤：

S4.计算刨除该数据包内最大值和最小值后的平均值，并与上一个有效的刨除最大值和最小值后的数据包的平均值进行差值运算并相应判定：

S41.当该差值的绝对值未超出油箱事件标准范围时，判断其无事件发生，继续进行下一数据包的运算；

S42.当该差值的绝对值超出油箱事件标准范围时，判断发生油箱异常事件：

S421.若该数据包的平均值大于上一个有效数据包的平均值，则判断发生加油事件；

S422.若该数据包的平均值小于上一个有效数据包的平均值，则判断发生油量异常减少事件。

2.根据权利要求1所述的一种基于油箱液位监控而对燃油量异常变化的判定方法，其特征在于：还包括步骤S423，将两数据包的平均值根据液位油量对照表分别转化为对应的油量，并计算差值以得到油量变化差，与所判定的相应异常事件同时上传至客户端，以进行提醒。

3.根据权利要求1所述的一种基于油箱液位监控而对燃油量异常变化的判定方法，其特征在于：所述稳定性计算标准值与油箱事件标准范围为预先通过实验室测量得到。

4.根据权利要求2所述的一种基于油箱液位监控而对燃油量异常变化的判定方法，其特征在于：所述液位油量对照表是经过资料查找后获得各个车型不同体积与形状油箱类型的对应参数，以此制定相应的油箱液位与油箱油量所对应的关系。

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