CN1384448A - 机动车智能化监控与管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车智能化监控与管理系统,包括固定在车辆上的智能监控装置、设置在调度管理中心的计算机和程序,其主要特点定是智能监控装置通过设置的各信号传感器采集各种信号参数,对有关行车安全的信号在单片机指令下,可启动驱动电路使设置的串接在发动机供油管路上的限速器动作,减少燃油,起到限速的作用,达到最大限度地防范和减少重大安全事故的发生,通过对一些参数的监测,可有效地堵塞企业管理中的漏洞,本发明不仅具有了车辆运行状态的记录功能,还具有了防盗、限速控制功能,这些功能的实现除有关的硬件外,离不开设计的程序,本发明的应用可降低企业车辆的运行成本,提高企业的经济效益。

Description

机动车智能化监控与管理系统

本发明涉及机动车运行过程中的监控与管理技术，尤其涉及一种机动车智能化监控与管理系统。

汽车行驶安全一直是人们密切关注的问题，由于汽车运行故障或驾驶员违章违规而酿成重大交通事故的现象屡见不鲜。同时交通管理部门为交通事故的责任确认也投入了大量的人力、物力。因此，国内外许多公司正在研制开发类似飞机“黑匣子”的汽车行驶状态记录仪(即所谓的“汽车黑匣子”)，并有部分产品问世，其功能基本是记录停车前数分钟内行驶速度、发动机转速及左右转向灯、刹车、喇叭、撞车、安全带等状态数据，并累计记录行驶距离、行驶时间等数据。比较先进的系统还设置有全球定位系统(GPS)接口，一旦装有全球定位系统(GPS)，可实时掌握车辆的地理位置，并传递部分测量参数。部分系统还集成了防盗功能，主要采用切断点火系统来实现。从结构上来讲，目前大部分系统包括车速、转速、灯光、刹车、喇叭等传感器，各传感器将信号送至信号预处理电路中的隔离电路后与单片机联接，单片机上具有全球定位系统(GPS)接口，联接数据读写仪、显示屏、键盘和报警电路，单片机还具有辅助电路，系统还包括调度管理中心的计算机及其显示和打印装置，还包括为系统提供工作电源的电源电路。上述系统确实具有“黑匣子”的作用，即如实地记录下一些运行参数和管理方面的参数，在发生交通事故后，为交通事故的责任确认提供了宝贵的依据。不足之处在于这些系统只能在记录一些数据的同时，在出现不安全因素的时候作出提示，但不能采取措施防范或减少重大交通事故的发生，车辆拥有者不能对车辆进行有效的管理。

本发明针对上述现有系统存在的不足，通过设计新的电路和程序等技术方案，实现二个目的：一是除了记录车辆运行过程中的各个参数外，对一些影响行车安全的参数能进行控制，最大限度地防范和减少重大恶性事故的发生，而不仅仅是为确认重大事故的责任提供依据；二是提供较全的管理功能，为拥有车辆的大中型企业、公司加强对车辆的管理，减少运行成本，提高经济效益创造条件。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种机动车智能化监控与管理系统，包括固定在车辆上的智能监控装置和设置在调度管理中心的计算机，智能监控装置中的单片机经包括隔离电路和去干扰电路的信号预处理电路联接在车辆相关部位的车速、转速、灯光、刹车、喇叭等传感器，单片机上具有的全球定位系统(GPS)接口，联接的显示屏、键盘和报警电路，单片机还具有的辅助电路；调度管理中心的计算机联接的读写装置、显示屏和打印装置；为智能监控装置和计算机提供工作电源的电源电路等，其特征在于：(1)单片机上设置有IC卡插口和与该插口相配的IC卡，IC卡由单片机和调度管理中心的IC卡读写器读写；(2)信号预处理电路中的去干扰电路还联接设置在车辆相关部位的空调及雨天、雾天、酒精含量等测量车辆内外环境状态的信号传感器；(3)设置液位、油压、来回水温度等车辆工作状态参数的信号传感器，并与设置的信号预处理电路A联接，信号预处理电路A的输出端接入单片机中的A/D转换电路；(4)信号预处理电路中的隔离电路联接设置驱动电路，驱动电路联接串接在发动机供油管路上的限速器；(5)单片机处理主程序为单片机经初始化设定后，测量液位值作为开车时液位，并与上一次停车时记录的液位值比较，若不同则说明有加油或少油现象，此时记录开车与停车液位；若相同则不记录，判断IC卡是否插入，插则将IC卡中相关参数与单片机中相关参数对比，不同或IC卡未插，关闭限速器并启动报警电路，使车辆不能启动；相同则读入相应参数，并打开限速器，车辆可启动运行；(6)单片机记录测量参数与控制处理程序，各信号传感器实时监测相关参数，定时记录，检查空调是否打开，打开则累计记录打开时间，将影响安全行车的相关参数值与设定值进行比较，超值则报警提示，设定数秒后仍超设定值，发出限速指令启动驱动电路控制限速器工作，将速度限定在设定值内，设定数秒后若未超过设定值，则发出关闭报警和限速指令；(7)单片机按键处理与显示程序，检查有无按键，若有则读按键值，该值为显示测量参数功能键，将相应参数值送至显示屏显示；该值为写IC卡功能键，则将所记录的参数值写入IC卡中；该值为追加任务功能健，则键入指定密码，取出追加里程，并与原任务里程相加得总任务里程，此程序循环往复不停地检查按键值；(8)单片机外部电源掉电监测处理程序，外部电源掉电，单片机保存此时停车液位值，并使CPU进入睡眠状态，自动切换至备份电源；(9)调度管理中心计算机程序，依据用户需求排出运输计划，从调度管理中心数据库查找满足用户要求的车辆，若没有则通知用户，若有则选择车辆，打印派车路单，并将各参数设定值写入IC卡，通知用户派车情况，根据追加任务里程要求，可调整运输计划，并生成追加任务密码，记录有运行参数的IC卡通过IC卡读写器读出，对各数据进行分析处理，建立相应车辆运行档案，分析车辆状况，并将结果打印；若发生事故，则对各数据进行分析处理。

本发明通过设计新的电路和程序，将车辆智能监控与调度管理集成一体，通过IC卡下达任务，不仅具有了车辆行驶状态记录功能，还具有了防盗、限速控制功能，可最大限度地防范或减少重大交通事故的发生，通过对一些参数的监测，可有效的堵塞运输企业管理中的漏洞，降低了企业车辆的运行成本，为提高企业的经济效益提供了条件，本发明适用于大中型企事业单位和运输企业。

现结合附图和实施例进一步说明本发明。

附图1为本发明技术方案框图；

附图2为本发明电路原理图；

附图3为本发明中限速器在去掉常闭电磁阀的上部电磁线圈及罩壳后的俯视结构示意图；

附图4为本发明中限速器沿进出油口轴线的垂直向剖视结构示意图；

附图5为本发明单片机处理主程序图；

附图6为本发明单片机记录测量参数与控制处理程序图；

附图7为本发明按键与显示程序图；

附图8为本发明外部电源掉电监测处理程序；

附图9为本发明调度管理中心计算机处理软件程序图。

本发明由设置在车辆上的智能监控装置，调度管理中心计算机和软件三大部分组成。

以上所述的智能监控装置由各参数信号传感器、包括去干扰电路和隔离电路的信号预处理电路，包括RC滤波电路、调整电路和光隔电路的信号预处理电路A、键盘显示、报警电路、IC卡、驱动电路、单片机及其辅助电路和限速器组成。

该装置通过信号传感器将实测的车速、发动机转速、大灯、小灯、左向灯、右向灯、刹车、倒车、喇叭、开关空调、下雨、雾、酒精量等参数，经去干扰、隔离电路处理后送入单片机中进行记录、处理。将实测的液位、机油压力、来回水温度等信号经信号预处理电路A和单片机中的A/D转换电路处理后送入单片机中进行记录、处理。由单片机发出指令至报警电路报警。通过键盘输入指令至单片机，控制显示参数或修改时钟、输入追加的调度任务里程。所有的实测参数可由单片机发出指令写入IC卡。防盗限速器由单片机发出指令控制，由驱动电路驱动，实现限速和防盗。

所述的软件包括车辆生产调度管理与维护保养记录、车辆实测参数分析处理。

以上两部分通过IC卡进行数据交换。首先通过计算机处理软件系统将派车任务(调度单)及各种行驶控制参数(主要包括车型资料、车牌号、任务里程、密钥、运输日期、最高行驶速度、雨天雾天及不正常的油压温度等情况下的限速值等)通过IC卡读写器写入IC卡。司机执行任务时将IC卡插入车中智能监控装置。智能监控装置所测参数写入IC卡后，通过IC卡读写器进入计算机处理软件系统进行分析处理。

信号预处理电路A由多路相同的RC滤波电路、集成电路LM224构成的调整电路和集成电路TIL300构成的光隔电路组成，其路数与设置的测量车辆工作状态参数信号传感器数同。驱动电路由数字光隔电路TIL193和二路三极管放大电路组成。

限速器由具有进油口和出油口的阀体、常闭阀芯、压簧、电磁线圈、罩壳等组成的常闭电磁闭的阀体上设置常闭节流电磁阀，常闭节流电磁阀的节流阀芯穿经固定在阀体上的导向管后，其呈锥状的端部伸入阀座侧壁开设的锥形通孔；常闭节流电磁阀由节流阀芯、导向管、关闭弹簧、节流电磁线圈、调节螺钉和壳体组成，节流阀芯的尾部套置关闭弹簧、关闭弹簧的一端有与调节螺钉连为一体的压板和密封圈，调节螺钉旋接在导向管端部中央的内螺纹处，导向管的外部设置节流电磁线圈，壳体套置在节流电磁线圈外，并经与调节螺钉相配合的螺母固定在导向管外端；常闭电磁阀的电磁线圈、常闭节流电磁阀的电磁线圈各自与驱动电路中的三极管放大电路的输出端联接。

限速器的常闭节流电磁阀设置在阀体进油口一侧与其轴线呈90°夹角内的阀座处，常闭节流电磁阀的一端呈锥状的节流阀芯、导向管、关闭弹簧与阀座侧壁上的锥形通孔同轴，阀座侧壁上开设的锥形通孔使阀座两侧的进出油口相通。

当车辆停驶时，电磁阀和节流电磁阀均为常闭状态，单片机不接受盗贼指令，两阀的线圈处于断电状态，油路切断，发动机无法启动，车辆不能行驶，因而本发明起到防盗作用。当两阀的线圈在单片机指令下得电而使两阀阀芯打开，油路畅通，车辆可正常行驶，当车辆超速或相关信息经单片机自动判断，启动驱动电路使电磁阀的电磁线圈断电，电磁阀阀芯阻挡油路，但此时节流阀的线圈仍处于得电状态，燃油可经锥形通孔进入出油口，以少量燃油供车辆行驶，达到限速的目的。

限速器中由阀座9、阀体10、阀芯1、电磁线圈5、压簧16和罩壳17组成常闭电磁阀。在阀座9内，进油口11和出油口12间的阀座侧壁13隔断形成环状空间2，常闭节流电磁阀设置在阀体进油口一侧与其轴线呈90°夹角范围内的阀座部。本实用新型在45°处的阀座侧壁13上开设一个锥形通孔4，锥形通孔4使阀座两侧的进出油口相通，在阀体10上螺纹连接导向管14，在导向管14内置节流阀关闭弹簧7和与锥形通孔4配合的一端部呈锥状的节流阀芯3，关闭弹簧7的一端有与调节螺钉8连为一体的压板和密封圈，调节螺钉8旋接在导向管端部中央的内螺纹处，节流阀芯3、导向管14、弹簧7与锥形通孔4同轴。在导向管14外固定连接外壳15，节流电磁线圈6布置在该外壳15内，在外壳15顶端开设通孔，调节螺钉8外端螺母固定外壳15并锁紧调节螺钉位置。

所述的智能监控装置中单片机处理程序：

图5为单片机处理主程序，智能监控装置上电后单片机经初始化设定后，测量此时液位值作为开车时液位，并与上一次停车时记录的液位值比较，若不同则说明有加油或少油现象，此时记录开车与停车液位；若相同则不记录。下面循环判断IC卡是否插入，若已插则将IC卡中密钥和车号与单片机中进行对比，若不同或IC卡未插，则关闭防盗限速器，并报警，车辆不能启动；若相同，则读入相应参数，并打开防盗限速器，该车才能投入正常运行状态，等待司机操作。

图6为单片机记录测量参数与控制处理程序：车辆在运行过程中，智能监控装置通过信号传感器(包括液位、机油压力、来回水温度、载重、车速、发动机转速、大灯、小灯、左向灯、右向灯、刹车、倒车、喇叭、开关空调、下雨、雾、酒精含量等开关量信号)实时监测所有参数，并且1秒记录1次。同时检查空调是否打开，若打开则累计记录打开时间；还不断地将油压、温度、行驶速度、发动机转速、任务里程等参数测量值与调度单的设定值进行比较，若超过设定值，则报警提醒司机安全驾驶，10秒钟后，若仍超过设定值，则发出限速指令，通过驱动电路使限速器工作，将速度限至在某一设定速度值内；若未超过设定值，则发出关闭报警与限速指令。雨天、雾天、转向、倒车、酒精含量等参数测量值与设定值的比较及以后的程序与以上相同，不同的是出于安全考虑其设定的限速值更低，智能监控装置可连续记录5分钟内参数值，并保存至内部RAM中。

图7为按键处理与显示程序。首先检查有无按键，若有则读按键值，若该值为显示测量参数功能键，则将上述相应参数值送至显示屏显示；若该值为写IC卡功能键，则将RAM中记录的5分钟内所测量的参数值写入IC卡中；若为追加任务功能健，则司机键入由调度中心获得的指定密码，从中取出里程数值，并与原任务里程相加，得到总任务里程。如此循环往复不停地检查键值。

图8为外部电源掉电监测处理程序。当停车时外部电源停止供电，单片机将保存此时液位值，并使CPU进入睡眠状态；同时智能监控装置将自动切换至备份电源，保持RAM中记录数据不丢失，并保存10年。

以上所述的智能监控装置核心部分具有防水、防火、耐压、耐冲击功能，且内部有备用电池，可使系统不易受破坏，数据不丢失。一旦发生了交通事故，也可将事故发生前5分钟内测量数据写入IC卡，并通过IC卡读写器由以上所述的计算机处理软件系统读取并分析，为处理分析事故原因提供依据。

图9为调度管理中心计算机处理软件系统。采用数据库管理技术完成生产调度运行管理、车辆维护保养记录、车辆行驶参数分析处理。首先由用户向运输公司提出要车服务要求，运输公司调度根据用户需求排出运输计划，并向调度管理中心数据库查找满足用户要求的车辆，若没有则通知用户，若有则选择车辆，打印派车路单，并将任务数据及行驶参数设定值写入IC卡，交给司机执行任务；同时通知用户派车情况。司机将IC卡插入以上所述智能监控装置，才能正常执行任务。司机在执行任务过程中，若原设定的任务里程不足，可向调度中心申请追加任务里程，此时调度中心调整运输计划，并由系统生成追加任务密码告知司机。司机通过智能监控装置中键盘键入该密码，完成任务里程追加。当任务完成后，将由用户签发路单交调度管理中心录入系统，作为结算依据；同时司机通过智能监控装置中键盘发出指令，将记录的运行参数写入IC卡，由调度管理中心计算机通过IC卡读写器读出，对行驶数据进行分析处理，建立相应车辆运行档案，分析车辆状况，并可将结果打印，基本实现运输公司调度及生产管理。

Claims (10)

1、一种机动车智能化监控与管理系统，包括固定在车辆上的智能监控装置和设置在调度管理中心的计算机，智能监控装置中的单片机经包括隔离电路和去干扰电路的信号预处理电路联接在车辆相关部位的车速、转速、灯光、刹车、喇叭等传感器，单片机上具有的全球定位系统(GPS)接口，联接的显示屏、键盘和报警电路，单片机还具有的辅助电路；调度管理中心的计算机联接的读写装置、显示屏和打印装置；为智能监控装置和计算机提供工作电源的电源电路等，其特征在于：

(1)单片机上设置有IC卡插口和与该插口相配的IC卡，IC卡由单片机和调度管理中心的IC卡读写器读写；

(2)信号预处理电路中的去干扰电路还联接设置在车辆相关部位的空调和至少一个以上测量车辆内外环境状态的信号传感器；

(3)至少设置一个以上车辆工作状态参数信号传感器，并与设置的信号预处理电路A联接，信号预处理电路A的输出端接入单片机中的A/D转换电路。

(4)信号预处理电路中的隔离电路联接设置驱动电路，驱动电路联接串接在发动机供油管路上的限速器；

(5)单片机处理主程序为单片机经初始化设定后，测量液位值作为开车时液位，并与上一次停车时记录的液位值比较，若不同则说明有加油或少油现象，此时记录开车与停车液位；若相同则不记录；判断IC卡是否插入，插则将IC卡中相关参数与单片机中相关参数对比，不同或IC卡未插，关闭限速器并启动报警电路，使车辆不能启动；相同则读入相应参数，并打开限速器，车辆可启动运行；

(6)单片机记录测量参数与控制处理程序，各信号传感器实时监测相关参数，定时记录，检查空调是否打开，打开则累计记录打开时间，将影响安全行车的相关参数值与设定值进行比较，超值则报警提示，设定数秒后仍超设定值，发出限速指令启动驱动电路控制限速器工作，将速度限制在设定值内，设定数秒后若未超过设定值，则发出关闭报警和限速指令；

(7)单片机按键处理与显示程序，检查有无按键，若有则读按键值，该值为显示测量参数功能键，将相应参数值送至显示屏显示；该值为写IC卡功能键，则将所记录的参数值写入IC卡中；该值为追加任务功能键，则键入指定密码，取出追加里程，并与原任务里程相加得总任务里程，此程序循环往复不停地检查按键值；

(8)单片机外部电源掉电监测处理程序，外部电源掉电，单片机保存此时停车液位值，并使CPU进入睡眠状态，自动切换至备份电源；

(9)调度管理中心计算机程序，依据用户需要排出运输计划，从调度管理中心数据库查找满足用户要求的车辆，若没有则通知用户，若有则选择车辆，打印派车路单，并将各参数设定值写入IC卡，通知用户派车情况；根据追加任务里程要求，可调整运输计划，并生成追加任务密码；记录有运行参数的IC卡通过IC卡读写器读出，对各数据进行分析处理，建立相应车辆运行档案，分析车辆状况，并将结果打印；若发生事故，则对各数据进行分析处理。

2、根据权利要求1所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于信号预处理电路A由至少一路以上的RC滤波电路、集成电路LM224构成的调整电路和集成电路TIL300构成的光隔电路组成，其路数与测量车辆工作状态参数信号传感器相同。

3、根据权利要求1所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于驱动电路由数字光隔电路TIL193和二路三极管放大电路组成。

4、根据权利要求1所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于限速器由具有进油口和出油口的阀体、常闭阀芯、压簧、电磁线圈、罩壳等组成的常闭电磁闭的阀体上设置常闭节流电磁阀，常闭节流电磁阀的节流阀芯穿经固定在阀体上的导向管后，其呈锥状的端部伸入阀座侧壁开设的锥形通孔；常闭节流电磁阀由节流阀芯、导向管、关闭弹簧、节流电磁线圈、调节螺钉和壳体组成，节流阀芯的尾部套置关闭弹簧、关闭弹簧的一端有与调节螺钉连为一体的压板和密封圈，调节螺钉旋接在导向管端部中央的内螺纹处，导向管的外部设置节流电磁线圈，壳体套置在节流电磁线圈外，并经与调节螺钉相配合的螺母固定在导向管外端；常闭电磁阀的电磁线圈、常闭节流电磁阀的电磁线圈各自与驱动电路中的三极管放大电路的输出端联接。

5、根据权利要求1或4所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于限速器的常闭节流电磁阀设置在阀体进油口一侧与其轴线呈90°夹角内的阀座处，常闭节流电磁阀的一端呈锥状的节流阀芯、导向管、关闭弹簧与阀座侧壁上的锥形通孔同轴，阀座侧壁上开设的锥形通孔使阀座两侧的进出油口相通。

6、根据权利要求1所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于IC卡上写入派车任务调度单各参数及行驶控制各参数。

7、根据权利要求6所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于IC卡写入调度单各参数可为车型资料、车牌号、任务里程、密钥、运输日期等，行驶控制参数为最高行驶速度、雨天雾天及不正常的油压温度和酒精含量等情况下的限速值等。

8、根据权利要求1或7所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于IC卡中写入的密钥和车牌号参数与单片机中的相应参数对比，相同与否决定车辆能否启动。

9、根据权利要求1所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于单片机记录测量参数与控制处理程序中，实时监测的相关参数有液位、机油压力、来回水温度、载重、车速、发动机转速、大灯、小灯、左向灯、右向灯、刹车、喇叭、开关空调、雨天、雾天及酒精含量等开关量信号。

10、根据权利要求1或9所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于单片机记录测量参数与控制处理程序中，将影响安全的油压、来回水温度、行驶速度、发动机转速、雨雾天车速、转向倒车车速、酒精含量等参数测量值与设定值进行比较，决定是否启动报警电路及在超值的情况下发出限速指令。

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