CN207517076U - 一种在途运输多功能记录仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种在途运输多功能记录仪，包括身份验证单元、车速监测单元、油位监测单元、GPS定位单元、处理器单元、实时时钟单元、语音报警单元、存储单元、无线通信单元和电源供电单元。本实用新型能够实时获取物流车辆的驾驶人员、车速、油位等当前行驶状态信息，并结合GPS和GPRS实现精确定位和远程数据传输，又能及时查看物流车辆行驶记录，在物流车辆实时告警与稽核、公安交警部门的事故处理中发挥重要作用，同时增加断电记录和多种报警功能，即可以防抢防盗，又能满足对物流车辆和驾驶人员全方位监控、调度和管理的需要。

Description

一种在途运输多功能记录仪

技术领域

本实用新型涉及物流在途运输安全监控技术领域，特别涉及一种在途运输多功能记录仪。

背景技术

汽车行驶记录仪(汽车黑匣子)是一种使用在汽车上的数字式电子记录装置，它可以对汽车的行驶速度、时间、里程及刹车等状态信息进行存储。汽车记录仪对约束驾驶人员的不良驾驶行为，分析、鉴定道路交通事故，提高交通管理执法水平和运输管理水平，保障车辆运行安全具有重要作用。

当前的汽车行驶记录仪技术比较成熟，低端产品一般采用8位或16位单片机作为主处理器，中高端则采用32位的ARM处理器，但这些产品一般只能做到对本车的记录及监控，车辆行驶记录需逐车采集，不便于大型物流车队的集中管理。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种在途运输多功能记录仪，实时获取物流车辆的驾驶人员、车速、油位等当前行驶状态信息，并结合GPS和GPRS实现精确定位和远程数据传输，满足对物流车辆和驾驶人员全方位监控、调度和管理。

(二)技术方案

一种在途运输多功能记录仪，包括身份验证单元、车速监测单元、油位监测单元、GPS定位单元、处理器单元、实时时钟单元、语音报警单元、存储单元、无线通信单元和电源供电单元；所述身份验证单元识别驾驶人员身份，所述车速监测单元监测物流车辆行驶速度，所述油位监测单元监测物流车辆油箱油位，所述GPS定位单元接收GPS定位卫星发送的导航电文，所述身份验证单元、所述车速监测单元、所述油位监测单元和所述GPS定位单元输出连接所述处理器单元的输入；所述处理器单元对接收的数据进行处理分析，输出与所述语音报警单元、所述存储单元和所述无线通信单元相连接；所述实时时钟单元为系统提供外部实时时钟；所述语音报警单元对异常数据进行语音报警提醒；所述存储单元保存所述处理器单元处理的数据；所述处理器单元通过所述无线通信单元将物流车辆在途数据和报警电文上传给远端的物流监控中心；所述电源供电单元给系统其它各模块提供工作电压。

进一步的，所述处理器单元选用32位ARM处理器AT91sam9260。

进一步的，所述身份验证单元包括射频IC卡、读卡器、天线、第一电容、第一和第二电阻，其中所述读卡器选用非接触感应式读卡器MTP-K4，所述第一电容为电解电容。

进一步的，所述车速监测单元包括车速传感器、第一和第二运算放大器、三极管、第一二极管、第三～第十一电阻和第二～第四电容，其中所述第一和第二运算放大器选用LM258，所述第一二极管为肖特基二极管，所述第二和第四电容为电解电容。

进一步的，所述油位监测单元选用CR-606型电容式油位传感器。

进一步的，所述GPS定位单元选用ET-318SiRF Star III GPS芯片组，所述无线通信单元选用GPRS模块SIM300C。

进一步的，所述语音报警单元选用语音合成器OSYNO 6288。

进一步的，所述存储单元选用K9F1G08U0B型128M×2K NandFlash存储器。

进一步的，所述实时时钟单元选用实时时钟日历芯片PCF8563。

进一步的，所述电源供电单元包括电源、开关电源器、第一和第二稳压器、第一～第七电感、第二～第五二极管、第五～第二十二电容、第十二和第十三电阻，其中所述电源为车载蓄电池，所述开关电源器选用LM2576HVT-ADJ，所述第一稳压器选用LM2940，所述第二稳压器选用LM1117，所述第五二极管为肖特基二极管，所述第六、第十四、第十五、第十八和第二十一电容为电解电容。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种在途运输多功能记录仪，能够实时获取物流车辆的驾驶人员、车速、油位等当前行驶状态信息，并结合GPS和GPRS实现精确定位和远程数据传输，又能及时查看物流车辆行驶记录，在物流车辆实时告警与稽核、公安交警部门的事故处理中发挥重要作用，同时增加断电记录和多种报警功能，即可以防抢防盗，又能满足对物流车辆和驾驶人员全方位监控、调度和管理的需要，其结构简单，体积小巧，成本低廉，系统功耗低，检测精度高，可靠性和稳定性好，响应速度快，扩展性强，具有很好的应用范围。

附图说明

图1为本实用新型所涉及的一种在途运输多功能记录仪的系统结构框图。

图2为本实用新型所涉及的一种在途运输多功能记录仪的身份验证单元电路原理图。

图3为本实用新型所涉及的一种在途运输多功能记录仪的车速监测单元电路原理图。

图4为本实用新型所涉及的一种在途运输多功能记录仪的电源供电单元电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所涉及的实施例做进一步详细说明。

如图1所示，一种在途运输多功能记录仪，包括身份验证单元、车速监测单元、油位监测单元、GPS定位单元、处理器单元、实时时钟单元、语音报警单元、存储单元、无线通信单元和电源供电单元；身份验证单元识别驾驶人员身份，车速监测单元监测物流车辆行驶速度，油位监测单元监测物流车辆油箱油位，GPS定位单元接收GPS定位卫星发送的导航电文，身份验证单元、车速监测单元、油位监测单元和GPS定位单元输出连接所述处理器单元的输入；处理器单元对接收的数据进行处理分析，输出与语音报警单元、存储单元和无线通信单元相连接；实时时钟单元为系统提供外部实时时钟；语音报警单元对异常数据进行语音报警提醒；存储单元保存所述处理器单元处理的数据；处理器单元通过无线通信单元将物流车辆在途数据和报警电文上传给远端的物流监控中心；电源供电单元给系统其它各模块提供工作电压。

为了满足系统对实时性、大量数据处理、GPS信号接收和无线发送数据控制等各方面的要求，处理器单元选用32位ARM处理器AT91sam9260。AT91sam9260采用ARM926EJ-S内核，外部总线接口包含诸多控制器，用于控制SDRAM以及NandFlash和Compact Flash在内的静态存储器，7路USART、1个双线接口(TWI)以及4通道10位A/D转换器。针对多任务应用，其具有高性能、小核心尺寸和低功耗等特点。

如图2所示，身份验证单元包括射频IC卡、读卡器U1、天线E1、电容C1、电阻R1和R2，其中读卡器U1选用非接触感应式读卡器MTP-K4，电容C1为电解电容。射频IC卡的读写以无线电波的方式进行，当卡片移到电磁场的有效作用范围时，卡片里线圈将感应到读写器天线E1发送的电磁波，从而获得电源并进行数据传送。读卡器MTP-K4具有体积小、引脚少和功耗低等特点，工作电压为5V，工作频率125KHz，最大感应距离为30cm，感应速度约0.3s。MTP-K4有两种输出格式：韦根26位和RS232TTL，本系统中使用RS232TTL输出格式。MTP-K4总共有9个引脚，引脚3接高电平为RS232TTL输出格式，天线E1接在引脚1和引脚2之间。引脚4悬空，引脚5为TX非反相输出，接AT91sam9260的RxD脚上，引脚6为TX反相输出悬空。引脚7低电平复位，引脚8接地，引脚9接5V电压。利用射频IC卡实现驾驶人员身份识别功能，包括驾驶人员姓名、驾驶人员代码、驾驶证号码等基本信息。将射频IC卡靠近记录仪，记录仪自动对驾驶人员身份进行验证，验证信息送入AT91sam9260。

获得准确的物流车辆行驶速度是记录仪正常工作的基础。大部分汽车都安装有车速传感器，车轮每转动一周则会输出一定数量的脉冲，准确判断这些脉冲是关键。如图3所示，车速监测单元包括车速传感器、运算放大器U2和U3、三极管Q1、二极管D1、电阻R3～R11和电容C2～C4，其中运算放大器U1和U2选用LM258，二极管D1为肖特基二极管，电容C2和C4为电解电容。首先通过电路前端的RC滤波去除高频干扰，经过跟随器U2，再通过比较器U3电路输出，控制后端的三极管Q1的通断，产生稳定的脉冲信号，送入AT91sam9260进行处理分析。

本系统加装精确的油位传感器，对物流车辆油位实时记录，并通过无线传输至物流监控中心，可以实时掌握物流车辆的油位情况，彻底杜绝驾驶人员偷油卖油、拉私活的情况发生。车辆电环境复杂干扰多，因此采用电流型传感器。油位监测单元选用CR-606型电容式油位传感器，当油进入容器引起传感器壳体和感应电极之间的变化，适用于任何不导电的液体，检测精度高，测量误差小于0.1％，标准输出4～20mA的线性电流信号，经过精密电阻转换至0.6～3V电压西南好，送入AT91sam9260的A/D转换通道进行处理分析。

GPS是本系统实现定位的核心部分，GPS定位单元选用ET-318SiRF Star III GPS芯片组，该模块具有灵敏度高，低信号下快速TTFF(首次定位时间)，20通道全视野跟踪，跟踪速度精度为0.1m/s，支持NMEA0183和SiRF二进位协议，通过串口固定输出NMEA0183规定的数据信息。AT91sam9260接收其中的推荐定位信息，获得时间、经纬度、地面速度、地面航向等信息。

预先设置行驶速度阈值，当物流车辆行驶速度超过该设定值时，视为超速；同时驾驶人员连续驾驶时间超过4h视为疲劳驾驶。当驾驶人员身份信息验证有误、超速行驶、疲劳驾驶或油位异常等情况时，启动语音报警功能。语音报警单元选用语音合成器OSYNO 6288，兼容GB2312、GBK、BIG5和Unicode等4种内码格式文本的合成，可以在9600、19200、38400b/s等波特率下正常工作，增加多种控制命令，比如合成、停止合成、暂停合成、继续合成、改变波特率等，可以自动识别词组，多音字等。语音通过脉宽调制输出给扬声器。OSYNO 6288内置有功放，音量可通过软件进行调节，播放声音洪亮、清晰，即使在较为嘈杂的环境下也可以清楚听到播放内容。物流车辆通过语音报警对驾驶人员进行提醒，同时将报警电文通过无线传输给物流监控中心。

行驶记录仪是在车辆行驶过程中对各种行驶状态进行记录的电子装置，各种状态数据存储是行驶记录仪的重要部分。由于本系统需要保存大量数据：GPS定位信息、行驶记录、疲劳驾驶记录、油位等，存储单元选用K9F1G08U0B型128M×2K NandFlash存储器，AT91sam9260支持NandFlash启动，并且与之相应的yaffs2文件系统已经成熟，保证了数据存储的准确性。NandFlash里面的数据可通过USB标准接口或标准RS232串口上传给上位机进行读取。

AT91sam9260虽内置时钟，但当其断电后，该实时时钟所有寄存器的内容将全部丢失。为此，系统需要设置外部实时时钟。实时时钟单元选用实时时钟日历芯片PCF8563，PCF8563具有掉电检测器，当供电电压低于某个值时，秒寄存器中的标志位将置1，说明此时实时时钟可能会产生不准确的时钟/日历信息，从而避免了记录仪对错误时间的记录。PCF8563可以工作在1～5.5V的宽电压范围内，具有体积小、外围电路简单、运行稳定性和精度高、功耗低等优点。

本系统每10s通过无线通信单元将物流车辆当前行驶速度、经纬度、方向、时间、油位和报警电文等状态信息传送给物流监控中心，物流监控中心对驾驶人员和物流车辆的当前状态实时监控，同时发送反馈短信给记录仪，通过语音报警单元进行播放以及时提醒驾驶人员。无线通信单元选用GPRS模块SIM300C，其体积小，低功耗，高速传输语音、SMS短信、数据和传真信息，内嵌强大的TCP/IP协议，支持标准AT指令集。

目前汽车电瓶电压通常在9～36V之间，由于车辆本身环境影响，供电电压不稳定，存在各种干扰，所以本系统采用三级电压转换电路实现供电。如图4所示，电源供电单元包括电源、开关电源器U4、稳压器U5和U6、电感L1～L7、二极管D2～D5、电容C5～C22、电阻R12和R13，其中电源为车载蓄电池，开关电源器U4选用LM2576HVT-ADJ，稳压器U5选用LM2940，稳压器U6选用LM1117，二极管D5为肖特基二极管，电容C6、C14、C15、C18和C21为电解电容。24V车载蓄电池分别经LM2576HVT-ADJ、LM2940和LM1117转换为7V、5V和3.3V，供给系统其它各单元。其中第一级LM2576HVT-ADJ将24V车载蓄电池电压转换至7V，使本系统可以应用到任何车辆；第二级LM2940将7V电压转换至5V，供给系统中的外围设备；第三级LM1117将5V电压转换至3.3V，供给AT91sam9260。在电源输入端通过LC滤波，可以有效地滤除交流干扰，各电源转换器后端均通过100uF和0.1uF电容并联接地消除纹波电压，保证系统供电稳定。

本实用新型提供了一种在途运输多功能记录仪，能够实时获取物流车辆的驾驶人员、车速、油位等当前行驶状态信息，并结合GPS和GPRS实现精确定位和远程数据传输，又能及时查看物流车辆行驶记录，在物流车辆实时告警与稽核、公安交警部门的事故处理中发挥重要作用，同时增加断电记录和多种报警功能，即可以防抢防盗，又能满足对物流车辆和驾驶人员全方位监控、调度和管理的需要，其结构简单，体积小巧，成本低廉，系统功耗低，检测精度高，可靠性和稳定性好，响应速度快，扩展性强，具有很好的应用范围。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种在途运输多功能记录仪，其特征在于：包括身份验证单元、车速监测单元、油位监测单元、GPS定位单元、处理器单元、实时时钟单元、语音报警单元、存储单元、无线通信单元和电源供电单元；所述身份验证单元识别驾驶人员身份，所述车速监测单元监测物流车辆行驶速度，所述油位监测单元监测物流车辆油箱油位，所述GPS定位单元接收GPS定位卫星发送的导航电文，所述身份验证单元、所述车速监测单元、所述油位监测单元和所述GPS定位单元输出连接所述处理器单元的输入；所述处理器单元对接收的数据进行处理分析，输出与所述语音报警单元、所述存储单元和所述无线通信单元相连接；所述实时时钟单元为系统提供外部实时时钟；所述语音报警单元对异常数据进行语音报警提醒；所述存储单元保存所述处理器单元处理的数据；所述处理器单元通过所述无线通信单元将物流车辆在途数据和报警电文上传给远端的物流监控中心；所述电源供电单元给系统其它各模块提供工作电压。

2.根据权利要求1所述的一种在途运输多功能记录仪，其特征在于：所述处理器单元选用32位ARM处理器AT91sam9260。

3.根据权利要求1所述的一种在途运输多功能记录仪，其特征在于：所述身份验证单元包括射频IC卡、读卡器、天线、第一电容、第一和第二电阻，其中所述读卡器选用非接触感应式读卡器MTP-K4，所述第一电容为电解电容。

4.根据权利要求1所述的一种在途运输多功能记录仪，其特征在于：所述车速监测单元包括车速传感器、第一和第二运算放大器、三极管、第一二极管、第三～第十一电阻和第二～第四电容，其中所述第一和第二运算放大器选用LM258，所述第一二极管为肖特基二极管，所述第二和第四电容为电解电容。

5.根据权利要求1所述的一种在途运输多功能记录仪，其特征在于：所述油位监测单元选用CR-606型电容式油位传感器。

6.根据权利要求1所述的一种在途运输多功能记录仪，其特征在于：所述GPS定位单元选用ET-318SiRF Star III GPS芯片组，所述无线通信单元选用GPRS模块SIM300C。

7.根据权利要求1所述的一种在途运输多功能记录仪，其特征在于：所述语音报警单元选用语音合成器OSYNO 6288。

8.根据权利要求1所述的一种在途运输多功能记录仪，其特征在于：所述存储单元选用K9F1G08U0B型128M×2K NandFlash存储器。

9.根据权利要求1所述的一种在途运输多功能记录仪，其特征在于：所述实时时钟单元选用实时时钟日历芯片PCF8563。

10.根据权利要求1所述的一种在途运输多功能记录仪，其特征在于：所述电源供电单元包括电源、开关电源器、第一和第二稳压器、第一～第七电感、第二～第五二极管、第五～第二十二电容、第十二和第十三电阻，其中所述电源为车载蓄电池，所述开关电源器选用LM2576HVT-ADJ，所述第一稳压器选用LM2940，所述第二稳压器选用LM1117，所述第五二极管为肖特基二极管，所述第六、第十四、第十五、第十八和第二十一电容为电解电容。