貨車油量監測系統設計與實現

楊龍

摘 要：針對貨運行業中存在的貨車司機偷盜油品的問題，為方便監管人員對貨車油量的監管，提出了一種基于物聯網架構，運用數據采集、ZigBee技術、GSM短信技術的貨車油量監測系統設計方案。系統實現了在貨車運輸途中對貨車油量的實時監測，并且當油量使用出現異常時及時通知有關監管人員等功能。實驗測試表明，系統運行正常、穩定、安全滿足系統設計需求，在貨運行業中有一定的實用價值。

關鍵詞：物聯網；貨運油料；ZigBee；嵌入式系統

1 研究背景

系統設計源于實際需求，在貨運行業中，貨車從起始地出發到目的地行駛過程中的燃料費用是由貨運公司承擔的。因此，一些不法司機在運送過程中會從自己駕駛車輛里偷油來牟取私利，但監管方貨運公司對這種行為并無有效的監管方式。針對這一情況，進行了詳細的系統方案設計。系統在油箱里安裝傳感器來監測油箱消耗的油量，在進油管里安裝流量傳感器來監測噴入氣缸中的油量，理論上，油箱中消耗的油量和進油管里經過的油量是相等的，通過計算比較二者的值來監測油料的使用是否正常。系統能夠實現實時、精確的監控油箱油料的使用情況。

2 系統設計與實現

2.1 系統硬件總體設計

系統的硬件組成框圖如圖1所示，主要包括數據采集模塊、STC89C52RC單片機模塊、ZigBee發送與接收模塊和GSM發送模塊5部分。

STC89C52RC單片機模塊是整個檢測系統的核心，包括復位電路，振蕩電路，以及與各傳感器及ZigBee模塊的接口。

數據采集模塊由液位傳感器（超聲波模塊）、流量傳感器和GPS信號接收器3部分組成。其中液位傳感器是通過超聲波測量液位高度實現的。模塊由超聲波發射器、接收器和控制電路組成，其工作原理為給與此超聲波測距模塊一觸發信號后發射超聲波，當超聲波投射到物體而反射回來時，模塊輸出一回響信號，以觸發信號和回響信號間的時間差，來判定物體的距離。當液體通過流量傳感器時，傳感器會產生一個脈沖信號。統計一段時間內傳感器產生的脈沖信號再經過公式轉化就能得到這段時間內流過傳感器的液體流量。

數據發送模塊由ZigBee模塊和GSM模塊2部分組成。其中ZigBee模塊通過串口連接GSM模塊，主控芯片處理后的數據以AT命令的形式通過ZigBee轉發給GSM模塊，最后由GSM模塊發送到用戶手機。ZigBee模塊采用星形網絡拓撲結構自組網透明傳輸模式。

2.2 系統硬件程序設計

監測系統硬件程序設計主要包括主程序設計和中斷程序設計兩個部分。

主程序是整個系統的總控制程序，主程序流程圖如圖2所示，其中包括外部中斷、定時器以及其它外設的初始化，初始化完成后驅動超聲波模塊發射超聲波，當收到超聲波回響信號時，打開計時器記錄回響信號的脈沖長度，根據轉化關系轉化為距離。打開串口中斷，接收GPS數據并判斷是否為有效數據，讀取到有效數據后讀取流量傳感器的數據，通過模擬串口發送至數據轉發模塊。

采用中斷方式接收GPS數據，能夠保證GPS數據的完整性，使其不會因為CPU正在處理其它任務而導致數據的某一位或幾位數據的丟失，其中每來一次低電平引發一次單片機中斷，在中斷程序中判斷到來的數據是否有效，如果數據有效則存儲到相應的數據位上，每19次中斷代表一次數據讀取完成。

3 結論

本文提出了一種基于STC89C52RC單片機的貨車油量監控系統設計方法，該方法借助于多種傳感器，以STC89C52RC單片機為核心進行數據處理，最終實現了貨車油量的實時監控。另外，還詳細的闡述了該系統的實現方法，包括硬件系統、軟件系統及系統控制思想的設計。按照本文提出的方案設計實現的樣品，經安裝在試驗油量箱上進行實際測試，測試結果表明，該系統運行穩定，未出現油量無法檢測或檢測錯誤的現象，在方便監管人員的監督的同時也提高了油量檢測的效率，有較高的應用價值。

[參考文獻]

[1]謝自美.電子線路設計、試驗、測試[M].武漢：華中科技大學出版社，2002.

[2]潘永雄.新編單片機原理與應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2005.

[3]馬家辰.MCS-51單片機原理及接口技術[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2001.

[4]張衛鋼.通信原理與通信技術[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008.

[5]張毅剛.單片機原理與應用設計[M].北京：電子工業出版社，2008.

[6]王田苗，魏洪星.嵌入式系統設計與實力開發（第1版）[M].北京：清華大學出版社，2008.

[7]王為青，程國鋼.單片機Keil Cx51應用開發技術[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[8]張衛鋼.信號與線性系統[M].西安：西安電子科技大學出版社，2005.