液罐车车载监控系统无线通讯模块(附件)
危险品运输车发生的重大事故与普通交通事故相比较，会带来更加严重的经济损失，更多的人员伤亡，还对事故现场周围环境造成严重污染，因此要重视危险品的运输车辆的监控系统。监控系统中包含有温度传感器和气体浓度传感器，采用了ZigBee无线通讯技术，GPS车辆定位等技术，选取了合适的元件完成了在硬件方面系统的整合，并且对系统结构上进行了测试与调整，保证了通讯模块的稳定工作。关键词 液罐车，监控系统，GPS定位，ZigBee网络
目 录
1 引言 1
1.1国内外研究现状 1
1.2 本文研究现状 2
2 车载监控系统方案 2
2.1 监控系统方案 2
2.2 温度、浓度模块设计 2
2.3 无线传感网络设计 3
2.4 GPS定位技术 4
3 无线通讯模块设计 4
3.1无线传感器网络技术 4
3.2 ZigBee模块介绍 8
4 GPS定位模块 14
4.1 GPS原理 14
4.2 Ublox NEO5Q GPS模块 15
4.3 GPS数据解算 17
结 论 20
致 谢 21
参考文献 22
1 引言
危险化学品运输车辆在运输过程中存在着很大的危险性,因为安全措施没有做到位，近几年来交通事故的发生频率比较高，造成了巨大的人员伤亡与财产损失[1]。为了避免这一现象的发生，对于危险化学品车辆在运输过程中的安全问题越来越开始被重视。近几年液罐车也对车载监控系统投入应用，相关管理人员可以通过电脑登录监控系统。因为危险化学品运输车辆和其它一般的车辆相比而言是属于比较特殊的类型，所以有智能监控作用的车载终端与和普通车辆的会很不一样。对于危险品运输车，我们要做到的不仅仅只是对车辆的相关参数进行监控，还必须能够及时获知到车辆的速度、位置、加速度、转弯倾角等重要信息，对车辆的运行状态进行实时的有效评估[2]。预览行驶过程中温度、湿度、车辆震动、气体泄露浓度等一些环境因素对车辆运行的影响程度，得到现场 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
第一手情况信息，从而对当前车辆的运行状态进行评论与估量和相应的等级划分[3]。在当前车辆运行有安全隐患的情况下，预警系统将会通知有关人员及时采取相应措施。不仅如此，车辆的状态信息也会立刻被上传到监控中心，可以及时进行远程调度指挥并通知相关部门做好应对准备。同时车载终端的车辆运行参数信息也将会被储存下来，以方便后期被调用出来提供给相关人员进行数据分析和判断与认定事故责任。由于车载监控系统关系到驾驶员与周围环境及人员安全，通讯服务器的高性能、稳定性还有可靠性就成为了系统的关键[4]。
1.1 国内外研究现状
欧洲在研究车辆实时监测系统方面起到了带头作用。发达国家为了能够构成相对而言比较完备的应急反应系统，在危险品的运输方面投入了很多的人力财力物力。欧洲在危险品安全、操作和管理方面的经验十分丰富，德国在所有危险品车辆上安装了数据记录器和卫星定位系统，这一举措对管理危险品运输车提供了很大的便利，有效预防事故的发生[5]。比如说在欧洲，德国的奔驰公司以及宝马公司还有法国的雷诺公司，他们都已经宣布说将会把导航系统普及于高档轿车。而日本也已经有数万辆的汽车装备有自动导航系统[3]。除了车辆自定位以外,各个国家都已经推行出的集现代信息技术、定位技术、通信技术和控制技术于一身的智能交通管理系统,对车辆进行跟踪调度。为公路交通行驶的效率和安全都做出了巨大的贡献,而且还改善了环境,使出行更迅速、便利并准确。
我国国内对于研究危险品运输监测技术的意识比较落后，因此和国外的发展相比
而言还是具有一定距离的。我国对于监测和管理危险品运输方面，研究事故发生前对于风险可能发生的概率分析还有事故发生之后的应急管理这两个方面比较多，而鲜少在研究危险品运输过程中，对可能会造成事故的因素进行动态监测[2]。但是近几年来，中国已经对危险货物交通运输的监控技术进一步加强，国内已经有很多企业还有科研机构都参与了这个项目。但是监控指标太少，只是对车辆行驶状态的进行了简单的监测，对危险品是否在运输途中发生了气体或烟雾的泄漏事故，罐体的温度和姿态等参数是否有异样都没有进行监测。因此，单纯地只是依靠GPS还有行驶记录仪的技术，并没有办法做到全面地监测车辆、危险品和驾驶员等。
1.2 本文研究内容
本文应用ZigBee无线传感器网络技术，对温度传感器与气体浓度传感器实现组网，并结合GPS车辆定位技术，设计液罐车车载监控系统的无线通讯模块控制方案，根据设计方案进行无线通讯模块的元件选型。
2 车载监控系统方案
2.1 监控系统方案
本系统应用了无线传感器技术，将用于测量液罐车内部的温度传感器、烟雾传感器、姿态传感器和气体浓度传感器所测得的数据经过ZigBee网络传至车载终端，并且GPS也会实时采集液罐车的地理位置信息，将接收到的数据发送至车载终端，终端收到这些数据之后再经由无线网络发送至监控中心。如图2.1所示。
图2.1 车载监控系统方案
2.2 温度、浓度模块设计
液罐车由罐体、车架、支承装置、电气系统、防护装置、管道装置等组成，一般就是用来运送一些油类物料，通常具有易燃易爆，污染较大等特点，液罐车罐体需要足够的强度，罐体内部装置有防震板，确保罐体在装卸过程中不被遭到破坏。液罐车在运输过程中，周围的环境一直会不断的改变，因此会存在各种潜在的危险，如果遇到一些意外，还会带来更加灾难性的后果[1]。
液罐车除了食品罐车一般都运输如汽油、苯、苯酚、柴油、沥青、硫磺、盐酸、氢氟酸、浓硝酸、乙酸等危险品。比如汽油和苯都属于易燃液体，它们容易挥发，燃点低并且还具有毒性[10]，这些易燃液体对于摩擦，震动和受热都非常敏感，一旦产生意外事故就可能会引发剧烈爆炸甚至有些还会释放毒气，造成致命的伤害。如表2.1所示。
目 录
1 引言 1
1.1国内外研究现状 1
1.2 本文研究现状 2
2 车载监控系统方案 2
2.1 监控系统方案 2
2.2 温度、浓度模块设计 2
2.3 无线传感网络设计 3
2.4 GPS定位技术 4
3 无线通讯模块设计 4
3.1无线传感器网络技术 4
3.2 ZigBee模块介绍 8
4 GPS定位模块 14
4.1 GPS原理 14
4.2 Ublox NEO5Q GPS模块 15
4.3 GPS数据解算 17
结 论 20
致 谢 21
参考文献 22
1 引言
危险化学品运输车辆在运输过程中存在着很大的危险性,因为安全措施没有做到位，近几年来交通事故的发生频率比较高，造成了巨大的人员伤亡与财产损失[1]。为了避免这一现象的发生，对于危险化学品车辆在运输过程中的安全问题越来越开始被重视。近几年液罐车也对车载监控系统投入应用，相关管理人员可以通过电脑登录监控系统。因为危险化学品运输车辆和其它一般的车辆相比而言是属于比较特殊的类型，所以有智能监控作用的车载终端与和普通车辆的会很不一样。对于危险品运输车，我们要做到的不仅仅只是对车辆的相关参数进行监控，还必须能够及时获知到车辆的速度、位置、加速度、转弯倾角等重要信息，对车辆的运行状态进行实时的有效评估[2]。预览行驶过程中温度、湿度、车辆震动、气体泄露浓度等一些环境因素对车辆运行的影响程度，得到现场 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
第一手情况信息，从而对当前车辆的运行状态进行评论与估量和相应的等级划分[3]。在当前车辆运行有安全隐患的情况下，预警系统将会通知有关人员及时采取相应措施。不仅如此，车辆的状态信息也会立刻被上传到监控中心，可以及时进行远程调度指挥并通知相关部门做好应对准备。同时车载终端的车辆运行参数信息也将会被储存下来，以方便后期被调用出来提供给相关人员进行数据分析和判断与认定事故责任。由于车载监控系统关系到驾驶员与周围环境及人员安全，通讯服务器的高性能、稳定性还有可靠性就成为了系统的关键[4]。
1.1 国内外研究现状
欧洲在研究车辆实时监测系统方面起到了带头作用。发达国家为了能够构成相对而言比较完备的应急反应系统，在危险品的运输方面投入了很多的人力财力物力。欧洲在危险品安全、操作和管理方面的经验十分丰富，德国在所有危险品车辆上安装了数据记录器和卫星定位系统，这一举措对管理危险品运输车提供了很大的便利，有效预防事故的发生[5]。比如说在欧洲，德国的奔驰公司以及宝马公司还有法国的雷诺公司，他们都已经宣布说将会把导航系统普及于高档轿车。而日本也已经有数万辆的汽车装备有自动导航系统[3]。除了车辆自定位以外,各个国家都已经推行出的集现代信息技术、定位技术、通信技术和控制技术于一身的智能交通管理系统,对车辆进行跟踪调度。为公路交通行驶的效率和安全都做出了巨大的贡献,而且还改善了环境,使出行更迅速、便利并准确。
我国国内对于研究危险品运输监测技术的意识比较落后，因此和国外的发展相比
而言还是具有一定距离的。我国对于监测和管理危险品运输方面，研究事故发生前对于风险可能发生的概率分析还有事故发生之后的应急管理这两个方面比较多，而鲜少在研究危险品运输过程中，对可能会造成事故的因素进行动态监测[2]。但是近几年来，中国已经对危险货物交通运输的监控技术进一步加强，国内已经有很多企业还有科研机构都参与了这个项目。但是监控指标太少，只是对车辆行驶状态的进行了简单的监测，对危险品是否在运输途中发生了气体或烟雾的泄漏事故，罐体的温度和姿态等参数是否有异样都没有进行监测。因此，单纯地只是依靠GPS还有行驶记录仪的技术，并没有办法做到全面地监测车辆、危险品和驾驶员等。
1.2 本文研究内容
本文应用ZigBee无线传感器网络技术，对温度传感器与气体浓度传感器实现组网，并结合GPS车辆定位技术，设计液罐车车载监控系统的无线通讯模块控制方案，根据设计方案进行无线通讯模块的元件选型。
2 车载监控系统方案
2.1 监控系统方案
本系统应用了无线传感器技术，将用于测量液罐车内部的温度传感器、烟雾传感器、姿态传感器和气体浓度传感器所测得的数据经过ZigBee网络传至车载终端，并且GPS也会实时采集液罐车的地理位置信息，将接收到的数据发送至车载终端，终端收到这些数据之后再经由无线网络发送至监控中心。如图2.1所示。
图2.1 车载监控系统方案
2.2 温度、浓度模块设计
液罐车由罐体、车架、支承装置、电气系统、防护装置、管道装置等组成，一般就是用来运送一些油类物料，通常具有易燃易爆，污染较大等特点，液罐车罐体需要足够的强度，罐体内部装置有防震板，确保罐体在装卸过程中不被遭到破坏。液罐车在运输过程中，周围的环境一直会不断的改变，因此会存在各种潜在的危险，如果遇到一些意外，还会带来更加灾难性的后果[1]。
液罐车除了食品罐车一般都运输如汽油、苯、苯酚、柴油、沥青、硫磺、盐酸、氢氟酸、浓硝酸、乙酸等危险品。比如汽油和苯都属于易燃液体，它们容易挥发，燃点低并且还具有毒性[10]，这些易燃液体对于摩擦，震动和受热都非常敏感，一旦产生意外事故就可能会引发剧烈爆炸甚至有些还会释放毒气，造成致命的伤害。如表2.1所示。
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