液罐车车载监控系统总体设计(附件)
危化品及其运输车辆在运输过程中存在着许多不安全的因素，一旦发生事故，将对国家财产、人身安全产生重大的威胁，所以设计出一套高效的车载监控系统对减少危化品运输安全问题有着重要的意义。本次的设计任务是设计出一套以无线传感器网络为主要技术手段，同时结合GPS卫星定位技术、3G网络通讯技术的液罐车车载监控系统，该系统能够随时掌握用来运输的液罐车的速度、位置、加速度、转弯倾角等信息，而对于化工产品本身的安全，该系统对其进行温度、湿度、浓度等信息进行采集。之后并利用印刷电路板设计软件Protel99SE完成原理图设计生成PCB板。关键词 液罐车 监控系统 STM32芯片
目 录
1 引言 1
1.1 研究现状 1
1.2 研究内容 2
2 监测方案及关键技术介绍 2
2.1监测方案确定 2
2.2主控芯片的选择 3
2.3车辆姿态监测 4
2.4车辆温度监测 5
2.5气体泄漏浓度监测 6
2.6车辆定位系统 7
2.7 ZigBee无线传感网络 9
3 原理图设计 10
3.1 原理图绘制 10
3.2 PCB板的制作 17
4 程序设计 20
5 结 论 22
致 谢 23
参考文献 24
1 引言
1.1 研究现状
随着我国对化工产品消耗的增加，由此引发的运输安全问题亟待解决，化工产品的运输安全问题引起了国家的关注，与此同时也颁布了一整套的法律法规以及与之相关的政策。但是现在实行的法律法规只是停留在关于化工产品管理办法的层面，但这样是远远不够的，我们还要运用前沿的科学技术开发出一种车载监控系统来协助降低车辆运输安全问题。这种车载监控系统融合了多门学科，能够实时掌握运输车辆及化工产品信息在行驶过程中的状态信息，并且通过终端设备能够让运输人员及时了解到这些信息，从而提高运送安全性，而且一旦运输化工产品的汽车发生了事故，监控中心也可以迅速地派人前 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
去帮忙抢救受伤的人。
在我们已知的监控系统中，有两种系统得到了市场的认可，同时也得到了顾客的青睐，他们分别是奔驰的telligent主动安全系统和Volvo的车载安全系统。Telligent系统主要的针对对象为卡车，它使得卡车的可靠性和稳定性都得到了很大的提升[3]。该系统采用机群系统作为Internet远程信息处理系统，利用CAN总线将各控制单元连接成网络。当车辆遇到突发事情时，车辆的行驶状态发生了改变时，奔驰公司的系统就能够及时的对车辆进行调整，恢复车辆的平稳，防止危险发生，面对复杂的道路状况和突发事件，系统可以对事故做出第一反应，降低事故发生概率，提高货车的安全水平[2]。Volvo公司也为安全系统做出了很多的贡献。在它的12自动挡卡车上装有很多安全主动系统，目的就是为了防止危险的发生导致不可估量的后果[3]。Volvo公司还专门对容易发生导致重型卡车发生交通事故的原因进行了调查，调差之后他们发现车距和制动情况为主要引发交通事故的凶手，他们就进行了监控，并且当车辆出现紧急情况时，该控制系统能够对危险信号进行及时的检测和响应，并能快速改变车辆的紧急状况，有效降低事故发生的概率。
我国正在防治化工物品运输安全问题的道路上迅速前进，化工产品的运输将朝着专业化、专用化、规范化的目标发展。老式的汽车监控解决手段只是通过电话、对讲机等对车辆和驾驶职员实现治理，信息不能够及时的传递出去，不仅对事件伤害的预防和控制能力极低，还会导致事件发生后的紧急处理相应的速度变慢。有害物品输送行业的迅速成长与监督管理技术的比较落伍的矛盾，急切需要创立一个比较高效的危险品运输控制管理系统[4]。
1.2 研究内容
本论文的设计任务是设计出一套能够实时掌握用来运输的液罐车的速度、位置、加速度、转弯倾角等信息，对于化工产业产品本身的安全，系统对其进行温度、湿度、泄露浓度等信息进行采集,以无线传感器网络为主要技术手段，同时结合GPS卫星定位技术、3G网络通讯技术以及数据融合技术的液罐车车载监控系统。
2 监测方案总体设计
2.1 监测方案确定
液罐车车载监控系统就是为了随时掌握运送汽车的状况而出现的，能够对运输具有易燃易爆和有毒害的危险品运输车辆提供实时监控和应急处理等一系列技术和服务。为了能够持续的处于安全的驾驶状态，该监测系统随时随地掌握运送汽车在行驶过程中所涉及的一系列相关的车辆行驶状态参数，例如车辆的速度、倾角和横摆角速度等；而对于汽车所运输的化工产品自本身，该车载监测系统对其进行温度、湿度等一系列涉及安全的相关参数信息进行采集[5]。这样系统的有两个方面的好处，其一，如果该随车监测系统检测到该运送化工产品的汽车有不安全的因素存在时，该系统会启动报警措施来提示司机立即停车检查，并立即采取措施通知远程服务监控中心，并运输汽车取得联系，从而保证运输车辆及随车人员的人身安全与货物安全；其二，当运送车辆已经处于事故状态中的时候，该随车监测系统会把此时处于事故中的运送车辆所涉及安全的一系列的相关信息参数保存到本地计算机的存储中，同时并将其发送给远方监控中心，从而让监控中心及时不在现场，也能够掌握该事故汽车此时此刻的情况并立即安排行之有效的救援。
这次设计的车载监控系统总体可分为三个部分：无线传感器网络部分、车载计算机软件部分和远程通信部分。
（1）无线传感器网络部分各类传感器能实时且稳定的采集和传输需要监控的数据[1]。其中研究重点有以下两个方面：第一，如何将我们所需的传感器安装在车上。因为不同的传感器有不同的功用，应该安装在车上正确的位置才能发挥该传感器的作用。第二，各种传感器安装在车上各处，我们不能时时刻刻去找传感器来查看它们所监测到的数据，所以就需要一种媒介将传感器监测到的数据传送到我们车内的终端设备上，这个时候就要考虑无线传感器网络的运用。
（2）车载计算机软件部分的功能就是接收传感器传过来的数据并存储起来，当接收到异常数据，车内的终端设备会发送停车检查信号给司机，并将异常信号发送到监控中心，做好救援的准备[7]。
（3）远程通讯部分负责计算机中存储的监测数据发送给监控中心。
综上所述，我们这次设计的车载监控系统设计主要用一些传感器对运输车辆及危化品进行检测，其中姿态传感器对车辆行驶姿态进行检测，温度传感器对罐体温度进行检测，气体浓度传感器对有泄漏的气体进行检测，这些传感器将检测到的数据通过无线传感网络将数据送到车载终端设备上，并通过视频设备进行监控，一旦运输车辆出现问题，车载终端设备会进行车内预警，同时将存储的车辆信息通过3G网络传给监控中心，监控中心通过GPS定位系统了解此时车辆的车速及位置。系统框架图如图2.1所示。
目 录
1 引言 1
1.1 研究现状 1
1.2 研究内容 2
2 监测方案及关键技术介绍 2
2.1监测方案确定 2
2.2主控芯片的选择 3
2.3车辆姿态监测 4
2.4车辆温度监测 5
2.5气体泄漏浓度监测 6
2.6车辆定位系统 7
2.7 ZigBee无线传感网络 9
3 原理图设计 10
3.1 原理图绘制 10
3.2 PCB板的制作 17
4 程序设计 20
5 结 论 22
致 谢 23
参考文献 24
1 引言
1.1 研究现状
随着我国对化工产品消耗的增加，由此引发的运输安全问题亟待解决，化工产品的运输安全问题引起了国家的关注，与此同时也颁布了一整套的法律法规以及与之相关的政策。但是现在实行的法律法规只是停留在关于化工产品管理办法的层面，但这样是远远不够的，我们还要运用前沿的科学技术开发出一种车载监控系统来协助降低车辆运输安全问题。这种车载监控系统融合了多门学科，能够实时掌握运输车辆及化工产品信息在行驶过程中的状态信息，并且通过终端设备能够让运输人员及时了解到这些信息，从而提高运送安全性，而且一旦运输化工产品的汽车发生了事故，监控中心也可以迅速地派人前 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
去帮忙抢救受伤的人。
在我们已知的监控系统中，有两种系统得到了市场的认可，同时也得到了顾客的青睐，他们分别是奔驰的telligent主动安全系统和Volvo的车载安全系统。Telligent系统主要的针对对象为卡车，它使得卡车的可靠性和稳定性都得到了很大的提升[3]。该系统采用机群系统作为Internet远程信息处理系统，利用CAN总线将各控制单元连接成网络。当车辆遇到突发事情时，车辆的行驶状态发生了改变时，奔驰公司的系统就能够及时的对车辆进行调整，恢复车辆的平稳，防止危险发生，面对复杂的道路状况和突发事件，系统可以对事故做出第一反应，降低事故发生概率，提高货车的安全水平[2]。Volvo公司也为安全系统做出了很多的贡献。在它的12自动挡卡车上装有很多安全主动系统，目的就是为了防止危险的发生导致不可估量的后果[3]。Volvo公司还专门对容易发生导致重型卡车发生交通事故的原因进行了调查，调差之后他们发现车距和制动情况为主要引发交通事故的凶手，他们就进行了监控，并且当车辆出现紧急情况时，该控制系统能够对危险信号进行及时的检测和响应，并能快速改变车辆的紧急状况，有效降低事故发生的概率。
我国正在防治化工物品运输安全问题的道路上迅速前进，化工产品的运输将朝着专业化、专用化、规范化的目标发展。老式的汽车监控解决手段只是通过电话、对讲机等对车辆和驾驶职员实现治理，信息不能够及时的传递出去，不仅对事件伤害的预防和控制能力极低，还会导致事件发生后的紧急处理相应的速度变慢。有害物品输送行业的迅速成长与监督管理技术的比较落伍的矛盾，急切需要创立一个比较高效的危险品运输控制管理系统[4]。
1.2 研究内容
本论文的设计任务是设计出一套能够实时掌握用来运输的液罐车的速度、位置、加速度、转弯倾角等信息，对于化工产业产品本身的安全，系统对其进行温度、湿度、泄露浓度等信息进行采集,以无线传感器网络为主要技术手段，同时结合GPS卫星定位技术、3G网络通讯技术以及数据融合技术的液罐车车载监控系统。
2 监测方案总体设计
2.1 监测方案确定
液罐车车载监控系统就是为了随时掌握运送汽车的状况而出现的，能够对运输具有易燃易爆和有毒害的危险品运输车辆提供实时监控和应急处理等一系列技术和服务。为了能够持续的处于安全的驾驶状态，该监测系统随时随地掌握运送汽车在行驶过程中所涉及的一系列相关的车辆行驶状态参数，例如车辆的速度、倾角和横摆角速度等；而对于汽车所运输的化工产品自本身，该车载监测系统对其进行温度、湿度等一系列涉及安全的相关参数信息进行采集[5]。这样系统的有两个方面的好处，其一，如果该随车监测系统检测到该运送化工产品的汽车有不安全的因素存在时，该系统会启动报警措施来提示司机立即停车检查，并立即采取措施通知远程服务监控中心，并运输汽车取得联系，从而保证运输车辆及随车人员的人身安全与货物安全；其二，当运送车辆已经处于事故状态中的时候，该随车监测系统会把此时处于事故中的运送车辆所涉及安全的一系列的相关信息参数保存到本地计算机的存储中，同时并将其发送给远方监控中心，从而让监控中心及时不在现场，也能够掌握该事故汽车此时此刻的情况并立即安排行之有效的救援。
这次设计的车载监控系统总体可分为三个部分：无线传感器网络部分、车载计算机软件部分和远程通信部分。
（1）无线传感器网络部分各类传感器能实时且稳定的采集和传输需要监控的数据[1]。其中研究重点有以下两个方面：第一，如何将我们所需的传感器安装在车上。因为不同的传感器有不同的功用，应该安装在车上正确的位置才能发挥该传感器的作用。第二，各种传感器安装在车上各处，我们不能时时刻刻去找传感器来查看它们所监测到的数据，所以就需要一种媒介将传感器监测到的数据传送到我们车内的终端设备上，这个时候就要考虑无线传感器网络的运用。
（2）车载计算机软件部分的功能就是接收传感器传过来的数据并存储起来，当接收到异常数据，车内的终端设备会发送停车检查信号给司机，并将异常信号发送到监控中心，做好救援的准备[7]。
（3）远程通讯部分负责计算机中存储的监测数据发送给监控中心。
综上所述，我们这次设计的车载监控系统设计主要用一些传感器对运输车辆及危化品进行检测，其中姿态传感器对车辆行驶姿态进行检测，温度传感器对罐体温度进行检测，气体浓度传感器对有泄漏的气体进行检测，这些传感器将检测到的数据通过无线传感网络将数据送到车载终端设备上，并通过视频设备进行监控，一旦运输车辆出现问题，车载终端设备会进行车内预警，同时将存储的车辆信息通过3G网络传给监控中心，监控中心通过GPS定位系统了解此时车辆的车速及位置。系统框架图如图2.1所示。
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