危化品运输车监测与预警系统设计(附件)
危化品运输车是目前用来运输各种危化品的主要交通工具。本文首先了解介绍了国内外危化品运输监测与预警系统的相关背景和现状，根据危化品运输车监测系统的功能需求，对如危化品温度压力、运输车姿态速度等因素进行监测，并在其功能需求的基础上结合单片机知识设计相关模块，选择相对应硬件，组成一套危化品运输车的监测和预警系统。其中在几个测量的参数中主要给出车辆侧倾角的测量方法，通过在三维立坐标系中建立车辆侧倾的简化模型，分析其在侧倾运动过程中对应点的运动轨迹，运用矩阵变换将其变换前后的坐标表示出，利用已知条件建立方程组解出侧倾角度。之后对功能不同的各个模块设计相应程序，实现监测数据的处理、传输与运输车出现异常时的多重预警。最后再对总系统运用Protues软件进行仿真模拟，得到了一套危化品运输车的监测与预警单片机系统的仿真结果。关键词危化品运输车，危化品监测系统，Protues仿真，车辆侧倾角，设计
目 录
1 引言 1
1．1 危化品运输安全保护系统的国内外研究现状 1
1．2 本文的主要工作 2
2 系统总体设计 2
2．1 危险品运输存在的问题 2
2．2 系统功能需求 2
2．3 监测参数定义 3
2．4 系统方案设计 3
3 系统硬件选型与设计 4
3．1 主芯片模块 4
3．2 数据采集模块 6
3．3 数据显示模块 9
3．4 预警模块 9
4 系统软件设计 9
4．1 数据采集 10
4．2 显示模块软件设计 17
4．3 预警模块软件设计 18
5 Protues仿真 19
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
附录 25
1 引言
近年来随着国家市场化改革的加强，对外开放程度的加大，经济结构的调整改革，我国工业化速度大大加快。在这样的一个大背景下，我国的化工产业也得到了很大的发展。进而工业对危化品的需求量日益激增。据统计，我国每年用于生产、生活的危险化学物品超过 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
2 亿吨，而大部分危化品的产地和工厂地往往位于不同地区，有的甚至距离遥远，因而需要长短途的输送与储存。此外，危化品运输车所运输的各种危化品具有许多危险特性，例如易燃、易爆、腐蚀等。在运输过程中一旦出现交通事故，轻则会对事故地点环境造成破坏，影响正常交通秩序；重则会引起爆炸、毒性物扩散等严重情况，对人员 生命造和生态环境造成严重威胁。面对危化品如此庞大的运输量和严重的事故后果，保障危化品的道路运输安全等问题显得尤为重要。
基于以上危化品道路运输的背景，本文尝试构建一套集危化品、运输车辆状态监测和紧急情况预警的系统。
1．1 危化品运输安全保护系统的国内外研究现状
国外发达国家的工业化进程较早，因此在危化品运输和管理方面有较多的经验。在欧美国家，危险品监测系统的研究从上个世纪已经开始了，发达国家在危化品运输安全的许多方面都已经投入了大量的资源，危化品运输的安全保障措施也已经达到较高水平[1]。目前欧美已经在研究，运用能够车载的小型智能终端结合车辆自身的控制系统、各类传感器、无线通讯和GPS与GIS地理信息系统等技术，试图实现在道路运输过程中对危化品和运输车进行全方位的状态监测、危险情况预知与报警和自动及时的采取防护补救措施[2]。
在国内，由于危化品本身化学性质的的不同，使它的危险性贯穿于其工厂的生产、载具的运输和仓库的存储等全流程，再考虑到危化品运输过程中存在这各种非确定因素的影响，并且对运输的容器与载具有较高要求，使得危化品运输的事故的发生率难以降低。所以就我国目前的现状，确保危险品运输的安全是一项挑战。虽说近年来，国内对于危化品运输研究的重视程度有所提高，且也制定了相关法律。但由于监督执法力度不够，管理方式和技术手段落后，危化品运输车辆经常因为超限超载、违规驾驶等现象引起一系列的交通事故，对人民生命、财产造成了巨大损失[3]。
1．2 本文的主要工作
本文首先主要了解危化品在道路运输过程中出现过或者可能出现的问题，如近几年危化品道路运输主要发生的事故类型与原因。然后根据事故的类型与原因找出问题的主要影响参数，如对危化品温度过高或者压力过大引起爆炸、运输车姿态异常或车速过快造成车祸侧翻。分析确定因素后设计系统对它们进行监测，并在其系统功能需求的基础上设计相关的模块，选择相对应的硬件。之后对功能不同的各个模块设计相应软件，实现监测数据的处理、传输与运输车出现异常时的预警。
2 系统总体设计
2．1 危险品运输存在的问题
危险品道路运输现阶段事故仍然频发。运输过程中人员的操作失误、管理不当、车辆故障或运输装备容器有缺陷，还有道路本身的路况问题，任何一个环节出现一点偏差都可能造成危化品运输车的事故。装有易燃、易爆、或者剧毒、强腐蚀性的危化品运输车对于运输路线沿途的居民和其他人员本身就是一个巨大的潜在危险。一旦发生事故轻则会对事故地点环境造成破坏，影响正常交通秩序；重则会引起爆炸、毒性物扩散等严重情况，对人员生命造和生态环境造成严重威胁。
目前，危化品道路运输的事故总结下来有以下几种较为常见的问题。危化品的压力、温度没有监测，导致危化品由于高压或者高温泄露燃烧甚至爆炸；危化品运输车的速度没有监测，测速过快导致出现紧急情况司机来不及做出反应造成事故；危化品运输车的侧倾角没有监控，导致车辆有侧倾倾向时没能及时处理，车辆翻倒等。
2．2 系统功能需求
根据目前危化品道路运输所存在的问题，本文所要设计的危化品运输车监测与预警系统所要达到的目标是监测所运输的危化品的状态和危化品运输车车辆本身的状态，同时将监测到的信号进行处理分析，显示给车辆的操作人员并且在出现状况时进行报警提醒操作人员采取相关操作。
该系统主要功能包括：车辆行驶状态的监测，如车速、侧倾角等。由于许多危化品运输车的事故都是由车辆的超速或侧翻所造成的，所以系统将运输车的行驶速度与侧倾角列入了监测因素之中。危化品在运输过程中的状态监测，如温度、压力等。除了某些特殊性质的危化品之外，温度和压力是大多数危化品所需要监测的两个因素。温度的过高或者过低、压力的异常是导致危化品在道路运输时泄露甚至爆炸的主要原因。车辆或者危化品状态达到危险值时做出预警。有些事故可能发生的很突然，像运输车辆碰撞后所运输的易燃易爆物品直接爆炸，此时驾驶人员或操作人员接受到报警也来不及反应，但大多是事故如果操作人员能够提前收到危化品状态异常的报警，悲剧是可以避免的。所以本系统在对车速、车辆侧倾角和危化品温度与压力监测的基础上设置监测值异常的报警功能，从而达到更好的确保危化品在道路运输过程中的目的。
目 录
1 引言 1
1．1 危化品运输安全保护系统的国内外研究现状 1
1．2 本文的主要工作 2
2 系统总体设计 2
2．1 危险品运输存在的问题 2
2．2 系统功能需求 2
2．3 监测参数定义 3
2．4 系统方案设计 3
3 系统硬件选型与设计 4
3．1 主芯片模块 4
3．2 数据采集模块 6
3．3 数据显示模块 9
3．4 预警模块 9
4 系统软件设计 9
4．1 数据采集 10
4．2 显示模块软件设计 17
4．3 预警模块软件设计 18
5 Protues仿真 19
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
附录 25
1 引言
近年来随着国家市场化改革的加强，对外开放程度的加大，经济结构的调整改革，我国工业化速度大大加快。在这样的一个大背景下，我国的化工产业也得到了很大的发展。进而工业对危化品的需求量日益激增。据统计，我国每年用于生产、生活的危险化学物品超过 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
2 亿吨，而大部分危化品的产地和工厂地往往位于不同地区，有的甚至距离遥远，因而需要长短途的输送与储存。此外，危化品运输车所运输的各种危化品具有许多危险特性，例如易燃、易爆、腐蚀等。在运输过程中一旦出现交通事故，轻则会对事故地点环境造成破坏，影响正常交通秩序；重则会引起爆炸、毒性物扩散等严重情况，对人员 生命造和生态环境造成严重威胁。面对危化品如此庞大的运输量和严重的事故后果，保障危化品的道路运输安全等问题显得尤为重要。
基于以上危化品道路运输的背景，本文尝试构建一套集危化品、运输车辆状态监测和紧急情况预警的系统。
1．1 危化品运输安全保护系统的国内外研究现状
国外发达国家的工业化进程较早，因此在危化品运输和管理方面有较多的经验。在欧美国家，危险品监测系统的研究从上个世纪已经开始了，发达国家在危化品运输安全的许多方面都已经投入了大量的资源，危化品运输的安全保障措施也已经达到较高水平[1]。目前欧美已经在研究，运用能够车载的小型智能终端结合车辆自身的控制系统、各类传感器、无线通讯和GPS与GIS地理信息系统等技术，试图实现在道路运输过程中对危化品和运输车进行全方位的状态监测、危险情况预知与报警和自动及时的采取防护补救措施[2]。
在国内，由于危化品本身化学性质的的不同，使它的危险性贯穿于其工厂的生产、载具的运输和仓库的存储等全流程，再考虑到危化品运输过程中存在这各种非确定因素的影响，并且对运输的容器与载具有较高要求，使得危化品运输的事故的发生率难以降低。所以就我国目前的现状，确保危险品运输的安全是一项挑战。虽说近年来，国内对于危化品运输研究的重视程度有所提高，且也制定了相关法律。但由于监督执法力度不够，管理方式和技术手段落后，危化品运输车辆经常因为超限超载、违规驾驶等现象引起一系列的交通事故，对人民生命、财产造成了巨大损失[3]。
1．2 本文的主要工作
本文首先主要了解危化品在道路运输过程中出现过或者可能出现的问题，如近几年危化品道路运输主要发生的事故类型与原因。然后根据事故的类型与原因找出问题的主要影响参数，如对危化品温度过高或者压力过大引起爆炸、运输车姿态异常或车速过快造成车祸侧翻。分析确定因素后设计系统对它们进行监测，并在其系统功能需求的基础上设计相关的模块，选择相对应的硬件。之后对功能不同的各个模块设计相应软件，实现监测数据的处理、传输与运输车出现异常时的预警。
2 系统总体设计
2．1 危险品运输存在的问题
危险品道路运输现阶段事故仍然频发。运输过程中人员的操作失误、管理不当、车辆故障或运输装备容器有缺陷，还有道路本身的路况问题，任何一个环节出现一点偏差都可能造成危化品运输车的事故。装有易燃、易爆、或者剧毒、强腐蚀性的危化品运输车对于运输路线沿途的居民和其他人员本身就是一个巨大的潜在危险。一旦发生事故轻则会对事故地点环境造成破坏，影响正常交通秩序；重则会引起爆炸、毒性物扩散等严重情况，对人员生命造和生态环境造成严重威胁。
目前，危化品道路运输的事故总结下来有以下几种较为常见的问题。危化品的压力、温度没有监测，导致危化品由于高压或者高温泄露燃烧甚至爆炸；危化品运输车的速度没有监测，测速过快导致出现紧急情况司机来不及做出反应造成事故；危化品运输车的侧倾角没有监控，导致车辆有侧倾倾向时没能及时处理，车辆翻倒等。
2．2 系统功能需求
根据目前危化品道路运输所存在的问题，本文所要设计的危化品运输车监测与预警系统所要达到的目标是监测所运输的危化品的状态和危化品运输车车辆本身的状态，同时将监测到的信号进行处理分析，显示给车辆的操作人员并且在出现状况时进行报警提醒操作人员采取相关操作。
该系统主要功能包括：车辆行驶状态的监测，如车速、侧倾角等。由于许多危化品运输车的事故都是由车辆的超速或侧翻所造成的，所以系统将运输车的行驶速度与侧倾角列入了监测因素之中。危化品在运输过程中的状态监测，如温度、压力等。除了某些特殊性质的危化品之外，温度和压力是大多数危化品所需要监测的两个因素。温度的过高或者过低、压力的异常是导致危化品在道路运输时泄露甚至爆炸的主要原因。车辆或者危化品状态达到危险值时做出预警。有些事故可能发生的很突然，像运输车辆碰撞后所运输的易燃易爆物品直接爆炸，此时驾驶人员或操作人员接受到报警也来不及反应，但大多是事故如果操作人员能够提前收到危化品状态异常的报警，悲剧是可以避免的。所以本系统在对车速、车辆侧倾角和危化品温度与压力监测的基础上设置监测值异常的报警功能，从而达到更好的确保危化品在道路运输过程中的目的。
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