液罐车车载监控器设计(附件)
现代工业发展迅猛，对作为工业加工原料、生产燃料的液体化学品的需求量越来越大，然而这类化学产品通常是易燃易爆的，再加上罐车又易受到冲击，车外温度的变化也会引起罐车内压力的变化。所以，罐车较易发生意外，而一旦发生意外，将对途中及周围人员造成非常严重的伤害。因此，在罐体运输途中对罐体内化学品状态包括温度、湿度、泄露浓度以及车辆倾角、位置进行监控就显得尤为重要。本课题目的是在查阅国内外文献的基础上，分析车载监控器的的结构及工作原理，利用无线传感器网络技术，在元件选型后，通过MPU-6050传感器测量车辆姿态、MQ-2测量气体泄漏浓度、SHT11传感器测量车内温湿度。最后绘制出基本原理图，以及生成PCB板。关键词 液罐车 监控系统 危险品参数
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究内容 1
2 监控方案总体设计 2
2.1 监测方案设计 2
2.2 主控芯片选择 3
2.3 车辆姿态检测 4
2.4 温湿度传感器 5
2.5 气体泄漏浓度传感器 6
2.6 车辆定位装置 7
2.7 ZigBee 无线通信技术 8
2.8 3G技术通信 9
3 原理图绘制 10
3.1 绘制软件选择 10
3.2 设计原理图 10
3.2 PCB板的制作 17
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1 绪论
研究背景
我国是世界上液罐车生产和运输的大国，现在已运输过的危险品有一百多种，因为危险品具有易燃易爆易腐蚀的特点，所以在运送、存储和装卸上具有重大安全隐患，若处理不当，非常容易发生火灾、爆炸、腐蚀等危险情况，会对周边居民和环境，造成极端严重的损伤。例如，在05年，一辆装满液态氯气危险品的液罐车发生碰撞事故，结果导致28人死亡，300多人受伤住院，大量家禽死亡，环境大面积破坏，财产损失高达数千万元，因此，对液罐车进行车载装置监控迫在眉睫[1]。
发达国家在危险品运输方面发展较早，又由于美国免费开放 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
GPS，移动通信技术和传感器技术的发展，在目前，发达国家在车辆监控上的相关技术已越来越成熟。在定位方面，美国开始采用33颗高轨道卫星组成卫星网，不再使用原有的24颗轨道卫星，使定位精度和信号强度都有了实质的进步。而移动通信也开始由3G转向4G，可以更加顺畅地在运输车辆和监控中心进行信息交汇，传递危险品的实时参数以及监控视频。美国的华瑞公司对液化石油等易燃易爆气体，设计了先进的气体检测的传感器，可在各种环境对气体进行测试。
相对于国外，我国的危险品监控还很不成熟，尽管出台了相关法规，目前的研究还是主要针对于车辆运行位置，以及驾驶员的操作，以防止偷油、漏油，但是这些并没有做到对危险品本身状态信息进行全方位的监控预警，而且，发生事故时也只能通过高频电话进行联系，远程中心并不能得到实时的信息，延误了减少损失的时间，所以在今后的研究中，应加强各方面技术的融合，可以采用3G通信技术、传感器无线网络技术以及定位技术，设计出一套可用于保障危险品运输安全的系统。
1.2 研究内容
本论文的任务是设计出能够实时对液罐车的的温度、湿度、泄露浓度等信息进行采集，以保证化学品的安全，并能适时掌握液罐车的速度、位置、车身倾角等信息的一种方案。此方案主要运用目前的先进技术—传感器及无线技术，以及为了系统完整性而说明的的3G通讯技术和定位技术。
2 监控方案总体设计
2.1 监测方案设计
该监控系统设计方案是用来实现对液罐车车辆运行参数：车速、倾角，以及罐体内危险品本身的温度、湿度、气体泄漏浓度进行监测，方便驾驶员随时掌握车辆及危险品现有状态，并向远程监控中心传递信息，在远程中心会显示车速、车的位置等信息，以便远程人员进行监控，一旦有异常状况发生，系统会将此数据储存于本地计算机，同时由车载计算机机进行处理计算，同时将此信息传至远程监控中心，监控中心可根据车辆运行状况，进行有针对的指导或者营救，并且系统储存的各参数信息，可以用来事后追责。
该系统由三大部分组成，实现其监测功能，分别是传感器及无线技术、车载计算机软件部分和远程通信部分，可用来对液罐车辆进行妥善管理和实时监控[4]。其中重点论述传感器及无线技术，对另外两部分只进行必要的说明。
2.1.1 传感器及无线技术
传感器是人类感官功能的延伸，可以将被测物题的物理量信息通过一定规律转换为电信号，供计算机识别，由于温湿度变化对大部分危险品都有影响，温度过高可能引起爆炸，危险气体泄漏的话，可能会造成中毒、腐蚀，车辆运行不平稳，转角过大对危险品也有很大影响，所以，综合考虑下，该系统应有车身姿态传感器、罐车内部温湿度传感器、危险气体泄漏浓度传感器，以得到车身倾角，车辆内部的温湿度，气体是否泄漏等关键信息。又因为ZigBee耗能少、成本小，
并以无线方式通信，所以传感器与车载计算机之间的数据传输是利用ZigBee技术实现的。
对于传感器的安装，温湿度传感器可以安装在车厢内部或者罐体上，姿态传感器安装于底盘位置，并且要紧贴不脱落，气体泄漏浓度传感器可以安装在罐体进气口或者车厢内部。
2.1.2 远程通信部分
实现将车载终端处理好的车辆各项参数，顺畅准确地，通过3G通信模块，传送给远程监控中心的功能。传送之后通过分屏显示车辆参数、定位信息、行驶路径，这样可使远程人员可对运输车进行实时监管，方便救援和联系，还可以储存信息，方便事后认清责任。 2.1.3 车载计算机软件部分
接收各传感器预处理后的信号，进行分析处理，还能存储数据，以便事后追责，以及发送信号给驾驶员，通过3G通信将车辆各项参数传送至远程监控中心。
2.1.4 小结
整个车载监控系统是先由各传感器测量车辆及危险品各参数，得到的参数信息再以数字信号的形式，利用无线技术传送到车载计算机，由车载计算机分析处理后，将车辆姿态、罐体温湿度、泄漏浓度等信息显示在终端上以及必要时报警，最后通过3G通信技术发送至远程监控中心，供远程监管。过程如图2.1所示。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究内容 1
2 监控方案总体设计 2
2.1 监测方案设计 2
2.2 主控芯片选择 3
2.3 车辆姿态检测 4
2.4 温湿度传感器 5
2.5 气体泄漏浓度传感器 6
2.6 车辆定位装置 7
2.7 ZigBee 无线通信技术 8
2.8 3G技术通信 9
3 原理图绘制 10
3.1 绘制软件选择 10
3.2 设计原理图 10
3.2 PCB板的制作 17
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1 绪论
研究背景
我国是世界上液罐车生产和运输的大国，现在已运输过的危险品有一百多种，因为危险品具有易燃易爆易腐蚀的特点，所以在运送、存储和装卸上具有重大安全隐患，若处理不当，非常容易发生火灾、爆炸、腐蚀等危险情况，会对周边居民和环境，造成极端严重的损伤。例如，在05年，一辆装满液态氯气危险品的液罐车发生碰撞事故，结果导致28人死亡，300多人受伤住院，大量家禽死亡，环境大面积破坏，财产损失高达数千万元，因此，对液罐车进行车载装置监控迫在眉睫[1]。
发达国家在危险品运输方面发展较早，又由于美国免费开放 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
GPS，移动通信技术和传感器技术的发展，在目前，发达国家在车辆监控上的相关技术已越来越成熟。在定位方面，美国开始采用33颗高轨道卫星组成卫星网，不再使用原有的24颗轨道卫星，使定位精度和信号强度都有了实质的进步。而移动通信也开始由3G转向4G，可以更加顺畅地在运输车辆和监控中心进行信息交汇，传递危险品的实时参数以及监控视频。美国的华瑞公司对液化石油等易燃易爆气体，设计了先进的气体检测的传感器，可在各种环境对气体进行测试。
相对于国外，我国的危险品监控还很不成熟，尽管出台了相关法规，目前的研究还是主要针对于车辆运行位置，以及驾驶员的操作，以防止偷油、漏油，但是这些并没有做到对危险品本身状态信息进行全方位的监控预警，而且，发生事故时也只能通过高频电话进行联系，远程中心并不能得到实时的信息，延误了减少损失的时间，所以在今后的研究中，应加强各方面技术的融合，可以采用3G通信技术、传感器无线网络技术以及定位技术，设计出一套可用于保障危险品运输安全的系统。
1.2 研究内容
本论文的任务是设计出能够实时对液罐车的的温度、湿度、泄露浓度等信息进行采集，以保证化学品的安全，并能适时掌握液罐车的速度、位置、车身倾角等信息的一种方案。此方案主要运用目前的先进技术—传感器及无线技术，以及为了系统完整性而说明的的3G通讯技术和定位技术。
2 监控方案总体设计
2.1 监测方案设计
该监控系统设计方案是用来实现对液罐车车辆运行参数：车速、倾角，以及罐体内危险品本身的温度、湿度、气体泄漏浓度进行监测，方便驾驶员随时掌握车辆及危险品现有状态，并向远程监控中心传递信息，在远程中心会显示车速、车的位置等信息，以便远程人员进行监控，一旦有异常状况发生，系统会将此数据储存于本地计算机，同时由车载计算机机进行处理计算，同时将此信息传至远程监控中心，监控中心可根据车辆运行状况，进行有针对的指导或者营救，并且系统储存的各参数信息，可以用来事后追责。
该系统由三大部分组成，实现其监测功能，分别是传感器及无线技术、车载计算机软件部分和远程通信部分，可用来对液罐车辆进行妥善管理和实时监控[4]。其中重点论述传感器及无线技术，对另外两部分只进行必要的说明。
2.1.1 传感器及无线技术
传感器是人类感官功能的延伸，可以将被测物题的物理量信息通过一定规律转换为电信号，供计算机识别，由于温湿度变化对大部分危险品都有影响，温度过高可能引起爆炸，危险气体泄漏的话，可能会造成中毒、腐蚀，车辆运行不平稳，转角过大对危险品也有很大影响，所以，综合考虑下，该系统应有车身姿态传感器、罐车内部温湿度传感器、危险气体泄漏浓度传感器，以得到车身倾角，车辆内部的温湿度，气体是否泄漏等关键信息。又因为ZigBee耗能少、成本小，
并以无线方式通信，所以传感器与车载计算机之间的数据传输是利用ZigBee技术实现的。
对于传感器的安装，温湿度传感器可以安装在车厢内部或者罐体上，姿态传感器安装于底盘位置，并且要紧贴不脱落，气体泄漏浓度传感器可以安装在罐体进气口或者车厢内部。
2.1.2 远程通信部分
实现将车载终端处理好的车辆各项参数，顺畅准确地，通过3G通信模块，传送给远程监控中心的功能。传送之后通过分屏显示车辆参数、定位信息、行驶路径，这样可使远程人员可对运输车进行实时监管，方便救援和联系，还可以储存信息，方便事后认清责任。 2.1.3 车载计算机软件部分
接收各传感器预处理后的信号，进行分析处理，还能存储数据，以便事后追责，以及发送信号给驾驶员，通过3G通信将车辆各项参数传送至远程监控中心。
2.1.4 小结
整个车载监控系统是先由各传感器测量车辆及危险品各参数，得到的参数信息再以数字信号的形式，利用无线技术传送到车载计算机，由车载计算机分析处理后，将车辆姿态、罐体温湿度、泄漏浓度等信息显示在终端上以及必要时报警，最后通过3G通信技术发送至远程监控中心，供远程监管。过程如图2.1所示。
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