基于北斗定位系統的車(chē)輛燃油監測報警系統

引言

隨著(zhù)市場(chǎng)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，汽車(chē)運輸已經(jīng)成為貨物運輸過(guò)程中不可或缺的一部分。很多貨車(chē)公司為了獲得更多的經(jīng)濟利益，通常采用雙司機倒班制，也就是司機輪流歇班，保證車(chē)輛一直在路上行駛。但是也有一些特殊情況，例如大霧天氣高速公路封閉，這時(shí)很多司機會(huì )選擇找地方停車(chē)休息，而有一些不法分子則借此機會(huì )利用司機在車(chē)上休息的時(shí)間偷竊貨車(chē)油箱中的燃油，不僅給司機帶來(lái)了經(jīng)濟上的損失，而且會(huì )導致車(chē)輛缺少燃油而無(wú)法行駛。

本文基于北斗定位系統設計了一種車(chē)輛燃油監測報警系統，其主要功能是，當車(chē)輛油箱中的燃油被盜時(shí)主動(dòng)向運輸公司或司機發(fā)送報警信息。以引起司機的注意。北斗定位系統可以定位車(chē)輛當前的位置，為運輸公司或者車(chē)主提供位置查詢(xún)和行駛軌跡查詢(xún)。

1 系統組成結構

車(chē)輛燃油監測報警系統的結構框圖如圖1所示，該系統主要由電源變換電路、緊急報警按鈕、北斗定位模塊、燃油液位傳感器以及報警器組成。電源變換電路將車(chē)載蓄電池的電源轉變成單片機所需的5 V電源;北斗定位模塊提供車(chē)輛的定位信息和行駛速度;燃油液位傳感器用來(lái)檢測油箱液位變化;車(chē)載報警器是安裝在駕駛室內的報警設備，可以給司機發(fā)出警告信號;GSM報警器是在檢測到油箱液位異常后給指定號碼發(fā)送報警信息。另外，在車(chē)輛行駛中，可以通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )向服務(wù)器發(fā)送車(chē)輛的當前定位和行駛速度。

2 系統硬件設計

2.1 單片機選擇及電源電路設計

該系統的北斗定位模塊和GSM報警模塊都需要串行接口，而車(chē)載的液位傳感器通常都采用模擬接口，因此選擇的單片機應該至少具有兩個(gè)串口和片內的A/D轉換器。本系統中選擇宏晶科技公司生產(chǎn)的STC15F2K61S2，該單片機片內有10位8通道A/D轉換器、兩個(gè)獨立串行口，可以對內部的Flash存儲器在系統編程，且抗干擾能力強。圖2是該系統的單片機及電源部分原理圖。

為了適用12 V及24 V蓄電池的汽車(chē)需要，本系統中使用LM2576—5.0設計了寬電壓輸入的電源電路，該電路可以在8～36 V電源電壓范圍下正常工作，輸出電流高達3 A。

2.2 北斗定位模塊

北斗定位系統是我國自主研發(fā)的新一代導航定位系統，本系統中選用BD-126北斗/GPS雙模定位芯片。該芯片能在北斗定位和GPS定位兩種模式下自由切換，從而最大程度上保證定位的可靠性，其對外輸出信號為GGA語(yǔ)句、GSV語(yǔ)句、VTG語(yǔ)句，默認波特率設置是“9600，N，8，1”。其電路原理如圖3所示。

2.3 燃油箱液位監測電路

選用的液位傳感器型號為S3-E225，該傳感器將油箱液位轉換為0～190 Ω的電阻。因此，只需要給傳感器施加一個(gè)恒流源，就可以將該電阻信號轉換成電壓信號。由于單片機使用5 V電壓供電，因此恒流源的輸出電流I
?？紤]到恒流源電流大小與成本，選用LM317設計的燃油液位監測電路如圖4所示。圖中R11為液位傳感器，R10=
，選用R10=47 Ω即可。

2.4 GSM報警器設計

系統中GSM報警器有3個(gè)任務(wù)：

①通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )向遠程的服務(wù)器發(fā)送車(chē)輛定位信息和行駛速度信息;

②當油箱位出現異常時(shí)向指定手機發(fā)送報警短信并撥打電話(huà);

③當駕駛室的緊急報警按鈕按下時(shí)，撥打報警電話(huà)，并發(fā)送定位短信。

基于需要，選用GSM模塊的型號為SIM900A。設計中通過(guò)單片機的串行口與模塊相連接，通過(guò)相應的AT指令完成短信與撥打電話(huà)的操作。SIM900A電路原理圖如圖5所示。

3 系統軟件設計

該系統從功能上可以分為油箱燃油監測與報警、車(chē)輛位置及速度監控、緊急報警等功能。根據功能將程序分為主程序、發(fā)送短信及撥打電話(huà)程序、燃油監測程序以及緊急情況下的中斷程序等子程序。

3.1 系統主程序

系統主程序主要完成燃油液位監測、發(fā)現異常后報警、車(chē)輛位置和速度接收，以及按一定時(shí)間間隔向服務(wù)器發(fā)送等功能，其程序流程如圖6所示。

3.2 發(fā)送短信及撥打電話(huà)程序

單片機通過(guò)串行口向GSM模塊發(fā)送AT指令可以實(shí)現收發(fā)短信和撥打電話(huà)。其發(fā)送短信的流程圖如圖7所示。

其C51程序為：

需要注意的是，在計算PDU總長(cháng)度(即所發(fā)送內容的總長(cháng)度)時(shí)，需要將信息頭和接收短信的號碼包含在內，兩位十六進(jìn)制碼算一位長(cháng)度。以上述程序為例，向手機號1506335 4891發(fā)送的信息為“油箱液位異常”，其完整的內容包含：

◆08短信中心號碼長(cháng)度(字節)，包括第2段(91)和第3段(7字節)。

◆91號碼類(lèi)型，91表示號碼帶國家編碼，中國是86。

◆683108501305F0短信中心號碼為13800531500。

以上信息在發(fā)送短信時(shí)不必每次都設置短信中心號碼，因此可以在發(fā)送中用00代替，并且該字節不計入CMGS指令中的信息長(cháng)度。下面的信息則是程序中包含的內容。

11 發(fā)送參數(TP—MTI/VFP)無(wú)需改變。

00 消息基準值(TP—MR)，不改變。

0D 目標手機號碼的長(cháng)度，不包括91，不包括補加的F。

91 號碼類(lèi)型，91表示號碼帶國家編碼，中國是86。

685160334598F1 目標號碼為8615063354891。

00 協(xié)議標識，00表示普通GSM類(lèi)型，點(diǎn)到點(diǎn)方式。

08 信息內容使用的編碼，UCS2(16位)編碼，(Unicode)格式。

A7 短信有效期，00表示5分鐘，A7表示24小時(shí)。

0C 信息長(cháng)度，即后面短信內容的字節數(每?jì)蓚€(gè)字符為一字節)。計算公式為：字數×2。

6CB9 7BB1 6DB2 4F4D 5F02 5E38 短信內容(Unicode碼)。

3.3 燃油監測程序

對油箱內燃油的監測采用定時(shí)采樣的方法，采樣時(shí)間間隔為30s。當本次采樣與上次采樣值之間的差值超過(guò)設定的界限時(shí)，就可以認為燃油的使用出現了異常。為了防止出現誤報警，系統中采用算術(shù)平均值濾波的方法，即在1 s內連續進(jìn)行32次采樣，然后求其平均值，將求得的平均值作為本次的液位值。

結語(yǔ)

經(jīng)過(guò)調試，基于北斗定位系統設計的車(chē)輛燃油監測報警系統，實(shí)現了車(chē)輛燃油監控、緊急報警、車(chē)輛定位和行駛狀態(tài)監控等功能，目前在大型貨車(chē)的應用中取得了很好的效果。實(shí)際測試表明，該系統工作穩定可靠，具有很好的市場(chǎng)前景。