基于北斗定位系統(tǒng)的車輛燃油監(jiān)測報警系統(tǒng)

引言

隨著市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展，汽車運輸已經(jīng)成為貨物運輸過程中不可或缺的一部分。很多貨車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，這時很多司機會選擇找地方停車休息，而有一些不法分子則借此機會利用司機在車上休息的時間偷竊貨車油箱中的燃油，不僅給司機帶來了經(jīng)濟上的損失，而且會導(dǎo)致車輛缺少燃油而無法行駛。

本文基于北斗定位系統(tǒng)設(shè)計了一種車輛燃油監(jiān)測報警系統(tǒng)，其主要功能是，當車輛油箱中的燃油被盜時主動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(tǒng)可以定位車輛當前的位置，為運輸公司或者車主提供位置查詢和行駛軌跡查詢。

1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

車輛燃油監(jiān)測報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，該系統(tǒng)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。電源變換電路將車載蓄電池的電源轉(zhuǎn)變成單片機所需的5 V電源;北斗定位模塊提供車輛的定位信息和行駛速度;燃油液位傳感器用來檢測油箱液位變化;車載報警器是安裝在駕駛室內(nèi)的報警設(shè)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，在車輛行駛中，可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器發(fā)送車輛的當前定位和行駛速度。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 單片機選擇及電源電路設(shè)計

該系統(tǒng)的北斗定位模塊和GSM報警模塊都需要串行接口，而車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(yīng)該至少具有兩個串口和片內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器。本系統(tǒng)中選擇宏晶科技公司生產(chǎn)的STC15F2K61S2，該單片機片內(nèi)有10位8通道A/D轉(zhuǎn)換器、兩個獨立串行口，可以對內(nèi)部的Flash存儲器在系統(tǒng)編程，且抗干擾能力強。圖2是該系統(tǒng)的單片機及電源部分原理圖。

為了適用12 V及24 V蓄電池的汽車需要，本系統(tǒng)中使用LM2576—5.0設(shè)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(tǒng)是我國自主研發(fā)的新一代導(dǎo)航定位系統(tǒng)，本系統(tǒng)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語句、GSV語句、VTG語句，默認波特率設(shè)置是“9600，N，8，1”。其電路原理如圖3所示。

2.3 燃油箱液位監(jiān)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(zhuǎn)換為0～190 Ω的電阻。因此，只需要給傳感器施加一個恒流源，就可以將該電阻信號轉(zhuǎn)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(shè)計的燃油液位監(jiān)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(shè)計

系統(tǒng)中GSM報警器有3個任務(wù)：

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

②當油箱位出現(xiàn)異常時向指定手機發(fā)送報警短信并撥打電話;

③當駕駛室的緊急報警按鈕按下時，撥打報警電話，并發(fā)送定位短信。

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

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

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

3.1 系統(tǒng)主程序

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

3.2 發(fā)送短信及撥打電話程序

單片機通過串行口向GSM模塊發(fā)送AT指令可以實現(xiàn)收發(fā)短信和撥打電話。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總長度(即所發(fā)送內(nèi)容的總長度)時，需要將信息頭和接收短信的號碼包含在內(nèi)，兩位十六進制碼算一位長度。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(nèi)容包含：

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

◆91號碼類型，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)送短信時不必每次都設(shè)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(jié)不計入CMGS指令中的信息長度。下面的信息則是程序中包含的內(nèi)容。

11 發(fā)送參數(shù)(TP—MTI/VFP)無需改變。

00 消息基準值(TP—MR)，不改變。

0D 目標手機號碼的長度，不包括91，不包括補加的F。

91 號碼類型，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類型，點到點方式。

08 信息內(nèi)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。

0C 信息長度，即后面短信內(nèi)容的字節(jié)數(shù)(每兩個字符為一字節(jié))。計算公式為：字數(shù)×2。

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

3.3 燃油監(jiān)測程序

對油箱內(nèi)燃油的監(jiān)測采用定時采樣的方法，采樣時間間隔為30s。當本次采樣與上次采樣值之間的差值超過設(shè)定的界限時，就可以認為燃油的使用出現(xiàn)了異常。為了防止出現(xiàn)誤報警，系統(tǒng)中采用算術(shù)平均值濾波的方法，即在1 s內(nèi)連續(xù)進行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(jié)語

經(jīng)過調(diào)試，基于北斗定位系統(tǒng)設(shè)計的車輛燃油監(jiān)測報警系統(tǒng)，實現(xiàn)了車輛燃油監(jiān)控、緊急報警、車輛定位和行駛狀態(tài)監(jiān)控等功能，目前在大型貨車的應(yīng)用中取得了很好的效果。實際測試表明，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，具有很好的市場前景。