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摘要:

闡述了車軸燃油監(jiān)控系統(tǒng)的研究背景及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)框架，介紹了國(guó)內(nèi)外車輛安全監(jiān)控管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀。論述了車輛燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)采用的技術(shù)、設(shè)計(jì)架構(gòu)以及數(shù)據(jù)采集特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞:

車輛燃油;監(jiān)控管理系統(tǒng);設(shè)計(jì)架構(gòu);數(shù)據(jù)采集

車輛在現(xiàn)代化的物流體系中具有非常重要的作用。由于電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的集成，使得車輛自動(dòng)代化程度越來(lái)越高，安全隱患也就越大。電子線路自身存在的隱患，加上汽車本身的燃油隱患，如果使用、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，都會(huì)發(fā)生意外，存在一定的火災(zāi)隱患。近年來(lái)由于車輛的自燃原因，出現(xiàn)的傷亡事故屢見(jiàn)不鮮。通過(guò)對(duì)車輛燃油系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控，在突發(fā)事件快要發(fā)生時(shí)，對(duì)車輛進(jìn)行斷電、斷油等有效的預(yù)防措施，可以預(yù)防車輛火災(zāi)事故的發(fā)生，具有很強(qiáng)的實(shí)效性。

1研究背景及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)框架

1.1研究背景一份權(quán)威調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)每年至少有上百起車輛自燃事件發(fā)生。2011年7月28日，一名車主在青島市海邊的沙地上玩耍，突然從車內(nèi)傳出一股燒焦的味道，接著車輛底部開(kāi)始冒煙，轉(zhuǎn)眼間火苗竄起，車輛在5min之內(nèi)就燒成火海，成了一堆廢鐵。2012年8月22日下午，上海市一小區(qū)地下停車場(chǎng)內(nèi)，一輛停放的寶馬轎車突然發(fā)生燃燒，幸虧發(fā)現(xiàn)及時(shí)并進(jìn)行了有效撲救，但是兩側(cè)車窗玻璃在烈火中被燒化，車體嚴(yán)重受損。2013年8月9日，浙江省杭州市的張先生在寶馬車?yán)镄菹r(shí)，車子突然自燃，沒(méi)幾分鐘就燒成了只剩一副車架。同年9月，在深圳市區(qū)一路段，一輛黑色奧迪車行車途中突然冒煙起火，車主一家3口人被迫棄車逃命，奧迪車隨后在高溫燃燒中爆炸……。上述的例子在近年來(lái)舉不勝舉，汽車自燃已經(jīng)極大的威脅到了人民的生命財(cái)產(chǎn)安全［1］。汽車的自燃由有很多原因引起，但是相當(dāng)大的一部分是由于汽油的揮發(fā)、泄露，遇到高溫或者火花產(chǎn)生的。以最易發(fā)生自燃的汽油車為例，由于汽油本身具有很高的揮發(fā)性，而且隨著溫度的上升，其揮發(fā)能力不斷增強(qiáng)。針對(duì)汽油的這一特性，汽車廠家都會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)安裝一個(gè)碳罐來(lái)對(duì)汽油的揮發(fā)物進(jìn)行吸附。在正常情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的碳罐對(duì)汽油揮發(fā)物的吸附，可以保證行車途中的安全和發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作，可是一旦氣溫過(guò)高，碳罐可吸附的揮發(fā)物達(dá)到飽和時(shí)，碳罐就失去了繼續(xù)吸附揮發(fā)物的能力，汽油揮發(fā)物就可能從油箱中溢出，彌漫到發(fā)動(dòng)機(jī)的外面。由于汽油燃點(diǎn)相對(duì)較低，遇到高溫，或者點(diǎn)火系統(tǒng)的火花，就會(huì)瞬間燃燒，嚴(yán)重的甚至?xí)a(chǎn)生爆炸。根據(jù)近年來(lái)車輛的使用情況，及存在的火災(zāi)隱患，開(kāi)發(fā)出一套燃油監(jiān)控系統(tǒng)是迫在眉睫課題。

1.2開(kāi)發(fā)框架車輛燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)，是以開(kāi)放、先進(jìn)的Intranet/Web技術(shù)為核心構(gòu)建的新一代信息處理集成系統(tǒng)。以車輛燃油監(jiān)控、數(shù)據(jù)應(yīng)用、曲線分析三大模塊為核心，采用Java+Oracle技術(shù)構(gòu)建有效平臺(tái)設(shè)計(jì)的。其設(shè)計(jì)目標(biāo)如下:(1)車輛燃油監(jiān)控。每日車輛加油量、用油量、初始油量、異常損耗量的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、記錄、存儲(chǔ)等。(2)車輛實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)查詢。車輛每分鐘運(yùn)行的時(shí)間、速度、油量、行駛里程數(shù)據(jù)查詢。(3)數(shù)據(jù)應(yīng)用。按車型、車隊(duì)、線路、時(shí)間段，提供統(tǒng)計(jì)、分析、存儲(chǔ)、打印功能。(4)曲線分析。直觀顯示車輛的油量變化情況、車速情況。燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)，整體采用B/S體系架構(gòu)，對(duì)車輛燃油進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2國(guó)內(nèi)外車輛安全監(jiān)控管理系統(tǒng)現(xiàn)狀

車輛的安全監(jiān)控、合理調(diào)管是保證人身安全，提高工作效率的重要措施。不僅可以應(yīng)用于客運(yùn)、貨運(yùn)，通過(guò)車輛管理系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，可以實(shí)時(shí)查詢車輛所在的位置，車輛運(yùn)行的安全狀況，保證車輛的安全運(yùn)行、人員的安全。同時(shí)還可以應(yīng)用于應(yīng)急部門(mén)，通過(guò)對(duì)車輛內(nèi)部的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在事故發(fā)生時(shí)對(duì)車輛進(jìn)行強(qiáng)行的斷油、斷電，維護(hù)公共安全［1-2］。現(xiàn)代化的車輛監(jiān)控系統(tǒng)是集通信、導(dǎo)航、控制、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代信息技術(shù)于一體的控制系統(tǒng)。不僅僅是監(jiān)控單一的對(duì)象，應(yīng)該是對(duì)整個(gè)的交通運(yùn)輸領(lǐng)域進(jìn)行立體化、實(shí)時(shí)性、精確性的監(jiān)控，是一種實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合管理系統(tǒng)。是GPS，GIS和GPRS無(wú)線通信三個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的完美結(jié)合:①GPS全球定位技術(shù)可以全天候、高精度、迅速的定位車輛;②GIS負(fù)責(zé)對(duì)地理數(shù)據(jù)的管理和顯示;③GPRS通信技術(shù)則可以快速的接入網(wǎng)絡(luò)帶寬，與互聯(lián)網(wǎng)無(wú)縫結(jié)合。

2.1國(guó)外監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)的發(fā)展起始于20世紀(jì)50年代，歐美等國(guó)家和地區(qū)大力發(fā)展現(xiàn)代化的軍事通信技術(shù)，并不斷開(kāi)發(fā)出適用于民用的系統(tǒng)，LORAN，OMEGA等陸地?zé)o線導(dǎo)航系統(tǒng)開(kāi)始問(wèn)世。基于無(wú)線導(dǎo)航系統(tǒng)的精確定位技術(shù)，美國(guó)開(kāi)始嘗試為車輛監(jiān)控提供服務(wù)，美國(guó)的RobertL．French公司在1975年開(kāi)發(fā)出用于投遞報(bào)紙的自動(dòng)車輛路線管理系統(tǒng)，是最早的車輛監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，具有劃時(shí)代的意義。到了20世紀(jì)80年代，LORANC自動(dòng)車輛定位技術(shù)的成熟，才使精確定位進(jìn)入實(shí)用階段。20世紀(jì)90年代，GPS全球定位技術(shù)的全面發(fā)展和使用，由于設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、精度高等優(yōu)點(diǎn)，因此在車輛定位領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用，車輛監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。目前融合了GPS定位技術(shù)、先進(jìn)信息處理技術(shù)等高端科技的車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)已進(jìn)入大規(guī)模實(shí)用階段，各國(guó)政府和工業(yè)集團(tuán)紛紛提出了各自的實(shí)施方案，并斥巨資進(jìn)行研制。美國(guó)在2009年提出的“智能車輛高速公路系統(tǒng)(IVHS)”的戰(zhàn)略計(jì)劃，將車輛的識(shí)別、定位、通信、交通監(jiān)視、信息處理等融為一體，實(shí)現(xiàn)所有車輛的管理、路線指導(dǎo)、交通信息服務(wù)、自動(dòng)路邊安全檢查、駕駛咨詢、個(gè)人安全救護(hù)、旅行信息查詢等28項(xiàng)服務(wù)功能。歐洲在2010年提出的DRIVE(DedicatedRoadInfrastructureforVehicleSafetyinEurope)計(jì)劃研究，同樣是功能異常強(qiáng)大，包含了72項(xiàng)全覆蓋服務(wù)功能。隨著這種實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)越來(lái)越智能化、實(shí)時(shí)性，說(shuō)明國(guó)際上越來(lái)越重視對(duì)車輛的智能化監(jiān)控，也把預(yù)防監(jiān)控放到了前所未有的高度。

2.2國(guó)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)的車輛管理系統(tǒng)的研究只有短短二十幾年的時(shí)間，但也是經(jīng)歷了很多起起伏伏。國(guó)內(nèi)由于現(xiàn)代化的通信技術(shù)起步較晚，落后于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)十年，車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研究起步較晚，基于GPS全球定位系統(tǒng)的車輛監(jiān)控系統(tǒng)研究，應(yīng)用從20世紀(jì)90年代中期才起步，在開(kāi)始階段，由于技術(shù)不成熟，缺少有效的地圖顯示技術(shù)和通信手段，市場(chǎng)規(guī)模小，GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)主要處于研究階段。在2000年初，隨著無(wú)線通信技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使系統(tǒng)的很多通信難題得以一一解決，找到了新的出路并得到長(zhǎng)足的發(fā)展，開(kāi)始了GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的第二次浪潮。目前車輛監(jiān)控系統(tǒng)在車輛燃油管理方面一直缺乏有效的研究，車輛的燃油管理多是依據(jù)車輛行駛里程來(lái)概算出油耗，是完全意義上的粗略估算，沒(méi)有提供精確的數(shù)據(jù)。而且沒(méi)有任何可擴(kuò)展性，研究的范圍過(guò)于狹窄。針對(duì)這一實(shí)際問(wèn)題，本文定位于解決車輛在行駛過(guò)程中燃油的監(jiān)控管理，研究設(shè)計(jì)了車輛燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)時(shí)采集、記錄車輛的燃油情況，將溫度、實(shí)時(shí)油耗等動(dòng)態(tài)化數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，通過(guò)車載移動(dòng)設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸至PC機(jī)，通過(guò)PC機(jī)上的數(shù)據(jù)管理軟件的可視化功能來(lái)監(jiān)控燃油的實(shí)時(shí)情況，以確定每輛車燃油的使用情況是否正常，達(dá)到預(yù)防的目的。

3系統(tǒng)采用的技術(shù)及設(shè)計(jì)架構(gòu)

隨著現(xiàn)代化采集出的數(shù)據(jù)量的增大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的增加，桌面數(shù)據(jù)庫(kù)或本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)之后，通常將數(shù)據(jù)管理和計(jì)算分開(kāi)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理數(shù)據(jù)，程序員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，為了滿足用戶的在線處理需求和數(shù)據(jù)庫(kù)的在線數(shù)據(jù)分析處理，我們采用瀏覽器/服務(wù)器(Browser/Server，以下簡(jiǎn)稱B/S)應(yīng)用模式來(lái)對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行架構(gòu)。B/S模式將整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)分為三個(gè)層:顯示層、邏輯層和數(shù)據(jù)層，每一層都可以清晰的表達(dá)出各自的需求。顯示層負(fù)責(zé)表達(dá)數(shù)據(jù)，為用戶提供工作接口。邏輯層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，將用戶與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來(lái)，且封裝在服務(wù)器中。數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，為邏輯層提供強(qiáng)大的后臺(tái)。B/S應(yīng)用模式大大地簡(jiǎn)化客戶端硬件載荷，減輕了系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。能實(shí)現(xiàn)不同的用戶，從不同的地點(diǎn)，以不同的接入方式訪問(wèn)和操作共同的數(shù)據(jù)庫(kù);能有效地保護(hù)數(shù)據(jù)平臺(tái)和管理訪問(wèn)權(quán)限，服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)也很安全［3］。采用技術(shù)范圍見(jiàn)表1，設(shè)計(jì)架構(gòu)見(jiàn)圖1。

4車輛燃油數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點(diǎn)及相關(guān)問(wèn)題

為了確保采集信息的可靠性，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)會(huì)在1h內(nèi)，均勻的采集汽車燃油數(shù)據(jù)60次，平均1次/s。由于車輛行駛的特點(diǎn)，不可能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻繁讀取與分析，這就決定了數(shù)據(jù)大容量的特點(diǎn)。采集系統(tǒng)中存儲(chǔ)的一輛汽車的數(shù)據(jù)可以達(dá)到上萬(wàn)條甚至十幾萬(wàn)條，高效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)于全部異常數(shù)據(jù)的收集、分析與處理，并可以將結(jié)果提交給用戶［4］。汽車燃油數(shù)據(jù)包含兩組數(shù)據(jù):油量值、時(shí)間值，二者一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。在某一時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)油量值。上傳的數(shù)據(jù)格式是:0000582015-03-2814:375015032814370000050依次分別為:車輛對(duì)應(yīng)的唯一的編碼、讀取數(shù)據(jù)的日期、讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間、油箱的溫度、車輛的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，具體含義如下:(1)車輛的編碼是每臺(tái)車的編號(hào)，這個(gè)編號(hào)是唯一的，由6位數(shù)字、英文字母字符組成，可以根據(jù)用戶的內(nèi)部編號(hào)或車牌號(hào)進(jìn)行制定。(2)讀取到的數(shù)據(jù)的日期和時(shí)間，是實(shí)時(shí)性的，最新采集到的，并且是離散的，每1s刷新一次。(3)油箱的溫度是每輛車在油箱中安裝的傳感器采集到的溫度，這個(gè)溫度的讀數(shù)在系統(tǒng)一開(kāi)始會(huì)設(shè)置一個(gè)范圍，一個(gè)最低溫度和一個(gè)最高的正常工作溫度，同時(shí)還會(huì)設(shè)置一個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度，因?yàn)闇囟鹊某秶矔?huì)由多種因素引起，比如超車，在短短2～3s內(nèi)，會(huì)使油箱里的溫度突然提高，但是隨著超車的結(jié)束，溫度會(huì)很快的回到正常值。如果僅僅是采集到了異常的數(shù)據(jù)，就武斷的采取預(yù)防措施，有時(shí)也會(huì)引發(fā)事故。傳感器采集到的數(shù)據(jù)在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，都是正常的。如果超出了最高溫度，后臺(tái)的計(jì)算機(jī)就開(kāi)始計(jì)時(shí)，如果超出了正常的持續(xù)時(shí)間范圍，就開(kāi)始報(bào)警，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)就會(huì)采取相應(yīng)的措施，來(lái)預(yù)防事故的發(fā)生［5］。(4)記錄的車輛運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)15032814370000050，其中1503281437，是指在2015年3月28日14點(diǎn)37分的時(shí)間采集的數(shù)據(jù)，后面的00000，是采集到的車輛變速箱在1min內(nèi)的脈沖數(shù)，50是指在當(dāng)時(shí)的時(shí)間點(diǎn)油箱燃油的實(shí)際溫度。所有采集到的數(shù)據(jù)，都會(huì)保存在后臺(tái)的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備里，每隔30天更新一次，需要人工將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，并支持打印功能。用戶可以隨時(shí)根據(jù)需要，打印出某一輛車在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)。

5結(jié)束語(yǔ)

雖然現(xiàn)在車輛都已經(jīng)擁有了自身的安全報(bào)警系統(tǒng)，但是由于各種原因，當(dāng)開(kāi)始報(bào)警時(shí)，火災(zāi)的發(fā)生已經(jīng)不可避免。通過(guò)這套遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，可以有效的監(jiān)視車輛的狀況，通過(guò)對(duì)車輛燃油數(shù)據(jù)的采集，分析出現(xiàn)在的車輛的運(yùn)行狀況是否安全，是否存在安全隱患，對(duì)于檢測(cè)到可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)的車輛，通過(guò)遠(yuǎn)程控制的方式，將其斷電、斷油，將損失降低到最小，有效的保護(hù)車輛內(nèi)人員的生命安全。通過(guò)對(duì)需求分析設(shè)計(jì)、概要設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、代碼實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題的研究，可以看出燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)是以開(kāi)放、先進(jìn)的Intranet/Web技術(shù)為核心的新一代信息監(jiān)控管理系統(tǒng)。在未來(lái)，這套系統(tǒng)可以隨著信息技術(shù)的不斷更新，不斷的更新?lián)Q代、升級(jí)、整合，更好的服務(wù)于車輛火災(zāi)預(yù)防控制。

參考文獻(xiàn):

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作者：張麗 張弼澤 單位：合肥市消防支隊(duì) 億福自動(dòng)化工程有限公司