专利名称：公路运输综合监控预警系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种公路运输综合监控预警装置，即集信息采集、信息处理、监控、预警、 通信于一体的车载系统，可用于公路道路车辆管理，为企业管理者、驾驶员、监控中心对车 辆、货物进行综合监控，并提供预警功能，尤其适用于危险品公路运输管理，属于公路运输 管理技术领域。
背景技术：
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现阶段，危险品公路运输在途管理方面的主要技术手段只有GPS跟踪定位和车辆行驶 记录仪两种技术。这两种技术手段的主要特点是GPS只能给监控中心传送回车辆位置和速 度信息，车辆行驶记录仪所记录的信息主要用来进行事故后分析，所以现有的技术仅是被动 安全管理技术，无法实现对运输过程中车辆和危险品动态信息的综合监控，更不能提前预警， 缺乏危险品运输事故预防的主动安全技术。
发明内容
本发明的目的在于解决现有公路运输在途管理技术落后，只能实施被动管理的问题，提 供一种功能强大、抗干扰性能强、特别适用于危险品公路运输综合监控预警系统。 本发明的上述目的通过以下技术方案实现，结合
如下
本发明的技术方案是提供一种公路运输综合监控预警系统，其特征在于，由嵌入式工控
机、PC扩展件、ADAM卡、显示屏、车辆在途运行状态信息采集传感器、危险品在途状态信 息采集传感器以及GPS/GPRS模块组合集成而成。其中工控机安装在车辆上，采用嵌入式系 统进行开发，用于完成监测信息的识别、判定、评价分级、给出处理指令；PC扩展件与工 控机相连接，主要用于连接ADAM卡和各种传感器，进行信号的传递；ADAM卡安装在车辆上， 与工控机相连接，主要用于连接各种传感器，进行信号的传递；显示屏安装在车辆上，其安 装在车辆上，主要作为显示设备，将采集到的信息、处理结果、当前状态等显示出来，给驾 驶员提示，并具有触摸屏的功能；车辆在途运行状态信息采集的传感器，安装在车辆上，与 PC扩展件或ADAM卡等相连，主要完成与安全性相关的车辆在途运行状态信号的采集工作； 危险品在途状态信息采集的传感器，安装在车辆上，与ADAM卡等相连，主要完成危险品运 输过程中的温度、压力等信号的采集工作；GPS模块，安装在车辆上，与工控机相连接，主 要完成车辆的位置信息的采集工作；GPRS模块，安装在车辆上，与工控机相连接，主要用 于各种信息的传输及接收工作。
上述所说的车辆在途运行状态信息采集传感器包括汽车行车安全车距传感器、汽车超 载传感器、制动蹄片过渡磨损传感器、轮毂轴承松旷间隙传感器、轮毂轴承温度传感器、轮 胎气压温度传感器、制动蹄片间隙传感器、制动系统管路泄漏传感器、转向系松旷间隙传感 器、动力转向系统故障传感器、汽车传动松旷振动传感器、汽车灯光故障传感器、空档监控 传感器。
上述所说的危险品在途状态信息采集传感器包括温度传感器、压力传感器、泄漏传感
器o
本系统通过布设在运输车辆或者危险品容器上的各种传感器采集相关信号，经过ADAM 模块处理之后，送入到工控机中，进行集中处理，工控机内置信号处理程序，首先对监测到 的信息进行识别，判定所监测指标的状态，是否发生异常，再对所监测指标进行评价，并给 出相应的危险等级，指标的评价等级分为四级安全、准安全、准危险和危险，最后根据指 标的评价结果，采取不同的处理策略。
本系统的运输车辆运行状态信息和危险品的在途状态信息可以经由GPRS模块传送至监 控中心，若出现危险状态，监控中心可以通过无线通讯技术对车辆进行远程控制。
针对危险品公路运输的的综合监控预警系统，该系统装设于危险品运输车辆上。采用嵌 入式分布数据采集以及集中信息处理。
所述的嵌入式系统数据采集实时性强；支持硬关机；启动时间短，系统运行稳定性高。
所述的分布式数据采集，采用ADAM模块，通过RS485总线进行数据通讯；采集模块可 布置于传感器现场，减小弱信号长线传输；对于快速响应信号的采集应用PC104模块实现。
所述的集中信息处理主要是指系统的数据采集、显示、计算、判断处理等功能集中处理； 信息融合、数据无线传递、控制中心指令接收集中处理。
系统通过针对车辆和危险品所布设的各种传感器采集危险品运输车辆和危险品本身在 途状态信息，形成车辆、货物在途状态监测模块，实现对车辆和危险品在途状态信息的监测， 再通过集成远程遥控断油/断电技术、越界/超速报警技术、事故报警技术、信息融合技术、 远程遥控技术等，形成车载综合监控预警技术。
本发明为危险品运输企业管理者、监控中心等提供对车辆、货物进行综合监控预警的功 能，为行车驾驶员提供有效的事故风险回避机制。该装置采用全球卫星定位系统接收模块即 GPS接收模块，用于定位和获取车速；GPRS模块，与监控端建立无线联系；工控机用于 处理数据，判断车辆状态。GPS接收模块通过GPS天线来接收卫星信号，处理获取车辆 在途的时间、位置和速度信息，从而确定车辆当前的准确位置和车速，判断车辆的运行状况 及是否存在危险。工控机会在车辆运行状态或货物出现异常时发出警报声，提醒驾驶员注意 行车安全，实现预警功能；在出现劫持等特殊情况时，监控中心可以采用断油(针对柴油机) /断电(针对汽油机)技术使车辆停在较安全的区域。
本发明的优点是1.远程监控车辆运行状态，根据车载系统传感器采集的信号分析车 辆的运行状态，发现有异常情况，马上报警，并上报监控中心；2.监控中心可以给驾驶员 提供天气情况、道路信息等，车载监控预警装置将道路危险情况提醒驾驶员，提供预警服务； 3.监控中心可以命令指定车辆的返回位置等状态信息，为追踪车辆提供服务；4.对于运 输特殊危险品的车辆可以给其设定特定的行驶路线、特定的车速，如果出现越界、超速情况， 监控预警装置马上报警，并直接上报监控中心；5.在出现劫持等特殊情况时，监控中心可 以采用远程遥控断油(针对柴油机)/断电(针对汽油机)技术使车辆停在较安全的区域。
图l是总体技术框图2是车辆、危险品状态信号采集传感器、ADAM卡、工控机、显示屏、GPS/GPRS模块 等硬件的连接关系示意图3是危险品公路运输监控预警信息处理流程图4是危险品公路运输风险区域违规预警信息处理流程图5是危险品公路运输车辆/危险品在途状态预警信息处理流程图。
具体实施例方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步详细描述
参照图l-5，本发明公路运输综合监控预警系统，由一个嵌入式工控机U1; 二块PC扩 展件PC104， 一块是PCM-3718， 16路12位100赫之高速A/D卡， 一块是PCM-3614，四 路串口扩展卡；四块放大、模数转换模块(ADAM )， Al 4017+ (8路12位)、A2 4017、 A3 4017 (8路12位)、A4 4052(8路数字输入隔离模块)；一 12寸液晶触摸屏；检测车辆在 途运行状态信息的传感器两套， 一套(车况检测单元1)传感器输入信号经模数转换模块 (ADAM模块)将模拟量转换成数字量后送入计算机，另一套(车况检测单元2)传感器直 接输出数字信号通过串口扩展件PC104(RS232)和RS485串口 2输入计算机，车辆定位和远 程遥控信号即GPS、 GSM/GPRS信号也是通过串口扩展卡PC104 (PCM-3614， 4路)送入 计算机。危险品检测单元，Vl铂电阻温度传感器输出4-20mA电流信号、V2压力传感器输 出4-20mA电流信号、V3泄露传感器2路、输出4-20mA电流信号，这四路信号输入第一块 放大转换模块(ADAM) 4017+转换成数字信号通过RS485串口 1输入计算机。车况检测单 元1，有8个传感器,C1轮毂轴承温度传感器(CGWD-401C) 2路，0-5v输出、C2汽车灯 光故障传感器(WBV342) 2路，0-5v输出，这四路信号也进入第一块放大转换模块(ADAM) 4017+转换成数字信号通过RS485串口 1输入计算机。C3制动蹄片间隙传感器 (CGXW-ST-l-25)2路，0-5v输出、C4轮毂轴承松旷间隙传感器(CGXW-ST-l-25) 2路，0-5v
输出、这四路信号进入第二块放大转换模块(ADAM) 4017转换成数字信号通过RS485串 口 l输入计算机。C5制动系统管路泄漏传感器(CGYL-203)6路，0-5v输出、C6动力转向系 统故障传感器(CGYL-203)， 0-5v输出，这七路信号进入第三块放大转换模块(ADAM) 4017 转换成数字信号通过RS485串口 1输入计算机。C7制动蹄片过渡磨损传感器，2路，开关 量输出，C8空档监控传感器，2路，开关量输出。这四路信号进入第四块放大隔离模块 (ADAM)4052通过RS485串口 1输入计算机。车况检测单元2， C9汽车超载传感器(ModBus 型)，RS485信号输出、C10转向系松旷间隙传感器(ModBus型)，3路RS485信号输出， 这四路信号通过RS485串口 2输入计算机。C11汽车行车安全车距传感器(Sick LMS220ID)， 输出RS232信号、C12汽车轮胎气压、温度传感器，输出RS232信号。这两路信号通过PC 104 串口扩展卡(PCM-3614, 4路)，输入计算机。C13传动松旷振动传感器3255，输出模拟量 信号，通过扩展卡PC104 (PCM-3718)， 16路12位100赫之高速A/D卡，转换成数字信 号输入计算机。
车辆和危险品的在途运行状态信息采集传感器布设在危险品运输车辆本身和危险品容 器相应位置，所采集信号通过有线或者无线方式传送到ADAM模块端口，针对模拟量采用 ADAM4017模块，针对数字开关量采用ADAM4052模块，对于车辆控制信号采用ADAM4060 模块，各ADAM模块之间采用串联方式进行连接，各ADAM模块、GPS模块、GPRS模块、 显示屏通过RS232或者RS485串口与工控机进行通讯。各监测信号可通过所制定的通讯协 议进行打包，然后通过GPRS模块传送至监控中心，并根据通讯协议进行解析。
所有传感器采集的信息，经过ADAM模块进行转化之后，送入到嵌入式工控机中，并 进行集中处理。嵌入式工控机内置处理程序，将首先对监测到的信息进行识别，确认所采集 信息是属于车辆还是危险品的何种指标；进而对其进行诊断，判定所监测指标出于何种状态， 是否发生异常；然后对所监测指标进行评价，并给出相应的危险等级。任一指标的危险等级 分为四级安全、准安全、准危险和危险，根据对某指标的评价结果，采取不同的处理对策。
以危险品运输车辆的位置指标为例，其风险区域违规预警信息处理详细流程为嵌入式 工控机通过RS232串口接收来自GPS模块的车辆位置数据，并进行处理，将GPS数据的 WGS-84坐标系统转换为嵌入式工控机内置电子地图所需要的1980年国家大地坐标系统， 然后将将GPS数据大地纬度和大地经度坐标格式^，Z)转换到电子地图的高斯投影直角坐 标"，力格式；电子地图中的实体根据其类型和风险大小预置为不同的类别和等级，处理完 毕的GPS数据与电子地图中实体位置进行比对，识别当前危险品运输车辆是否进入实体的 风险范围；经过判定，根据GPS数据点落在风险区域的评价等级(包括安全、准安全、准
危险和危险四个级别)采取相应的处理对策①如果位置指标评价结果为安全，则继续监测， 不采取任何措施，并且其监测频度适当放缓；②如果位置指标评价结果为准安全，则对该指
标信号重点提取，进行特别监测，连续观察其一定时间内的变化趋势，若仅仅是偶尔出现的 准安全评价结果，视为偶然因素导致，其评价级别可回归为安全，不然其评价级别应提升为 准危险③如果位置指标评价结果为准危险，则该项指标可能随时出现危险，需要发出预警对 策，驾驶员或者相关管理人员需要提前做好风险准备，并采取必要措施，警告其改行其它路 线，远离危险实体，防止灾害发生④如果位置指标评价结果为危险，则应该针对车辆或者危 险品本身采取应急管控措施，根据车辆运行状态(车速、加速度、驾制定不同的控制策略， 如立即停车、行驶一段距离后停车等。
权利要求
1、一种公路运输综合监控预警系统，其特征在于，包括工控机，其安装在车辆上，采用嵌入式系统进行开发，用于完成监测信息的识别、判定、评价分级、给出处理指令；PC扩展件，其安装在车辆上，与工控机相连接，主要用于连接ADAM卡和各种传感器，进行信号的传递；ADAM卡，其安装在车辆上，与工控机相连接，主要用于连接各种传感器，进行信号的传递；显示屏，其安装在车辆上，与工控机相连接，主要作为显示设备，将采集到的信息、处理结果、当前状态等显示出来，给驾驶员提示，并具有触摸屏的功能；车辆在途运行状态信息采集的传感器，其安装在车辆上，与PC扩展件或ADAM卡等相连，进行与安全性相关的车辆在途运行状态信号的采集；危险品在途状态信息采集的传感器，其安装在车辆上，与ADAM卡等相连，主要进行危险品运输过程中的温度、压力等信号的采集；GPS模块，其安装在车辆上，与工控机相连接，主要进行车辆的位置信息的采集；GPRS模块，其安装在车辆上，与工控机相连接，主要进行各种信息的传输及接收工作。
2、 根据权利要求1所述的公路运输综合监控预警系统，其特征在于，所说的车辆在途运行状态信息采集传感器包括汽车行车安全车距传感器、汽车超载传感器、制动蹄片过渡磨损传感器、轮毂轴承松旷间隙传感器、轮毂轴承温度传感器、轮胎气压温度传感器、制动 蹄片间隙传感器、制动系统管路泄漏传感器、转向系松旷间隙传感器、动力转向系统故障传 感器、汽车传动松旷振动传感器、汽车灯光故障传感器、空档监控传感器。
3、 根据权利要求1所述的公路运输综合监控预警系统，其特征在于所说的危险品在途 状态信息采集传感器包括温度传感器、压力传感器、泄漏传感器。
4、 根据权利要求1所述的公路运输综合监控预警系统，其特征在于，通过布设在运输 车辆或者危险品容器上的各种传感器采集相关信号，经过ADAM模块处理之后，送入到工控 机中，进行集中处理，工控机内置信号处理程序，首先对监测到的信息进行识别，判定所监 测指标的状态，是否发生异常，再对所监测指标进行评价，并给出相应的危险等级，指标的 评价等级分为四级安全、准安全、准危险和危险，最后根据指标的评价结果，采取不同的处理策略。
5、 根据权利要求1所述的公路运输车辆综合监控预警系统，其特征在于，运输车辆运 行状态信息和危险品的在途状态信息可以经由GPRS模块传送至监控中心，若出现危险状态， 监控中心可以通过无线通讯技术对车辆进行远程控制。
全文摘要
本发明涉及一种公路运输综合监控预警系统，其包括有嵌入式工控机、PC扩展件、ADAM卡、显示屏、车辆和危险品在途运行状态信息采集传感器、GPS模块和GPRS模块；传感器布设在危险品运输车辆本身和危险品容器相应位置，所采集信号通过有线或者无线方式传送到ADAM模块端口；各ADAM模块之间采用串联方式进行连接；各ADAM模块、GPS模块、GPRS模块、显示屏通过RS232或者RS485串口与工控机进行通讯；本发明通过对相关信号指标的监测、识别、诊断以及评价，判定运输车辆和危险品容器相应部位的危险状态，实现了对危险品公路运输风险的预警；实现了特定的紧急状态下的主动远程控制。
文档编号G08G1/01GK101354834SQ200810050698
公开日2009年1月28日 申请日期2008年5月12日 优先权日2008年5月12日
发明者刘纯国, 周茹波, 孙文财, 张景海, 李世武, 王云鹏, 力 祖, 熔 陈, 振 随, 隗海林 申请人:吉林大学