Petrol Tankeri için 4G Bazlı Elektronik Kurşun Sızdırmazlık Sisteminin Tasarımı
Wang Jian 1, 2, Zhou Wenli 1, 2
(1. Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100191; 2. Beijing Key Laboratory of Vehicle-Road Collaboration and Safety Control, Beijing 100191)
Tank kamyonlarından petrol ürünlerinin sık sık çalınmasıyla başa çıkmak için elektronik kurşun sızdırmazlık sistemi tasarlandı. Tanker üzerine kurulu ana kart, mevcut coğrafi konumu 4G teknolojisi ile sunucuya yükleyebilir ve eğer konum yasal ise, slave panosu blokajı kaldırmak için kontrol edilecektir. Küresel vana, vananın ve kurşun contanın durumunu algılamak ve otomatik sızdırmazlık işlevini gerçekleştirmek için değiştirilebilir. Ana kart, 4G ve Global Navigasyon Uydu Sistemini (GNSS) entegre eden bir EC20 modülü kullanır. ZigBee kablosuz iletişimi, ana ve bağımlı kartlar arasında benimsenir ve bağımlı kartlar, sıfır güç tüketimi ile bekleyebilir. Ana bilgisayar yazılımı ile birlikte sistem, tanker kamyonunu etkin bir şekilde izleyebilir ve yönetebilir.
Tank kamyonu; elektronik mühür; elektronik kilit; 4G teknolojisi; GNSS
U279.2
Belge tanımlama kodu: Bir
10.16157 / j.issn.0258-7998.2016.11.012
Çince alıntı biçimi: Wang Jian, Zhou Wenli. Yakıt Tankı Kamyonları için 4G tabanlı Elektronik Kurşun Sızdırmazlık Sisteminin Tasarımı. Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2016, 42 (11): 49-51, 55.
İngilizce alıntı biçimi: Wang Jian, Zhou Wenli. 4G teknolojisine dayalı tank kamyonu elektronik sızdırmazlık sisteminin tasarımı.Elektronik Tekniğin Uygulanması, 2016, 42 (11): 49-51, 55.
0 Önsöz
Son yıllarda rafine petrol taşımacılığı endüstrisi hızla gelişmiştir. Ancak etkin denetim eksikliği nedeniyle nakliye sırasında çalınan petrol ürünleri sorunu ortaya çıkmış ve bu da yönetim açısından sorunlara neden olmuştur. Verimli bilgi yönetimi için, geleneksel mühürlerin yerini elektronik mühürler alıyor. Literatürde önerilen tank kamyonları için hırsızlık önleyici kilit sistemi, yerleşik bir elektronik kilit ve bir benzin istasyonu açıcıdan oluşur ve modifikasyon maliyeti yüksektir. Literatür, Genel Paket Radyo Servisi (GPRS) ağına dayalı bir tank kamyonu izleme sistemi tasarlamıştır, ancak araç konumlandırma işlevinden yoksundur. Literatür, nispeten gelişmiş bir teknik çözüm olan tankerlerin elektronik kurşun mühürleme işlevini gerçekleştirmek için Beidou konumlandırma teknolojisini, Kod Bölmeli Çoklu Erişim (CDMA) iletişim teknolojisini ve radyo frekansı kart teknolojisini benimser.
Önceki tasarımlara dayanarak, bu makale aşağıdaki teknik iyileştirmeleri önermektedir: Sızdırmazlık kartını çıkarmak ve blokaj açma kartını korumak için otomatik sızdırmazlık işlevini gerçekleştirmek için uygulanabilir bir yağ valfi değişiklik planı tasarlayın; sistemi iyileştirmek için daha gelişmiş 4G iletişim teknolojisini kullanın Aracın güvenilirliği; araç içi ağ, kablo demetinin kasıtlı olarak hasar görmesini önlemek için ZigBee kablosuz iletişim haline gelir ve ağ düğümü düşük güçle çalışmayı gerçekleştirir. Bu yakıt deposu kamyon kurşun mühür yönetim sistemi seti, orijinal sistemden daha güvenilir ve daha güvenli olacak ve yönetim ve bakım daha kolay ve daha rahat hale gelecektir.
1 Genel mimari
Sistemin genel mimarisi Şekil 1'de gösterilmektedir. Ana kart kontrol kutusu, petrol tankerinin kokpitine, yardımcı kart kontrol kutusu ise yağ giriş / çıkışına takılmıştır. Yağı boşaltırken operatör, ana karta bir blokaj kaldırma talebi göndermek için radyo frekansı kartını kullanır.Ana kart, hücresel mobil iletişim yoluyla mevcut enlem ve boylamı sunucuya yükler.Sunucu, konumun meşruiyetini belirler ve ana karttan gelen talebe yanıt verir. Konum yasal ise, ana kart, ZigBee aracılığıyla ikincil karta talimatlar gönderir ve yardımcı kart, blokaj kaldırma işlemini gerçekleştirir. İnternete bağlı bilgisayar, tanker kamyonunu yönetmek için istemci yazılımı da kurabilir.
2 Küresel vana elektronik kurşun conta mekanik tasarım
Bir tank kamyonunun yağ vanası genellikle bir küresel vanadır ve vana, kolu 90 ° döndürerek açılıp kapatılabilir. Elektronik contayı takmak için küresel vananın Şekil 2'de gösterildiği gibi değiştirilmesi gerekir. Valfin durumunu algılamak için kol miline bir açı sensörü takılmıştır. Sap ve valf gövdesi, sırasıyla delikli bir sac yapı ile sabitlenmiştir ve nispeten döndürülebilir. Kol, vananın kapalı durumundayken iki delik hizalanır. Bu sırada, kilit dili bunun içinden geçer ve kurşun mühürleme işlevini gerçekleştirmek için sap döndürülemez. Kart kontrol kutusundan, yavaşlama DC motoru ve vida yapısı, elektronik kilit işlevini gerçekleştirmek için kullanılır. Ek olarak, kurşun contanın durumunu belirlemek için cıvatanın konumunu tespit etmek için iki mikro anahtar takılmıştır. Valf ve kurşun conta durumunun eşzamanlı tespiti, otomatik sızdırmazlığın temelidir.
3 donanım tasarımı
3.1 Anakart donanım tasarımı
Anakart donanım mimarisi Şekil 3'te gösterilmektedir. Ana çip GD32F105, STM32 ile tamamen uyumlu bir yerli çiptir. Seri port üzerinden ZigBee modülü ZICM2410, iletişim / konumlandırma modülü EC20 ve radyo frekansı kart okuyucu modülü ZTL522'ye bağlanır; SPI arabirimi üzerinden belleğe ve ekrana bağlanır; sıradan G / Ç portu üzerinden insan-bilgisayar etkileşim modülündeki düğmelere, gösterge ışıklarına ve arılara bağlanır. Sesli uyarı bağlandı. Güç yönetimi modülü, 24 V ila 5 V ve 5 V ila 3,3 V düzey dönüşümünü gerçekleştirmek ve her voltajı izlemek için araca monte 24 V girişi kullanır.
EC20 modülü, 4G iletişim ve uydu konumlandırma işlevlerini birleştirir. Long Term Evolution (LTE) modülü, 100 Mb / s aşağı bağlantı hızına ve 50 Mb / s yukarı bağlantı hızına sahiptir ve 3G / 4G sinyali olmadığında da 2G ağlarına erişebilir. Konumlandırma modülü, Global Navigasyon Uydu Sisteminden (GLONASS) ve Küresel Konumlandırma Sisteminden (GPS) 1,5 m'lik bir konumlandırma doğruluğu ile konumlandırma bilgilerini alabilir. EC20 modülü devre şeması Şekil 4'te gösterilmiştir. 3 anteni vardır: ana anten, alıcı çeşitlilik anteni ve uydu konumlandırma anteni. Seri bağlantı noktası 1,8 V düzeyindedir, bu nedenle 3,3 V ve 1,8 V düzey dönüştürme için TXS0108PWR kullanın.
3.2 Slave donanım tasarımı
Slave kartının donanım mimarisi şeması Şekil 5'te gösterilmektedir. Ana yonga ayrıca ZigBee modülüne bir seri port üzerinden bağlanan ve ortak bir IO portu üzerinden insan-bilgisayar etkileşim modülündeki gösterge ışığına ve ziline bağlanan GD32F105'i kullanır. Ayrıca güç yönetimi modülleri ve sızdırmazlık yönetimi modülleri de vardır.
Güç yönetimi modülündeki şarj devresi Şekil 6'da gösterilmektedir. LM2576 yongası, yerleşik 24 V girişini 5 V'a dönüştürür. TP4054 şarj cihazı, 3,7 V lityum pili şarj etmek için 5 V giriş kullanır. Pil 3,7 V girişi, düğme S1 ve transistör Q1'in paralel bağlantısının anahtarını ayarlar. Düğmeye basın, tek çipli mikro bilgisayar, güç açıldıktan sonra açılacak transistörü kontrol eder ve karşılık gelen kurşun mühürleme işlemini tamamladıktan sonra, tek çipli mikro bilgisayar, bağlantısının kesilmesi için transistörü kontrol eder, böylece sıfır güç tüketimi beklemesini gerçekleştirir. Bağımlı kart, her gün saf bir pille çalışır ve tek bir şarjla bir yıldan fazla dayanabilir.
Ek olarak, motora güç sağlamak için 3,7 V'u 5 V'a yükseltmek için HM1548B yongasını kullanın. Ana yongaya güç sağlamak için 5 V ila 3,3 V düşürmek için CAT6219 kullanın.
Şekil 7'de gösterilen kart kurşun mühür yönetim devresinden. LG9110S, 800 mA çıkış kapasitesine sahip bir motor sürücü çipidir. IA ve IB, ana çipe bağlı giriş sinyalleridir. OA ve OB, motora bağlı çıkış sinyalleridir. Motor kilitlendiğinde akım artışını algılamak için 0.1 örnekleme direnci topraklama terminaline seri olarak bağlanır. Valf konumu açı sensörü sinyali ANG ve motor akımı CUR, analog sinyaller olarak ana çip AD modülüne girilir. Cıvatanın konumunu tespit etmek için 2 mikro anahtar ve 4 ID direnç, basit topraklama tespitini benimser. ID0 ~ ID2, 1'den 8'e kadar (genellikle 5 siloya kadar) yağ tanklarını temsil etmek için ikili sistemi kullanır ve ID3, yağ girişini veya yağ çıkışını temsil eder.
4 Yazılım tasarımı
4.1 Anakart yazılım tasarımı
Anakart yazılım tasarımı Şekil 8'de gösterilmektedir. Ana yonga, yoklama sırasında bloke açma kartının tespit edilip edilmediğini ve bağımlı karttan blokaj kaldırma talebini alıp almadığını kontrol eder. Her ikisi de evet ise, engellemeyi kaldırma talebinin alındığı belirlenir. Sinyal normal olduğunda, mevcut coğrafi konum, hücresel mobil iletişim yoluyla sunucuya yüklenir ve sunucunun yanıtı alınır. Pozisyon yasal ise, slave panosuna blokaj kaldırma talimatı gönderecek, kural dışı ise alarm verecektir. Sinyalin olmadığı acil bir durumda, operatörün süper deblokaj kartını kullanması gerekir. Sinyal olmadığında ve Super Unblocking kartı algılandığında, anakart engelini kaldıracak ve ilgili verileri kaydedecek ve bir sinyal olduğunda yükleyecektir.
İki tür bloke edilmemiş kart vardır: normal kartlar ve süper bloke edilmemiş kartlar. Anakart, belirli sayıda süper blokajı kaldıran kart numarasını önceden depolar, kullanıldıktan sonra kart numarası silinir ve kart sunucuya yeniden kaydedilinceye kadar tekrar kullanılamaz.
4.2 Bağımlı kart yazılım tasarımı
Operatör, blokaj kaldırma kartını ana kart kontrol kutusuna yerleştirir ve ardından ilgili yağ portunun bağımlı kart kontrol kutusundaki güç düğmesine basar. Normal şartlar altında, plakadaki mührü açarak operatör küresel vanayı manuel olarak açar. Yağ doldurma / boşaltma işlemi tamamlandıktan sonra, küresel vanayı manuel olarak kapatın ve sızdırmaz hale getirmek için yedek kart üzerindeki güç düğmesine tekrar basın.
Sadece blokaj açma kartı mühürleme kartını uygulamadığından, yardımcı kart otomatik olarak sızdırmazlığı uygulayabilmelidir Yazılım akışı Şekil 9'da gösterilmiştir. Güç açıldıktan sonra, güç anahtarını kapatmak için önce Q1 transistörünü açın. Ardından valf durumunu ve conta durumunu değerlendirin. Valf kapalıysa ve bir kurşun mühür varsa, ana karta bir mühür açma talebi gönderin. Valf kapalıysa ve kurşun mühür yoksa, otomatik olarak mühürlenecektir. Son olarak, valf durumu ve uç sızdırmazlık durumu ana karta gönderilir ve ardından güç kapatılır.
5 Test sonuçları
Üst bilgisayar yazılımı, yazmak için Visual Basic kullanır, arayüz Şekil 10'da gösterildiği gibidir. Yazılım, tanker kamyonları hakkında bilgi sorgulaması yapabilir, mühürleme / blokaj kaldırma talimatları gönderebilir, geçmiş verileri sorgulayabilir ve araç terminallerini, benzin istasyonlarını ve bloke olmayan kartları kaydedip yönetebilir.
Geçmiş veri sorgulama işlevinde çeşitli raporlar oluşturulabilir. Tablo 1, belirli bir filonun şüpheli verilerinden bir alıntıdır. Hızlı sürüş ve yorgunluk sürüşüne ek olarak, tank kamyonlarıyla yakından ilgili başlıca üç tür şüpheli olay vardır: sinyal olmayan alanlarda süper blokaj açma kartlarının kullanılması, yasadışı yerlerde blokajı kaldırma girişimleri ve yasa dışı yerlerde valflerin açılması. Rapor, olay türünü, terminal kimliğini, zamanı ve yeri ayrıntılı olarak listeler ve daha sonraki ilgili yönetim ve hesap verebilirlik için güçlü kanıtlar sağlar.
6. Sonuç
Bu makale, tank kamyonları için elektronik bir kurşun sızdırmazlık sistemi tasarlamak için 4G, GNSS, ZigBee teknolojisini kullanır. Küresel vananın mekanik modifikasyonu sayesinde, kurşunlu contanın ve vananın durumunu aynı anda tespit etmek ve yazılım üzerinde otomatik sızdırmazlık gerçekleştirmek mümkündür. Bağımlı kartın güç kaynağı donanımı, sıfır güçte bekleme için tasarlanmıştır, böylece ZigBee düğümü piller üzerinde bir yıldan daha uzun süre çalışabilir. Ayrıca, tankerlerin gerçek zamanlı yönetimini ve geçmiş veri sorgulamasını gerçekleştirmek için pratik bir üst bilgisayar yazılımı yazılmıştır.
Referanslar
Wang Mingji, Li Yushuang, Cao Wen Tank kamyonlarının hırsızlık önleyici yağı için elektronik kod kilit kontrol sistemi Elektronik Ölçüm ve Cihaz Dergisi, 2004 (Ek): 836-839.
Hu Xiao GPRS ağına dayalı petrol tankeri operasyon denetim sisteminin tasarımı Xiamen: Xiamen Üniversitesi, 2008.
Liu Xuejiang. Petrol tanklı araçlar için elektronik kurşun sızdırmazlık sisteminin tasarımı. Pekin: Beihang Üniversitesi, 2013.
AET üyeleri için yıl sonu avantajları!
