楊龍

摘 要：針對貨運行業(yè)中存在的貨車司機偷盜油品的問題，為方便監(jiān)管人員對貨車油量的監(jiān)管，提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)架構，運用數(shù)據(jù)采集、ZigBee技術、GSM短信技術的貨車油量監(jiān)測系統(tǒng)設計方案。系統(tǒng)實現(xiàn)了在貨車運輸途中對貨車油量的實時監(jiān)測，并且當油量使用出現(xiàn)異常時及時通知有關監(jiān)管人員等功能。實驗測試表明，系統(tǒng)運行正常、穩(wěn)定、安全滿足系統(tǒng)設計需求，在貨運行業(yè)中有一定的實用價值。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；貨運油料；ZigBee；嵌入式系統(tǒng)

1 研究背景

系統(tǒng)設計源于實際需求，在貨運行業(yè)中，貨車從起始地出發(fā)到目的地行駛過程中的燃料費用是由貨運公司承擔的。因此，一些不法司機在運送過程中會從自己駕駛車輛里偷油來牟取私利，但監(jiān)管方貨運公司對這種行為并無有效的監(jiān)管方式。針對這一情況，進行了詳細的系統(tǒng)方案設計。系統(tǒng)在油箱里安裝傳感器來監(jiān)測油箱消耗的油量，在進油管里安裝流量傳感器來監(jiān)測噴入氣缸中的油量，理論上，油箱中消耗的油量和進油管里經(jīng)過的油量是相等的，通過計算比較二者的值來監(jiān)測油料的使用是否正常。系統(tǒng)能夠實現(xiàn)實時、精確的監(jiān)控油箱油料的使用情況。

2 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)硬件總體設計

系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示，主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、STC89C52RC單片機模塊、ZigBee發(fā)送與接收模塊和GSM發(fā)送模塊5部分。

STC89C52RC單片機模塊是整個檢測系統(tǒng)的核心，包括復位電路，振蕩電路，以及與各傳感器及ZigBee模塊的接口。

數(shù)據(jù)采集模塊由液位傳感器（超聲波模塊）、流量傳感器和GPS信號接收器3部分組成。其中液位傳感器是通過超聲波測量液位高度實現(xiàn)的。模塊由超聲波發(fā)射器、接收器和控制電路組成，其工作原理為給與此超聲波測距模塊一觸發(fā)信號后發(fā)射超聲波，當超聲波投射到物體而反射回來時，模塊輸出一回響信號，以觸發(fā)信號和回響信號間的時間差，來判定物體的距離。當液體通過流量傳感器時，傳感器會產(chǎn)生一個脈沖信號。統(tǒng)計一段時間內(nèi)傳感器產(chǎn)生的脈沖信號再經(jīng)過公式轉化就能得到這段時間內(nèi)流過傳感器的液體流量。

數(shù)據(jù)發(fā)送模塊由ZigBee模塊和GSM模塊2部分組成。其中ZigBee模塊通過串口連接GSM模塊，主控芯片處理后的數(shù)據(jù)以AT命令的形式通過ZigBee轉發(fā)給GSM模塊，最后由GSM模塊發(fā)送到用戶手機。ZigBee模塊采用星形網(wǎng)絡拓撲結構自組網(wǎng)透明傳輸模式。

2.2 系統(tǒng)硬件程序設計

監(jiān)測系統(tǒng)硬件程序設計主要包括主程序設計和中斷程序設計兩個部分。

主程序是整個系統(tǒng)的總控制程序，主程序流程圖如圖2所示，其中包括外部中斷、定時器以及其它外設的初始化，初始化完成后驅動超聲波模塊發(fā)射超聲波，當收到超聲波回響信號時，打開計時器記錄回響信號的脈沖長度，根據(jù)轉化關系轉化為距離。打開串口中斷，接收GPS數(shù)據(jù)并判斷是否為有效數(shù)據(jù)，讀取到有效數(shù)據(jù)后讀取流量傳感器的數(shù)據(jù)，通過模擬串口發(fā)送至數(shù)據(jù)轉發(fā)模塊。

采用中斷方式接收GPS數(shù)據(jù)，能夠保證GPS數(shù)據(jù)的完整性，使其不會因為CPU正在處理其它任務而導致數(shù)據(jù)的某一位或幾位數(shù)據(jù)的丟失，其中每來一次低電平引發(fā)一次單片機中斷，在中斷程序中判斷到來的數(shù)據(jù)是否有效，如果數(shù)據(jù)有效則存儲到相應的數(shù)據(jù)位上，每19次中斷代表一次數(shù)據(jù)讀取完成。

3 結論

本文提出了一種基于STC89C52RC單片機的貨車油量監(jiān)控系統(tǒng)設計方法，該方法借助于多種傳感器，以STC89C52RC單片機為核心進行數(shù)據(jù)處理，最終實現(xiàn)了貨車油量的實時監(jiān)控。另外，還詳細的闡述了該系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，包括硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)及系統(tǒng)控制思想的設計。按照本文提出的方案設計實現(xiàn)的樣品，經(jīng)安裝在試驗油量箱上進行實際測試，測試結果表明，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，未出現(xiàn)油量無法檢測或檢測錯誤的現(xiàn)象，在方便監(jiān)管人員的監(jiān)督的同時也提高了油量檢測的效率，有較高的應用價值。

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