張東風, 楊智兵

(鄭州宇通客車股份有限公司，鄭州 450016)

油耗問題一直是客運、物流公司成本控制的難題。同一條路線，不同駕駛員因駕駛習慣不同，所消耗的油量也不同。為表揚先進、激勵后進、降低運營成本，需要有設備進行準確的油耗計量。另外，在客車運營過程中，除了正常的油耗外，內部和外部人為因素導致的油量異常減少、虛開發(fā)票也是運營成本增加的一個主要原因。為控制此類事件的發(fā)生，也需要有專門的設備進行監(jiān)控。

本文提出一種方案，通過高精度電容式液位傳感器采集油位數(shù)據(jù)，通過中值濾波、差分算法實時計算油箱內的實時油量，準確判斷油量異常減少事件和加油事件，并通過車載視頻一體機把當前的油量信息、加油事件、油量異常減少事件上報到平臺，為油量管理提供有效的依據(jù)[1-2]。

1 系統(tǒng)整體設計

基于電容式液位傳感器的油量監(jiān)控系統(tǒng)由以下四部分組成：電容式液位傳感器、油量監(jiān)控主機、視頻一體機、V+監(jiān)控平臺[3]。電容式油位傳感器負責實時檢測油箱內的油位高度，并通過RS485總線發(fā)給油量監(jiān)控主機；油量監(jiān)控主機對液位高度數(shù)據(jù)進行處理，得出實時油量值、加油事件和偷油事件，并把這些數(shù)據(jù)發(fā)到CAN總線[4]；視頻一體機從CAN總線上采集數(shù)據(jù)并上傳到監(jiān)控平臺進行展示。油量監(jiān)控系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 油量監(jiān)控系統(tǒng)框圖

其中的電容式液位傳感器(如圖2所示)是由兩個同心圓筒形極板組成的電容器。它通過測量兩個極板間的電容值來計算液位高度[5-6]，并把液位高度轉換成0～4 095間的數(shù)值發(fā)給監(jiān)控主機計算油量。該傳感器具有很高的分辨率和測量精度[7]，基于射頻電容測量原理[8]自動校準，徹底解決不同地區(qū)因油的標號和溫度差異引起的測量誤差。傳感器的主要技術參數(shù)如下：液位高度檢測范圍100～1 000 mm；液位檢測分辨率0.1 mm；工作溫度范圍-50～+100 ℃；工作電壓DC 5 V；承受油壓范圍-0.1～+0.1 MPa。

圖2 電容式液位傳感器

2 系統(tǒng)功能設計

2.1 油量檢測系統(tǒng)功能設計

油量檢測系統(tǒng)由電容式液位傳感器和油量監(jiān)控主機組成。液位傳感器以200 ms的周期向監(jiān)控主機發(fā)送t時刻實時液位高度ht，監(jiān)控主機經過中值濾波得到t時刻準確的液位高度值Ht，然后根據(jù)液位高度和油量的關系K計算出油箱內的油量Vt，然后通過油量變化趨勢，識別是否有加油和偷油事件發(fā)生[9]。若有加油或偷油事件，則進行告警，同時記錄變化前的油量Vs，并在加油或偷油事件結束后，利用當時的油量Vt和變化前的油量Vs得出油量變化量。為避免誤判加油和偷油事件，當識別到加油或偷油趨勢時，應以1 s的周期連續(xù)判斷5次，若均為該趨勢時，則立即報警。

正常情況下，油量檢測系統(tǒng)每隔30 s向CAN總線發(fā)送一次當前油量。如果發(fā)生加油或偷油事件，則立即觸發(fā)告警報文，待事件結束后，再把油量的變化量發(fā)到CAN總線上。

2.2 油量上報系統(tǒng)功能設計

油量上報系統(tǒng)基于車載視頻一體機。車載視頻一體機集GPS、4G通信、視頻監(jiān)控、行駛記錄儀等功能于一身[10]。當其從CAN總線上采集到油量報文后[11]，便對油量數(shù)據(jù)進行提取，連同當前的時間、經緯度信息一塊封裝在JT/T 808擴展協(xié)議中上傳到 V+監(jiān)控平臺[12]。數(shù)據(jù)上傳期間，當車載視頻一體機不能正常連接V+監(jiān)控平臺時，則對上傳的數(shù)據(jù)進行保存，待連接正常后優(yōu)先上傳當前的數(shù)據(jù)，然后再對保存的數(shù)據(jù)進行補傳。

2.3 平臺監(jiān)控系統(tǒng)功能設計

平臺監(jiān)控系統(tǒng)基于B/S架構進行開發(fā)[13]，當其接收到油量報文后，便對數(shù)據(jù)進行解析入庫，把不同種類的數(shù)據(jù)保存在不同報表中，并由專用的API接口對這些報表中的數(shù)據(jù)進行調用展示。圖3為2020年3月27日至2020年3月31日的油量監(jiān)控曲線，它由2 997條記錄組成，橫坐標為時間軸，因圖的長度有限，僅截取了部分時間的記錄進行顯示；表1為這期間的油量變動記錄，讓客戶直觀了解到油量變化情況。同時結合整車里程數(shù)據(jù)，得到百公里油耗；表2為百公里油耗報表。

圖3 平臺實時油量監(jiān)控曲線

表1 油量變動記錄

表2 百公里油耗報表

3 結束語

該系統(tǒng)不僅能提供實時油量，也能對加油、偷油事件進行準確的判斷，同時在平臺端以報表和曲線圖的方式進行展示，也方便了客戶使用。經過長期穩(wěn)定性測試，油量監(jiān)控誤差小于3%(油量小于100 L時，誤差小于3 L)。目前該系統(tǒng)已有上百家客戶使用，有效地防止了偷油、虛開發(fā)票現(xiàn)象的發(fā)生，為企業(yè)油耗管理提供了有效手段，降低了客戶運營成本。