机动车智能化监控与管理系统

1.一种机动车智能化监控与管理系统，包括固定在车辆上的智能监控 装置和设置在调度管理中心的计算机，智能监控装置中的单片机经包括隔 离电路和去干扰电路的信号预处理电路与在车辆相关部位的车速传感器、 转速传感器、灯光传感器、刹车传感器、喇叭传感器相联接，单片机上具 有全球定位系统GPS接口，显示屏、键盘和报警电路分别与单片机联接， 单片机还具有辅助电路；调度管理中心的计算机与读写装置、显示屏和打 印装置联接；系统还包括为智能监控装置和计算机提供工作电源的电源电 路，其特征在于：
(1)单片机上设置有IC卡插口和与该插口相配的IC卡，IC卡由单 片机和调度管理中心的IC卡读写器读写；
(2)信号预处理电路中的去干扰电路还联接设置在车辆相关部位的空 调和至少一个以上测量车辆内外环境状态的信号传感器；
(3)至少设置一个以上车辆工作状态参数信号传感器，并与设置的信 号预处理电路A联接，信号预处理电路A的输出端接入单片机中的A/D 转换电路；
(4)信号预处理电路中的隔离电路联接设置驱动电路，驱动电路联接 串接在发动机供油管路上的限速器；
(5)单片机处理装置先初始化单片机，而后，测量液位值作为开车时 液位，并与上一次停车时记录的液位值比较，若不同则说明有加油或少油 现象，此时记录开车与上一次停车液位；若相同则不记录；判断IC卡是否 插入，如果IC卡已插入，则将IC卡中相关参数与单片机中相关参数对比； 如果参数对比结果不同，或IC卡未插，则关闭限速器并启动报警电路，使 车辆不能启动；如果参数对比结果相同，则读入相应参数，并打开限速器， 车辆可启动运行；
(6)单片机具有记录测量参数和控制处理装置，各信号传感器实时监 测相关参数，定时记录，检查空调是否打开，如打开，则累计记录打开时 间，将影响安全行车的相关参数值与设定值进行比较，如超值则报警提示， 设定数秒后仍超设定值，发出限速指令启动驱动电路控制限速器工作，将 速度限制在设定值内，设定数秒后若未超过设定值，则发出指令关闭报警 和限速；
(7)单片机处理按键信息，并通过与单片机相联接的显示装置显示， 单片机通过按键值判断所按下的功能键，若该值对应的功能键是显示测量 参数功能键，则将相应的参数值送至显示装置显示；若该值对应的功能键 为写IC卡功能键，则将所记录的参数值写入IC卡中；若该值对应的功能 键为追加任务功能键，则键入指定密码，取出追加里程，并与原任务里程 相加得总任务里程，此程序循环往复不停地检查按键值；
(8)单片机外部电源掉电监测处理装置，如果外部电源掉电，单片机 则保存此时停车液位值，并使CPU进入睡眠状态，自动切换至备用电源；
(9)调度管理中心计算机装置，依据用户需要排出运输计划，从调度 管理中心数据库查找满足用户要求的车辆，若没有则通知用户，若有则选 择车辆，打印派车路单，并将各参数设定值写入IC卡，通知用户派车情况； 根据追加任务里程要求，可调整运输计划，并生成追加任务密码；记录有 运行参数的IC卡通过IC卡读写器读出，对各数据进行分析处理，建立相 应车辆运行档案，分析车辆状况，并将结果打印；若发生事故，则对各数 据进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于 信号预处理电路A由至少一路以上的RC滤波电路、集成电路LM224构成 的调整电路和集成电路TIL300构成的光隔电路组成，其路数与测量车辆工 作状态参数信号传感器的数目相同。
3.根据权利要求1所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于 驱动电路由数字光隔电路TIL193和二路三极管放大电路组成。
4.根据权利要求1所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于 限速器由具有进油口和出油口的阀体、常闭阀芯、压簧、电磁线圈、罩壳 组成的常闭电磁闭的阀体上设置常闭节流电磁阀，常闭节流电磁阀的节流 阀芯穿经固定在阀体上的导向管后，其呈锥状的端部伸入阀座侧壁开设的 锥形通孔；常闭节流电磁阀由节流阀芯、导向管、关闭弹簧、节流电磁线 圈、调节螺钉和壳体组成，节流阀芯的尾部套置关闭弹簧、关闭弹簧的一 端有与调节螺钉连为一体的压板和密封圈，调节螺钉旋接在导向管端部中 央的内螺纹处，导向管的外部设置节流电磁线圈，壳体套置在节流电磁线 圈外，并经与调节螺钉相配合的螺母固定在导向管外端；常闭电磁阀的电 磁线圈、常闭节流电磁阀的电磁线圈各自与驱动电路中的三极管放大电路 的输出端联接。
5.根据权利要求1或4所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征 在于限速器的常闭节流电磁阀设置在阀体进油口一侧与其轴线呈90°夹角 内的阀座处，常闭节流电磁阀的一端呈锥状的节流阀芯、导向管、关闭弹 簧与阀座侧壁上的锥形通孔同轴，阀座侧壁上开设的锥形通孔使阀座两侧 的进出油口相通。
6.根据权利要求1所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于 IC卡上具有多个调度单派车任务参数和多个行驶控制参数。
7.根据权利要求6所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于 IC卡的调度单派车任务参数为车型资料、车牌号、任务里程、密钥、运输 日期；IC卡的行驶控制参数为最高行驶速度、雨天雾天及不正常的油压温 度和酒精含量情况下的限速值。
8.根据权利要求1或7所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征 在于将从IC卡写入的密钥和车牌号参数与单片机中的相应参数对比，根据 对比结果是否相同决定车辆能否启动。
9.根据权利要求1所述的机动车智能化监控与管理系统，其特征在于 在单片机记录测量参数与控制处理装置中，实时监测的相关参数包括液位、 机油压力、来回水温度、载重、车速、发动机转速、大灯、小灯、左向灯、 右向灯、刹车、喇叭、开关空调、雨天、雾天及酒精含量开关量信号参数。
10.根据权利要求1或9所述的机动车智能化监控与管理系统，其特 征在于在单片机记录测量参数与控制处理装置中，将影响安全的油压、来 回水温度、行驶速度、发动机转速、雨雾天车速、转向倒车车速、酒精含 量参数测量值与设定值进行比较，决定是否启动报警电路及在超值的情况 下发出限速指令。

技术领域\n本发明涉及机动车运行过程中的监控与管理技术，尤其涉及一种机动 车智能化监控与管理系统。\n背景技术\n汽车行驶安全一直是人们密切关注的问题，由于汽车运行故障或驾驶 员违章违规而酿成重大交通事故的现象屡见不鲜。同时交通管理部门为交 通事故的责任确认也投入了大量的人力、物力。因此，国内外许多公司正 在研制开发类似飞机“黑匣子”的汽车行驶状态记录仪(即所谓的“汽车 黑匣子”)，并有部分产品问世，其功能基本是记录停车前数分钟内行驶速 度、发动机转速及左右转向灯、刹车、喇叭、撞车、安全带等状态数据， 并累计记录行驶距离、行驶时间等数据。比较先进的系统还设置有全球定 位系统(GPS)接口，一旦装有全球定位系统(GPS)，可实时掌握车辆的 地理位置，并传递部分测量参数。部分系统还集成了防盗功能，主要采用 切断点火系统来实现。从结构上来讲，目前大部分系统包括车速、转速、 灯光、刹车、喇叭等传感器，各传感器将信号送至信号预处理电路中的隔 离电路后与单片机联接，单片机上具有全球定位系统(GPS)接口，联接 数据读写仪、显示屏、键盘和报警电路，单片机还具有辅助电路，系统还 包括调度管理中心的计算机及其显示和打印装置，还包括为系统提供工作 电源的电源电路。上述系统确实具有“黑匣子”的作用，即如实地记录下 一些运行参数和管理方面的参数，在发生交通事故后，为交通事故的责任 确认提供了宝贵的依据。不足之处在于这些系统只能在记录一些数据的同 时，在出现不安全因素的时候作出提示，但不能采取措施防范或减少重大 交通事故的发生，车辆拥有者不能对车辆进行有效的管理。\n发明内容\n本发明针对上述现有系统存在的不足，通过设计新的电路和程序等技 术方案，实现二个目的：一是除了记录车辆运行过程中的各个参数外，对 一些影响行车安全的参数能进行控制，最大限度地防范和减少重大恶性事 故的发生，而不仅仅是为确认重大事故的责任提供依据；二是提供较全的 管理功能，为拥有车辆的大中型企业、公司加强对车辆的管理，减少运行 成本，提高经济效益创造条件。\n本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种机动车智能化监控与 管理系统，包括固定在车辆上的智能监控装置和设置在调度管理中心的计 算机，智能监控装置中的单片机经包括隔离电路和去干扰电路的信号预处 理电路与在车辆相关部位的车速、转速、灯光、刹车、喇叭传感器相联接， 单片机上具有全球定位系统(GPS)接口，联接的显示屏、键盘和报警电 路，单片机还具有辅助电路；调度管理中心的计算机与读写装置、显示屏 和打印装置相联接；系统还包括为智能监控装置和计算机提供工作电源的 电源电路，其特征在于：(1)单片机上设置有IC卡插口和与该插口相配的 IC卡，IC卡由单片机和调度管理中心的IC卡读写器读写；(2)信号预处 理电路中的去干扰电路还联接设置在车辆相关部位的空调及至少一个以上 测量车辆内外环境状态的信号传感器；(3)至少设置一个以上车辆工作状 态参数的信号传感器，并与设置的信号预处理电路A联接，信号预处理电 路A的输出端接入单片机中的A/D转换电路；(4)信号预处理电路中的隔 离电路联接设置驱动电路，驱动电路联接串接在发动机供油管路上的限速 器；(5)单片机处理装置先初始化单片机，而后，测量液位值作为开车时 液位，并与上一次停车时记录的液位值比较，若不同则说明有加油或少油 现象，此时记录开车与上一次停车液位；若相同则不记录；判断IC卡是否 插入，如果IC卡已插入，则将IC卡中相关参数与单片机中相关参数对比； 如果参数对比结果不同，或IC卡未插，则关闭限速器并启动报警电路，使 车辆不能启动；如果参数对比结果相同，则读入相应参数，并打开限速器， 车辆可启动运行；(6)单片机具有记录测量参数和控制处理装置，各信号 传感器实时监测相关参数，定时记录，检查空调是否打开，如打开，则累 计记录打开时间，将影响安全行车的相关参数值与设定值进行比较，超值 则报警提示，设定数秒后仍超设定值，发出限速指令启动驱动电路控制限 速器工作，将速度限制在设定值内，设定数秒后若未超过设定值，则发出 指令关闭报警和限速；(7)单片机处理按键信息，并通过与单片机相联接 的显示装置显示，单片机通过按键值判断所按下的功能键，若该值对应的 功能键是显示测量参数功能键，则将相应的参数值送至显示装置显示；若 该值对应的功能键为写IC卡功能键，则将所记录的参数值写入IC卡中； 若该值对应的功能键为追加任务功能键，则键入指定密码，取出追加里程， 并与原任务里程相加得总任务里程，此程序循环往复不停地检查按键值； (8)单片机外部电源掉电监测处理装置，如果外部电源掉电，单片机则保 存此时停车液位值，并使CPU进入睡眠状态，自动切换至备用电源；(9) 调度管理中心计算机装置，依据用户需求排出运输计划，从调度管理中心 数据库查找满足用户要求的车辆，若没有则通知用户，若有则选择车辆， 打印派车路单，并将各参数设定值写入IC卡，通知用户派车情况，根据追 加任务里程要求，可调整运输计划，并生成追加任务密码，记录有运行参 数的IC卡通过IC卡读写器读出，对各数据进行分析处理，建立相应车辆 运行档案，分析车辆状况，并将结果打印；若发生事故，则对各数据进行 分析处理。\n本发明通过设计新的电路和程序，将车辆智能监控与调度管理集成一 体，通过IC卡下达任务，不仅具有了车辆行驶状态记录功能，还具有了防 盗、限速控制功能，可最大限度地防范或减少重大交通事故的发生，通过 对一些参数的监测，可有效的堵塞运输企业管理中的漏洞，降低了企业车 辆的运行成本，为提高企业的经济效益提供了条件，本发明适用于大中型 企事业单位和运输企业。\n现结合附图和实施例进一步说明本发明。\n附图说明\n附图1为本发明技术方案框图；\n附图2为本发明电路原理图；\n附图3为本发明中限速器在去掉常闭电磁阀的上部电磁线圈及罩壳后 的俯视结构示意图；\n附图4为本发明中限速器沿进出油口轴线的垂直向剖视结构示意图；\n附图5为本发明单片机处理主程序图；\n附图6为本发明单片机记录测量参数与控制处理程序图；\n附图7为本发明按键与显示程序图；\n附图8为本发明外部电源掉电监测处理程序；\n附图9为本发明调度管理中心计算机处理软件程序图。\n具体实施方式\n本发明由设置在车辆上的智能监控装置，调度管理中心计算机和软件 三大部分组成。\n以上所述的智能监控装置由各参数信号传感器、包括去干扰电路和隔 离电路的信号预处理电路，包括RC滤波电路、调整电路和光隔电路的信 号预处理电路A、键盘显示、报警电路、IC卡、驱动电路、单片机及其辅 助电路和限速器组成。\n该装置通过信号传感器将实测的车速、发动机转速、大灯、小灯、左 向灯、右向灯、刹车、倒车、喇叭、开关空调、下雨、雾、酒精量等参数， 经去干扰、隔离电路处理后送入单片机中进行记录、处理。将实测的液位、 机油压力、来回水温度等信号经信号预处理电路A和单片机中的A/D转换 电路处理后送入单片机中进行记录、处理。由单片机发出指令至报警电路 报警。通过键盘输入指令至单片机，控制显示参数或修改时钟、输入追加 的调度任务里程。所有的实测参数可由单片机发出指令写入IC卡。防盗限 速器由单片机发出指令控制，由驱动电路驱动，实现限速和防盗。\n所述的软件包括车辆生产调度管理与维护保养记录、车辆实测参数分 析处理。\n以上两部分通过IC卡进行数据交换。首先通过计算机处理软件系统将 派车任务(调度单)及各种行驶控制参数(主要包括车型资料、车牌号、 任务里程、密钥、运输日期、最高行驶速度、雨天雾天及不正常的油压温 度等情况下的限速值等)通过IC卡读写器写入IC卡。司机执行任务时将 IC卡插入车中智能监控装置。智能监控装置所测参数写入IC卡后，通过 IC卡读写器进入计算机处理软件系统进行分析处理。\n信号预处理电路A由多路相同的RC滤波电路、集成电路LM224构成 的调整电路和集成电路TIL300构成的光隔电路组成，其路数与设置的测量 车辆工作状态参数信号传感器数同。驱动电路由数字光隔电路TIL193和二 路三极管放大电路组成。\n限速器由具有进油口和出油口的阀体、常闭阀芯、压簧、电磁线圈、 罩壳等组成的常闭电磁闭的阀体上设置常闭节流电磁阀，常闭节流电磁阀 的节流阀芯穿经固定在阀体上的导向管后，其呈锥状的端部伸入阀座侧壁 开设的锥形通孔；常闭节流电磁阀由节流阀芯、导向管、关闭弹簧、节流 电磁线圈、调节螺钉和壳体组成，节流阀芯的尾部套置关闭弹簧、关闭弹 簧的一端有与调节螺钉连为一体的压板和密封圈，调节螺钉旋接在导向管 端部中央的内螺纹处，导向管的外部设置节流电磁线圈，壳体套置在节流 电磁线圈外，并经与调节螺钉相配合的螺母固定在导向管外端；常闭电磁 阀的电磁线圈、常闭节流电磁阀的电磁线圈各自与驱动电路中的三极管放 大电路的输出端联接。\n限速器的常闭节流电磁阀设置在阀体进油口一侧与其轴线呈90°夹角 内的阀座处，常闭节流电磁阀的一端呈锥状的节流阀芯、导向管、关闭弹 簧与阀座侧壁上的锥形通孔同轴，阀座侧壁上开设的锥形通孔使阀座两侧 的进出油口相通。\n当车辆停驶时，电磁阀和节流电磁阀均为常闭状态，单片机不接受盗 贼指令，两阀的线圈处于断电状态，油路切断，发动机无法启动，车辆不 能行驶，因而本发明起到防盗作用。当两阀的线圈在单片机指令下得电而 使两阀阀芯打开，油路畅通，车辆可正常行驶，当车辆超速或相关信息经 单片机自动判断，启动驱动电路使电磁阀的电磁线圈断电，电磁阀阀芯阻 挡油路，但此时节流阀的线圈仍处于得电状态，燃油可经锥形通孔进入出 油口，以少量燃油供车辆行驶，达到限速的目的。\n限速器中由阀座9、阀体10、阀芯1、电磁线圈5、压簧16和罩 壳17组成常闭电磁阀。在阀座9内，进油口11和出油口12间的阀座 侧壁13隔断形成环状空间2，常闭节流电磁阀设置在阀体进油口一侧 与其轴线呈90°夹角范围内的阀座部。本实用新型在45°处的阀座侧 壁13上开设一个锥形通孔4，锥形通孔4使阀座两侧的进出油口相通， 在阀体10上螺纹连接导向管14，在导向管14内置节流阀关闭弹簧7 和与锥形通孔4配合的一端部呈锥状的节流阀芯3，关闭弹簧7的一 端有与调节螺钉8连为一体的压板和密封圈，调节螺钉8旋接在导向 管端部中央的内螺纹处，节流阀芯3、导向管14、弹簧7与锥形通孔 4同轴。在导向管14外固定连接外壳15，节流电磁线圈6布置在该外 壳15内，在外壳15顶端开设通孔，调节螺钉8外端螺母固定外壳15 并锁紧调节螺钉位置。\n所述的智能监控装置中单片机处理程序：\n图5为单片机处理主程序，智能监控装置上电后单片机经初始化设定 后，测量此时液位值作为开车时液位，并与上一次停车时记录的液位值比 较，若不同则说明有加油或少油现象，此时记录开车与停车液位；若相同 则不记录。下面循环判断IC卡是否插入，若已插则将IC卡中密钥和车号 与单片机中进行对比，若不同或IC卡未插，则关闭防盗限速器，并报警， 车辆不能启动；若相同，则读入相应参数，并打开防盗限速器，该车才能 投入正常运行状态，等待司机操作。\n图6为单片机记录测量参数与控制处理程序：车辆在运行过程中，智 能监控装置通过信号传感器(包括液位、机油压力、来回水温度、载重、 车速、发动机转速、大灯、小灯、左向灯、右向灯、刹车、倒车、喇叭、 开关空调、下雨、雾、酒精含量等开关量信号)实时监测所有参数，并且 1秒记录1次。同时检查空调是否打开，若打开则累计记录打开时间；还 不断地将油压、温度、行驶速度、发动机转速、任务里程等参数测量值与 调度单的设定值进行比较，若超过设定值，则报警提醒司机安全驾驶，10 秒钟后，若仍超过设定值，则发出限速指令，通过驱动电路使限速器工作， 将速度限至在某一设定速度值内；若未超过设定值，则发出关闭报警与限 速指令。雨天、雾天、转向、倒车、酒精含量等参数测量值与设定值的比 较及以后的程序与以上相同，不同的是出于安全考虑其设定的限速值更低， 智能监控装置可连续记录5分钟内参数值，并保存至内部RAM中。\n图7为按键处理与显示程序。首先检查有无按键，若有则读按键值， 若该值为显示测量参数功能键，则将上述相应参数值送至显示屏显示；若 该值为写IC卡功能键，则将RAM中记录的5分钟内所测量的参数值写入 IC卡中；若为追加任务功能健，则司机键入由调度中心获得的指定密码， 从中取出里程数值，并与原任务里程相加，得到总任务里程。如此循环往 复不停地检查键值。\n图8为外部电源掉电监测处理程序。当停车时外部电源停止供电，单 片机将保存此时液位值，并使CPU进入睡眠状态；同时智能监控装置将自 动切换至备份电源，保持RAM中记录数据不丢失，并保存10年。\n以上所述的智能监控装置核心部分具有防水、防火、耐压、耐冲击功 能，且内部有备用电池，可使系统不易受破坏，数据不丢失。一旦发生了 交通事故，也可将事故发生前5分钟内测量数据写入IC卡，并通过IC卡 读写器由以上所述的计算机处理软件系统读取并分析，为处理分析事故原 因提供依据。\n图9为调度管理中心计算机处理软件系统。采用数据库管理技术完成 生产调度运行管理、车辆维护保养记录、车辆行驶参数分析处理。首先由 用户向运输公司提出要车服务要求，运输公司调度根据用户需求排出运输 计划，并向调度管理中心数据库查找满足用户要求的车辆，若没有则通知 用户，若有则选择车辆，打印派车路单，并将任务数据及行驶参数设定值 写入IC卡，交给司机执行任务；同时通知用户派车情况。司机将IC卡插 入以上所述智能监控装置，才能正常执行任务。司机在执行任务过程中， 若原设定的任务里程不足，可向调度中心申请追加任务里程，此时调度中 心调整运输计划，并由系统生成追加任务密码告知司机。司机通过智能监 控装置中键盘键入该密码，完成任务里程追加。当任务完成后，将由用户 签发路单交调度管理中心录入系统，作为结算依据；同时司机通过智能监 控装置中键盘发出指令，将记录的运行参数写入IC卡，由调度管理中心计 算机通过IC卡读写器读出，对行驶数据进行分析处理，建立相应车辆运行 档案，分析车辆状况，并可将结果打印，基本实现运输公司调度及生产管 理。