采用can總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置及控制方法
【專利摘要】采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置，包括電源穩(wěn)壓單元、智能單元、系統(tǒng)復(fù)位單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、調(diào)試接口、顯示單元、加速度檢測單元、CAN接口單元、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元、客車載荷信號(hào)單元、無線通信模塊、PC機(jī)RS?232接口。智能單元檢測客車的載荷以及三軸的加速度信號(hào)，由三軸的加速度數(shù)據(jù)計(jì)算三軸的傾角，通過CAN接口單元讀取客車的車速、消耗的燃油量、燃油消耗率等數(shù)據(jù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)按軟件設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行分析與處理，得出實(shí)時(shí)的燃油有效消耗率，同時(shí)篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)，由顯示單元顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崟r(shí)快速地采集客車能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)，將客車能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理中心，以便實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的客車能耗數(shù)據(jù)分析、處理、評(píng)估，提高工作效率及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
【專利說明】
采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種能耗數(shù)據(jù)采集裝置，特別是采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置，屬能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]節(jié)能監(jiān)測是政府推動(dòng)能源合理利用的一項(xiàng)重要手段。《中華人民共和國能源節(jié)約法》明確規(guī)定，國務(wù)院有關(guān)交通運(yùn)輸主管部門要按照各自的職責(zé)負(fù)責(zé)全國交通運(yùn)輸相關(guān)領(lǐng)域的節(jié)能監(jiān)督管理工作，制定交通運(yùn)輸營運(yùn)車船的燃料消耗量限值標(biāo)準(zhǔn)，不符合標(biāo)準(zhǔn)的，不得用于營運(yùn)。根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，各地應(yīng)加強(qiáng)對(duì)客運(yùn)車輛燃料消耗量檢測和監(jiān)督管理，加快淘汰、更新高耗能的老舊營運(yùn)車輛。
[0003]目前也有一些新型客車上使用了智慧運(yùn)營系統(tǒng)，對(duì)車輛技術(shù)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了車輛故障遠(yuǎn)程診斷，保證了車輛正常技術(shù)狀態(tài)。系統(tǒng)能對(duì)駕駛員的不良駕駛行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，規(guī)范了駕駛操作，降低了安全隱患，控制了燃油消耗。通過對(duì)車輛運(yùn)行過程的綜合監(jiān)控與分析，輔之于車輛調(diào)整等技術(shù)措施，使車輛技術(shù)性能與運(yùn)行線路環(huán)境完美匹配。這種智慧運(yùn)營系統(tǒng)對(duì)節(jié)能減排工作有一定的促進(jìn)作用，但由于一般都沒有對(duì)客車載荷的檢測， 也沒有對(duì)路面平坦度及直線度進(jìn)行檢測，因而與交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《營運(yùn)客車燃料消耗量限值及測量方法》的差距較遠(yuǎn)，不能與規(guī)定的燃料消耗量限值進(jìn)行比對(duì)，不能在非專業(yè)測試的條件下確定客車的能耗是否符合標(biāo)準(zhǔn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置及控制方法， 通過附加的傳感器及客車CAN總線接口實(shí)時(shí)對(duì)客車的能耗相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、計(jì)算處理和顯示，并且對(duì)采集到的數(shù)據(jù)，按照客車能耗測試的標(biāo)準(zhǔn)條件進(jìn)行分析和篩選，取出符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)，還可通過無線模塊將有關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心，以便數(shù)據(jù)處理中心的計(jì)算機(jī)通過客車能耗遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件以圖表形式顯示客車的能耗的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步地，客車能耗遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件還可提供歷史數(shù)據(jù)查詢、自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表的功能，通過對(duì)能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)與燃料消耗量限值標(biāo)準(zhǔn)的比較，給出客車能耗超標(biāo)的告警信息，由此可提升客車能耗統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測的數(shù)據(jù)質(zhì)量，并逐步建立覆蓋交通運(yùn)輸全行業(yè)的節(jié)能減排工作考核體系，完善車輛節(jié)能減排考核評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，包括: 電源穩(wěn)壓單元(1)、智能單元(2)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、顯示單元(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、客車載荷信號(hào)單元(10)、無線通信模塊(11)、PC機(jī)RS-232接口( 12);其中:電源穩(wěn)壓單元(1)為智能單元(2)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、 顯示單元(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、客車載荷信號(hào)單元(10)、無線通信模塊(11)供電，與各部分構(gòu)成電氣連接；智能單元(2)是本裝置的核心，在程序的控制下運(yùn)行，與電源穩(wěn)壓單元(1)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、顯示單元(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、客車載荷信號(hào)單元(10)構(gòu)成電氣連接；系統(tǒng)復(fù)位單元(3)用于智能單元上電復(fù)位，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)用于存儲(chǔ)智能單元篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)以及未發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接；調(diào)試接口(5)用于智能單元仿真調(diào)試以及下載程序，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接；顯示單元(6)用于顯示智能單元采集到的客車能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)以及篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)，與智能單元(2 )構(gòu)成電氣連接；加速度檢測單元(7)用于檢測客車運(yùn)行時(shí)的加速度，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接；CAN接口單元(8 )用于適配與客車的發(fā)動(dòng)機(jī)診斷接口收發(fā)數(shù)據(jù)，與智能單元(2 )構(gòu)成電氣連接；通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)用于適配智能單元與所連接的通信設(shè)備的電平信號(hào)，與智能單元(2)、無線通信模塊(11)和PC機(jī)RS-232接口(12)構(gòu)成電氣相連。
[0006]客車載荷信號(hào)單元(10)用于檢測車輛的載荷，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接； 無線通信模塊(11)用于連接無線網(wǎng)絡(luò)并與數(shù)據(jù)處理中心通信，與通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)構(gòu)成電氣連接；PC機(jī)RS-232接口(12)用于配置客車的基本參數(shù)，與通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)構(gòu)成電氣連接。
[0007]進(jìn)一步地，客車能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)包括車速、燃油消耗量、燃油消耗率、客車三軸加速度及傾角、載荷。
[0008]進(jìn)一步地，PC機(jī)RS-232接口，用于連接到PC機(jī)的RS232接口，通過在PC機(jī)中運(yùn)行與之配套的客車參數(shù)配置軟件后，通過該接口配置客車的基本參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)和極限范圍。其中的基本參數(shù)包括:車長、車寬、車高、車重、產(chǎn)品名稱、型號(hào)、出廠日期、發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)排量、功率、載客人數(shù)、總質(zhì)量、整備質(zhì)量、燃料種類等。
[0009]進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)處理中心包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、運(yùn)行客車能耗監(jiān)測軟件的計(jì)算機(jī)、顯示器及打印機(jī)。
[0010]所述的加速度檢測單元包括三軸加速度傳感器U5及電容C16?C19，U5的型號(hào)為 MMA7455L，是低功耗、高抗震性的數(shù)字三軸加速度傳感器，內(nèi)部具有信號(hào)調(diào)理、低通濾波、溫度補(bǔ)償、自測等功能；電容C16及C17并聯(lián)接于U5的第1、2引腳之間，并緊靠U5的第1、2引腳， 電容C16及C17的容量分別為10yF和0.lyF;電容C18及C19并聯(lián)接于U5的第5、6引腳之間，并緊靠U5的第5、6引腳，電容C18及C19的容量分別為10yF和0.1yF;U5的第1、4、6、7引腳連接到 3.3 V電源;U5的第2、5引腳連接到地;U5的第8引腳連接到圖3中微控制器U3的第45引腳;U5 的第9引腳連接到圖3中微控制器U3的第46引腳;U5的第13引腳是12C通信的SDA串行數(shù)據(jù)信號(hào)線，連接到圖3中微控制器U3的第43引腳;U5的第14引腳是12C通信的SCL時(shí)鐘信號(hào)線，連接到圖3中微控制器U3的第42引腳。
[0011]所述的CAN接口單元包括CAN收發(fā)器U6及電容C20、電阻R10、R11、跳線器JP1、插座 CZ4A11是端接電阻，阻值為120歐姆，可根據(jù)需要用跳線器JP1接入電路中。CAN收發(fā)器U6的型號(hào)為SN65HVD230DR，U5的第1引腳連接到圖3中微控制器U3的第33引腳，U5的第2引腳接地，U5的第3引腳接3.3V電源，U5的第4引腳連接到圖3中微控制器U3的第3 2引腳;U5的第6、7 弓丨腳分別連接到插座CZ4的第2和第1引腳，U5的第8引腳通過電阻R10接地；電阻R11與跳線器JP1串聯(lián)后接于插座CZ4的第1、2引腳之間，CZ4的第3引腳接地。電容C20接于U6的第3引腳和地之間。
[0012]所述的客車載荷信號(hào)單元包括客車前輪軸載荷信號(hào)單元和客車后輪軸載荷信號(hào)單元;客車前輪軸載荷信號(hào)單元和客車后輪軸載荷信號(hào)單元具有相同的結(jié)構(gòu)。[0〇13]采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置的控制方法，包括如下步驟:步驟S201、初始化；步驟S202、通過I2C總線與加速度檢測單元通信，讀取三軸加速度數(shù)據(jù)；步驟S203、計(jì)算客車的傾角；步驟S204、存儲(chǔ)加速度及傾角數(shù)據(jù)；步驟S205、讀取客車的車速和燃油消耗量等數(shù)據(jù)；步驟S206、調(diào)用檢測與計(jì)算客車載荷子程序；步驟S207、調(diào)用有效燃油消耗率分析計(jì)算子程序；步驟S208、檢查是否收到PC機(jī)的通信命令;進(jìn)入步驟S209判斷，若未收到命令幀，則進(jìn)入步驟S211;若收到命令幀，則進(jìn)入步驟S210處理命令幀數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入步驟S211;步驟S211、檢查是否收到GPRS無線通信模塊的通信命令;進(jìn)入步驟S212判斷，若未收到命令幀，則進(jìn)入步驟S214;若收到命令幀，則進(jìn)入步驟S213處理命令幀數(shù)據(jù)，并通過GPRS向數(shù)據(jù)處理中心發(fā)送數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入步驟S214;步驟S214、向0LED模塊輸出需要顯示數(shù)據(jù)，顯示智能單元采集到的客車能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)以及篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)；程序再次進(jìn)入步驟S202，重復(fù)步驟S202?S214，周而復(fù)始，循環(huán)運(yùn)行。[〇〇14]本發(fā)明是按照上述構(gòu)思使用上述主要單元部件構(gòu)成的。其工作原理是:智能單元檢測客車的載荷以及三軸的加速度信號(hào)，由三軸的加速度數(shù)據(jù)計(jì)算三軸的傾角，通過CAN接口單元讀取客車的車速、消耗的燃油量、燃油消耗率等數(shù)據(jù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)按軟件設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行分析與處理，得出實(shí)時(shí)的燃油有效消耗率，同時(shí)篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)，由顯示單元顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)，由無線通信模塊將相關(guān)的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，經(jīng)數(shù)據(jù)處理中心的監(jiān)測軟件處理后實(shí)時(shí)顯示有關(guān)客車的能耗數(shù)據(jù)，并提供歷史數(shù)據(jù)查詢、自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表的功能，通過對(duì)能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)與燃料消耗量限值標(biāo)準(zhǔn)的比較，給出客車能耗超標(biāo)的告警信息。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果:(1)能夠?qū)崟r(shí)快速地采集客車的車速、燃油消耗量、燃油消耗率、加速度、載荷等能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)，分析計(jì)算客車的傾角及燃油有效消耗率等數(shù)據(jù)。
[0016](2)使用4G或GPRS、CDMA無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)，將客車能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理中心，以便實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的客車能耗數(shù)據(jù)分析、處理、評(píng)估，提高工作效率及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性， 能為管理部門對(duì)高能耗高污染車輛實(shí)施強(qiáng)制淘汰或報(bào)廢提供數(shù)據(jù)支持?！靖綀D說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018]圖1是本發(fā)明采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置的原理方框圖。
[0019]圖2是實(shí)施例的電源穩(wěn)壓單元電路連接原理圖。[〇〇2〇]圖3是實(shí)施例的智能單元電路連接原理圖。[0021 ]圖4是系統(tǒng)復(fù)位單元電路連接原理圖。[〇〇22]圖5是實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元電路連接原理圖。[〇〇23]圖6是實(shí)施例的調(diào)試接口電路連接原理圖。[〇〇24]圖7是實(shí)施例的顯示單元電路連接原理圖。
[0025]圖8是實(shí)施例的加速度檢測單元電路連接原理圖。
[0026]圖9是實(shí)施例的CAN接口單元電路連接原理圖。[〇〇27]圖10是實(shí)施例的通信接口電平轉(zhuǎn)換單元電路及PC機(jī)RS-232接口連接原理圖。[〇〇28]圖11是實(shí)施例的無線通信模塊電路連接原理圖。[〇〇29]圖12、圖13是實(shí)施例的客車載荷信號(hào)單元電路連接原理圖。
[0030]圖14是實(shí)施例的客車稱重電容傳感器安裝示意圖。[0031 ]圖15是實(shí)施例的軟件控制方法主程序流程圖。
[0032]圖16是實(shí)施例的軟件控制方法的檢測與計(jì)算客車載荷子程序流程圖。
[0033]圖17是實(shí)施例的軟件控制方法的有效燃油消耗率分析計(jì)算子程序流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】[〇〇34]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0035]請(qǐng)參看圖1，采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置，包括電源穩(wěn)壓單元(1)、智能單元(2)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、顯示單元(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、客車載荷信號(hào)單元(10)、無線通信模塊(11)、PC機(jī)RS-232接口(12)。其中:電源穩(wěn)壓單元(1)為智能單元(2)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、顯示單元(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、客車載荷信號(hào)單元(10)、無線通信模塊(11)供電，與各部分構(gòu)成電氣連接;智能單元(2)是本裝置的核心，在程序的控制下運(yùn)行，與電源穩(wěn)壓單元(1)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、顯示單元(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、客車載荷信號(hào)單元(10)構(gòu)成電氣連接;系統(tǒng)復(fù)位單元 (3)用于智能單元上電復(fù)位，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)用于存儲(chǔ)智能單元篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)以及未發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)，與智能單元 (2)構(gòu)成電氣連接;調(diào)試接口(5)用于智能單元仿真調(diào)試以及下載程序，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接;顯示單元(6)用于顯示智能單元采集到的客車能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)以及篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接;加速度檢測單元(7)用于檢測客車運(yùn)行時(shí)的加速度，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接;CAN接口單元(8)用于適配與客車的發(fā)動(dòng)機(jī)診斷接口收發(fā)數(shù)據(jù)，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接;通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)用于適配智能單元與所連接的通信設(shè)備的電平信號(hào)，與智能單元(2)、無線通信模塊(11)和PC機(jī)RS-232 接口(12)構(gòu)成電氣相連?？蛙囕d荷信號(hào)單元(10)用于檢測車輛的載荷，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接;無線通信模塊(11)用于連接無線網(wǎng)絡(luò)并與數(shù)據(jù)處理中心通信，與通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)構(gòu)成電氣連接;PC機(jī)RS-232接口(12)用于配置客車的基本參數(shù)，與通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)構(gòu)成電氣連接。[〇〇36]請(qǐng)進(jìn)一步參看圖2,電源穩(wěn)壓單元由插座CZ1、開關(guān)電源模塊U1、集成穩(wěn)壓塊U2、電容C1?C4、電阻R1、二極管D1、發(fā)光二極管LED組成，與電路的其它部分構(gòu)成電氣連接，為相關(guān)部分提供工作電源。從CZ1輸入車輛蓄電池的24V直流電壓，經(jīng)D1、U1穩(wěn)壓后輸出5 V電壓， 再經(jīng)U2(型號(hào)為LD1117S33C)穩(wěn)壓后輸出3.3V電壓，為智能單元及相關(guān)電路供電，與電路的相關(guān)部分構(gòu)成電氣連接。電容C1?C4為濾波電容，電阻R1和發(fā)光二極管LED提供電源的狀態(tài)指示。二極管D1是電源輸入極性保護(hù)元件，當(dāng)電源極性接反時(shí)不會(huì)損壞本裝置。[〇〇37]請(qǐng)參看圖3,智能單元由高性能的微控制器U3及其相關(guān)的電路構(gòu)成，微控制器U3的型號(hào)是STM32F103C8T6,內(nèi)核是ARM32位的Cortex-M3 CPU,具有64KB的FLASH存儲(chǔ)器、20KB的 SRAM，內(nèi)部集成有振蕩器、調(diào)試電路、溫度傳感器、12位ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、多達(dá)7個(gè)定時(shí)器和 9個(gè)通信口，它是客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置的核心控制器件，與外圍各單元構(gòu)成電氣連接，在程序的控制下運(yùn)行。晶振X1、電容C5、C6、電阻R2與微控制器U3第5、6引腳內(nèi)部電路組成振蕩電路，作為微控制器的時(shí)鐘源。晶振Y1、電容C7、C8與微控制器U3第3、4引腳內(nèi)部電路組成低頻振蕩電路，作為微控制器的低頻時(shí)鐘源。電阻R3—端連接到微控制器U3的第44引腳，另一端接地；電阻R4—端連接到3.3V的電源3V3，另一端連接到微控制器U3的第1引腳；電阻R5— 端連接到3.3V的電源3V3,另一端連接到微控制器U3的第9引腳。電阻R6—端連接到微控制器U3的第20引腳，另一端接地。電容C9?C13起電源濾波作用。微控制器U3的第24、36、48引腳與3.3V的電源3V3相連接。微控制器U3的第23、35、47、8引腳接地。插座023是與顯示單元連接的插座，各引腳與微控制器U3的相同的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)的引腳相連接。[〇〇38] 請(qǐng)參看圖4,系統(tǒng)復(fù)位單元由電阻R9和電容C14、按鈕S1組成，電阻R9和電容C14為微控制器提供上電復(fù)位信號(hào)，按鈕S1為微控制器提供人工手動(dòng)復(fù)位信號(hào)。[〇〇39]請(qǐng)參看圖5,集成電路U4是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，型號(hào)為AT24C04,用于存儲(chǔ)微控制器程序篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)以及當(dāng)前未發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)，請(qǐng)參看圖6，CZ2是調(diào)試接口，微控制器通過此接口進(jìn)行仿真、編程、調(diào)試和程序下載，各引腳與圖3微控制器U3的相同的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)的引腳相連接。
[0040]請(qǐng)參看圖7,顯示單元由0LED顯示模塊Ml及插頭CT3構(gòu)成，CZT3是間距為2.0mm的18 針插頭，各插針在電路板中與0LED模塊Ml的18個(gè)引腳對(duì)應(yīng)連接，CZ3B在外部與圖3中的插座 CZ3對(duì)應(yīng)的電氣端子連接。0LED模塊Ml的型號(hào)為HGS128647,能夠做到快速響應(yīng)，并能在很低的氣溫環(huán)境及較寬廣的溫度范圍下正常工作，性能優(yōu)于LCD。
[0041]請(qǐng)參看圖8,加速度檢測單元由集成電路U5及電容C16?C19組成，U5的型號(hào)為 MMA7455L，是低功耗、高抗震性的數(shù)字三軸加速度傳感器，內(nèi)部具有信號(hào)調(diào)理、低通濾波、溫度補(bǔ)償、自測等功能；電容C16及C17并聯(lián)接于U5的第1、2引腳之間，并緊靠U5的第1、2引腳， 電容C16及C17的容量分別為10yF和0.lyF;電容C18及C19并聯(lián)接于U5的第5、6引腳之間，并緊靠U5的第5、6引腳，電容C18及C19的容量分別為10yF和0.1yF;U5的第1、4、6、7引腳連接到 3.3 V電源;U5的第2、5引腳連接到地;U5的第8引腳連接到圖3中微控制器U3的第45引腳;U5 的第9引腳連接到圖3中微控制器U3的第46引腳;U5的第13引腳是12C通信的SDA串行數(shù)據(jù)信號(hào)線，連接到圖3中微控制器U3的第43引腳;U5的第14引腳是12C通信的SCL時(shí)鐘信號(hào)線，連接到圖3中微控制器U3的第42引腳。[〇〇42] 請(qǐng)參看圖9,04財(cái)妾口單元包括0六訓(xùn)夂發(fā)器1]6及電容020、電阻1?10、1?11、跳線器開1、 插座CZLR11是端接電阻，阻值為120歐姆，可根據(jù)需要用跳線器JP1接入電路中。CAN收發(fā)器 U6的型號(hào)為SN65HVD230DR，U5的第1引腳連接到圖3中微控制器U3的第33引腳，U5的第2引腳接地，U5的第3引腳接3.3V電源，U5的第4引腳連接到圖3中微控制器U3的第32引腳;U5的第 6、7引腳分別連接到插座CZ4的第2和第1引腳，U5的第8引腳通過電阻R10接地；電阻R11與跳線器JP1串聯(lián)后接于插座CZ4的第1、2引腳之間，CZ4的第3引腳接地。電容C20接于U6的第3弓| 腳和地之間。[〇〇43]請(qǐng)參看圖10,通信接口電平轉(zhuǎn)換單元由接口轉(zhuǎn)換集成電路U7、電容C21?C25、插座 CZ5、CZ6組成，其功能是進(jìn)行接口電平轉(zhuǎn)換。接口轉(zhuǎn)換集成電路U7的型號(hào)為SP3232EEN。插座 CZ5是PC機(jī)RS-232接口，用于連接到PC機(jī)的RS232接口，通過在PC機(jī)中運(yùn)行與之配套的客車參數(shù)配置軟件后，通過該接口配置客車的基本參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)和極限范圍。其中的基本參數(shù)包括:車長、車寬、車高、車重、產(chǎn)品名稱、型號(hào)、出廠日期、發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)排量、功率、 載客人數(shù)、總質(zhì)量、整備質(zhì)量、燃料種類等。
[0044]請(qǐng)參看圖11，這是GPRS無線通信模塊電路連接原理圖。插頭CT6連接到GPRS無線通信模塊M2的RS232接口，使用時(shí)將CT6與圖10中的CZ6相連接，通過插座CZ6及插頭CT6的第1 引腳向GPRS無線通信模塊供電，微控制器通過無線通信模塊M2向數(shù)據(jù)處理中心發(fā)送車輛能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)。[〇〇45]請(qǐng)參看圖12,客車后輪軸載荷信號(hào)單元包括電容式載荷信號(hào)傳感器C31、電容傳感器調(diào)理集成電路U8、用于差分信號(hào)變換的運(yùn)算放大器U9A、電容C32?C38、電阻R31?R39組成。電容傳感器調(diào)理集成電路U8的型號(hào)為CAV424，U8的第14引腳與地之間接電容式載荷信號(hào)傳感器C31，U8的第16、12、15、13引腳與地之間分別接電容032?035，1]8的第10引腳接地； U8的第2引腳與地之間接電阻R31，U8的第3引腳與地之間接電阻R32，U8的第1引腳與地之間接電阻R33，U8的第11引腳接+5V電源，在靠近該引腳處接電容C36到地;U8的第4、5引腳間接電阻R34，U8的第4、6引腳之間接電阻R35; U8的第6引腳對(duì)地之間接電容C37，U8的第6引腳外部還接有串聯(lián)的電阻R36和R37; R37的一端接地，與R36相連的另一端接運(yùn)算放大器U9A的第3引腳;U8的第5引腳外部還接有串聯(lián)的電阻R38和R39，R39的一端接運(yùn)算放大器U9A的第1 引腳，與R38相連的另一端接運(yùn)算放大器U9A的第2引腳;運(yùn)算放大器U9A的第1引腳連接到圖 3中微控制器U3的第18引腳，通過U3內(nèi)部的ADC轉(zhuǎn)換電路測量客車后輪軸的載荷;運(yùn)算放大器U9A的第4引腳接地，第8引腳接5V電源，在緊靠第8引腳和第4引腳之間接電容C38。[〇〇46]請(qǐng)參看圖13,客車前輪軸載荷信號(hào)單元包括電容式載荷信號(hào)傳感器C41、電容傳感器調(diào)理集成電路U10、用于差分信號(hào)變換的運(yùn)算放大器U9B、電容C42?C47、電阻R41?R49組成。電容傳感器調(diào)理集成電路U10的型號(hào)為CAV424，U10的第14引腳與地之間接電容式載荷信號(hào)傳感器C41，U10的第16、12、15、13引腳與地之間分別接電容042?045，1]10的第10引腳接地;U10的第2引腳與地之間接電阻R41，U10的第3引腳與地之間接電阻R42，U10的第1引腳與地之間接電阻R43，U10的第11引腳接+5V電源，在靠近該引腳處接電容C46到地;U10的第 4、5引腳之間接電阻R44，U10的第4、6引腳之間接電阻R45; U10的第6引腳對(duì)地之間接電容 C47，U10的第6引腳外部還接有串聯(lián)的電阻R46和R47;R47的一端接地，與R46相連的另一端接運(yùn)算放大器U9B的第5引腳;U10的第5引腳外部還接有串聯(lián)的電阻R48和R49，R49的一端接運(yùn)算放大器U9B的第7引腳，與R48相連的另一端接運(yùn)算放大器U9B的第6引腳;運(yùn)算放大器 U9B的第7引腳連接到圖3中微控制器U3的第19引腳，通過U3內(nèi)部的ADC轉(zhuǎn)換電路測量客車前輪軸的載荷。[〇〇47]電容式載荷信號(hào)傳感器C31、C41具有相同的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參看圖14,電容式載荷信號(hào)傳感器包含帶屏蔽板的上極板單元(102)和下極板單元(103) X31下極板單元(103)安裝在后輪軸中部的上方，C31上極板單元(102)安裝在車架下部，與C31下極板單元(103)平行相對(duì)且上下對(duì)正，C31的屏蔽板引出線連接到圖12的U8第10引腳附近的地;C41下極板單元安裝在前輪軸中部的上方，C41上極板單元安裝在車架下部，與C41下極板單元平行相對(duì)且上下對(duì)正，C41的屏蔽板引出線連接到圖13的U10第10引腳附近的地。這樣，客車在不同的載荷下，鋼板彈簧產(chǎn)生不同的變形，帶動(dòng)電容式載荷信號(hào)傳感器的上極板單元(102)和下極板單元(103)之間的距離發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，再通過電容傳感器調(diào)理集成電路將電容量的變化轉(zhuǎn)化為電壓值的變化，通過微控制器內(nèi)部的ADC電路可測量這一電壓值，經(jīng)程序計(jì)算后得到載荷質(zhì)量，再將所測量的前后輪軸的載荷質(zhì)量相加，即是客車的總載荷。 [〇〇48]圖2?圖13的電路原理圖中，相同的電氣網(wǎng)絡(luò)編號(hào)或端口是電氣連通的。
[0049]由于客車在加速或減速的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，測量的載荷數(shù)據(jù)不真實(shí)，因此，在微控制器讀取加速度傳感器的數(shù)據(jù)后，通過計(jì)算和分析，僅在客車靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，才檢測和保存客車載荷的數(shù)據(jù)，這時(shí)測量的客車載荷才是真實(shí)有效的。
[0050]2009年11月1日起施行的《道路運(yùn)輸車輛燃料消耗量檢測和監(jiān)督管理辦法》要求總質(zhì)量超過3500千克的道路旅客運(yùn)輸車輛應(yīng)當(dāng)滿足交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《營運(yùn)客車燃料消耗量限值及測量方法》，并規(guī)定試驗(yàn)道路應(yīng)當(dāng)為平直路，用瀝青或者混凝土鋪裝，長度不小于2公里， 寬度不小于8米，縱向坡度在0.1%以內(nèi)，且路面應(yīng)當(dāng)清潔、平坦。
[0051]為了獲得與綜合燃料消耗量指標(biāo)的比對(duì)，需要篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)。方法是:采集并計(jì)算客車滿載狀態(tài)下在平坦的路面上作勻速直線行駛時(shí)不同車速段的行駛時(shí)間和燃料消耗量，并計(jì)算出每l〇〇km的綜合燃料消耗量，即有效燃油消耗率，保存相關(guān)的數(shù)據(jù)。[〇〇52]微控制器通過采集車速信號(hào)及三軸加速度信號(hào)的數(shù)據(jù)，通過計(jì)算和分析，可確定客車是否處于靜止?fàn)顟B(tài)、勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。[〇〇53]微控制器通過讀取三軸加速度信號(hào)的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出相關(guān)的傾角，通過計(jì)算和綜合分析，可確定客車是否處在平坦的道路上。[〇〇54]請(qǐng)參看圖15,微控制器主程序的工作流程包括如下步驟:步驟S201、上電后，進(jìn)入初始化；步驟S202、程序完成初始化后，通過I2C總線與加速度檢測單元通信，讀取三軸加速度數(shù)據(jù)；步驟S203、計(jì)算客車的傾角；步驟S204、存儲(chǔ)加速度及傾角數(shù)據(jù)；步驟S205、通過CAN接口單元讀取客車的車速和燃油消耗量等數(shù)據(jù)；步驟S206、調(diào)用檢測與計(jì)算客車載荷子程序；步驟S207、調(diào)用有效燃油消耗率分析計(jì)算子程序；步驟S208、檢查USART3串口是否收到PC機(jī)的通信命令;進(jìn)入步驟S209判斷，若未收到命令幀，則進(jìn)入步驟S211;若收到命令幀，則進(jìn)入步驟S210處理命令幀數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入步驟 S211；步驟S211、檢查USART1串口是否收到GPRS無線通信模塊的通信命令;進(jìn)入步驟S212判斷，若未收到命令幀，則進(jìn)入步驟S214;若收到命令幀，則進(jìn)入步驟S213處理命令幀數(shù)據(jù)，并通過GPRS向數(shù)據(jù)處理中心發(fā)送數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入步驟S214;步驟S214、向OLED模塊輸出需要顯示數(shù)據(jù)，顯示智能單元采集到的客車能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)以及篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)；接著，程序再次進(jìn)入步驟S202，重復(fù)步驟S202?S214，周而復(fù)始，循環(huán)運(yùn)行。
[0055]請(qǐng)參看圖16,檢測與計(jì)算客車載荷子程序的工作流程包括如下步驟:步驟S301、分析從加速度檢測單元讀取的三軸加速度數(shù)據(jù)；步驟S302、判斷客車縱軸及橫軸的加速度是否都為0,如果不是，說明此時(shí)不適合檢測客車的載荷，子程序返回；如果是都為〇，說明客車處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線行駛狀態(tài)，進(jìn)入步驟S303和步驟S304，開始檢測客車載荷:步驟S303、通過微控制器內(nèi)部的第1個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，檢測前輪軸載荷；步驟S304、通過微控制器內(nèi)部的第2個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，檢測后輪軸載荷；步驟S305、將前輪軸載荷和后輪軸載荷相加，即得到客車載荷；步驟S306、在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中規(guī)劃的地址存儲(chǔ)客車載荷數(shù)據(jù);程序返回。
[0056]請(qǐng)參看圖17,有效燃油消耗率分析計(jì)算子程序的工作流程包括如下步驟:步驟S401、取出客車載荷數(shù)據(jù)；步驟S402、判斷客車是否為滿載，如果不是滿載，說明此時(shí)不適合檢測客車的載荷，子程序返回；如果是滿載，則進(jìn)入步驟S403，進(jìn)一步判斷客車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài):步驟S403、取出所采集并計(jì)算的客車加速度和傾角數(shù)據(jù)；步驟S404、判斷客車縱軸及橫軸的加速度、傾角是否都為0,如果不是，說明此時(shí)客車并非處于平坦的道路上，不符合規(guī)定的測試條件，子程序返回；如果是都為0,進(jìn)入步驟S405， 確定客車正在平坦的道路上處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線行駛狀態(tài)；步驟S406、取出客車車速數(shù)據(jù)，進(jìn)入步驟S407,確定客車正在平坦的道路上勻速直線行駛；步驟S408、判斷車速是否在規(guī)定的某一范圍內(nèi):如果車速超出《營運(yùn)客車燃料消耗量限值及測量方法》規(guī)定的所有速度范圍，則不計(jì)算該車速下的燃油消耗量，子程序返回；否則，說明車速在規(guī)定的速度范圍內(nèi)，進(jìn)入步驟S409; 步驟S409、計(jì)算并存儲(chǔ)在當(dāng)前車速下的燃油消耗量；步驟S410、從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀出其它車速下的燃油消耗量，計(jì)算并存儲(chǔ)可與綜合燃料消耗量指標(biāo)進(jìn)行比對(duì)的客車有效燃油消耗率;子程序返回。[〇〇57]本實(shí)施例的工作原理可說明如下:微控制器檢測客車的載荷以及三軸的加速度信號(hào)，由三軸的加速度數(shù)據(jù)計(jì)算三軸的傾角，再通過CAN接口單元讀取客車的車速、消耗的燃油量、燃油消耗率等數(shù)據(jù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)按軟件設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行分析與處理，同時(shí)篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)載荷及各車速段的測試數(shù)據(jù)，計(jì)算有效燃油消耗率，由顯示單元顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)，由無線通信模塊將相關(guān)的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，經(jīng)數(shù)據(jù)處理中心的監(jiān)測軟件處理后實(shí)時(shí)顯示有關(guān)客車的能耗數(shù)據(jù)，并提供歷史數(shù)據(jù)查詢、自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表的功能，通過對(duì)能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)與燃料消耗量限值指標(biāo)的比較，給出客車能耗超標(biāo)的告警信息。由此可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的客車能耗數(shù)據(jù)分析、處理、評(píng)估，可提升客車能耗統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測的數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高工作效率及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，能為管理部門對(duì)高能耗高污染車輛實(shí)施強(qiáng)制淘汰或報(bào)廢提供數(shù)據(jù)支持，也可供客運(yùn)企業(yè)作為內(nèi)部評(píng)估、決策的重要依據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，包括:電源穩(wěn)壓單元(1)、智能 單元(2)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、顯示單元(6)、加速度檢測單 元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、客車載荷信號(hào)單元(10)、無線通信模 塊(11)、PC機(jī)RS-232接口( 12);其中:電源穩(wěn)壓單元(1)為智能單元(2)、系統(tǒng)復(fù)位單元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、 顯示單元(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元(8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、客車載荷 信號(hào)單元(10)、無線通信模塊(11)供電，與各部分構(gòu)成電氣連接；智能單元(2)是本裝置的核心，在程序的控制下運(yùn)行，與電源穩(wěn)壓單元(1)、系統(tǒng)復(fù)位單 元(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)、調(diào)試接口(5)、顯示單元(6)、加速度檢測單元(7)、CAN接口單元 (8)、通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)、客車載荷信號(hào)單元(10)構(gòu)成電氣連接；系統(tǒng)復(fù)位單元(3)用于智能單元上電復(fù)位，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(4)用于存儲(chǔ)智能單元篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)以及未發(fā)送到 數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接；調(diào)試接口(5)用于智能單元仿真調(diào)試以及下載程序，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接；顯示單元(6)用于顯示智能單元采集到的客車能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)以及篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn) 測試條件的數(shù)據(jù)，與智能單元(2 )構(gòu)成電氣連接；加速度檢測單元(7)用于檢測客車運(yùn)行時(shí)的加速度，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接；CAN接口單元(8 )用于適配與客車的發(fā)動(dòng)機(jī)診斷接口收發(fā)數(shù)據(jù)，與智能單元(2)構(gòu)成電 氣連接；通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)用于適配智能單元與所連接的通信設(shè)備的電平信號(hào)，與智 能單元(2)、無線通信模塊(11)和PC機(jī)RS-232接口(12)構(gòu)成電氣相連；客車載荷信號(hào)單元(10)用于檢測車輛的載荷，與智能單元(2)構(gòu)成電氣連接；無線通信模塊(11)用于連接無線網(wǎng)絡(luò)并與數(shù)據(jù)處理中心通信，與通信接口電平轉(zhuǎn)換單 元(9)構(gòu)成電氣連接；PC機(jī)RS-232接口(12)用于配置客車的基本參數(shù)，與通信接口電平轉(zhuǎn)換單元(9)構(gòu)成電 氣連接；進(jìn)一步地，客車能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)包括車速、燃油消耗量、燃油消耗率、客車三軸加速度 及傾角、載荷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述的 智能單元包括型號(hào)為STM32F103C8T6的微控制器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述的 CAN接口單元包括型號(hào)為SN65HVD230DR的CAN收發(fā)器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述的 數(shù)據(jù)處理中心包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、運(yùn)行客車能耗監(jiān)測軟件的計(jì)算機(jī)、顯示器及打印機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述的 加速度檢測單元包括三軸加速度傳感器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述的 CAN接口單元包括型號(hào)為SN65HVD230DR的CAN收發(fā)器U6及電容C20、電阻R10、R11、跳線器 JP1、插座CZ4; R11是端接電阻，阻值為120歐姆，可根據(jù)需要用跳線器JP1接入電路中；U5的第1引腳連接到微控制器U3的第33引腳，U5的第2引腳接地，U5的第3引腳接3.3 V電源，U5的 第4引腳連接到微控制器U3的第32引腳;U5的第6、7引腳分別連接到插座CZ4的第2和第1引 腳，U5的第8引腳通過電阻R10接地；電阻R11與跳線器JP1串聯(lián)后接于插座CZ4的第1、2引腳 之間，CZ4的第3引腳接地;電容C20接于U6的第3引腳和地之間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述的 客車載荷信號(hào)單元包括客車前輪軸載荷信號(hào)單元和客車后輪軸載荷信號(hào)單元;客車前輪軸 載荷信號(hào)單元和客車后輪軸載荷信號(hào)單元具有相同的結(jié)構(gòu)；客車后輪軸載荷信號(hào)單元包括電容式載荷信號(hào)傳感器C31、電容傳感器調(diào)理集成電路 U8、用于差分信號(hào)變換的運(yùn)算放大器U9A、電容C32?C38、電阻R31?R39組成；電容傳感器調(diào)理集成電路U8的型號(hào)為CAV424，U8的第14引腳與地之間接電容式載荷信 號(hào)傳感器C31，U8的第16、12、15、13引腳與地之間分別接電容032?035，1]8的第10引腳接地； U8的第2引腳與地之間接電阻R31，U8的第3引腳與地之間接電阻R32，U8的第1引腳與地之間 接電阻R33，U8的第11引腳接+5V電源，在靠近該引腳處接電容C36到地;U8的第4、5引腳間接 電阻R34，U8的第4、6引腳之間接電阻R35; U8的第6引腳對(duì)地之間接電容C37，U8的第6引腳 外部還接有串聯(lián)的電阻R36和R37; R37的一端接地，與R36相連的另一端接運(yùn)算放大器U9A的 第3引腳;U8的第5引腳外部還接有串聯(lián)的電阻R38和R39，R39的一端接運(yùn)算放大器U9A的第1 引腳，與R38相連的另一端接運(yùn)算放大器U9A的第2引腳;運(yùn)算放大器U9A的第1引腳連接到微 控制器U3的第18引腳，通過U3內(nèi)部的ADC轉(zhuǎn)換電路測量客車后輪軸的載荷;運(yùn)算放大器U9A 的第4引腳接地，第8引腳接5V電源，在緊靠第8引腳和第4引腳之間接電容C38。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述的 客車載荷信號(hào)單元的電容式載荷信號(hào)傳感器C31、C41具有相同的結(jié)構(gòu)；電容式載荷信號(hào)傳感器包含帶屏蔽板的上極板單元(102)和下極板單元(103);C31下極板單元(103)安裝在后輪軸中部的上方，C31上極板單元(102)安裝在車架下 部，與C31下極板單元(103)平行相對(duì)且上下對(duì)正，C31的屏蔽板引出線連接到U8第10引腳附 近的地；C41下極板單元安裝在前輪軸中部的上方，C41上極板單元安裝在車架下部，與C41下極 板單元平行相對(duì)且上下對(duì)正，C41的屏蔽板引出線連接到U10第10引腳附近的地。9.采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用CAN總線的客車能耗數(shù)據(jù)采集裝置的控制方法，其特 征在于，包括如下步驟:步驟S201、初始化；步驟S202、通過I2C總線與加速度檢測單元通信，讀取三軸加速度數(shù)據(jù)；步驟S203、計(jì)算客車的傾角；步驟S204、存儲(chǔ)加速度及傾角數(shù)據(jù)；步驟S205、讀取客車的車速和燃油消耗量等數(shù)據(jù)；步驟S206、調(diào)用檢測與計(jì)算客車載荷子程序；步驟S207、調(diào)用有效燃油消耗率分析計(jì)算子程序；步驟S208、檢查是否收到PC機(jī)的通信命令;進(jìn)入步驟S209判斷，若未收到命令幀，則進(jìn) 入步驟S211;若收到命令幀，則進(jìn)入步驟S210處理命令幀數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入步驟S211;步驟S211、檢查是否收到GPRS無線通信模塊的通信命令;進(jìn)入步驟S212判斷，若未收到命令幀，則進(jìn)入步驟S214;若收到命令幀，則進(jìn)入步驟S213處理命令幀數(shù)據(jù)，并通過GPRS向 數(shù)據(jù)處理中心發(fā)送數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入步驟S214;步驟S214、向OLED模塊輸出需要顯示數(shù)據(jù)，顯示智能單元采集到的客車能耗相關(guān)的數(shù) 據(jù)以及篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)測試條件的數(shù)據(jù)；程序再次進(jìn)入步驟S202，重復(fù)步驟S202?S214，周而復(fù)始，循環(huán)運(yùn)行。10.采用根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述的檢測與計(jì)算客車載荷，包 括如下步驟:步驟S301、分析從加速度檢測單元讀取的三軸加速度數(shù)據(jù)；步驟S302、判斷客車縱軸及橫軸的加速度是否都為0,如果不是，說明此時(shí)不適合檢測 客車的載荷;如果是都為〇，則進(jìn)入步驟S303和步驟S304，開始檢測客車載荷:步驟S303、檢測前輪軸載荷；步驟S304、檢測后輪軸載荷；步驟S305、將前輪軸載荷和后輪軸載荷相加，即得到客車載荷；步驟S306、存儲(chǔ)客車載荷數(shù)據(jù)。11.采用根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述的有效燃油消耗率分析計(jì) 算，包括如下步驟:步驟S401、取出客車載荷數(shù)據(jù)；步驟S402、判斷客車是否為滿載，如果不是滿載，說明此時(shí)不適合檢測客車的載荷;如 果是滿載，則進(jìn)入步驟S403;步驟S403、取出所采集并計(jì)算的客車加速度和傾角數(shù)據(jù)；步驟S404、判斷客車縱軸及橫軸的加速度、傾角是否都為0,如果不是，子程序返回；如 果是都為0，進(jìn)入步驟S405，確定客車正在平坦的道路上處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線行駛狀 態(tài)；步驟S406、取出客車車速數(shù)據(jù)，進(jìn)入步驟S407，確定客車正在平坦的道路上勻速直線行 駛；步驟S408、判斷車速是否在規(guī)定的某一范圍內(nèi):如果車速超出規(guī)定的所有速度范圍，則不計(jì)算該車速下的燃油消耗量;否則，進(jìn)入步驟 S409；步驟S409、計(jì)算并存儲(chǔ)在當(dāng)前車速下的燃油消耗量；步驟S410、從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀出其它車速下的燃油消耗量，計(jì)算并存儲(chǔ)客車有效燃 油消耗率。
【文檔編號(hào)】B60R16/023GK106080449SQ201610612692
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月30日 公開號(hào)201610612692.4, CN 106080449 A, CN 106080449A, CN 201610612692, CN-A-106080449, CN106080449 A, CN106080449A, CN201610612692, CN201610612692.4
【發(fā)明人】涂金龍, 何玉宏
【申請(qǐng)人】南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院