專利名稱：天然氣運(yùn)輸車輛智能監(jiān)控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然氣運(yùn)輸車輛智能監(jiān)控器，屬自動控制技術(shù)領(lǐng)域，它用于CNG (壓縮天然氣)、LNG (液化天然氣)運(yùn)輸車輛的安全監(jiān)控以及氣體裝卸的過程控制。
背景技術(shù)：
目前，天然氣的儲運(yùn)主要采用CNG(壓縮天然氣)、LNG(液化天然氣)兩種形式。壓縮天然氣使用高壓容器充裝，其壓力可達(dá)20MPa，而液化天然氣則是將天然氣冷卻到-160°C 的液態(tài)充裝在低溫儲罐中。天然氣運(yùn)輸屬高危產(chǎn)品運(yùn)輸，在運(yùn)輸過程中由于受環(huán)境變化影響會導(dǎo)致儲罐內(nèi)的溫度、壓力不斷變化并可能伴隨有泄漏發(fā)生。
背景技術(shù)：
中，國內(nèi)目前天然氣運(yùn)輸車輛的控制電路普遍使用控制電纜，因電纜接線復(fù)雜，造成使用可靠性較低，從而直接導(dǎo)致故障率較高，尤其是目前天然氣運(yùn)輸車輛基本上都缺少運(yùn)輸過程的安全監(jiān)控設(shè)備， 天然氣充裝、排空過程的控制電路也都是采用傳統(tǒng)的繼電器或PLC控制電路，沒有專用的控制器。為了克服以上不足，確保天然氣運(yùn)輸以及氣體充裝、排空過程的安全，對天然氣運(yùn)輸車輛智能監(jiān)控器進(jìn)行了研制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種天然氣運(yùn)輸車輛智能監(jiān)控器，它采用具有CAN總線接口的單片機(jī)做控制核心，采用標(biāo)準(zhǔn)CAN總線，實(shí)現(xiàn)對儲罐內(nèi)天然氣的各種動態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)互通和監(jiān)控，它能有效簡化控制線路，極大提高可靠性和安全性，降低成本。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是它包括主控制板、多個(gè)從控制板、無線監(jiān)控器、CAN總線，
所述的主控制板包括單片機(jī)冊01、輸出擴(kuò)展芯片組(仍01、仍02、仍03)、輸入擴(kuò)展芯片組(U401、U402、U403、U404)、AD轉(zhuǎn)換芯片UlO 1、CAN總線接口模塊U201、電源模塊U801、數(shù)傳電臺P601、液晶顯示屏P701，其中，輸出擴(kuò)展芯片組(U301、U302、U303)包括三組開關(guān)量信號輸出接口(P301、P302、P303)，輸入擴(kuò)展芯片組(U401、U402、U403、U404)包括四組開關(guān)量信號輸入接口(P401、P402、P403、P404),主控制板單片機(jī)TOOl的型號是PIC18F4680或 PIC18F4580，AD轉(zhuǎn)換芯片UlOl的型號是AD7705，輸出擴(kuò)展芯片組(U301、U302、U303)芯片的型號是74此595，輸入擴(kuò)展芯片組(諷01、諷02、諷03、諷04)芯片的型號是74HC165，
所述的從控制板包括單片機(jī)U501c、輸出擴(kuò)展芯片組(U301c、U302c、U303c)、輸入擴(kuò)展芯片組(U401c、U402c、U403c、U404c)、AD 轉(zhuǎn)換芯片 UlOlc, CAN 總線接口模塊 U201c、電源模塊U801c，其中，輸出擴(kuò)展芯片組(U301c、U302c、U303c)包括三組開關(guān)量信號輸出接口 (P301c、P302c、P303c)，輸入擴(kuò)展芯片組(U401c、U402c、U403c、U404c)包括四組開關(guān)量信號輸入接口(P401c、P402c、P403c、P4(Mc)，從控制板的電路結(jié)構(gòu)和主控制板相比除缺少數(shù)傳電臺P601、液晶顯示屏P701外和主控制板的電路結(jié)構(gòu)相同，對應(yīng)的各組成部分的型號完全相同，從控制板單片機(jī)TOOlc的型號是PIC18F4680或PIC18F4580，AD轉(zhuǎn)換芯片UlOlc的型號是AD7705，輸出擴(kuò)展芯片組(U301C、U302c、U303c)芯片的型號是74HC595，輸入擴(kuò)展芯片組(U401c、U402c、U403c、U404c)芯片的型號是 74HC165，
所述的無線監(jiān)控器包括單片機(jī)U1、數(shù)傳電臺P2、液晶顯示屏P4、8個(gè)輸入開關(guān)(Si S8)、8個(gè)輸出指示燈(DSl DS8)，數(shù)傳電臺P2與主控制板數(shù)傳電臺P601的型號相同， 液晶顯示屏P4與主控制板液晶顯示屏P701的型號相同，無線監(jiān)控器單片機(jī)Ul的型號是 PIC18F4680 或 PIC18F4580,
所述的CAN總線連接主控制板與從控制板，進(jìn)行主控制板與從控制板之間數(shù)據(jù)的雙向傳輸，
從控制板的輸入擴(kuò)展芯片組(U401c、U402c、U403c、U4(Mc)采集閥門開閉信號、門開關(guān)信號等開關(guān)量信號，從控制板的AD轉(zhuǎn)換芯片UlOlc采集氣體濃度、環(huán)境溫度、車體振動、氣體管路壓力等模擬量信號，從控制板采集的開關(guān)量信號和模擬量信號通過CAN總線及主控制板上的CAN總線接口模塊U201輸入到主控制板單片機(jī)TOOl ；主控制板的輸入擴(kuò)展芯片組(U401、U402、U403、U404)和AD轉(zhuǎn)換芯片UlOl同時(shí)也分別采集開關(guān)量信號和模擬量信號并傳送到主控制板單片機(jī)TO01。同時(shí)，主控制板的數(shù)傳電臺P601接收由無線監(jiān)控器上的數(shù)傳電臺P2發(fā)出的開關(guān)量信號并傳至主控制板單片機(jī)TO01，此開關(guān)量信號是由無線監(jiān)控器上的單片機(jī)Ul采集的8個(gè)輸入開關(guān)Sl S8的信號；主控制板單片機(jī)TOOl根據(jù)輸入的開關(guān)量信號和模擬量信號產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號和文本信號；其中，文本信號在主控制板 U501的控制下，通過主控制板液晶顯示屏P701顯示，控制信號通過主控制板的輸出擴(kuò)展芯片(U301、U302、U303)的三組開關(guān)量信號輸出接口(P301、P302、P303)經(jīng)由CAN總線傳至多個(gè)從控制板，在從控制板單片機(jī)TOOlc的控制下控制信號由各從控制板上的輸出擴(kuò)展芯片組(U301c、U302c、U303c)的三組開關(guān)量信號輸出接口(P301c、P302c、P303c)輸出；同時(shí)，在主控制板單片機(jī)TOOl的控制下，控制信號和文本信號還通過主控制板數(shù)傳電臺P601傳輸至無線監(jiān)控器數(shù)傳電臺P2，在無線監(jiān)控器單片機(jī)Ul的控制下，文本信息在無線監(jiān)控器液晶顯示屏P4上顯示，控制信號則控制無線監(jiān)控器上8個(gè)輸出指示燈(DSl DS8)的亮與滅。本發(fā)明同背景技術(shù)相比所產(chǎn)生的有益效果
1、由于采用具有CAN總線接口的單片機(jī)做控制核心，采用標(biāo)準(zhǔn)CAN總線傳輸各種信息， 可實(shí)現(xiàn)對儲罐內(nèi)天然氣的各種動態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。2、采用數(shù)傳電臺進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通訊，操作人員離開車輛一定范圍內(nèi)仍然可以對天然氣運(yùn)輸車輛實(shí)施監(jiān)控。3、控制線路簡單、可靠性和安全性高、使用和維護(hù)方便。


圖1為本發(fā)明天然氣運(yùn)輸車輛智能監(jiān)控器的系統(tǒng)方框圖。圖2為圖1中主控制板1的電路結(jié)構(gòu)圖。圖3為圖1中從控制板2的電路結(jié)構(gòu)圖。圖4為圖1中無線監(jiān)控器3的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參看附圖，一種天然氣運(yùn)輸車輛智能監(jiān)控器，它包括主控制板1、多個(gè)從控制板2、無線監(jiān)控器3、CAN總線4。主控制板1包括單片機(jī)冊01、輸出擴(kuò)展芯片組(仍01、仍02、仍03)、輸入擴(kuò)展芯片組(U401、U402、U403、U404)、AD 轉(zhuǎn)換芯片 UlOl、CAN 總線接口模塊 U201、電源模塊 U801、 數(shù)傳電臺P601、液晶顯示屏P701。其中，單片機(jī)TOOl為控制核心；AD轉(zhuǎn)換芯片UlOl用于采集氣體濃度、環(huán)境溫度、車體振動、車身傾斜、氣體管路壓力等模擬量信號；輸出擴(kuò)展芯片組(U301、U302、U303)包括三組開關(guān)量信號輸出接口(P301、P302、P303)，用于控制各種閥門、指示燈、報(bào)警器、安全裝置等；輸入擴(kuò)展芯片組(U401、U402、U403、U404)包括四組開關(guān)量信號輸入接口(P401、P402、P403、P404)，用于采集閥門開閉位置信號、門開關(guān)信號、各種人工控制信號等。主控制板1單片機(jī)TOOl的型號是PIC18F4680或PIC18F4580，主控制板 1的AD轉(zhuǎn)換芯片UlOl的型號是AD7705，輸出擴(kuò)展芯片組(U301、U302、U303)芯片的型號是 74HC595，輸入擴(kuò)展芯片組(U401、U402、U403、U404)芯片的型號是74HC165。從控制板2包括單片機(jī)TOOlc、輸出擴(kuò)展芯片組(U301c、U302c、U303c)、輸入擴(kuò)展芯片組(U401c、U402c、U403c、U404c)、AD 轉(zhuǎn)換芯片 UlOlc, CAN 總線接口模塊 U201c、電源模塊U801c，其中，輸出擴(kuò)展芯片組(U301c、U302c、U303c)包括三組開關(guān)量信號輸出接口 (P301c、P302c、P303c)，輸入擴(kuò)展芯片組(U401c、U402c、U403c、U404c)包括四組開關(guān)量信號輸入接口(P401C、P402C、P403C、P4(MC)，從控制板2的電路結(jié)構(gòu)和主控制板1相比，除缺少數(shù)傳電臺P601、液晶顯示屏P701外和主控制板1的電路結(jié)構(gòu)相同，對應(yīng)的各組成部分的型號完全相同，從控制板2單片機(jī)TOOlc的型號是PIC18F4680或PIC18F4580，從控制板2 的AD轉(zhuǎn)換芯片UlOlc的型號是AD7705，輸出擴(kuò)展芯片組(U301c、U302c、U303c)芯片的型號是74HC595，輸入擴(kuò)展芯片組(U401c、U402c、U403c、U404c)芯片的型號是74HC165，根據(jù)需監(jiān)控對象的數(shù)量，從控制板2的數(shù)量不多于16個(gè)(η < 16)。無線監(jiān)控器3包括單片機(jī)U1、監(jiān)控?cái)?shù)傳電臺Ρ2、監(jiān)控液晶顯示屏Ρ4、8個(gè)輸入開關(guān) (Si S8)、8個(gè)輸出指示燈(DSl DS8)，無線監(jiān)控器3單片機(jī)Ul的型號是PIC18F4680或 PIC18F4580，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理與無線通訊控制，數(shù)傳電臺P2用于與主控制板1進(jìn)行信息傳輸， 8個(gè)輸入開關(guān)(Si S8)用于輸入各種控制指令，8個(gè)輸出指示燈(DSl DS8)用于輸出各種提示信息，液晶顯示屏P4用于多種文本信息顯示。CAN總線4連接主控制板1與從控制板2，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。從控制板2的輸入擴(kuò)展芯片組(U401C、U402C、U403C、U404C)采集閥門開閉信號、 門開關(guān)信號等開關(guān)量信號，從控制板2的AD轉(zhuǎn)換芯片UlOlc采集氣體濃度、環(huán)境溫度、車體振動、氣體管路壓力等模擬量信號，從控制板2采集的開關(guān)量信號和模擬量信號通過CAN總線4及主控制板1上的CAN總線接口模塊U201輸入到主控制板1單片機(jī)TOOl ；主控制板 1的輸入擴(kuò)展芯片組(U401、U402、U403、U404)和AD轉(zhuǎn)換芯片UlOl同時(shí)也分別采集開關(guān)量信號和模擬量信號并傳送到主控制板1單片機(jī)TO01。同時(shí)，主控制板1的數(shù)傳電臺P601接收由無線監(jiān)控器3上的數(shù)傳電臺P2發(fā)出的開關(guān)量信號并傳至主控制板1單片機(jī)TO01，此開關(guān)量信號是由無線監(jiān)控器3上的單片機(jī)Ul采集的8個(gè)輸入開關(guān)Sl S8的信號。開關(guān)量信號、模擬量信號經(jīng)過主控制板1單片機(jī)TOOl處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號和文本信號。其中，文本信號在主控制板1單片機(jī)TOOl的控制下，通過液晶顯示屏P701顯示，控制信號通過主控制板1的輸出擴(kuò)展芯片(U301、U302、U303)的三組開關(guān)量信號輸出接口(P301、P302、P303)經(jīng)由CAN總線4傳至多個(gè)從控制板2，在從控制板2單片機(jī)TOOlc的控制下由各從控制板2上的輸出擴(kuò)展芯片組(U301C、U302c、U303c)的三組開關(guān)量信號輸出接口(P301C、P302c、P303c)輸出；同時(shí)，在主控制板1單片機(jī)TOOl的控制下，控制信號和文本信號還通過主控制板1數(shù)傳電臺P601傳輸至無線監(jiān)控器3數(shù)傳電臺P2，在無線監(jiān)控器3 單片機(jī)Ul的控制下，文本信息在無線監(jiān)控器3液晶顯示屏P4上顯示，控制信號則控制無線監(jiān)控器3上8個(gè)輸出指示燈(DSl DS8)的亮與滅。
權(quán)利要求
1.一種天然氣運(yùn)輸車輛智能監(jiān)控器，其特征在于它包括主控制板(1)、多個(gè)從控制板 (2)、無線監(jiān)控器(3)、CAN總線(4)；所述的主控制板(1)包括單片機(jī)TO01、輸出擴(kuò)展芯片組(U301、U302、U303)、輸入擴(kuò)展芯片組(U401、U402、U403、U404)、AD轉(zhuǎn)換芯片UlOl、CAN總線接口模塊U201、電源模塊 U801、數(shù)傳電臺P601、液晶顯示屏P701 ；所述的從控制板(2)包括單片機(jī)TOOlc、輸出擴(kuò)展芯片組(U301c、U302c、U303c)、輸入擴(kuò)展芯片組(U401c、U402c、U403c、U4(Mc)、AD轉(zhuǎn)換芯片U101c、CAN總線接口模塊U201c、電源模塊U801c，從控制板(2)包括的單片機(jī)TOOlc、輸出擴(kuò)展芯片組(U301c、U302c、U303c)、 輸入擴(kuò)展芯片組(U401c、U402c、U403c、U404c), AD轉(zhuǎn)換芯片UlOlc、CAN總線接口模塊 U201c、電源模塊USOlc與主控制板(1)對應(yīng)包括的單片機(jī)TO01、輸出擴(kuò)展芯片組(U301、 U302、U303)、輸入擴(kuò)展芯片組(U401、U402、U403、U404)、AD轉(zhuǎn)換芯片U101、CAN總線接口模塊U201、電源模塊U801的型號完全相同；所述的無線監(jiān)控器(3)包括單片機(jī)U1、數(shù)傳電臺P2、液晶顯示屏P4、8個(gè)輸入開關(guān) (Si S8)、8個(gè)輸出指示燈(DSl DS8)；從控制板(2)的輸入擴(kuò)展芯片組(U401c、U402c、U403c、U404c)采集閥門開閉信號、門開關(guān)信號等開關(guān)量信號，從控制板(2)的AD轉(zhuǎn)換芯片UlOlc采集氣體濃度、環(huán)境溫度、車體振動、氣體管路壓力等模擬量信號，從控制板(2)采集的開關(guān)量信號和模擬量信號通過CAN 總線(4)及主控制板(總線接口模塊U201輸入到主控制板(1)單片機(jī)TOOl ；主控制板(1)的輸入擴(kuò)展芯片組(U401、U402、U403、U404)和AD轉(zhuǎn)換芯片UlOl同時(shí)也分別采集開關(guān)量信號和模擬量信號并傳送到主控制板(1)單片機(jī)TOO 1 ；同時(shí)，主控制板(1)的數(shù)傳電臺P601接收由無線監(jiān)控器(3)上的數(shù)傳電臺P2發(fā)出的開關(guān)量信號并傳至主控制板(1) 單片機(jī)TO01，此開關(guān)量信號是由無線監(jiān)控器(3)上的單片機(jī)Ul采集的8個(gè)輸入開關(guān)Sl S8的信號；開關(guān)量信號、模擬量信號經(jīng)過主控制板(1)單片機(jī)TOOl處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號和文本信號，其中，文本信號在主控制板(1)單片機(jī)U501的控制下通過液晶顯示屏P701顯示，控制信號通過主控制板(1)的輸出擴(kuò)展芯片(U301、U302、U303)的三組開關(guān)量信號輸出接口(P301、P302、P303)經(jīng)由CAN總線(4)傳至多個(gè)從控制板(2)，在從控制板(2)單片機(jī) U501c的控制下由各從控制板(2)上的輸出擴(kuò)展芯片組(U301C、U302c、U303c)的三組開關(guān)量信號輸出接口(P301C、P302c、P303c)輸出；在主控制板(1)單片機(jī)TOOl的控制下，控制信號和文本信號還通過主控制板(1)數(shù)傳電臺P601傳輸至無線監(jiān)控器(3)數(shù)傳電臺P2，在無線監(jiān)控器(3)單片機(jī)Ul的控制下，文本信息在無線監(jiān)控器(3)液晶顯示屏P4上顯示，控制信號則控制無線監(jiān)控器(3)上8個(gè)輸出指示燈(DSl DS8)的亮與滅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣運(yùn)輸車輛智能監(jiān)控器，其特征在于所述的主控制板(1)輸出擴(kuò)展芯片組(U301、U302、U303)包括三組開關(guān)量信號輸出接口(P301、P302、 P303)，從控制板(2)輸出擴(kuò)展芯片組(U301C、U302c、U303c)包括三組開關(guān)量信號輸出接口 (卩301(；、？302(；、？303(；)，主控制板(1)輸出芯片組(仍01、詘02、詘03)和從控制板(2)輸出芯片組(U301c、U302c、U303c)芯片的型號是74HC595。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣運(yùn)輸車輛智能監(jiān)控器，其特征在于所述的主控制板 (1)輸入擴(kuò)展芯片組(U401、U402、U403、U404 )包括四組開關(guān)量信號輸入接口( P401、P402、P403、P404),從控制板(2)輸入擴(kuò)展芯片組(U401c、U402c、U403c、U404c)包括四組開關(guān)量信號輸入接口(P401c、P402c、P403c、P4(Mc)，主控制板(1)輸入擴(kuò)展芯片組(U401、U402、 U403、U404)和從控制板(2)輸入擴(kuò)展芯片組(U401c、U402c、U403c、U404c)芯片的型號是 74HC165。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣運(yùn)輸車輛智能監(jiān)控器，其特征在于所述的主控制板(1)單片機(jī)TO01、從控制板(2)單片機(jī)TOOlc及無線監(jiān)控器(3)單片機(jī)Ul的型號是 PIC18F4680 或 PIC18F4580。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣運(yùn)輸車輛智能監(jiān)控器，其特征在于所述的主控制板(1)AD轉(zhuǎn)換芯片UlOl、從控制板(2)AD轉(zhuǎn)換芯片UlOlc的型號是AD7705。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣運(yùn)輸車輛智能監(jiān)控器，其特征在于所述的從控制板(2)的數(shù)量不多于16個(gè)(η彡16)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種天然氣運(yùn)輸車輛智能監(jiān)控器，屬自動控制技術(shù)領(lǐng)域，其主要技術(shù)特征是它包括主控制板、多個(gè)從控制板、無線監(jiān)控器、CAN總線，它采用具有CAN總線接口的單片機(jī)做控制核心，主控制板與從控制板之間通過CAN總線進(jìn)行雙向信號傳輸，主控制板與無線監(jiān)控器通過數(shù)傳電臺進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，各種開關(guān)量信號、模擬量信號經(jīng)過主控制板單片機(jī)處理后產(chǎn)生控制信號和文本信號，輸出信號通過主控板、從控制板、無線監(jiān)控器上的輸出電路輸出，文本信號通過主控制板、無線監(jiān)控器上的液晶屏輸出。它能實(shí)現(xiàn)對儲罐內(nèi)天然氣的各種動態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)互通和監(jiān)控，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性和安全性高，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G05B19/418GK102495616SQ20111044651
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者喻萍, 尤興軍, 尹屹, 尹捷, 尹波, 張俊健, 彭育林, 王敏輝, 蔣文松, 馬敏 申請人:江南工業(yè)集團(tuán)有限公司