使用金属接近传感器实现混凝土搅拌运输车远程监控的方法

摘要

本发明公开了一种使用金属接近传感器实现混凝土搅拌运输车远程监控的方法，是采用无线网络通信技术实现车载终端与远程监控中心之间的信息传输，采用GPS定位技术获取混凝土搅拌运输车的位置信息，采用金属接近传感器检测车罐的旋转方向和转速，并由车载终端根据金属接近传感器检测出车罐的旋转方向结合GPS定位装置提供的位置信息和由远程监控中心下传的预设区域的地理位置参数进行综合分析判断，车载终端判断的结果再通过无线网络上报给远程监控中心，从而实现了远程对混凝土搅拌车进行实时监控和安全管理，极大地方便了远程监控中心实时调度、调配车辆和货物资源配送，具有安装结构简单、方便的持点，并具有很强的适用性。

说明书

技术领域

本发明涉及对混凝土搅拌运输车进行监控的方法，特别是涉及一种使用金属接近传感器实现混凝土搅拌运输车远程监控的方法。

背景技术

随着我国国民经济的发展，工程建筑行业对混凝土的需求量持续增加，采用商品化的预拌混凝土成为一种必然的趋势。采用商品化混凝土不仅能够获得高质量的产品，节省水泥综合费用，降低工程成本，而且可以减少噪音、粉尘和残留物对环境的破坏。基于这些优势，混凝土搅拌运输车的发展就有了坚实的基础，因为它是目前预拌混凝土唯一合理的运输工具，其市场的需求自然大幅度增长。于是，实现对混凝土搅拌车辆及其运送水泥过程的有效监督、管理和调度便成为一种迫切的需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种使用金属接近传感器实现混凝土搅拌运输车远程监控的方法，是基于GPS定位和无线网络通信技术，通过一种金属接近传感器，检测混凝土搅拌车车罐的转动方向，然后经车载终端分析处理后，产生卸料报告或报警，经无线网络上报至远程监控中心，由远程监控中心管理人员再根据情况做出相应的处理，从而实现对混凝土搅拌车实时监控和安全管理的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种使用金属接近传感器实现混凝土搅拌运输车远程监控的方法，包括如下过程：

远程监控中心向混凝土搅拌运输车的车载终端发送允许卸料的一个或多个区域的地理位置参数；车载终端通过其内的车载无线通信单元接收所述地理位置参数，并将所述地理位置参数保存在车载终端的存储器中；

车载终端通过其内的车载GPS定位单元按照预先设定的时间定时采集包括位置信息在内的GPS信息，并将所述GPS信息保存在车载终端的存储器中；

车载终端通过车载检测单元实时拾取来自车罐转动所产生的脉冲信号，并将产生的各脉冲信号的时间点值保存在车载终端的存储器中；该脉冲信号被设计成车罐每转动一圈即有三个跳变脉冲产生，且产生跳变脉冲的三个位置之间的圆弧间隔在一个圆周上以设定的一个位置为起始点按照顺时针方向呈顺次增加；

车载终端的实时处理控制单元从车载终端的存储器中实时调取本次脉冲信号的时间点数据以及本次之前的三次脉冲信号的时间点数据并按照时间的前后顺序依次记为t1、t2、t3和t4；

车载终端的实时处理控制单元按照下列计算公式计算时间间隔：

T1＝t2-t1

T2＝t3-t2

T3＝t4-t3

车载终端的实时处理控制单元对算式T3-T2、T2-T1和T1-T3进行计算获得三个差值，并对三个差值进行如下判断：当三个差值中有二个大于零，则判断为车罐正转，否则判断为车罐反转；

当车罐反转时，车载终端的实时处理控制单元从车载终端的存储器中调取当前的GPS信息和地理位置参数进行比较和判断：当GPS信息中的位置信息与地理位置参数相一致时，车载终端通过其内的车载无线通信单元向远程监控中心发送正常卸料的报告；当GPS信息中的位置信息与地理位置参数不相一致时，车载终端通过其内的车载无线通信单元向远程监控中心发送工作异常的报警信息并接受来自远程监控中心的操作指令。

所述的当车罐反转时，且GPS信息中的位置信息与地理位置参数不相一致时，车载终端还将报警信息通过车载液晶显示屏进行显示和/或通过车载语音装置提示。

进一步的，还包括：车载终端的实时处理控制单元对是否有脉冲信号进行判断，当超过最长的脉冲时间间隔后仍未检测到下一个脉冲，则判定为车罐停转；

当车罐停转时，车载终端的实时处理控制单元从车载终端的存储器中调取当前的GPS信息和地理位置参数进行比较和判断：当GPS信息中的位置信息与地理位置参数相一致时，车载终端通过其内的车载无线通信单元向远程监控中心发送正常的报告；当GPS信息中的位置信息与地理位置参数不相一致时，车载终端通过其内的车载无线通信单元向远程监控中心发送工作异常的报警信息并接受来自远程监控中心的操作指令。

所述的当车罐停转时，且GPS信息中的位置信息与地理位置参数不相一致时，车载终端还将报警信息通过车载液晶显示屏进行显示和/或通过车载语音装置提示。

所述的车罐每转动一圈的三个跳变脉冲信号的产生：是在车罐的转轴上沿其周线安装三个金属块，且三个金属块之间的圆弧间隔在一个圆周上以设定的一个金属块为起始点按照顺时针方向呈顺次增加；将金属接近传感器安装在能够随车罐一起转动的位置，并使金属接近传感器在转动一周的过程中能够依次与三个金属块相靠近，从而由金属接近传感器拾取依次与三个金属块相靠近而产生的跳变信号。

本发明的有益效果是，由于采用了无线网络通信技术来实现车载终端与远程监控中心之间的信息传输，采用了GPS定位技术来获取混凝土搅拌运输车的位置信息，采用了金属接近传感器来检测车罐的旋转方向和转速，并由车载终端根据金属接近传感器检测出车罐的旋转方向结合GPS定位装置提供的位置信息和由远程监控中心下传的预设区域的地理位置参数进行综合分析判断，车载终端判断的结果再通过无线网络上报给远程监控中心，从而实现了远程对混凝土搅拌车进行实时监控和安全管理，极大地方便了远程监控中心实时调度、调配车辆和货物资源配送，特别是采用金属接近传感器与三个金属块之间的配合来检测出车罐的旋转方向，具有安装结构简单、方便的持点，并具有很强的适用性。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的使用金属接近传感器实现混凝土搅拌运输车远程监控的方法不局限于实施例。

附图说明

图1是实现本发明方法的硬件结构示意图；

图2是金属接近传感器与三个金属块相配合来实现旋转方向检测的示意图；

图3是混凝土搅拌运输车的构造示意图。

具体实施方式

实施例，参见附图所示，实现本发明方法的硬件结构包括远程监控中心1、车载GPS定位单元2、车载无线通信单元4、车载实时处理控制单元3、车载人机交互单元5和车载检测单元6。

其中，车载GPS定位单元2、车载无线通信单元4、车载实时处理控制单元3和车载人机交互单元5通常集成在一个车载终端设备中；

远程监控中心1由计算机和网络的软硬件系统构成，实现对车载终端上报信息的存储和分析处理，并对车载终端实现远程配置和管理；

车载GPS定位单元2，用来实现车辆位置定位并提供运动速度、方向等状态信息；

车载无线通信单元4，用来实现无线数据通信以及车载电话、短信等功能；车载终端通过车载无线通信单元4与远程监控中心1之间实现数据的互传；

车载人机交互单元5，包括按键组、液晶显示屏、TTS语音播报组件和喇叭等，实现参数设置、车载电话、短信等功能操作和文本信息的显示，TTS语音播报组件可实现车辆关键状态信息、短信息和远程监控中心1下发调度信息的播报；

车载实时处理控制单元3，主要由CPU、存储器和外围控制电路组成，根据程序的设计控制其他各车载单元正常运作，实时采集车辆位置、行驶状态和传感器状态信息，并结合远程监控中心1配置的条件分析处理，然后按需要上报远程监控中心1或经车载人机交互单元5显示、播报；

车载检测单元6主要由金属接近传感器和3个小金属块组成，实现对车罐转向和转速信号的检测，供车载实时处理控制单元3采集分析；

远程监控中心1与车载终端的车载无线通信单元4之间通过无线网络7相连接；车载终端的车载实时处理控制单元3与车载终端的车载GPS定位单元2相连接，前者采集后者接收到的GPS定位信息；车载终端的车载实时处理控制单元3与车载人机交互单元5相连接；车载终端的车载实时处理控制单元3与车载检测单元6相连接，前者采集后者的感应信息。

金属接近传感器的作用：当有金属与金属接近传感器的探头20的距离小于一定值(如3cm以内)，传感器的信号输出线的电平状态将会发生跳变，如从12V变为0V，或从0V变为12V，根据不同传感器型号而定。

按照本实施例的方式是将水泥罐车100车罐的转轴101的表面当作一个圆周，把该圆周按一定比例，本实施例采用3∶2∶1划分为互不相等的3个部分，当然也可以是其它的比例，然后在每个分割点的位置固定一个小金属块102，金属块102的大小以不影响转轴101正常转动为准，然后把金属接近传感器的探头103安装在能够与水泥罐车100的车罐一起转动的适当的位置，使其满足这样的要求：当水泥罐车100的车罐围绕转轴101转动时，金属接近传感器的探头103可以依次感应到3个小金属块102，从而每转一周金属接近传感器会产生3个跳变脉冲。

车载终端的车载实时处理控制单元3实时检测传感器的信号线，每检测到一次脉冲就记录脉冲发生的时刻。以某个时刻检测到任意一个脉冲作为起始脉冲，比如图2所示的位置，金属接近传感器的探头103接近一个小金属块102，得到一个脉冲，记录起始时刻t1，然后金属接近传感器的探头103围绕转轴顺时针转动一周，车载终端的车载实时处理控制单元3可检测到另外3个脉冲，对应到3个时刻t2、t3、t4。由t1～t4可得出4个脉冲之间的三个间隔时间：T1＝t2-t1，T2＝t3-t2，T3＝t4-t3；然后将这三个间隔时间做3组比较，即T3-T2、T2-T1和T1-T3，在顺时针转动的情况下即正转的情况下，其中二组即T3-T2、T2-T1均大于零，而且对后续相邻脉冲进行三组间隔时间比较时，也必然是有二组大于零；而在逆时针转动的情况下即反转的情况下，对相邻脉冲进行三组间隔时间比较时，必然有二组小于零；因此，可以这样来判断，当相邻脉冲的三组间隔时间进行如下方式的比较时：T3-T2、T2-T1和T1-T3，若有二组比较数据大于零，则表示车罐是正转，转速ω＝2π/(T1+T2+T3)；否则，表示车罐反转；若超过最长转动周期的时间仍未检测到下一个脉冲，则表示车罐已经停转(或检测设备故障)。检测完一组脉冲后，t4便作为下一组检测的起始时刻，如此反复检测。

由上述检测算法可知，这种检测方式有一个转动周期的滞后时间，才能判断出实际转动方向和转速。但从它的普遍适用性和方法的简便易行上看，仍不失为一种很好的方法。

本发明的使用金属接近传感器实现混凝土搅拌运输车远程监控的方法，包括如下过程：

远程监控中心1向混凝土搅拌运输车的车载终端发送允许卸料的一个或多个区域的地理位置参数；车载终端通过其内的车载无线通信单元4接收所述地理位置参数，并将所述地理位置参数保存在车载终端的存储器中；

车载终端通过其内的车载GPS定位单元2按照预先设定的时间定时采集包括位置信息在内的GPS信息，并将所述GPS信息保存在车载终端的存储器中；

车载终端通过车载检测单元6实时拾取来自车罐转动所产生的脉冲信号，并将产生的各脉冲信号的时间点值保存在车载终端的存储器中；该脉冲信号被设计成车罐每转动一圈即有三个跳变脉冲产生，且产生跳变脉冲的三个位置之间的圆弧间隔在一个圆周上以设定的一个位置为起始点按照顺时针方向呈顺次增加；

车载终端的实时处理控制单元3从车载终端的存储器中实时调取本次脉冲信号的时间点数据以及本次之前的三次脉冲信号的时间点数据并按照时间的前后顺序依次记为t1、t2、t3和t4；

车载终端的实时处理控制单元3按照下列计算公式计算时间间隔：

T1＝t2-t1

T2＝t3-t2

T3＝t4-t3

车载终端的实时处理控制单元3对算式T3-T2、T2-T1和T1-T3进行计算获得三个差值，并对三个差值进行如下判断：当三个差值中有二个大于零，则判断为车罐正转，否则判断为车罐反转；

当车罐反转时，车载终端的实时处理控制单元3从车载终端的存储器中调取当前的GPS信息和地理位置参数进行比较和判断：当GPS信息中的位置信息与地理位置参数相一致时，车载终端通过其内的车载无线通信单元4向远程监控中心1发送正常卸料的报告；当GPS信息中的位置信息与地理位置参数不相一致时，车载终端通过其内的车载无线通信单元4向远程监控中心1发送工作异常的报警信息并接受来自远程监控中心1的操作指令。

其中：

当车罐反转时，且GPS信息中的位置信息与地理位置参数不相一致时，车载终端还将报警信息通过车载液晶显示屏进行显示和/或通过车载语音装置提示；

进一步的，还包括：车载终端的实时处理控制单元3对是否有脉冲信号进行判断，当超过最长的脉冲时间间隔后仍未检测到下一个脉冲，则判定为车罐停转；

当车罐停转时，车载终端的实时处理控制单元3从车载终端的存储器中调取当前的GPS信息和地理位置参数进行比较和判断：当GPS信息中的位置信息与地理位置参数相一致时，车载终端通过其内的车载无线通信单元4向远程监控中心1发送正常的报告；当GPS信息中的位置信息与地理位置参数不相一致时，车载终端通过其内的车载无线通信单元4向远程监控中心1发送工作异常的报警信息并接受来自远程监控中心的操作指令；

当车罐停转时，且GPS信息中的位置信息与地理位置参数不相一致时，车载终端还将报警信息通过车载液晶显示屏进行显示和/或通过车载语音装置提示；

所述的车罐每转动一圈的三个跳变脉冲信号的产生：是在车罐的转轴101上沿其周线安装三个金属块102，且三个金属块102之间的圆弧间隔在一个圆周上以设定的一个金属块102为起始点按照顺时针方向呈顺次增加；将金属接近传感器安装在能够随车罐一起转动的位置，并使金属接近传感器的探头103在转动一周的过程中能够依次与三个金属块102相靠近，从而由金属接近传感器拾取依次与三个金属块102相靠近而产生的跳变信号。

在实际使用中，首先，车载终端及检测单元先按要求安装完毕，车载终端一般安装在驾驶室内，传感器检测信号线引出到检测单元，检测单元的安装位置如图3中的C区，当然也可以有其它的安装方式，实际安装时要根据具体车型车罐转轴的不同结构选择相应的安装位置。

然后，远程监控中心1下发几个区域参数到终端并存储起来，这些区域参数对应着水泥罐车可能的目的地，可能是几处需要配送水泥的工地。

水泥罐车正常情况下保持车罐正转，这样可以向罐内装入预拌的水泥，并在运输过程中保持搅拌防止凝结。车载终端通过检测单元6实时检测车罐的转动方向和转速，并通过无线网络7上报到中心备查。

若因意外情况或特殊原因，在运输过程中车罐的转向发生改变或停止转动，则车载终端检测出来后立即产生卸料或车罐停转报警，报警信息迅速上报到远程监控中心1，由远程监控中心1的管理人员做出紧急应对处理；同时车载终端还会将告警信息通过液晶显示屏和TTS语音提示司机。

若水泥罐车已安全到达目的地，然后才改变车罐的转向，此时车载终端认为这是正常卸料动作，产生卸料报告，也上报远程监控中心1备案。

若某辆水泥罐车已运输水泥前往工地A，而后管理人员发现工地B更急需此批水泥，则管理人员可通过远程监控中心1下发调度信息，告知司机改变目的地，司机接收到信息后会给远程监控中心1确认答复。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的使用金属接近传感器实现混凝土搅拌运输车远程监控的方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。