一种用于危化品罐车的实时监控装置的制作方法

1.本实用新型涉及危化品运输技术领域，尤其涉及一种用于危化品罐车的实时监控装置。


背景技术：

2.随着我国石油化工产业的猛烈发展，石油产业链纵深不断加大，对危化品的需求量也不断增长。危化品道路运输量激增，在运输过程中发生的事故次数也趋向增加，包括泄漏、爆炸、火灾等事故，造成大量的人员伤亡、财产损失，以及环境污染。据统计，我国运输过的危化品有 130余种、危险化学品运输事故占危险化学品事故总数的70％以上，且95％以上的危化品涉及异地运输，所以对危化品运输过程监控一直是安全生产与防控的重中之重。而在这一过程中缺乏对罐体状态的监测，以及危险状态下的预警和响应。事故发生后，往往通过主观的方式进行事故原因的推断，缺乏详细数据作为支撑，导致事故处置时未能挖掘到事故发生的真实致因。因此，加强对危化品罐车运输工况下实时状态的监测，以对高风险状态及时进行预警和响应，以及对运输过程中的各工况参数进行采集，尤为重要。


技术实现要素：

3.有鉴于此，有必要提供一种用于危化品罐车的实时监控装置，用以解决危化品罐车无法在危险状态下预警的问题。
4.本实用新型提供一种用于危化品罐车的实时监控装置，包括监测感知装置、车载终端、报警装置和监控装置，所述车载终端与所述监测感知装置和报警装置电连接，所述车载终端还与所述监控装置通信连接，其中，
5.所述监测感知装置用于采集危化品罐车的各个工况信号后，将各个所述工况信号转化为电信号，并当任一转化后的电信号的大小超过与其对应的预设阈值信号时，将所有转化后的电信号输出至所述车载终端；
6.所述车载终端用于采集环境信号以及接收所述监测感知装置发送的转化后的电信号，并将所述转化后的电信号转化为数字信号后，基于所述数字信号和环境信号，发出报警启动信号至所述报警装置，并将所述数字信号发送至所述监控装置；
7.所述报警装置用于根据所述车载终端发出的报警启动信号启动报警机制；
8.所述监控装置用于接收所述数字信号并显示。
9.优选的，所述的用于危化品罐车的实时监控装置中，所述监测感知装置包括光纤传感器组、光电转换模块、高速采集模块和模拟量采集卡，所述光纤传感器组、光电转换模块、高速采集模块和模拟量采集卡依次连接，所述模拟量采集卡还与所述车载终端电连接，其中，
10.所述光纤传感器组用于采集所述危化品罐车的各个工况信号；
11.所述光电转换模块用于将各个工况信号转换为电信号；
12.所述高速采集模块用于将转换后的电信号与其对应的预设阈值信号进行比较，当
任一转化后的电信号的大小超过与其对应的预设阈值信号时，将所有转化后的电信号进行放大处理后输出至所述模拟量采集卡；
13.所述模拟量采集卡用于将所述高速采集模块输出的电信号输出至车载终端。
14.优选的，所述的用于危化品罐车的实时监控装置中，所述光纤传感器组包括若干个光纤传感器，各个所述光纤传感器均连接所述光电转换模块。
15.优选的，所述的用于危化品罐车的实时监控装置中，所述光电转换模块包括若干个光电转换器，各个所述光电转换器的输入端分别与一光纤传感器电连接，各个所述光电转换器的输出端均连接所述高速采集模块。
16.优选的，所述的用于危化品罐车的实时监控装置中，所述高速采集模块包括开关电路、采集电路和若干个比较电路，所述比较电路与所述光电转换器一一对应、且各个所述比较电路的输入端与其对应的光电转换器的输出端连接，各个所述比较电路的输出端连接所述开关电路的输入端，所述开关电路的输出端连接所述采集电路，所述采集电路还与各个所述光电转换器的输出端和所述模拟量采集卡的输入端连接，其中，
17.所述比较电路用于将所述光电转换器输入的电信号与预设阈值信号进行比较后，输出高电平或低电平的信号至所述开关电路；
18.所述开关电路用于根据各个所述比较电路输出的信号启动或关闭所述采集电路；
19.所述采集电路用于将所述光电转换器输入的电信号进行放大处理后输出至所述模拟量采集卡。
20.优选的，所述的用于危化品罐车的实时监控装置中，所述比较电路包括第一电阻、比较器和第一二极管，所述第一电阻的一端连接所述光电转换器的输出端，所述第一电阻的另一端连接所述比较器的同相输入端，所述比较器的反相输入端输入所述预设阈值信号，所述比较器的输出端连接所述第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接所述开关电路。
21.优选的，所述的用于危化品罐车的实时监控装置中，所述开关电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管和第一继电器，各个所述第一二极管的负极均通过所述三电阻接地，所述第二电阻的一端连接各个所述第一二极管的负极，所述第二电阻的另一端连接第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极连接所述第一继电器的第一端，所述第一三极管的发射极和第一继电器的第二端均接地，所述第一继电器的第三端连接供电电源，所述第一继电器的第四端通过所述第四电阻连接所述采集电路。
22.优选的，所述的用于危化品罐车的实时监控装置中，所述采集电路包括若干个采集单元，各个所述采集单元均通过所述第一继电器连接供电电源，所述采集单元与所述光电转换器一一对应，各个所述采集单元与其对应的光电转换器的输出端连接，所述采集单元用于对所述光电转换器输出的信号进行放大处理后输出至所述模拟量采集卡。
23.优选的，所述的用于危化品罐车的实时监控装置中，所述采集单元包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、运算放大器、第一电容、第二电容和第二二极管，所述第五电阻的一端连接光电转换器的输出端，所述第五电阻的另一端连接第六电阻的一端、第一电容的一端和第二二极管的负极，所述第一电容的另一端、第二二极管的正极和第六电阻的另一端均接地，所述第六电阻的另一端还通过第八电阻连接所述运算放大器的同相输入端，所述运算放大器的反相输入端连接第七电阻的一端和第九电阻的一端，所述第
七电阻的另一端接地，所述运算放大器的输出端连接第九电阻的另一端、第二电容的一端和模拟量采集卡，所述运算放大器的供电端通过所述第一继电器连接供电电源，所述第二电容的另一端接地。
24.优选的，所述的用于危化品罐车的实时监控装置中，所述报警装置包括第二继电器、气动安全截断阀、声光报警模块和自动报警模块，所述第二继电器的输入端与所述车载终端电连接，所述第二继电器的输出端分别连接所述气动安全截断阀、声光报警模块和自动报警模块。
25.相较于现有技术，本实用新型提供的用于危化品罐车的实时监控装置，通过设置监测感知装置来采集实时的工况信号，并且当工况信号异常时，及时将工况信号转换后得到的电信号发送给车载终端，使车载终端根据环境信号和转换后的电信号，发出报警启动信号至报警装置，报警装置可以根据所述报警启动信号进行报警，从而可以及时对危险事故进行预警，此外，在危化品罐车具有危险时，所述车载终端还将实时工况数据发送给监控装置，方便工作人员对事故原因进行分析和响应。
附图说明
26.图1为本实用新型提供的危化品罐车的实时监控装置的一较佳实施例的结构框图；
27.图2为本实用新型提供的危化品罐车的实时监控装置中，所述监测感知装置的一较佳实施例的结构框图；
28.图3为本实用新型提供的危化品罐车的实时监控装置中，所述高速采集模块的一较佳实施例的结构框图；
29.图4为本实用新型提供的危化品罐车的实时监控装置中，所述比较电路及开关电路的一较佳实施例的原理图；
30.图5为本实用新型提供的危化品罐车的实时监控装置中，所述采集单元的一较佳实施例的原理图；
31.图6为本实用新型提供的危化品罐车的实时监控装置中，所述车载终端的一较佳实施例的结构框图；
32.图7为本实用新型提供的危化品罐车的实时监控装置中，所述报警装置的一较佳实施例的结构框图。
具体实施方式
33.下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。
34.请参阅图1，本实用新型实施例提供的用于危化品罐车的实时监控装置，包括监测感知装置1、车载终端2、报警装置3和监控装置4，所述车载终端2与所述监测感知装置1和报警装置3电连接，所述车载终端2 还与所述监控装置4通信连接，可以理解的是，通信连接可以是无线连接、有线连接或者其他通信连接方式。
35.具体的，所述监测感知装置1用于采集危化品罐车的各个工况信号后，将各个所述
工况信号转化为电信号，并当任一转化后的电信号的大小超过与其对应的预设阈值信号时，将所有转化后的电信号输出至所述车载终端2。换而言之，所述监测感知装置1可实时采集危化品罐车的运行工况，当所述危化品罐车运行正常时，所述监测感知装置1不将采集的工况信息发送至车载终端，以减少内存的占用，当所述危化品罐车有异常时，所述监测感知装置1则快速将处理后的信号发送给车载终端2，使车载终端2可以快速做出反应，避免危险事故发生，也方便危险事故发生后进行事故原因的分析。例如，当危化品罐车在侧翻的时候，其z 轴偏移量会超过23
°
，此时相对应的模拟量电流将会超过电流限制装置的设定阈值，此时，所述监测感知装置1则快速将转换后的所有电信号，例如气体泄漏量(ppm)、震动幅度、姿态角(x轴偏移角度、y轴偏移角度、z轴偏移角度)、前方障碍物距离(m)、温度(℃)、压力(mpa)、液位(mmh2o)等信息发送给车载终端2。优选的实施例中，所述监测感知装置1和所述车载终端2通过4g或5g网络远程通讯连接，结合5g 的高带宽、低时延的特性，可以精准采集传输更多的数据。
36.所述车载终端2用于采集环境信号以及接收所述监测感知装置1发送的转化后的电信号，并将所述转化后的电信号转化为数字信号后，基于所述数字信号和环境信号，发出报警启动信号至所述报警装置3，并将所述数字信号发送至所述监控装置4。换而言之，由于不同的环境对实时的工况信号会发生影响，故当所述车载终端2接收到转换后的电信号后，车载终端还需结合当前的环境信息，判断是否发出报警信号，如果工况信号与当前环境相符，则所述车载终端2控制所述报警装置3不报警，如果工况信号与当前环境不符，则所述车载终端2控制所述报警装置3 报警，此外，为了方便工作人员进行危险事故的原因分析，以及实时监控，所述车载终端2还将转换后的数字信号发送给监控装置4，方便远程监控人员进行信息分析。其中，所述监控装置4可为一显示器。
37.所述报警装置3用于根据所述车载终端2发出的报警启动信号启动报警机制，从而可以及时提醒司机进行处理，以避免危险事故的发生。
38.本实用新型通过设置监测感知装置1来采集实时的工况信号，并且当工况信号异常时，及时将工况信号转换后得到的电信号发送给车载终端2，使车载终端2根据环境信号和转换后的电信号，发出报警启动信号至报警装置3，报警装置3可以根据所述报警启动信号进行报警，从而可以及时对危险事故进行预警，此外，在危化品罐车具有危险时，所述车载终端2还将实时工况数据发送给监控装置4，方便工作人员对事故原因进行分析和响应。
39.请参阅图2，所述监测感知装置1包括光纤传感器组11、光电转换模块12、高速采集模块13和模拟量采集卡14，所述光纤传感器组11、光电转换模块12、高速采集模块13和模拟量采集卡14依次连接，所述模拟量采集卡14还与所述车载终端2电连接。
40.具体的，所述光纤传感器组11用于采集所述危化品罐车的各个工况信号，具体实施时，所述光纤传感器组11可布置在危化品罐车的罐体附近，罐体内运载的介质为易燃易爆类危险品。光纤传感器灵敏度和精度高、能耗低、固有的安全性好、抗电磁干扰、高绝缘强度、耐腐蚀、集传感与传输于一体、能与数字通信系统兼容等优点。
41.所述光电转换模块12用于将各个工况信号转换为电信号，在具体实施时，所述光端转换模块可布置在远离罐体的驾驶室内，可将光纤传感器采集到的光信号转换为电信号，即模拟量，对应4
‑
20ma的电流，当然，在其它的实施例中，对应的电流值可根据需求设定，本实用新型对此不做限定。
42.所述高速采集模块13用于将转换后的电信号与其对应的预设阈值信号进行比较，当任一转化后的电信号的大小超过与其对应的预设阈值信号时，将所有转化后的电信号进行放大处理后输出至所述模拟量采集卡 14。换而言之，所述高速采集模块14接入气体泄漏、震动、姿态、红外测距的映射模拟量，并进行阈值设定，当车辆发生交通事故时便会超出电流限制装置的量程，便会启动高速采集功能。高速采集模块14接入采集到所有数据的模拟量的映射，所述高速采集模块14的采集功能通常情况处于关闭状态，开启时便会采集到当前时刻的模拟量数值，并储存在硬盘中。
43.所述模拟量采集卡14用于将所述高速采集模块13输出的电信号输出至车载终端2。具体实施时，所述模拟量采集卡14具有16路差分模拟量电流输入，并通过rs485a 和rs485b 与车载终端2相连，形成完整的感知层的数据采集模块。在一个优选的实施例中，所述模拟量采集卡可选用yav 16ad模拟量采集卡，具有16路模拟量输入接口，数据传输稳定，当然，在其它的实施例中，所述模拟量采集卡还可选用其它的采集卡，本实用新型对此不做限定。
44.在一个优选的实施例中，所述光纤传感器组11包括若干个光纤传感器，具体可包括气体泄漏传感器、震动传感器、姿态传感器、红外测距传感器、温度传感器、压力传感器、液位传感器等等，分别用于采集气体泄漏量、振动幅度、姿态角z轴偏移量、前方障碍物距离、罐体温度、罐体压力、罐体液位等信号，各个所述光纤传感器均连接所述光电转换模块12，将采集的信号输入至所述光电转换模块12中。
45.在一个优选的实施例中，所述光电转换模块12包括若干个光电转换器，各个所述光电转换器的输入端分别与一光纤传感器电连接，各个所述光电转换器的输出端均连接所述高速采集模块13。所述光电转换器可实现光信号到电信号的转换，具体实施时，光电转换器可选用yoa系列的转换器，当然，在其它的实施例中，光电转换器还可选用其它的型号，本实用新型对此不做限定。
46.在一个优选的实施例中，请参阅图3，所述高速采集模块13包括开关电路131、采集电路132和若干个比较电路133，所述比较电路133与所述光电转换器一一对应、且各个所述比较电路133的输入端与其对应的光电转换器的输出端连接，各个所述比较电路133的输出端连接所述开关电路131的输入端，所述开关电路131的输出端连接所述采集电路132，所述采集电路132还与各个所述光电转换器的输出端和所述模拟量采集卡14的输入端连接。
47.具体的，所述比较电路133用于将所述光电转换器输入的电信号与预设阈值信号进行比较后，输出高电平或低电平的信号至所述开关电路 131。所述开关电路131用于根据各个所述比较电路133输出的信号启动或关闭所述采集电路132。所述采集电路132用于将所述光电转换器输入的电信号进行放大处理后输出至所述模拟量采集卡14。所述比较电路133 比较输入的电信号与预设阈值信号的大小，当输入的电信号达到或超过预设阈值信号时，所述比较电路133输出高电平信号，否则，所述比较电路133输出低电平信号。当开关电路131接收到任意一个或者多个比较电路133输出的高电平信号时，启动采集电路132，此时，采集电路 132可将光电转换器输入的电信号进行放大处理后输出至模拟量采集卡 14，当开关电路131接收到的信号均为低电平信号时，关闭采集电路132，此时采集电路132不采集光电转换器输出的电信号。在具体实施时，采集电路132的常态为关闭状态。
48.在一个优选的实施例中，请参阅图4，所述比较电路133包括第一电阻r1、比较器a1
和第一二极管d1，所述第一电阻r1的一端连接所述光电转换器的输出端，所述第一电阻r1的另一端连接所述比较器a1的同相输入端，所述比较器a1的反相输入端输入所述预设阈值信号，所述比较器a1的输出端连接所述第一二极管d1的正极，所述第一二极管 d1的负极连接所述开关电路131。
49.具体来说，第一电阻r1起保护作用，比较器a1用于比较同相输入端输入的电信号与反相输入端输入的预设阈值信号，根据比较结果输出高电平或低电平的信号，输出的信号经过第一二极管d1进行滤波处理后输出至开关电路131。图4所示的是比较电路的一较佳实施例的原理图，其中a、b、c、d四个模拟量分别代表气体泄漏量、振动幅度、姿态角 z轴偏移量、前方障碍物距离的模拟量。根据不同车型及危化品类型设置不同阈值，所设置的阈值为正常情况下危化品罐车在运输过程中行驶的工况参数及其他原因带来的偏差量，超出设置阈值可以表示为车辆发生异常状态(撞车、侧翻、泄漏等事故)。在图4中，通过传递四个可变电流da1、da2、da3、da4与输入模拟量进行比较，进而输出高电平或低电平信号。
50.在一个具体的实施例中，请继续参阅图4，所述开关电路包括第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一三极管q1和第一继电器k1，各个所述第一二极管d1的负极均通过所述三电阻r3接地，所述第二电阻r2的一端连接各个所述第一二极管d1的负极，所述第二电阻r2的另一端连接第一三极管q1的基极，所述第一三极管q1的集电极连接所述第一继电器k1的第一端，所述第一三极管q1的发射极和第一继电器 k1的第二端均接地，所述第一继电器k1的第三端连接供电电源，所述第一继电器k1的第四端通过所述第四电阻r4连接所述采集电路132。
51.具体来说，第一三极管q1为npn型三极管，并作为开关管使用，当任一比较电路133输出高电平时，所述第一三极管q1的基极有高电平信号输入，此时第一三极管q1导通，第一继电器k1得电闭合，使采集电路132与供电电源连通并启动，此时采集电路132可采集光电转换器输出的电信号；当任一比较电路133输出低电平时，所述第一三极管q1 的基极输入的是低电平，此时第一三极管q1截止，第一继电器k1无法得电，故第一继电器k1断开，使采集电路132与供电电源保持断开状态，无法工作，此时采集电路132无法采集光电转换器输出的电信号。其中，所述第一继电器k1采用型号为edr201a05的继电器，当然，在其它的实施例中，所述第一继电器k1还可采用其它型号的继电器，本实用新型对此不做限定。
52.在一个具体实施例中，所述采集电路132包括若干个采集单元，各个所述采集单元均通过所述第一继电器k1连接供电电源，所述采集单元与所述光电转换器一一对应，各个所述采集单元与其对应的光电转换器的输出端连接，所述采集单元用于对所述光电转换器输出的信号进行放大处理后输出至所述模拟量采集卡14。
53.优选的，请参阅图5，所述采集单元包括第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、运算放大器a2、第一电容 c1、第二电容c2和第二二极管d2，所述第五电阻r5的一端连接光电转换器的输出端，所述第五电阻r5的另一端连接第六电阻r6的一端、第一电容c1的一端和第二二极管d2的负极，所述第一电容c1的另一端、第二二极管d2的正极和第六电阻r6的另一端均接地，所述第六电阻r6的另一端还通过第八电阻r8连接所述运算放大器a2的同相输入端，所述运算放大器a2的反相输入端连接第七电阻r7的一端和第九电阻r9的一端，所述第七电阻r7的另一端接地，所述运算放大器a2的输出端连接第九电阻r9的另一端、第二电容c2的一端和模拟量采集卡 14，所述运算放大器a2的供电端通过所
述第一继电器k1连接供电电源，所述第二电容c2的另一端接地。
54.具体的，当第一继电器k1导通时，运算放大器a2得电，采集单元导通，此时，各个光电转换器输出的信号输出至其对应的采集单元中，经过所述运算放大器a2的放大处理后，输出至模拟量采集卡14中。
55.在一个具体实施例中，请参阅图6，所述车载终端2包括微处理器 21、i/o模块22、a/d转换模块23、无线通讯模块24、gps定位模块 25、看门狗模块26以及ridf识别模块27、和与i/o模块22相连的车载显示屏28，微处理器21分别与i/o模块22、a/d转换模块23、无线通讯模块24和看门狗模块26相连。上述车载终端2通过i/o模块22接收监测感知装置1采集的数据，通过微处理器21中内置的上位机程序进行解码，获得气体泄漏浓度、震动幅度、姿态角、前方障碍物距离、温度、压力、液位的实时数值。gps定位模块25获取车辆实时地理位置、车速及连续驾驶时长的信息，并通过微处理器21中内置的网络接口获取当前位置的交通、气温、天气情况，然后根据环境信号和工况信号判定罐车在当前环境下的危险状态，并对应发出报警启动信号至报警装置3中。无线通讯模块24用于将监测的数字信号发送至监控装置4中显示。ridf 识别模块27用于识别驾驶员相关信息，人车核验通过方可启动车辆。所述车载显示屏为液晶触摸显示屏，与i/o模块中的视频输出相连，放置在驾驶室内，方便司机查看车辆及罐体实时状态，且可以通过人机交互界面与监控装置4进行实时信息共享与交互。其中，微处理器21、i/o模块22、a/d转换模块23、无线通讯模块24、gps定位模块25、看门狗模块26以及ridf识别模块27、和与i/o模块22相连的车载显示屏28 的具体电路原理均为现有技术，在此不再赘述。所述微处理器21可采用 stm32系列的单片机，当然，在其它实施例中，所述微处理器21可采用其它型号的芯片，本实用新型对此不做限定。
56.请参阅图7，在一个具体实施例中，所述报警装置3包括第二继电器 31、气动安全截断阀32、声光报警模块33和自动报警模块34，所述第二继电器31的输入端与所述车载终端2电连接，所述第二继电器31的输出端分别连接所述气动安全截断阀32、声光报警模块33和自动报警模块34。
57.具体的，所述第二继电器31有输入端和输出端，输入端与车载终端 2的i/o模块22相连，输出端为电平输出端口。所述气动安全截断阀32 的输入端与第二继电器31的1号电平输出端口相连，主体嵌入放置于罐车主管线中，接收高电平信号可自行动作，使主管线处于密闭状态。所述声光报警模块33包括蜂鸣器、扬声器、和闪烁式红色警示灯，与第二继电器31的2号电平输出端口相连，放置在车身前后，内置12v电源，接收高电平信号启动，对周围起到警示作用。所述自动报警模块33与第二继电器31的3号电平输出端口相连，放置在车身侧部，接受高电平信号自动报警，也可通过手动触发。
58.综上所述，本实用新型提供的用于危化品罐车的实时监控装置，通过设置监测感知装置来采集实时的工况信号，并且当工况信号异常时，及时将工况信号转换后得到的电信号发送给车载终端，使车载终端根据环境信号和转换后的电信号，发出报警启动信号至报警装置，报警装置可以根据所述报警启动信号进行报警，从而可以及时对危险事故进行预警，此外，在危化品罐车具有危险时，所述车载终端还将实时工况数据发送给监控装置，方便工作人员对事故原因进行分析和响应。
59.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到
的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。