一种内燃机车燃油油耗监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及机车油耗管理【技术领域】，具体涉及一种内燃机车燃油油耗监测系统，其特征在于：所述监测系统由测量前端和数据记录仪构成，所述测量前端连接所述数据记录仪，所述测量前端至少包括液面高度采集装置和油箱状态测量装置以及单片机处理器，所述液面高度采集装置和油箱状态测量装置分别与所述单片机处理器连接，其中所述液面高度采集装置内置于所述油箱内，所述油箱状态测量装置固设在所述内燃机车上。本实用新型的优点是：可以自动计算油料体积，避免人工读数时的误差或错误。
【专利说明】一种内燃机车燃油油耗监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机车油耗管理【技术领域】，具体涉及一种内燃机车燃油油耗监测系统。
【背景技术】
[0002]传统的内燃机车的燃油液位测量，是通过人工读取油箱侧面透明玻璃板上的油量刻度获得的，读取数值时要把玻璃板擦净，再仔细核对刻度线，遇到晚上或光线昏暗还要用手电照明，这种油标尺刻度线以100升为单位，在两个刻度之间的油位只能凭肉眼观察进行估计，容易产生读数不精确甚至读数错误的情况。
[0003]基于传统燃油液位测量的不足，专利号为20111012222.7公开了一种直接测量车用燃油油耗量的综合测量系统，旨在提供一种能够连续检测、显示车辆剩余油量、实时油耗值、总油耗量和百公里油耗率，是一种燃油量、油耗量测量精度准确的综合测量系统。通过下述技术方案予以实现:信号变换组件的激励源电路通过计算中心和信号接收组件，将油量传感器组件、牦量传感器组件采集到的当前油量和牦量数据信号经过预处理，将接收到的流量信号和电容信号转换为标准电压值信号或电流值信号，然后经输入输出接口进入计算中心对预处理信号进行再次处理，经计算中心中的A/D模数转换器采样后，送至计算中心中的单片机用解算程序软件进行处理后送至显示单元或上传到上位机，然后测量数据通过显示单元或上位机进行显示。
[0004]再如专利号为02252131.3，公开了一种车辆油箱耗油监控装置，设有油量监控电路，包括油量传感器信号输入电路、电压频率转换器、中央处理器、电源。输入端外接车辆油量传感器，传感器信号输入电路的输出端经电压频率转换器接中央处理器。由于输入信号来自传感器，其输出电压随燃油的多少而变化，这样在记录任一时间段的一次行驶，都记录相应的多个参数，参数为动态且逐步减少，由此可确定在该区间任一时间的油标位置。并可通过油耗与行程的关系来判断燃油是否被正常使用，或通过车辆停车时油标位置与车辆再起步时油标位置的比较来判断燃油是否被正常使用。其结构简单、体积小、重量轻、成本低，可制作成一小盒作为车辆的黑匣子。
[0005]再如专利号为85107140，公开了一种内燃机燃油计量系统，是由定量柱塞泵、定压柱塞泵、液容装置、控制电路和显示装置组成的内燃机燃油计量系统，该系统以连续-断续-连续的方式向内燃机供油，并根据断续的次数和每次断续所代表的排油量计算出内燃机的耗油量。具有计量精确、安装方便的优点，可用于各种沸点燃油的内燃机。
[0006]但根据中华人民共和国国家标准《石油计量表》GB/T 1885—1998，对于“原油、润滑油和其它液体石油产品”的规定，必须先将石油产品在某一温度下的视密度换算成标准密度，再根据标准密度，换算出修正到标准体积的体积修正系数。这样才能将不同温度不同密度的机车燃油体积换算成标准体积。而上述专利中的燃油测量方法中均未测量燃油的密度和温度，无法根据《石油计量表》GB/T 1885-1998的要求，将燃油体积换算成标准体积，且以上专利数据传输都使用有线接口，数据传输较为不便。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种内燃机车燃油油耗监测系统，该系统通过判定机车停止、运动，水平、倾斜状态，从而修正油箱内的剩余油量，避免因机车运动造成的油箱油面倾斜而导致的油量测量误差；同时，系统能显示时间-油耗曲线，方便操作人员实时监控油箱燃油油耗。
[0008]本实用新型目的的实现由以下技术方案完成:
[0009]一种内燃机车燃油油耗监测系统,用于测量所述内燃机车的油箱内的剩余燃油量，其特征在于:所述监测系统由测量前端和数据记录仪构成，所述测量前端连接所述数据记录仪，所述测量前端至少包括液面高度采集装置和油箱状态测量装置以及单片机处理器，所述液面高度采集装置和油箱状态测量装置分别与所述单片机处理器连接，其中所述液面高度采集装置内置于所述油箱内，所述油箱状态测量装置固设在所述内燃机车上。
[0010]所述液面高度采集装置为一压力传感器及与其连接的模数转换器，所述压力传感器位于所述油箱底部，并通过所述模数转换器连接所述单片机处理器。
[0011]所述油箱状态测量装置包括陀螺仪和加速度传感器，两者设置于所述内燃机车上的所述油箱内，并分别连接所述单片机处理器。
[0012]所述加速度传感器为三轴加速度计。
[0013]所述数据记录仪包括一单片机处理器、存储器、显示器以及无线传输模块，所述存储器和所述显示器分别与所述单片机处理器相连，所述单片机处理器通过所述无线传输模块与所述测量前端构成无线通信连接。
[0014]所述测量前端还包括计时装置和温度测量装置，两者分别与所述单片机处理器连接。
[0015]本实用新型的优点是:
[0016]1、可以自动计算油料体积，避免人工读数时的误差或错误。
[0017]2、可以监测机车的运动状态，在倾斜和运动状态时也能监测机车油量，同时经行了温度补偿。
[0018]3、增加了对机车燃油油量的测量频率，可以了解燃油的动态消耗，实时记录剩余油量以及油耗曲线。
[0019]4、机车油箱内只安装测量前端，动态记录油耗情况。机车进入机务段后，通过数据记录仪读取测量前端存储的数据。由人工手动抄表变为自动抄表，不但提高工作效率，还从结果控制改为过程控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的系统结构图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:
[0022]如图1所示，图中标示1-2分别为:测量前端1、数据记录仪2。
[0023]实施例:如图1所示，本实施例中的内燃机车燃油油耗监测系统由测量前端I和数据记录仪2构成，两者之间通过各自的无线通信模块构成无线数据连接，即测量前端I可将其测量数据通过无线传输的方式传输至数据记录仪2。
[0024]测量前端I负责实时采集油料温度和油料体积，提供油箱所处的状态，供数据记录仪读取，由第一单片机处理器以及与其相连的液面高度采集装置、油箱状态测量装置、无线传输模块构成。液面高度采集装置包括一压力传感器以及模数转换器，其中压力传感器内置于内燃机车的油箱底部，模数转换器与压力传感器相连，以将压力传感器的模拟信号转换为数字信号后传输至第一单片机处理器。油箱状态测量装置由陀螺仪和三轴加速度传感器构成，其中三轴加速度传感器可以测量机车的X、Y、Z三个方向上的加速度，三轴加速度传感器测得的机车运行状态参数可对油箱内的压力传感器的直接测量结果进行校正；陀螺仪可以测量机车的倾斜角，陀螺仪测得的机车倾斜状态参数可对油箱内的压力传感器的直接测量结果进行校正。测量前端I还包括温度传感器、数据存储器和时钟模块，其中温度传感器设置于机车油箱内并将其测量得到的燃油温度传输至第一单片机处理器，数据存储器与第一单片机处理器相连用以存储各个测量部件的测试数据，时钟模块与第一单片机处理器相连用以记录时间。
[0025]数据记录仪2包含第二单片机处理器、存储器、显示器和无线传输模块、其中第二单片机处理器通过无线传输模块与测量前端中的第一单片机处理器相连接构成数据交互；存储器和显示器分别与第二单片机处理器相连，分别用于存储和显示测量数据。数据记录仪2负责读取测量前端存储的数据并绘制出油量监控曲线，并对测量前端校时。
[0026]本实施例在具体实施时:首先，测量前端I的第一单片机处理器内存储有油料高度-体积对照表、油料在某一温度下的密度表，其中油料高度-体积对照表是指油料的增量与其在油箱内的液面高度变化之间的对照关系数据；而油料在某一温度下的密度表是指存储有至少一组已知温度下的油箱内的油料的密度数据。
[0027]测量前端I中液面高度采集装置是独立的电压输出型压力传感器，将采集到的机车油箱内的燃油压力信号转换成电压信号发送给串行A/D转换器(模数转换器)，模数转换后的数据通过I2C数据传输线传输给Atmega32A单片机处理器(第一单片机处理器)。第一单片机处理器根据压力传感器测量的压强值和温度传感器采集此时燃油的温度值，首先根据温度-密度对照表查找油料当前温度下的密度，然后根据高度=压强/密度/重力加速度计算高度，通过查找高度-体积对照表，并利用插值法转换成燃油剩余体积，即通过监测测量的运行状态修正了燃油体积。
[0028]机车代号、燃油剩余体积、采集时间、当前温度、当前密度组合成一组数据，存储在FM24V10铁电存储器(测量前端I的数据存储器)中。无线传输模块不工作时处于睡眠状态，在无线传输模块接收到发送数据的命令时，无线模块被唤醒，将处理后的数据包发送给持有数据记录仪的无线接收者，无线传输采用CllOl芯片构成。数据记录仪2中的无线传送模块也采用CllOl芯片构成，无线传输模块将接受到的数据传输给STM32单片机处理器，第二单片机处理器将接收到的数据存储在FM2410铁电存储器、TF卡中，并绘制成油耗监控曲线，通过IXD显示。
[0029]液面高度还可通过选择其他种类的传感器来进行采集，选用不同的传感器时，应根据传感器的需要将其设置在油箱内的不同位置处。
【权利要求】
1.一种内燃机车燃油油耗监测系统，用于测量所述内燃机车的油箱内的剩余燃油量，其特征在于:所述监测系统由测量前端和数据记录仪构成，所述测量前端连接所述数据记录仪，所述测量前端至少包括液面高度采集装置和油箱状态测量装置以及单片机处理器，所述液面高度采集装置和油箱状态测量装置分别与所述单片机处理器连接，其中所述液面高度采集装置内置于所述油箱内，所述油箱状态测量装置固设在所述内燃机车上。
2.根据权利要求1所述的一种内燃机车燃油油耗监测系统，其特征在于:所述液面高度采集装置为一压力传感器及与其连接的模数转换器，所述压力传感器位于所述油箱底部，并通过所述模数转换器连接所述单片机处理器。
3.根据权利要求1所述的一种内燃机车燃油油耗监测系统，其特征在于:所述油箱状态测量装置包括陀螺仪和加速度传感器，两者设置于所述内燃机车上的所述油箱内，并分别连接所述单片机处理器。
4.根据权利要求3所述的一种内燃机车燃油油耗监测系统，其特征在于:所述加速度传感器为三轴加速度计。
5.根据权利要求1所述的一种内燃机车燃油油耗监测系统，其特征在于:所述数据记录仪包括一单片机处理器、存储器、显示器以及无线传输模块，所述存储器和所述显示器分别与所述单片机处理器相连，所述单片机处理器通过所述无线传输模块与所述测量前端构成无线通信连接。
6.根据权利要求1所述的一种内燃机车燃油油耗监测系统，其特征在于:所述测量前端还包括计时装置和温度测量装置，两者分别与所述单片机处理器连接。
【文档编号】G01F23/14GK203981240SQ201420368509
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月5日 优先权日:2014年7月5日
【发明者】李建华, 赵俊贤, 徐奎, 浦丽华, 刘伟栋 申请人:上海铁路局科学技术研究所