专利名称：天然气运输车辆智能监控器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种天然气运输车辆智能监控器，属自动控制技术领域，它用于CNG (压缩天然气)、LNG (液化天然气)运输车辆的安全监控以及气体装卸的过程控制。
背景技术：
目前，天然气的储运主要采用CNG(压缩天然气)、LNG(液化天然气)两种形式。压缩天然气使用高压容器充装，其压力可达20MPa，而液化天然气则是将天然气冷却到-160°C 的液态充装在低温储罐中。天然气运输属高危产品运输，在运输过程中由于受环境变化影响会导致储罐内的温度、压力不断变化并可能伴随有泄漏发生。
背景技术：
中，国内目前天然气运输车辆的控制电路普遍使用控制电缆，因电缆接线复杂，造成使用可靠性较低，从而直接导致故障率较高，尤其是目前天然气运输车辆基本上都缺少运输过程的安全监控设备， 天然气充装、排空过程的控制电路也都是采用传统的继电器或PLC控制电路，没有专用的控制器。为了克服以上不足，确保天然气运输以及气体充装、排空过程的安全，对天然气运输车辆智能监控器进行了研制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种天然气运输车辆智能监控器，它采用具有CAN总线接口的单片机做控制核心，采用标准CAN总线，实现对储罐内天然气的各种动态信息进行实时互通和监控，它能有效简化控制线路，极大提高可靠性和安全性，降低成本。本发明解决其技术问题采用的技术方案是它包括主控制板、多个从控制板、无线监控器、CAN总线，
所述的主控制板包括单片机冊01、输出扩展芯片组(仍01、仍02、仍03)、输入扩展芯片组(U401、U402、U403、U404)、AD转换芯片UlO 1、CAN总线接口模块U201、电源模块U801、数传电台P601、液晶显示屏P701，其中，输出扩展芯片组(U301、U302、U303)包括三组开关量信号输出接口(P301、P302、P303)，输入扩展芯片组(U401、U402、U403、U404)包括四组开关量信号输入接口(P401、P402、P403、P404),主控制板单片机TOOl的型号是PIC18F4680或 PIC18F4580，AD转换芯片UlOl的型号是AD7705，输出扩展芯片组(U301、U302、U303)芯片的型号是74此595，输入扩展芯片组(讽01、讽02、讽03、讽04)芯片的型号是74HC165，
所述的从控制板包括单片机U501c、输出扩展芯片组(U301c、U302c、U303c)、输入扩展芯片组(U401c、U402c、U403c、U404c)、AD 转换芯片 UlOlc, CAN 总线接口模块 U201c、电源模块U801c，其中，输出扩展芯片组(U301c、U302c、U303c)包括三组开关量信号输出接口 (P301c、P302c、P303c)，输入扩展芯片组(U401c、U402c、U403c、U404c)包括四组开关量信号输入接口(P401c、P402c、P403c、P4(Mc)，从控制板的电路结构和主控制板相比除缺少数传电台P601、液晶显示屏P701外和主控制板的电路结构相同，对应的各组成部分的型号完全相同，从控制板单片机TOOlc的型号是PIC18F4680或PIC18F4580，AD转换芯片UlOlc的型号是AD7705，输出扩展芯片组(U301C、U302c、U303c)芯片的型号是74HC595，输入扩展芯片组(U401c、U402c、U403c、U404c)芯片的型号是 74HC165，
所述的无线监控器包括单片机U1、数传电台P2、液晶显示屏P4、8个输入开关(Si S8)、8个输出指示灯(DSl DS8)，数传电台P2与主控制板数传电台P601的型号相同， 液晶显示屏P4与主控制板液晶显示屏P701的型号相同，无线监控器单片机Ul的型号是 PIC18F4680 或 PIC18F4580,
所述的CAN总线连接主控制板与从控制板，进行主控制板与从控制板之间数据的双向传输，
从控制板的输入扩展芯片组(U401c、U402c、U403c、U4(Mc)采集阀门开闭信号、门开关信号等开关量信号，从控制板的AD转换芯片UlOlc采集气体浓度、环境温度、车体振动、气体管路压力等模拟量信号，从控制板采集的开关量信号和模拟量信号通过CAN总线及主控制板上的CAN总线接口模块U201输入到主控制板单片机TOOl ；主控制板的输入扩展芯片组(U401、U402、U403、U404)和AD转换芯片UlOl同时也分别采集开关量信号和模拟量信号并传送到主控制板单片机TO01。同时，主控制板的数传电台P601接收由无线监控器上的数传电台P2发出的开关量信号并传至主控制板单片机TO01，此开关量信号是由无线监控器上的单片机Ul采集的8个输入开关Sl S8的信号；主控制板单片机TOOl根据输入的开关量信号和模拟量信号产生相应的控制信号和文本信号；其中，文本信号在主控制板 U501的控制下，通过主控制板液晶显示屏P701显示，控制信号通过主控制板的输出扩展芯片(U301、U302、U303)的三组开关量信号输出接口(P301、P302、P303)经由CAN总线传至多个从控制板，在从控制板单片机TOOlc的控制下控制信号由各从控制板上的输出扩展芯片组(U301c、U302c、U303c)的三组开关量信号输出接口(P301c、P302c、P303c)输出；同时，在主控制板单片机TOOl的控制下，控制信号和文本信号还通过主控制板数传电台P601传输至无线监控器数传电台P2，在无线监控器单片机Ul的控制下，文本信息在无线监控器液晶显示屏P4上显示，控制信号则控制无线监控器上8个输出指示灯(DSl DS8)的亮与灭。本发明同背景技术相比所产生的有益效果
1、由于采用具有CAN总线接口的单片机做控制核心，采用标准CAN总线传输各种信息， 可实现对储罐内天然气的各种动态信息进行实时监控。2、采用数传电台进行双向数据通讯，操作人员离开车辆一定范围内仍然可以对天然气运输车辆实施监控。3、控制线路简单、可靠性和安全性高、使用和维护方便。
图1为本发明天然气运输车辆智能监控器的系统方框图。图2为图1中主控制板1的电路结构图。图3为图1中从控制板2的电路结构图。图4为图1中无线监控器3的电路结构图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。参看附图，一种天然气运输车辆智能监控器，它包括主控制板1、多个从控制板2、无线监控器3、CAN总线4。主控制板1包括单片机冊01、输出扩展芯片组(仍01、仍02、仍03)、输入扩展芯片组(U401、U402、U403、U404)、AD 转换芯片 UlOl、CAN 总线接口模块 U201、电源模块 U801、 数传电台P601、液晶显示屏P701。其中，单片机TOOl为控制核心；AD转换芯片UlOl用于采集气体浓度、环境温度、车体振动、车身倾斜、气体管路压力等模拟量信号；输出扩展芯片组(U301、U302、U303)包括三组开关量信号输出接口(P301、P302、P303)，用于控制各种阀门、指示灯、报警器、安全装置等；输入扩展芯片组(U401、U402、U403、U404)包括四组开关量信号输入接口(P401、P402、P403、P404)，用于采集阀门开闭位置信号、门开关信号、各种人工控制信号等。主控制板1单片机TOOl的型号是PIC18F4680或PIC18F4580，主控制板 1的AD转换芯片UlOl的型号是AD7705，输出扩展芯片组(U301、U302、U303)芯片的型号是 74HC595，输入扩展芯片组(U401、U402、U403、U404)芯片的型号是74HC165。从控制板2包括单片机TOOlc、输出扩展芯片组(U301c、U302c、U303c)、输入扩展芯片组(U401c、U402c、U403c、U404c)、AD 转换芯片 UlOlc, CAN 总线接口模块 U201c、电源模块U801c，其中，输出扩展芯片组(U301c、U302c、U303c)包括三组开关量信号输出接口 (P301c、P302c、P303c)，输入扩展芯片组(U401c、U402c、U403c、U404c)包括四组开关量信号输入接口(P401C、P402C、P403C、P4(MC)，从控制板2的电路结构和主控制板1相比，除缺少数传电台P601、液晶显示屏P701外和主控制板1的电路结构相同，对应的各组成部分的型号完全相同，从控制板2单片机TOOlc的型号是PIC18F4680或PIC18F4580，从控制板2 的AD转换芯片UlOlc的型号是AD7705，输出扩展芯片组(U301c、U302c、U303c)芯片的型号是74HC595，输入扩展芯片组(U401c、U402c、U403c、U404c)芯片的型号是74HC165，根据需监控对象的数量，从控制板2的数量不多于16个(η < 16)。无线监控器3包括单片机U1、监控数传电台Ρ2、监控液晶显示屏Ρ4、8个输入开关 (Si S8)、8个输出指示灯(DSl DS8)，无线监控器3单片机Ul的型号是PIC18F4680或 PIC18F4580，负责数据处理与无线通讯控制，数传电台P2用于与主控制板1进行信息传输， 8个输入开关(Si S8)用于输入各种控制指令，8个输出指示灯(DSl DS8)用于输出各种提示信息，液晶显示屏P4用于多种文本信息显示。CAN总线4连接主控制板1与从控制板2，实现数据的双向传输。从控制板2的输入扩展芯片组(U401C、U402C、U403C、U404C)采集阀门开闭信号、 门开关信号等开关量信号，从控制板2的AD转换芯片UlOlc采集气体浓度、环境温度、车体振动、气体管路压力等模拟量信号，从控制板2采集的开关量信号和模拟量信号通过CAN总线4及主控制板1上的CAN总线接口模块U201输入到主控制板1单片机TOOl ；主控制板 1的输入扩展芯片组(U401、U402、U403、U404)和AD转换芯片UlOl同时也分别采集开关量信号和模拟量信号并传送到主控制板1单片机TO01。同时，主控制板1的数传电台P601接收由无线监控器3上的数传电台P2发出的开关量信号并传至主控制板1单片机TO01，此开关量信号是由无线监控器3上的单片机Ul采集的8个输入开关Sl S8的信号。开关量信号、模拟量信号经过主控制板1单片机TOOl处理后产生相应的控制信号和文本信号。其中，文本信号在主控制板1单片机TOOl的控制下，通过液晶显示屏P701显示，控制信号通过主控制板1的输出扩展芯片(U301、U302、U303)的三组开关量信号输出接口(P301、P302、P303)经由CAN总线4传至多个从控制板2，在从控制板2单片机TOOlc的控制下由各从控制板2上的输出扩展芯片组(U301C、U302c、U303c)的三组开关量信号输出接口(P301C、P302c、P303c)输出；同时，在主控制板1单片机TOOl的控制下，控制信号和文本信号还通过主控制板1数传电台P601传输至无线监控器3数传电台P2，在无线监控器3 单片机Ul的控制下，文本信息在无线监控器3液晶显示屏P4上显示，控制信号则控制无线监控器3上8个输出指示灯(DSl DS8)的亮与灭。
权利要求
1.一种天然气运输车辆智能监控器，其特征在于它包括主控制板(1)、多个从控制板 (2)、无线监控器(3)、CAN总线(4)；所述的主控制板(1)包括单片机TO01、输出扩展芯片组(U301、U302、U303)、输入扩展芯片组(U401、U402、U403、U404)、AD转换芯片UlOl、CAN总线接口模块U201、电源模块 U801、数传电台P601、液晶显示屏P701 ；所述的从控制板(2)包括单片机TOOlc、输出扩展芯片组(U301c、U302c、U303c)、输入扩展芯片组(U401c、U402c、U403c、U4(Mc)、AD转换芯片U101c、CAN总线接口模块U201c、电源模块U801c，从控制板(2)包括的单片机TOOlc、输出扩展芯片组(U301c、U302c、U303c)、 输入扩展芯片组(U401c、U402c、U403c、U404c), AD转换芯片UlOlc、CAN总线接口模块 U201c、电源模块USOlc与主控制板(1)对应包括的单片机TO01、输出扩展芯片组(U301、 U302、U303)、输入扩展芯片组(U401、U402、U403、U404)、AD转换芯片U101、CAN总线接口模块U201、电源模块U801的型号完全相同；所述的无线监控器(3)包括单片机U1、数传电台P2、液晶显示屏P4、8个输入开关 (Si S8)、8个输出指示灯(DSl DS8)；从控制板(2)的输入扩展芯片组(U401c、U402c、U403c、U404c)采集阀门开闭信号、门开关信号等开关量信号，从控制板(2)的AD转换芯片UlOlc采集气体浓度、环境温度、车体振动、气体管路压力等模拟量信号，从控制板(2)采集的开关量信号和模拟量信号通过CAN 总线(4)及主控制板(总线接口模块U201输入到主控制板(1)单片机TOOl ；主控制板(1)的输入扩展芯片组(U401、U402、U403、U404)和AD转换芯片UlOl同时也分别采集开关量信号和模拟量信号并传送到主控制板(1)单片机TOO 1 ；同时，主控制板(1)的数传电台P601接收由无线监控器(3)上的数传电台P2发出的开关量信号并传至主控制板(1) 单片机TO01，此开关量信号是由无线监控器(3)上的单片机Ul采集的8个输入开关Sl S8的信号；开关量信号、模拟量信号经过主控制板(1)单片机TOOl处理后产生相应的控制信号和文本信号，其中，文本信号在主控制板(1)单片机U501的控制下通过液晶显示屏P701显示，控制信号通过主控制板(1)的输出扩展芯片(U301、U302、U303)的三组开关量信号输出接口(P301、P302、P303)经由CAN总线(4)传至多个从控制板(2)，在从控制板(2)单片机 U501c的控制下由各从控制板(2)上的输出扩展芯片组(U301C、U302c、U303c)的三组开关量信号输出接口(P301C、P302c、P303c)输出；在主控制板(1)单片机TOOl的控制下，控制信号和文本信号还通过主控制板(1)数传电台P601传输至无线监控器(3)数传电台P2，在无线监控器(3)单片机Ul的控制下，文本信息在无线监控器(3)液晶显示屏P4上显示，控制信号则控制无线监控器(3)上8个输出指示灯(DSl DS8)的亮与灭。
2.根据权利要求1所述的天然气运输车辆智能监控器，其特征在于所述的主控制板(1)输出扩展芯片组(U301、U302、U303)包括三组开关量信号输出接口(P301、P302、 P303)，从控制板(2)输出扩展芯片组(U301C、U302c、U303c)包括三组开关量信号输出接口 (卩301(；、？302(；、？303(；)，主控制板(1)输出芯片组(仍01、诎02、诎03)和从控制板(2)输出芯片组(U301c、U302c、U303c)芯片的型号是74HC595。
3.根据权利要求1所述的天然气运输车辆智能监控器，其特征在于所述的主控制板 (1)输入扩展芯片组(U401、U402、U403、U404 )包括四组开关量信号输入接口( P401、P402、P403、P404),从控制板(2)输入扩展芯片组(U401c、U402c、U403c、U404c)包括四组开关量信号输入接口(P401c、P402c、P403c、P4(Mc)，主控制板(1)输入扩展芯片组(U401、U402、 U403、U404)和从控制板(2)输入扩展芯片组(U401c、U402c、U403c、U404c)芯片的型号是 74HC165。
4.根据权利要求1所述的天然气运输车辆智能监控器，其特征在于所述的主控制板(1)单片机TO01、从控制板(2)单片机TOOlc及无线监控器(3)单片机Ul的型号是 PIC18F4680 或 PIC18F4580。
5.根据权利要求1所述的天然气运输车辆智能监控器，其特征在于所述的主控制板(1)AD转换芯片UlOl、从控制板(2)AD转换芯片UlOlc的型号是AD7705。
6.根据权利要求1所述的天然气运输车辆智能监控器，其特征在于所述的从控制板(2)的数量不多于16个(η彡16)。
全文摘要
本发明提供一种天然气运输车辆智能监控器，属自动控制技术领域，其主要技术特征是它包括主控制板、多个从控制板、无线监控器、CAN总线，它采用具有CAN总线接口的单片机做控制核心，主控制板与从控制板之间通过CAN总线进行双向信号传输，主控制板与无线监控器通过数传电台进行双向数据传输，各种开关量信号、模拟量信号经过主控制板单片机处理后产生控制信号和文本信号，输出信号通过主控板、从控制板、无线监控器上的输出电路输出，文本信号通过主控制板、无线监控器上的液晶屏输出。它能实现对储罐内天然气的各种动态信息进行实时互通和监控，具有结构简单、可靠性和安全性高，成本低等优点。
文档编号G05B19/418GK102495616SQ20111044651
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者喻萍, 尤兴军, 尹屹, 尹捷, 尹波, 张俊健, 彭育林, 王敏辉, 蒋文松, 马敏 申请人:江南工业集团有限公司