专利名称：内燃机车燃油计量检测装置及其检测方法
技术领域：
本发明涉及一种燃油计量检测装置和方法，具体地说，是涉及一种用于内燃机车的燃油计量检测装置和方法。
背景技术：
我国铁路机务部门正面临机车维修制度的改革，改“定期检查范围修”为“定期检查状态修”，即按需维修。并且在全球能源危机日趋严重的今日，如何减少能源消耗和浪费也是世界普遍关注的焦点问题。在我国铁路系统，提供牵引动力的机务部门能耗成本支出已占铁路局运输成本支出的三分之一左右。特别是内燃机车的燃油消耗是铁路系统运输成本的主要部分，受国际油价上涨因素的影响，对运输成本的影响更为显著。仅在2000年国家柴油价格就先后上调了7次，由年初每吨2500元提高到3200元，造成铁路局燃料消耗成本的大幅度增长，是铁路局运输成本增长的主要因素之一。
采用科技手段，记录机车柴油机燃烧状态，改善柴油机热工状态，加强柴油消耗的管理，建立约束激励考核机制，特别是从根本上解决机车乘务员按班考核，达到促进机车乘务员机车操纵水平的提高，实现增运增收节支目标是一个殛待解决的大问题。现行各机务段在对机车乘务员担当任务的燃油消耗量的管理考核上，缺乏必要的科学手段，只能按机车组进行考核，不能实现按班考核。且在机车乘务员交接班过程中办理交接油时，只能靠眼睛观测，凭经验估计大概用油量，尚无较精确的客观计量依据。而目前内燃机车的燃油箱油标尺刻度线以100升为单位，小于100升的变化用肉眼观察无法达到必要的精确度，因此无法准确计算出每趟列车的乘务机班实际的燃油消耗。由于机车停靠位置的差异性，从机车燃油箱油标尺观察的燃油误差最大可达300多升，油耗量的计量极不准确。因此殛待提高机车燃油耗油量管理的技术水平，开发研制随车燃油计量装置，在机车运行中随时提供内燃机车柴油机的油耗量，为机务部门燃油消耗管理提供客观依据，为实现增效节支提供有效的管理手段，同时也便于掌握机车热力状态，为有针对性地开展维修工作提供科学依据。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供了一种结构简单、测量精确的用于内燃机车的燃油计量检测装置和方法。
本发明通过以下技术方案实现一种内燃机车燃油计量装置，进油传感器与回油传感器通过信号处理电路经光电隔离与单片机相连，显示器、人机界面、电源模块、手操器插孔、“看门狗”电路分别与单片机相连。
内燃机车燃油计量装置，进油传感器和回油传感器为涡轮流量传感器，显示器为数字显示器，人机界面为键盘，手操器插孔采用自判断技术。
内燃机车燃油计量方法，包括下述步骤(1)单片机收到来自传感器的信号，启动设置在单片机中的主程序，(2)主程序进行初始化，(3)单片机进行掉电时间计算，(4)初始化计时器，(5)数据信号中断标志位若为1，则启动“看门狗”电路，之后返回步骤(2)，(6)数据信号中断标志位若不为1，则进行子程序计算，计算瞬时流量、累计流量各项参数，(7)扫描面板键，查看显示参数及设定参数，(8)进行手操器扫描，查看有无设定参数，(9)由数字时钟记录当前时间，(10)启动“看门狗”电路及程序，(11)返回步骤(2)本发明是采用单片机技术研制了一种测量轻质柴油流量的智能流量积算仪，与脉冲输出的流量传感器(涡轮流量传感器等)配套组成流量测量系统，可测量并显示瞬时流量和累积流量总量，及交接班情况等。它的特点是(1)应用高精度的数学模型进行轻质柴油流量的准确计量；(2)使用方便可通过键盘置入仪表系数K、当前日期等参数；(3)采用掉电保护技术对累积流量及置入仪表系数K进行储存，无论停电多长时间，上电后累积流量及仪表系数K值仍能复现；(4)采用数字滤波、“看门狗”、上电复位等技术，使系统具有较强的抗干扰力和较高的可靠性；设计了智能流量积算系统，采取了必要的抗干扰措施，使其可以长期可靠工作在强震、高温、强干扰的恶劣环境条件之下。
使用数字时钟DS12887对数据进行保护，它与CPU接口简单，体积小，数据保护时间长(10年)，数据不因停电等干扰而丢失，从根本上解决了掉电数据丢失问题，仪表可靠性得到进一步提高。
图1是检测装置原理框图；图2是主程序流程图；图3是掉电时间计算框图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
本内燃机车燃油计量检测装置采用高精度LWGY型涡轮流量传感器和XLF-60型智能流量积算仪。XLF-60型智能流量积算仪中单片机采用Intel公司的MCS51系列，采用芯片AT89C55、MAX7219、4N25，放大电路采用LM358、电子时钟采用DS12887。
随车油耗仪由进油、回油流量检测传感器及智能流量积算仪组成。实际燃油量等于进油量和回油量之差。
进油传感器和出油传感器通过信号处理电路与单片机连接，键盘、外接数据存储器、电源、数字显示器、“看门狗”电路分别与单片机相连。
由输出频率信号的流量传感器送入的与流量成比例的频率信号，经LM358放大电路放大并整形后，经由4N25光电隔离，送入单片机AT89C55的T0、T1口，T0、T1口采用计数工作方式，根据单片机程序中的公式Q＝3600F/K就可得到通过涡轮流量传感器的流体的体积流量。
安装在单片机中的主程序开始启动，对芯片MAX7219、LED八位数码显示管、DS12887数字时钟进行初始化。单片机进行掉电时间计算，对计时器进行初始化。
数据信号中断标志位若为1，则启动“看门狗”电路，之后，主程序再一次进行初始化；数据信号中断标志位若不为1，则进行子程序计算，计算瞬时流量、累计流量等各项参数，从油路涡轮传感器采集的两路流量脉冲信号送入单片机，对信号进行每秒采集一次的处理，采集来的脉冲信号经过处理，作为计算原值。跟据仪表系数及T0，T1脚脉冲数计算出入口瞬时流量和出口瞬时流量，再依此计算出总累积流量和当前班次(在线班次)的班累积流量。并将两个累积流量值存入单片机外部RAM中。
扫描面板键，查看显示参数，如瞬时流量、累计流量、时间、交接班次、接班时间及每班的燃油消耗量等，本仪表通过MAX7219以串行工作方式驱动LED八位数码显示管，与单片机之间连接了3根口线。分别为MAX7219的DIN、LOAD、DOUT口，在软件中通过串行输出依次对以上各端口置位而达到数据传输的目的。
设定参数(流量传感器仪表系数2个、时间等)，进行手操器扫描，查看有无设定参数(流量传感器仪表系数2个、时间、自校验标志、清零等)，面板上按键通过分别判断P10、P11、P17端是否为低电平来识别。手操器按键的识别通过P17端是否为低电平而进入键盘扫描子程序。当有键按下时申请中断，并通过输入端口查询是哪个键按下，最后转入处理程序。
由数字时钟DS12887来记录当前时间即年、月、日、时、分，启动“看门狗”电路及程序。在程序的执行过程中由MAX1232进行监控，如果在1秒内没有对MAX1232的看门狗输入端进行触发，则程序有可能执行错误，于是MAX1232将对AT89C55进行复位操作使程序重新开始运行。
软件采用C51进行编程，选用了LARGE编译模式，在单片机上扩充了一片RAM1215，这样在实际编程过程中，可以减少变量空间不够的约束。但XDATA的变量越多，程序量相对越大，运行时间越长。所以使用变量的一个原则是合理使用内存和外存，频繁使用的变量尽量放在内部RAM区中。
使用面板键实现显示参数的切换，函数panel_increatment_key()实现上翻查询历史记录，函数panel_decreatment_key()实现下翻查询历史记录，函数panel_F_key()实现实时数据显示的切换。
交接班处理由change_BC()函数实现，自动切换到下一班，并将该班次的历史数据清零。同时记录上个班次的累计流量和交班时间，将此数据存入外部RAM1215中。
权利要求
1.一种内燃机车燃油计量检测装置，其特征在于，进油传感器与回油传感器通过信号处理电路经光电隔离与单片机相连，显示器、人机界面、电源模块、手操器插孔、“看门狗”电路分别与单片机相连。
2.根据权利要求1所述的内燃机车燃油计量装置，其特征是，所述的进油传感器为涡轮流量传感器。
3.根据权利要求1所述的内燃机车燃油计量装置，其特征是，所述的回油传感器为涡轮流量传感器。
4.根据权利要求1所述的内燃机车燃油计量装置，其特征是，所述的显示器为数字显示器。
5.根据权利要求1所述的内燃机车燃油计量装置，其特征是，所述的人机界面为键盘。
6.一种内燃机车燃油计量检测方法，其特征是，包括下述步骤(1)单片机收到来自传感器的信号，启动设置在单片机中的主程序，(2)主程序进行初始化，(3)单片机进行掉电时间计算，(4)初始化计时器，(5)数据信号中断标志位若为1，则启动“看门狗”电路，之后，返回步骤(2)，(6)数据信号中断标志位若不为1，则进行子程序计算，计算瞬时流量、累计流量各项参数，(7)扫描面板键，查看显示参数及设定参数，(8)进行手操器扫描，查看有无设定参数，(9)由数字时钟记录当前时间，(10)启动“看门狗”电路及程序，(11)返回步骤(2)。
全文摘要
本发明公开了一种内燃机车燃油计量检测装置及其检测方法，旨在提供一种结构简单、测量精确的用于内燃机车的燃油计量检测装置和方法。其技术方案的要点是，进油传感器与回油传感器通过信号处理电路经光电隔离与单片机相连，显示器、人机界面、电源模块、手操器插孔、“看门狗”电路分别与单片机相连。本发明应用高精度的数学模型进行轻质柴油流量的准确计量；设计了智能流量积算系统，采取了必要的抗干扰措施，使其可以长期可靠工作在强震、高温、强干扰的恶劣环境条件之下。
文档编号G06F19/00GK1438472SQ0310003
公开日2003年8月27日 申请日期2003年1月7日 优先权日2003年1月7日
发明者李刚, 徐英, 辛泉 申请人:天津大学