专利名称:利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置及基于该装置的自动控制方法
技术领域：
本发明涉及一种利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置，以及基于该装置的自动控制方法。
背景技术：
冬季气温下降很快，当柴油温度接近或低于柴油牌号所对应的凝点温度时，柴油就会产生结蜡、凝固等现象，从而降低了柴油的流动性，影响了柴油车的启动和正常运行，粘稠度增大，影响柴油的雾化效果，使油耗增大。尤其在高寒地区，情况严重时，柴油车甚至不能工作。因此，再冬季来临时，不由得使我们关注柴油冻结的问题。
为防止柴油在低温情况下结蜡，一般采取以下方法:
1、更换高标号柴油；
2、加油时添加少许汽油；
3、加油时添加少许煤油；
4、添加柴油防凝剂(在加油站就能买到，添加比例为1:1000)；
5、加装柴油机防结蜡器，属柴油机油箱所用的电加热器；
6、用火盆在车底直接对油箱 进行烘烤，将冻结柴油融化。
对于第一种方法:这种方法虽然可以有效地解决柴油的防冻问题，但是标号越高的柴油，其动力性能越差，价格也越高，这样就增加了行车的成本。
对于第二种方法:在柴油里掺混汽油危险。首先，柴油燃点为260°C，而汽油燃点高达427°C，它使车辆冷启动时发生困难；其次，一部分燃料无法充分燃烧，油耗显著上升、马力下降、尾气污染加剧，发动机内积碳增多，影响发动机寿命；再次，汽油易燃易爆，而柴油相对比较安全，直接掺混，存在安全隐患。
对于第三种方法:柴油中掺入少量煤油危险。这种混合油，长久使用会破坏一些发动机的零件，尤其不适用于高档车。
对于第四种方法:近年来，柴油防凝剂无疑受到车主们的热衷，但是防凝剂的使用也增加了行车成本，尤其对于各种重型高耗油类柴油车。
对于第五种方法:提供了一种防冻性能的汽车油箱，采取的防冻措施是利用电加热方式对副油箱内的柴油进行加热，这种方法加热效果不明显，而且由于使用电加热方式，存在着不安全的因素，比较危险。
对于第六种方法:直接烘烤油箱危险。点火盆可能会引发油箱爆炸，既费时费力，又极具危险性。
公开号为201851231U，
公开日期为2011年6月I日的专利《利用尾气对柴油车辆油箱进行加热的装置》公开了一种利用尾气对柴油车辆油箱进行加热的装置，结构简单并且成本低廉，但是不能实现对柴油车辆油箱进行加热过程的自动化控制，容易出现柴油过烧的现象，并且功能单一。
发明内容
本发明目的是为了解决现有对柴油车辆油箱进行加热装置不能实现加热过程的自动化控制的问题，提供了一种利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置及基于该装置的自动控制方法。
本发明所述汽车尾气加热自动控制装置，它包括电控阀门、油箱、加热管和尾气排放管，加热管盘绕在油箱的底部，所述电控阀门为三通结构，该电控阀门的三个端口中的一个端口为汽车尾气入口，另外两个端口分别与加热管的进气口和尾气排放管的进气口连通，电控阀门用于控制汽车尾气入口与加热管的进气口连通、或者汽车尾气入口与尾气排放管连通；
它还包括CPU、温度传感器、LED指示灯、蜂鸣器和显示屏，温度传感器安装在油箱的内部，温度传感器的温度信号输出端与CPU的温度信号输入端相连接，CPU的蜂鸣器控制信号输出端连接蜂鸣器的控制信号输入端，CPU的LED指示灯控制信号输出端连接LED指示灯的控制信号输入端，CPU的电控阀门控制信号输出端连接电控阀门的控制信号输入端，CPU的显示信号输出端连 接显示屏的显示信号输入端。
基于上述汽车尾气加热自动控制装置的自动控制方法的具体过程为:
步骤3.1、CPU初始化；
步骤3.2、温度传感器检测油箱的温度，显示屏显示油箱的温度；
步骤3.3、CPU判断油箱的温度是否大于等于加热上限预设值，如果是则LED指示灯显示红色，开启蜂鸣器实现报警，控制电控阀门使得汽车尾气入口与尾气排放管连通，停止加热，然后返回步骤3.2 ;如果否则执行步骤3.4 ；
步骤3.4、CPU判断油箱的温度是否小于等于加热下限预设值，如果是则LED指示灯显示黄色实现报警，控制电控阀门使得汽车尾气入口与加热管进气口连通，开始加热，然后返回步骤3.2 ;如果否则LED指TjV灯显不绿色，然后返回步骤3.2。
本发明的优点:本发明通过简单的传感器与电子自动化控制系统实现对柴油机油箱的加热保温，进而实现在较低温度下使用O号柴油的目的。本发明的可行性很高，而且具有很高的实用价值，在高纬度地区大货车及南北运输货车群有着广泛的应用空间。
本发明主要包括感温系统、控制系统和加热系统。其中感温系统主要使用18B20传感器，能够实现高精度的感温；控制系统由自动控制与手动控制两部分组成，核心是使用单片机与外围的按键、接口实现定时控制、智能开启、关闭加热功能，还包括过热断电等功能，加热系统使用加热线的设计，避免了单纯电热丝加热寿命不高的缺点，集成的高度传感器则能监测油量，避免出现柴油过烧的现象，提升了项目的安全系数。
图1是本发明所述利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的结构示意图；
图2是本发明所述利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的电路原理框图；
图3是本发明所述利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的通信系统原理示意图；
图4是本发明所述基于利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的自动控制方法的流程框图；
图5是本发明具体实施方式
七所述的流程框图；
图6是基于利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的自动控制方法中，通信系统服务公司客户端工作的事件侦听线程的流程框图；
图7是基于利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的自动控制方法中，通信系统服务公司客户端工作的UI线程的流程框图；
图8是本发明所述利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置及通信系统的工作原理流程框图。
具体实施方式
具体实施方式
一:下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置，它包括电控阀门4、油箱8、加热管9和尾气排放管10，力口热管9盘绕在油箱8的底部，所述电控阀门4为三通结构，该电控阀门4的三个端口中的一个端口为汽车尾气入口，另外两个端口分别与加热管9的进气口和尾气排放管10的进气口连通，电控阀门4用于控制汽车尾气入口与加热管9的进气口连通、或者汽车尾气入口与尾气排放管10连通；
它还包括CPUl、温度传感器3、LED指示灯5、蜂鸣器6和显示屏7，温度传感器3安装在油箱8的内部，温度传感器3的温度信号输出端与CPUl的温度信号输入端相连接，CPUl的蜂鸣器控制信号输出端连接蜂鸣器6的控制信号输入端，CPUl的LED指示灯控制信号输出端连接LED指示灯5的控制信号输入端，CPUl的电控阀门控制信号输出端连接电控阀门4的控制 信号输入端，CPUl的显示信号输出端连接显示屏7的显示信号输入端。
本实施方式所述的利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置在实际应用时，LED指示灯5、蜂鸣器6和显示屏7安装在汽车驾驶室中作为车载终端。
本实施方式中，加热管9盘绕在油箱8的底部，有效地提高了加热效率，促进油箱8中油的热传导，避免了因对无油处加热而带来的不安全因素。
本实施方式中，电控阀门4用于控制尾气的走向，当需要利用尾气加热的时候，电控阀门4使尾气流过加热管，而当不需要尾气加热时，控制电控阀门4控制尾气直接从排气
管流出。 具体实施方式
二:下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述CPUl采用单片机实现，采用单片机型号为STC12C5A60S2。 具体实施方式
三:下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述温度传感器3采用DS18B20实现。 具体实施方式
四、下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括无线通信系统，所述无线通信系统包括通信模块2、用户手持终端、通信公司服务器和服务公司客户端，通信模块2通过RS232串行总线与CPUl相连接，通信模块2与通信公司服务器通过GPRS无线通信网络实现通信，通信公司服务器与服务公司客户端通过Internet实现通信，通信模块2通过短信息与用户手持终端实现实时通信。
本实施方式所述的利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置在实际应用时，当需要向用户发送报警信息时，可通过短消息、GPRS网络连接以及驾驶室中的车载终端三种方式向用户报警。 具体实施方式
五、下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，所述用户手持终端为手机。 具体实施方式
六、下面结合图4说明本实施方式，本实施方式所述基于利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的自动控制方法，具体过程为:
步骤3.1、CPUl初始化；
步骤3.2、温度传感器3检测油箱8的温度，显示屏7显示油箱8的温度；
步骤3.3XPUl判断油箱8的温度是否大于等于加热上限预设值，如果是则LED指示灯5显示红色，开启蜂鸣器6实现报警，控制电控阀门4使得汽车尾气入口与尾气排放管10连通，停止加热，然后返回步骤3.2 ;如果否则执行步骤3.4 ；
步骤3.4XPUl判断油箱8的温度是否小于等于加热下限预设值，如果是则LED指示灯5显示黄色实现报警，控制电控阀门4使得汽车尾气入口与加热管9进气口连通，开始加热，然后返回步骤3.2 ;如果否则LED指示灯5显示绿色，然后返回步骤3.2。 具体实施方式
七、下面结合图5说明本实施方式，本实施方式对实施方式六作进一步说明，所述自动控制装置还包括无线通信系统，所述无线通信系统包括通信模块2，通信模块2通过RS232串行总线与CPUl相连接，在步骤3.3和步骤3.4中实现报警的同时，通信模块2通过GPRS发送警告信息。 具体实施方式
八、本实施方式对具体实施方式
六作进一步说明，所述自动控制装置还包括无线通信系统，所述无线通信系统包括通信模块2，通信模块2通过RS232串行总线与CPUl相连接，在步骤3.3和步骤3.4中实现报警的同时，通信模块2通过短信息发送
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九、本实施方式对实施方式六作进一步说明，所述自动控制装置还包括无线通信系统，所述无线通信系统包括通信模块2，通信模块2通过RS232串行总线与CPUl相连接，在步骤3.2完成时，通过通信模块2将测量的油箱8的温度通过短信息方式发出。 具体实施方式
十、本实施方式对实施方式六作进一步说明，所述自动控制装置还包括无线通信系统，所述无线通信系统包括通信模块2，通信模块2通过RS232串行总线与CPUl相连接，在步骤3.2完成时，通过通信模块2将测量的油箱8的温度通过GPRS无线通信网络发出。
本实施方式中，在CPUl初始化的同时，通信模块2初始化，并连接GPRS网络，进行网络校时。 具体实施方式
i^一、本实施方式对实施方式六作进一步说明，所述自动控制装置还包括无线通信系统，所述无线通信系统包括通信模块2，通信模块2通过RS232串行总线与CPUl相连接，CPUl采用定时方式控制通信模块2发送短信息，所述短信息包含有油箱8的温度。 具体实施方式
十二、本实施方式对实施方式八、九或十作进一步说明，CPUl通过通信模块2实时接收短消息，当接收到短信息的时候，采用中断方式执行短信息指令相应的操作。 具体实施方式
十三、下面结合图6说明本实施方式，本实施方式对实施方式i^一作进一步说明，所述无线通信系统还包括用户手持终端、通信公司服务器和服务公司客户端，通信模块2与通信公司服务器通过GPRS无线通信网络实现通信，通信公司服务器与服务公司客户端通过Internet实现通信，通信模块2通过短信息与用户手持终端实现实时通 目;
所述服务公司客户端工作的事件侦听线程的具体过程为:
步骤4.1、开始，建立socket,并且用bind方法绑定；
步骤4.2、进入Iisen状态,利用Accept方法接收建立新的socket进行通信,进行TCP传输数据任务；
步骤4.3、判断用户终端向客户端服务器传输数据是否完成，如果否则重复执行步骤4.3;如果是则执行步骤4.4;
步骤4.4、服务器提取数据并处理，调出用户界面显示数据；
步骤4.5、判断是否向用户终端返回数据，如果否则执行步骤4.6;如果是则获取从界面输入的数据，向用户终端发送数据，然后执行步骤4.6 ；
步骤4.6、判断是否退出服务器，如果否则返回步骤4.2 ;如果是则结束。 具体实施方式
十四、下面结合图7说明本实施方式，本实施方式对实施方式i^一作进一步说明，所述无线通信系统还包括用户手持终端、通信公司服务器和服务公司客户端，通信模块2与通信公司服务器通过GPRS无线通信网络实现通信，通信公司服务器与服务公司客户端通过Internet实现通信，通信模块2通过短信息与用户手持终端实现实时通信；所述服务公司客户端工作的UI线程的具体过程为:步骤5.1、开始，初始化数据；
步骤5.2、判断是否建立通信，如果否则重复执行步骤5.2 ;如果是则读取通信信道数，初始化界面，然后执行步骤5.3 ；
步骤5.3、根据用户事件调用函数:如果调用存储函数，则打开数据库，将当前数据插入数据库，关闭数据库，然后返回步骤5.3;如果调用清除数据函数，则对用户界面中的控件的值进行设置，然后返回步骤5.3 ;如果调用查询历史数据，则打开数据库，读取数据库记录，显示历史数据，然后返回步骤5.3 ;如果调用关闭，则关闭所有连接，然后退出。
下面结合图8说明本发明所述基于利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置及通信系统的自动控制方法工作原理为:
步骤一、CPUl初始化，通信模块2初始化；
步骤二、通信模块2连接GPRS网络，进行网络校时后通过GPRS发送实时信息，然后关闭GPRS，同时发送实时短信息；
步骤三、温度传感器3检测油箱8的温度，显示屏7显示油箱8的温度；
步骤四、CPUl判断油箱8的温度是否大于等于加热上限预设值，如果是则LED指示灯5显示红色，开启蜂鸣器6实现报警，通过GPRS发送警告信息，通过短信息发送警告信息，控制电控阀门4使得汽车尾气入口与尾气排放管10连通，停止加热，然后返回步骤三；如果否则执行步骤五；
步骤五、CPUl判断油箱8的温度是否小于等于加热下限预设值，如果是则LED指示灯5显示黄色实现报警，通过GPRS发送警告信息，通过短信息发送警告信息，控制电控阀门4使得汽车尾气入口与加热管9进气口连通，开始加热，然后返回步骤三；如果否则LED指示灯5显示绿色，通过GPRS发送信息，通过短信息发送信息，然后执行步骤六；
步骤六、CPUl判断通信模块2是否接收到短信息中断申请，如果是则读取短信息指令，执行短信息指令相应操作，然后返回步骤三；如果否执行步骤七；
步骤七、CPUl判断是否达到信息定时发送时间，如果是则返回步骤一；如果否则CPUl判断所述自动控制装置是否关机，如果否则返回步骤六，如果是则关机结束。
下面说明具体实施方式
十三和具体实施方式
十四所述的服务公司客户端的事件侦听线程和Π线程的工作过程:
服务公司客户端启动时自身即为Π线程；服务公司客户端初始化过程中使用CreateThread系统函数创建一个worker线程,并利用worker线程侦听来自车载终端的数据连接。
worker线程的具体过程为:
开始，调用WSAStartup函数初始化windows系统的winsock库，以便套接字函数
正常工作。
调用socket函数创建一个新的套接字，选择为TCP方式，确保与车载终端之间传递的数据能够保持完整无误。
调用bind函数将该TCP套接字绑定到既定的端口上，该端口必须保证是开放的，所有的车载终端均能够正常访问。
在该套接字上调用listen函数，线程即进入阻塞状态，等待有车载终端请求建立连接并释放掉自己所占用的CPU资源`。
有车载终端请求建立连接,调用accept函数接受该连接,accept函数返回一个新的套接字，通过这个新的套接字即可完成服务器与该车载终端的一对一通信。原套接字继续处于listen状态以随时响应其他的车载终端的连接请求。
使用recv函数读取新的套接字上传输的数据，将得到的数据存储于服务器的缓存区中。
按照既定的数据格式，解析缓存区中的数据。
根据解析出的数据，更新服务器界面上的控件的显示内容及显示状态。
判断有无返回数据要求，若用户需要返回控制数据，则读取用户界面数据，并通过新创建的套接字返回数据。
关闭该套接字。
权利要求
1.利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置，它包括电控阀门(4)、油箱(8)、加热管(9)和尾气排放管(10)，加热管(9)盘绕在油箱(8)的底部，所述电控阀门(4)为三通结构，该电控阀门(4)的三个端口中的一个端口为汽车尾气入口，另外两个端口分别与加热管(9)的进气口和尾气排放管(10)的进气口连通，电控阀门(4)用于控制汽车尾气入口与加热管(9)的进气口连通、或者汽车尾气入口与尾气排放管(10)连通； 其特征在于，它还包括CPU (I)、温度传感器(3)、LED指示灯(5)、蜂鸣器(6)和显示屏(7),温度传感器(3)安装在油箱(8)的内部，温度传感器(3)的温度信号输出端与CPU (I)的温度信号输 入端相连接，CPU (I)的蜂鸣器控制信号输出端连接蜂鸣器(6 )的控制信号输入端，CPU (I)的LED指示灯控制信号输出端连接LED指示灯(5)的控制信号输入端，CPU(O的电控阀门控制信号输出端连接电控阀门(4)的控制信号输入端，CPU (I)的显示信号输出端连接显示屏(7)的显示信号输入端。
2.根据权利要求
1所述利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置，其特征在于:它还包括无线通信系统，所述无线通信系统包括通信模块(2)、用户手持终端、通信公司服务器和服务公司客户端，通信模块(2)通过RS232串行总线与CPU (I)相连接，通信模块(2)与通信公司服务器通过GPRS无线通信网络实现通信，通信公司服务器与服务公司客户端通过Internet实现通信，通信模块(2)通过短信息与用户手持终端实现实时通信。
3.基于权利要求
1所述利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的自动控制方法，其特征在于，所述控制方法的具体过程为: 步骤3.UCPU (I)初始化； 步骤3.2、温度传感器(3)检测油箱(8)的温度，显示屏(7)显示油箱(8)的温度； 步骤3.3、CPU (I)判断油箱(8)的温度是否大于等于加热上限预设值，如果是则LED指示灯(5)显示红色，开启蜂鸣器(6)实现报警，控制电控阀门(4)使得汽车尾气入口与尾气排放管(10)连通，停止加热，然后返回步骤3.2 ;如果否则执行步骤3.4 ； 步骤3.4、CPU (I)判断油箱(8)的温度是否小于等于加热下限预设值，如果是则LED指示灯(5 )显示黄色实现报警，控制电控阀门(4 )使得汽车尾气入口与加热管(9 )进气口连通，开始加热，然后返回步骤3.2 ;如果否则LED指示灯(5)显示绿色，然后返回步骤3.2。
4.根据权利要求
3的所述利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的自动控制方法，其特征在于，所述自动控制装置还包括无线通信系统，所述无线通信系统包括通信模块(2)，通信模块(2)通过RS232串行总线与CPU (I)相连接，在步骤3.3和步骤3.4中实现报警的同时，通信模块(2)通过GPRS发送警告信息。
5.根据权利要求
3的所述利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的自动控制方法，其特征在于，所述自动控制装置还包括无线通信系统，所述无线通信系统包括通信模块(2)，通信模块(2)通过RS232串行总线与CPU (I)相连接，在步骤3.2完成时，通过通信模块(2)将测量的油箱(8)的温度通过短信息方式发出。
6.根据权利要求
3的所述利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的自动控制方法，其特征在于，所述自动控制装置还包括无线通信系统，所述无线通信系统包括通信模块(2)，通信模块(2)通过RS232串行总线与CPU (I)相连接，在步骤3.2完成时，通过通信模块(2)将测量的油箱(8)的温度通过GPRS无线通信网络发出。
7.根据权利要求
3所述的利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的自动控制方法，其特征在于，所述自动控制装置还包括无线通信系统，所述无线通信系统包括通信模块(2)，通信模块(2)通过RS232串行总线与CPU (I)相连接，CPU (I)采用定时方式控制通信模块(2)发送短信息，所述短信息包含有油箱(8)的温度。
8.根据权利要求
5、6或7所述的利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的自动控制方法，其特征在于:CPU (I)通过通信模块(2)实时接收短消息，当接收到短信息的时候，采用中断方式执行短信息指令相应的操作。
9.根据权利要求
8所述利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的自动控制方法，其特征在于:所述无线通信系统还包括用户手持终端、通信公司服务器和服务公司客户端，通信模块(2)与通信公司服务器通过GPRS无线通信网络实现通信，通信公司服务器与服务公司客户端通过Internet实现通信，通信模块(2)通过短信息与用户手持终端实现实时通 目; 所述服务公司客户端工作的事件侦听线程的具体过程为: 步骤4.1、开始,建立socket,并且用bind方法绑定； 步骤4.2、进入Iisen状态,利用Accept方法接收建立新的socket进行通信,进行TCP传输数据任务； 步骤4.3、判断用户终端向客户端服务器传输数据是否完成，如果否则重复执行步骤4.3 ;如果是则执行步骤4.4 ； 步骤4.4、服务器提取数据并处理，调出用户界面显示数据； 步骤4.5、判断是否向用户终 端返回数据，如果否则执行步骤4.6 ;如果是则获取从界面输入的数据，向用户终端发送数据，然后执行步骤4.6 ; 步骤4.6、判断是否退出服务器，如果否则返回步骤4.2 ;如果是则结束。
10.根据权利要求
8所述利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置的自动控制方法，其特征在于:所述无线通信系统还包括用户手持终端、通信公司服务器和服务公司客户端，通信模块(2)与通信公司服务器通过GPRS无线通信网络实现通信，通信公司服务器与服务公司客户端通过Internet实现通信，通信模块(2)通过短信息与用户手持终端实现实时通信；所述服务公司客户端工作的UI线程的具体过程为: 步骤5.1、开始，初始化数据； 步骤5.2、判断是否建立通信，如果否则重复执行步骤5.2 ;如果是则读取通信信道数，初始化界面，然后执行步骤5.3 ； 步骤5.3、根据用户事件调用函数:如果调用存储函数，则打开数据库，将当前数据插入数据库，关闭数据库，然后返回步骤5.3 ;如果调用清除数据函数，则对用户界面中的控件的值进行设置，然后返回步骤5.3 ;如果调用查询历史数据，则打开数据库，读取数据库记录，显示历史数据，然后返回步骤5.3 ;如果调用关闭，则关闭所有连接，然后退出。
专利摘要
利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置及基于该装置的自动控制方法，涉及一种利用汽车尾气对油箱加热的自动控制装置及基于该装置的自动控制方法，本发明为解决现有对柴油车辆油箱进行加热装置不能实现加热过程自动化控制的问题。本发明的自动控制装置包括电控阀门、CPU、温度传感器、LED指示灯、蜂鸣器和显示屏，基于该装置的自动控制方法为检测油箱温度并显示；判断油箱温度是否大于等于加热上限预设值，是则LED指示灯显示红色，蜂鸣器报警，停止加热；判断油箱温度是否小于等于加热下限预设值，是则LED指示灯显示黄色，开始加热；否则LED指示灯显示绿色。应用于对车辆油箱自动控制加热，尤其是对高纬度地区及南北运输货车群。
文档编号F02M31/083GKCN103244245SQ201310181997
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月16日
发明者刘永凯, 胥全春, 许雲淞, 于思源, 周彦平 申请人:哈尔滨工业大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan