液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端及其应用方法与流程

本发明涉及液化天然气车辆车用气瓶物联网及数据采集技术领域，尤其涉及一种液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端及其应用方法。

背景技术：

液化天然气车辆指以液化天然气为燃料动力的汽车，近年来由于其具备良好的环保性及经济性被广泛使用。液化天然气车辆车用气瓶是一种用以代替汽车油箱盛装、贮存，并供给汽车燃料，可多次重复充装的低温绝热压力容器，属压力容器范畴的特种设备。液化天然气车辆车用气瓶由于液化天然气车辆运输行驶导致气瓶分散分布，特别是随车辆移动的车用气瓶，受外界不安全因素影响多，安全危险系数高，监管难度大。目前在用的车用气瓶没有专门针对各项使用状态、安全状态的数据采集传输终端应用，无法实现远程实时监测，也无法实施有效的安全管控；且市面上较早应用的车用气瓶及新应用气瓶共存、不同厂家不同型号气瓶共存、应用不同形式及类型的气瓶传感器或仪表的车用气瓶共存以及“单车单瓶”、“单车双瓶”等众多的应用形式，如何使用单一设备实施快速的兼容应用，采集并有效传输上述不同场景、类型、应用的车用气瓶数据信息，是现有应用技术的空白。

技术实现要素：

本发明的目的在于通过一种液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端及其应用方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端，其包括外壳；所述外壳内设置有pcb板；所述pcb板上设置有通信模块、定位模块、电源模块、总线模块、主控芯片、温度采集模块、a/d模块、ai模块以及di模块；所述外壳壁外侧设置有gps/bd接口、485-1接口、485-2接口、can接口、di/1接口、ai-q/4接口、ai-t/3接口。

特别地，所述pcb板上还设置有存储模块和电池模块；所述存储模块用于存储但不限于ai信号、di信号、温度、位置数据；所述电池模块采用可充电锂电池，工作模式为：液化天然气车辆电源通电时，液化天然气车辆电源给电池模块，液化天然气车辆电源遇险断电时，电池模块对通信模块、定位模块供电，发送最终位置信息。

特别地，所述外壳壁外侧还设置有gprs接口；所述通信模块采用gprs传输方式，将采集的数据传输至指定的云服务器中。

特别地，所述温度模块包含3路温度采集，均使用3线制pt100测温电阻，用于采集环境温度、车用气瓶出液口管口温度、车用气瓶表面温度。

特别地，所述ai模块中设置有模拟量信号拨动开关实现电流或电压信号的转换，采集的4路输出信号形式是模拟量信号的车用气瓶存储压力信号、车用气瓶液位信号、车用气瓶缓冲罐压力信号，预留其它特定参数信号；所述di模块用于采集开关量信号的车用气瓶天然气泄漏报警信号。

特别地，所述总线模块包含2个rs-485总线模块和1个can总线模块，1个rs-485总线模块用于采集485总线形式的数字信号，包括但不限于车用气瓶存储压力信号、车用气瓶液位信号、车用气瓶缓冲罐压力信号、车用气瓶重量信号；1个rs-485总线模块用于连接车载显示屏、电路供电以及串联另一个液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端；can总线模块用于采集can总线形式的数字信号，包括但不限于车用气瓶存储压力信号、车用气瓶液位信号、车用气瓶缓冲罐压力信号、车用气瓶天然气泄漏报警信号、车用气瓶重量信号。

特别地，所述外壳采用铸铝屏蔽防爆防水外壳。

基于上述液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端，本发明还公开了一种液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端的应用方法，该方法包括：

当液化天然气车辆为单车单瓶配置时，应用1路液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端；当液化天然气车辆为单车双瓶配置时，两个液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端通过其上设置的485-2接口串联同时使用；当液化天然气车辆为单车三瓶配置时，三个液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端通过其上设置的485-2接口串联同时使用；其中，所述单车单瓶配置是指一台液化天然气车辆配置一个车用气瓶和一个液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端；所述单车双瓶配置是指一台液化天然气车辆配置两个车用气瓶，两个车用气瓶各配置一个液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端；所述单车三瓶配置是指一台液化天然气车辆配置三个车用气瓶，三个车用气瓶各配置一个液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端。

特别地，当液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端串联应用时，将一个所述数据采集传输终端设置为主机终端，其它串联的数据采集传输终端设置为副机终端，而且仅主机终端接入车载显示屏、gprs天线、gps/bd天线以及安装物联网卡。

特别地，所述副机终端的供电均由主机终端负责，并通过各自设置的485-2接口进行连接；副机终端采集的数据均通过各自设置的485-2接口传输至主机终端，由主机终端将数据无线传输至指定云服务器，同时将需要显示的数据信息显示在车载显示屏上；其中，每个所述副机终端均设置有一个编号，主机终端控制所述车载显示屏每页仅显示一个编号的副机终端对应的车用气瓶的数据信息，通过翻页查看各副机终端对应车用气瓶的数据信息。

本发明提出的液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端及其应用方法中液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端通过设置的485-2接口实现多个串联应用，从而实现液化天然气车辆车用气瓶“单车单瓶”、“单车双瓶”、“单车三瓶”等多种应用场景，满足市场多种配置形式需求。本发明解决了现有液化天然气车辆车用气瓶随车大规模移动分散应用无法实时监测车用气瓶的各项使用状态、安全状态，进而实施有效的安全管控等问题，同时针对现有市场上已经应用的新旧车用气瓶、多厂家型号车用气瓶、应用不同形式及类型的气瓶传感器或仪表的车用气瓶，本发明通过设置多类型外部接口，应用标准通信转化协议，设置串联应用接口，实现新旧瓶、多厂家型号气瓶、单车单/双气瓶等多种配置形式应用。采用本发明所述液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端可极大的提高液化天然气车辆车用气瓶使用过程中的安全性、管理便捷性，提高了监管效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端结构示意图；

图2为本发明实施例提供的“单车单瓶”应用示意图；

图3为本发明实施例提供的“单车双瓶”串联应用示意图；

图4为本发明实施例提供的液化天然气车辆安装应用示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端结构示意图。

在本实施例中液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端具体包括外壳1；所述外壳1内设置有pcb板2；所述pcb板2上设置有通信模块101、定位模块102、电源模块104、总线模块105、主控芯片106、温度采集模块107、a/d模块108、ai模块109以及di模块110；所述外壳1壁外侧设置有gps/bd接口4、485-1接口5、485-2接口7、can接口8、di/1接口9、ai-q/4接口10、ai-t/3接口11。

在本实施例中所述pcb板2上还设置有存储模块103和电池模块111。所述存储模块103用于存储但不限于ai信号、di信号、温度、位置数据；所述电池模块111采用可充电锂电池，工作模式为：液化天然气车辆电源12通电时，液化天然气车辆电源12给电池模块111，液化天然气车辆电源12遇险断电时，电池模块111对通信模块101、定位模块102供电，以使定位模块102和通讯模块能够发送最终的位置信息。在本实施例中所述存储模块103采用容量为512m的高速存储卡，存储数据的时长大于60天。在本实施例中，在液化天然气车辆电源12遇险断电时，电池模块111可供定位模块102和通讯模块的工作时长大于10分钟。

在本实施例中所述外壳1壁外侧还设置有gprs接口3；所述通信模块101采用gprs传输方式，通过基于移动通信网络的物联网卡将采集的数据传输至指定的云服务器中。

在本实施例中所述通信模块101、定位模块102、存储模块103、电源模块104、总线模块105、主控芯片106、温度采集模块107、a/d模块108、ai模块109、di模块110、电池模块111等均封装在所述pcb板2上，通过电路设计组成功能电路系统。在本实施例中所述定位模块102采用gps/bd双模定位方式定位精度小于10m。所述电源模块104可接入车辆dc9v～dc36v电源供电，并可输出dc3v～dc24v电压供电与各个用电模块；在本实施例中电源模块104可对外部接入的压力传感器、液位传感器、燃气泄漏探测器、重量传感器供电，供电电压dc12v～dc24v。

所述总线模块105包含2个rs-485总线模块105和1个can总线模块105，1个rs-485总线模块105用于采集485总线形式的数字信号，包括但不限于车用气瓶存储压力信号、车用气瓶液位信号、车用气瓶缓冲罐压力信号、车用气瓶重量信号；1个rs-485总线模块105用于连接车载显示屏6、电路供电以及串联另一个液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端；can总线模块105用于采集can总线形式的数字信号，包括但不限于车用气瓶存储压力信号、车用气瓶液位信号、车用气瓶缓冲罐压力信号、车用气瓶天然气泄漏报警信号、车用气瓶重量信号。所述温度模块包含3路温度采集，均使用3线制pt100测温电阻，用于采集环境温度、车用气瓶出液口管口温度、车用气瓶表面温度。所述a/d模块108将采集的全部模拟量信号、开关量信号、温度信号转化为数字量信号后，在通过通信模块101进行传输。所述ai模块109中设置有模拟量信号拨动开关实现电流或电压信号的转换，采集的4路输出信号形式是模拟量信号的车用气瓶存储压力信号、车用气瓶液位信号、车用气瓶缓冲罐压力信号，预留其它特定参数信号。所述di模块110可采集1路开关量信号，具体用于采集开关量信号的车用气瓶天然气泄漏报警信号。

在本实施例中所述外壳1采用铸铝屏蔽防爆防水外壳1，防爆等级优于exiaⅱbt4，防水防尘等级优于ip65。在本实施例中所述gprs接口3、gps/bd、485-1接口5、485-2接口7、can接口8、di/1接口9、ai-q/4接口10、ai-t/3接口11均为金属线缆密封接头，防水等级优于ip65。所述gprs接口3用于安装连接gprs天线。所述gps/bd接口4用于安装连接gps/bd定位天线。所述485-1接口5用于安装连接485总线接口的传感器或仪表。所述485-2接口7用于安装连接车载显示屏6、pcb板2供电以及串联其它车用气瓶数据采集传输终端。所述can接口8用于安装连接can总线接口的传感器或仪表。所述di/1接口9用于安装连接1路开关量信号传感器或仪表。所述ai-q/4接口10用于安装连接4路模拟量信号的传感器或仪表。所述ai-t/3接口11用于安装连接3路pt100温度传感器。

在本实施例中车载显示屏6大小为4.3寸～7寸，通过485-2接口7与本实施例提供的车用气瓶数据采集终端连接，将终端采集的各项参数显示在屏幕上，同时车载显示屏6显示网络强度、定位信号强度、在线状态、报警状态等信息。在本实施例中车载显示屏6的供电由车辆电源12供给，并同时向pcb板2供电。

实施例二

基于上述液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端，本实施例公开了一种液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端的应用方法，该方法包括：液化天然气车辆为单车单瓶配置，应用1路上述液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端。其中，单车单瓶配置是指一台液化天然气车辆配置一个车用气瓶和一个液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端。需要说明的是，下文中“车用气瓶数据采集传输终端”同“液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端”。

如图2所示，在本实施例中车用气瓶数据采集传输终端203通过机械无损固定的方式，固定在车辆车用气瓶框架202无干涉处，此时车用气瓶201编号定义为1#，车用气瓶数据采集传输终端203即为主机终端。车用气瓶数据采集传输终端203通过外置的各接口，对应连接用于采集车用气瓶201各使用状态参数的不同信号类型的传感器/仪表；车用气瓶数据采集传输终端203通过485-2接口与车载显示屏204连接，由车载显示屏204向车用气瓶数据采集传输终端203供电，同时车用气瓶数据采集传输终端203将采集的数据信息传输至车载显示屏204显示。车载显示屏204供电由车辆电源205提供。

如图2所示，车用气瓶数据采集传输终端203在gprs接口安装gprs天线，在ggps/bd接口安装ggps/bd天线以及安装物联网卡，实现数据的无线传输，将数据传输至指定的云服务器中。

实施例三

如图3所示，本实施例中液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端的应用方法包括：

液化天然气车辆为“单车双瓶”配置，车用气瓶数据采集传输终端303通过设置的485-2接口实现串联另一个车用气瓶数据采集传输终端306同时使用。需要说明的是，当液化天然气车辆为单车三瓶配置时，三个车用气瓶数据采集传输终端通过其上设置的485-2接口串联同时使用；其中，所述单车双瓶配置是指一台液化天然气车辆配置两个车用气瓶，两个车用气瓶各配置一个车用气瓶数据采集传输终端；单车三瓶配置是指一台液化天然气车辆配置三个车用气瓶，三个车用气瓶各配置一个车用气瓶数据采集传输终端，当液化天然气车辆为单车三瓶配置时，三个车用气瓶数据采集传输终端通过其上设置的485-2接口串联同时使用。

对车用气瓶数据采集传输终端(303、306)串联应用时，将下方的车用气瓶307定义为1#气瓶，上方的车用气瓶301定义为2#气瓶，其它情况依次为3#气瓶等；同时用于1#车用气瓶307的车用气瓶数据采集传输终端306定义为主机终端，编号为1#，用于2#车用气瓶301串联的车用气瓶数据采集传输终端303定义为副机终端，编号为2#，其它情况依次编号为3#等。

所述车用气瓶数据采集传输终端(303、306)通过机械无损固定的方式，分别固定1#车用气瓶307、2#车用气瓶301的框架302附件无干涉处。

所述主机终端通过外置的各接口，对应连接用于采集1#车用气瓶307各使用状态参数的不同信号类型的传感器/仪表。

所述副机终端通过外置的各接口，对应连接用于采集2#车用气瓶301各使用状态参数的不同信号类型的传感器/仪表。

在本实施例中主机终端通过485-2接口与副机终端串联，同时通过485-2接口向副机终端供电，并采集副机终端所采集到的数据信息。

主机终端通过485-2接口与车载显示屏305连接，由车载显示屏305向主机终端供电，同时主机终端和副机终端所采集的的数据信息一起传输至车载显示屏305显示，车载显示屏305供电由车辆电源304提供。

当车用气瓶数据采集传输终端(303、306)串联应用时，主机终端接入的车载显示屏305可以按接入车用气瓶的编号，按每个车用气瓶为单独1页的显示界面进行数据信息显示，通过翻页查看各副机终端对应车用气瓶的数据信息。

特别提出的是，车用气瓶数据采集传输终端(303、306)串联应用时，仅主机终端接入车载显示屏、gprs天线、gps/bd天线以及安装物联网卡，两个车用气瓶的数据均由主机终端进行无线传输至指定云服务器。在主机终端的gprs接口安装gprs天线，在ggps/bd接口安装ggps/bd天线以及安装物联网卡，实现数据的无线传输。

实施例四

如图4所示，本实施例是一种液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端在液化天然气车辆上安装实施例，本实施例按应用方式涵盖较全的“单车双瓶”的应用进行说明。

所述车用气瓶数据采集传输终端(401,402)在“单车双瓶”配置的液化天然气车辆应用时，将下方的车用气瓶408定义为1#气瓶，上方的车用气瓶410定义为2#气瓶；同时用于1#车用气瓶408的车用气瓶数据采集传输终端401定义为主机终端，编号为1#，用于2#车用气瓶410串联的车用气瓶数据采集传输终端402定义为副机终端，编号为2#。

所述主机终端和副机终端通过机械无损固定的方式，分别固定1#车用气瓶408、2#车用气瓶410的框架409附件无干涉处。所述主机终端，通过外置的各接口，对应连接用于采集1#车用气瓶408各使用状态参数的不同信号类型的传感器/仪表；所述副机终端通过外置的各接口，对应连接用于采集2#车用气瓶410各使用状态参数的不同信号类型的传感器/仪表；主机终端通过485-2接口与副机终端串联，同时通过485-2接口向副机终端供电，并采集副机终端所采集到的数据信息；主机终端通过485-2接口与车载显示屏405连接，由车载显示屏405向车载显示屏幕供电，同时车载显示屏幕所采集的1#车用气瓶408数据信息和副机终端所采集到的数据信息一起传输至车载显示屏405显示，车载显示屏405供电由车辆电源406提供。当车用气瓶数据采集传输终端串联应用时，主机终端接入的车载显示屏405可以按接入车用气瓶的编号，按每个车用气瓶为单独1页的显示界面进行数据信息显示。特别提出的是，所述车用气瓶数据采集传输终端(401,402)串联应用时，仅主机终端接入车载显示屏405、gprs天线、gps/bd天线以及安装物联网卡，两个车用气瓶的数据均由主机终端进行无线传输至指定云服务器。在主机终端的gprs接口安装gprs天线，在ggps/bd接口安装ggps/bd天线以及安装物联网卡，实现数据的无线传输。车载显示屏405安装在车辆驾驶室内无遮挡视线处；gprs天线、ggps/bd天线安装在车辆驾驶室内404或驾驶室顶部403；车辆电源406可取自车辆总电源保险盒处，也可取自车身外部靠近车用气瓶的供电线接头处407。

本发明提出的技术方案中液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端通过设置的485-2接口实现多个串联应用，从而实现液化天然气车辆车用气瓶“单车单瓶”、“单车双瓶”、“单车三瓶”等多种应用场景，满足市场多种配置形式需求。本发明解决了现有液化天然气车辆车用气瓶随车大规模移动分散应用无法实时监测车用气瓶的各项使用状态、安全状态，进而实施有效的安全管控等问题，同时针对现有市场上已经应用的新旧车用气瓶、多厂家型号车用气瓶、应用不同形式及类型的气瓶传感器或仪表的车用气瓶，本发明通过设置多类型外部接口，应用标准通信转化协议，设置串联应用接口，实现新旧瓶、多厂家型号气瓶、单车单/双气瓶等多种配置形式应用。采用本发明所述液化天然气车辆车用气瓶数据采集传输终端可极大的提高液化天然气车辆车用气瓶使用过程中的安全性、管理便捷性，提高了监管效率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。