面向易燃易爆品物流車的數(shù)據(jù)采集終端設計

鄒磊

摘 要：易燃易爆品在人類生活中十分常見。然而對于易燃易爆品的運輸、存儲的安全性問題，卻有待人們更深入的研究。文章設計了一款基于stm32的面向易燃易爆品物流車的數(shù)據(jù)采集終端。基于DHT11、LY-GPS-NEO、RCW-0506等傳感器模塊采集得到環(huán)境數(shù)據(jù);將ESP8266配置為AP模式，作為TCP服務器并且基于TCP/IP協(xié)議，實時的將傳感器采集的數(shù)據(jù)上傳到手機或其他車載終端設備上，實現(xiàn)對危險的預警和監(jiān)控，提高了易燃易爆品物流運輸作業(yè)的靈活性、可靠性、時效性與安全性。

關鍵詞：STM32;監(jiān)控;易燃易爆品;物流車;預警

中圖分類號：U462.1? 文獻標識碼：B? 文章編號：1671-7988（2020）22-89-02

Abstract： Flammable and explosive products are very common in human life. However， the safety of transportation and storage of inflammable and explosive products needs to be further studied. This paper designs a data acquisition terminal for inflammable and explosive goods logistics vehicle based on STM32. Environmental data is collected based on sensor modules such as DHT11， LY-GPS-NEO and RCW-0506. WiFi module （ESP-8266） is configured as AP mode， which serves as a TCP server and based on TCP/IP protocol to upload the data collected by sensors to mobile phones or other on-board terminal devices in real time， so as to realize the warning and monitoring of dangers and improve the flexibility， reliability， timeliness and security of inflammable and explosive goods logistics and transportation.

Keywords： STM32; Monitoring; Flammable and explosive products; Logistics vehicle; Early warning

CLC NO.： U462.1? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）22-89-02

前言

易燃易爆品在運輸與存儲的過程中因為管理監(jiān)控不當時常會發(fā)生意外。秦玉[1]針對易燃易爆品物流運輸過程中易泄露、丟失和爆炸等特點進行了危險品集裝箱物流狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)。本文基于STM32設計了一款面向易燃易爆品物流車的數(shù)據(jù)采集終端，可以在易燃易爆品物流的運輸過程中采集有效的信息，做到及時預警。本文從需求分析和終端硬件和軟件的實現(xiàn)的等方面進行了闡述，并且對于發(fā)生報警的判方法別進行了詳細的闡述。

1 需求分析

易燃易爆品有著特殊的理化性質(zhì)，對運輸環(huán)境要求較高。對運輸易燃易爆品物流車進行實時數(shù)據(jù)采集，及時越界預警對于提高運輸安全有著十分重要的意義。針對運輸作業(yè)的特點并且考慮相關法規(guī)，本文從車速、溫濕度以及非從業(yè)人員上車三個方面進行監(jiān)測設計。

2 硬件與軟件設計

2.1 設計綜述

伴隨著各種車載終端與時俱進的研發(fā)工作，現(xiàn)如今已經(jīng)開始了實用性方面的研究。

美國設計的IVI和CVHAS項目可以實現(xiàn)車輛到達側翻的臨界點會發(fā)生預警、司機如果是疲勞駕駛也能被檢測出來，經(jīng)過相關技術檢測會發(fā)出警報信號，從而使得讓駕駛員知道，以便從新規(guī)劃路線。

本文針對車載運輸特點，需要實現(xiàn)越界預警與終端顯示兩部分的功能。

2.2 硬件電路整體設計

設備上電后終端工作，環(huán)境感知模塊將采集到的環(huán)境參數(shù)信息傳遞給中央主控單元，經(jīng)過軟件設置對接收到的數(shù)據(jù)分析處理，實現(xiàn)越界預警功能。借助局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)實時發(fā)送至上位機顯示，方便駕駛員能及時發(fā)現(xiàn)危險并調(diào)整。

2.3 STM32主控芯片

STM32系列ARM Cortex-M3是32位閃存微控制器，其工作時具有低功率、低電壓、實時功能極佳等特點[3]。

2.4 DHT11模塊

易燃易爆品理化性質(zhì)比較活潑，因此其存放環(huán)境溫度過高或者有的氧化物物質(zhì)含有強氧化性，遇到水分解發(fā)生燃燒。DHT11具有穩(wěn)定性高、尺寸小等特點，而且消耗電量極低，信號采集可靠[2]。

2.5 RCW-0506模塊

為實現(xiàn)監(jiān)控（非押運人員不準上車）這個功能，考慮需求與成本因素，選用RCW-0506人體紅外傳感器，能檢測到移動的熱源。

從業(yè)人員在上車作業(yè)時，可以通過手機或者其他終端設備關閉報警。

2.6 GPS模塊

國家有關規(guī)定，要求危險品運輸車輛在外執(zhí)行作運輸作業(yè)時有一臨界車速值，加裝NEO-6M-0-001 GPS模塊可以達到要求。車速、經(jīng)緯度，以及定位時間有助于幫助工作人員及時了解運輸車輛的運行情況。

2.7 WIFI模塊

將ESP8266設置為AP模式，從而實現(xiàn)了手機、電腦等設備可以和8266進行局域網(wǎng)的點對點無線通信，打開上位機軟件設置ip地址與端口號，即可用手機控制蜂鳴器的開關（從業(yè)人員需要進行運輸作業(yè)時），溫濕度傳感器DHT11的信息也會上傳顯示。設置為AP模式可以避免在隧道或者偏遠地區(qū)4G等移動網(wǎng)絡信號弱，接收不到網(wǎng)絡數(shù)據(jù)無法及時更新的問題，使從業(yè)人員實時、準確的知道相關數(shù)據(jù)信息，避免發(fā)生危險事故。

3 越界預警

本文采用STM32f103板載的蜂鳴器實現(xiàn)預警。主要針對車速、溫濕度以及非從業(yè)人員上車三個環(huán)節(jié)進行設計。對采集到的數(shù)據(jù)信息設置相應的閾值，當檢測采集到的數(shù)值超過其設定閾值時，由軟件置位，蜂鳴器導通發(fā)出警報聲響。

3.1 溫濕度越界預警

針對所裝載易燃易爆品的理化性質(zhì)，在程序中設定溫濕度各自的閾值，以便實現(xiàn)預警功能。

設備上電后，DHT11初始化完成，經(jīng)過讀取溫濕度模擬值與校驗和判斷數(shù)據(jù)無誤之后分別與預先設定給的閾值進行比較，如果大于閾值則預警。

3.2 車速越界預警

過高的車速往往是造成交通事故的原因，然而有的貨車司機為了追求利潤，往往在監(jiān)控盲點超速行駛，因此對車速預警尤為重要。

設備上電后，GPS完成初始化，確定數(shù)據(jù)有效后判斷速度值是否大于預設閾值，如果大于閾值則蜂鳴器發(fā)出警報。

3.3 非從業(yè)人員上車預警

易燃易爆品的運輸人員需要有專業(yè)的培訓后方能工作，為防止非從業(yè)人員上車，設備通電后紅外模塊工作，能感應到移動熱源，因此非從業(yè)人員上車后會發(fā)出警報，而從業(yè)人員能通過終端軟件關閉報警。

4 總結

本文通過需求分析，確定所需采集的數(shù)據(jù)，選擇傳感器等硬件，基于STM32開發(fā)平臺進行了嵌入式TCP/IP協(xié)議棧開發(fā)，經(jīng)過測試，本設計結果運行穩(wěn)定可靠，能實時傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)并及時預警。具有成本低、體積小、功耗低以及不限制于使用地區(qū)，即便在隧道，偏遠山區(qū)也能時刻監(jiān)測等優(yōu)點，對易燃易爆品運輸安全有很大的實用價值。

參考文獻

[1] 秦玉.危險品集裝箱物流狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].上海交通大學.

[2] 朱麗，賀成成，陳星.基于STM32的微型飛行器遠程定點溫濕度采集系統(tǒng)[J].科技展望，2016，26（31）：119-120.

[3] 何錦淳，李爵成，李丹.基于STM32的智能安防系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術，2020，10（05）：49-54.