摘 要

由于危化品产地与需求地的不一致，危化品大都涉及到异地运输问题。在运输途中，由于司机疏忽、两车相撞、气候、道路等原因，危化品运输车会发生泄漏爆炸事故，造成巨大的人员伤亡、财产损失以及环境污染。设计一种对司机、车辆、危化品的状态进行实时监测，检测到异常状况及时预警的车载安全预警系统，显得尤为重要。

本文以楚胜牌运油车为对象，以GPS技术、传感技术、红外热成像技术、无线通信技术为技术手段，设计了以GPS，传感器、摄像头、红外成像仪、鹰眼、无线控制终端为主要硬件的安全预警系统。本设计主要是利用GPS、传感器、鹰眼等获取罐车的数据，利用有线传输以及ZigBee短距离无线通信技术将数据传到车载终端，车载终端对数据进行判断和和预警，同时车载终端利用4G广域网将数据传输到监控中心，实现终端与监控中心双监控与预警。

关键词：传感器；无线通信；车载终端；监测预警

Abstract

Because of the inconsistency between the place of origin and the place of demand of dangerous chemicals, most of them involve the problem of transportation in different places. During the transportation, due to the driver's negligence, the collision of two vehicles, climate, road and other reasons, the dangerous chemicals transportation vehicle will leak and explode, causing huge casualties, property losses and environmental pollution. It is very important to design on-board safety early warning system to monitor the status of drivers, vehicles and dangerous chemicals, and detect abnormal conditions in time.

In this paper, taking Chusheng brand tanker as the object, taking GPS technology, sensor technology, infrared thermal imaging technology and wireless communication technology as the technical means, a safety early warning system with GPS, sensor, camera, infrared imager, Hawkeye and wireless control terminal as the main hardware is designed. This design mainly uses GPS, sensor, Hawkeye and so on to obtain the data of the tank car, uses wired transmission and ZigBee short-distance wireless communication technology to transmit the data to the vehicle terminal, which judges and warns the data, at the same time, the vehicle terminal uses 4G wide area network to transmit the data to the monitoring center, realizing the dual monitoring and warning of the terminal and the monitoring center.

Key words: sensor; wireless communication; vehicle terminal; monitoring and early warn

目录

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本文的研究内容及安排 3

1.4 研究技术路线 3

第二章 关键技术分析 4

2.1 GPS技术 4

2.2 传感技术 4

2.3 红外热成像技术 5

2.4 无线通信技术 5

第三章 硬件设计与分析 7

3.1 系统总体方案设计 7

3.1.1 车辆信息介绍 7

3.1.2 安全预警系统设计方案 8

3.2 GPS模块 8

3.3 传感器模块 9

3.3.1 安装位置设计 10

3.3.2 安装种类选择 10

3.4 泄漏检测模块 14

3.5 防疲劳驾驶模块 14

3.5 激光测距模块 15

3.6 无线通信模块 15

3.7 无线控制终端模块 16

第四章 安全预警系统功能设计 18

4.1安全预警系统的结构整体功能 18

4.2预警机制设计与分析 18

4.2.1 GPS模块 18

4.2.2 传感器模块 19

4.2.3 疲劳驾驶监控模块 22

4.2.4 车尾距离预警 22

4.2.5 泄漏检测预警 22

4.3 监控中心预警分析 22

4.3.1 监控中心组成 22

4.3.2 监控中心功能 23

结论与展望 25

参考文献 26

附录A 28

附录B 29

附录C 30

附录D 34

致谢 36

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

国家经济与化工行业发展的各行各业都息息相关，随着工业化进程的加快，各地对危化品的需求也越来越多。但由于危化品产地有限，但是使用地很广，95%的危化品都需要跨地区运输，所以运输路途远；且危化品基本都是靠槽车运输，质量重，以上两个特点是危化品运输的主要特征^[1]，在运输过程中难免发生事故。危化品运输的方式很多，包括铁路、管道、水路以及公路运输。公路运输由于其便捷快速，经济实惠，所以称为了危化品的主流运输方式。近些年来，危化品运输事故频发，造成了巨大的人员伤亡、财产损失以及环境污染，后果极其严重。如：2014年7月19日，湖南省邵阳市沪昆高速公路一辆运载乙醇车辆发生追尾事故，造成54人死亡、6人受伤，直接经济损失5300余万元^[2]

危品运输车发生的严重事故主要是泄漏和爆炸，往往这两种事故都不是孤立发生的。事故发生的原因多种多样，主要有：天气恶劣、交通事故、驾驶人员状态不佳、车辆设备故障、路面情况等等。对危化品车辆安装安全防护装置、加强运输过程中的监管能有效减少事故的发生，目前市场上现有的危化品车辆仅装有定位导航系统、测速限速装置、危化品运输的类别标记装置等法律法规所规定的安全防护装置，缺少一个综合性的主动安全预警系统^[3]。例如，由于运输车缺少主动安全预警系统，未对槽罐车胎压进行实时监测，2014年4月8日12时许，一辆运输汽油的槽罐车右后轮胎爆胎，车辆进而侧翻并起火，事故造成车内两人死亡 ^[4]（如图1.1）；由于运输车缺少主动的防追尾监控预警系统，无法实时预警，2019年3月19日凌晨，滨州高新区319省道与高十路交叉口处一辆砂石车追尾一辆装载环己酮的罐车，造成环己酮泄露燃烧，一人死亡（如图1.2）。