機(jī)車IC卡自動(dòng)加油管理系統(tǒng)

文章出處：http:// 作者：劉傳波，莫易敏   人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年09月18日

機(jī)車燃油的供、管、用、發(fā)是否規(guī)范，對(duì)機(jī)車燃油的消耗控制和節(jié)約，對(duì)成本控制和提高效益，都是至關(guān)重要的。 

近年來(lái)，國(guó)外卡機(jī)聯(lián)動(dòng)加油系統(tǒng)應(yīng)用在技術(shù)上發(fā)展迅速，Mobil公司的Speed Pass采用非接觸的射頻識(shí)別技術(shù)，現(xiàn)已獲得大規(guī)模應(yīng)用。以色列OTI公司采用非接觸射頻識(shí)別技術(shù)的卡機(jī)聯(lián)動(dòng)加油系統(tǒng)也已在多個(gè)國(guó)家得到應(yīng)用⋯ 。所以針對(duì)我國(guó)機(jī)務(wù)段內(nèi)燃機(jī)的加油現(xiàn)狀，結(jié)合鐵道部關(guān)于機(jī)車燃油管理要求，本文提出燃油自動(dòng)發(fā)放部分能夠根據(jù)設(shè)定的加油量，自動(dòng)控制油泵的啟動(dòng)和停止；油量實(shí)時(shí)記錄和顯示，并存儲(chǔ)加油報(bào)表要求的加油信息，同時(shí)將信息傳送至上位機(jī)；管路燃油壓力檢測(cè)，保證油路安全；油溫檢測(cè)模塊對(duì)油溫進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，保證計(jì)算油量的準(zhǔn)確性；自動(dòng)／手動(dòng)切換，保證發(fā)油控制絕對(duì)可靠，同時(shí)采用智能IC卡管理和讀寫模塊，使加油系統(tǒng)安全，完善；并提出在燃油管理信息系統(tǒng)部分能夠收集各加油點(diǎn)的加油數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表，與機(jī)務(wù)段計(jì)算機(jī)聯(lián)成局域網(wǎng)絡(luò)。

1 加油系統(tǒng)組成 

加油系統(tǒng)分為兩部分：燃油自動(dòng)發(fā)放控制系統(tǒng)和燃油數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。
 
圖1 加油系統(tǒng)總體架構(gòu) 



1．1 燃油自動(dòng)發(fā)放控制系統(tǒng) 

該系統(tǒng)主要功能有：
1)根據(jù)設(shè)定的加油量能自動(dòng)控制油泵的啟動(dòng)、停止，以及相應(yīng)控制管路電磁閥的打開(kāi)和關(guān)閉。
2)實(shí)時(shí)記錄和顯示燃油的流量。
3)記錄、存儲(chǔ)鐵油7報(bào)表中所要求的加油信息如機(jī)車號(hào)、車次、發(fā)油量、發(fā)油開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間、發(fā)油人和司機(jī)報(bào)單等，并將信息傳送至上位Pc機(jī)。4)Ic卡記錄功能：司機(jī)可用Ic卡存儲(chǔ)信息，包括司機(jī)工號(hào)、司機(jī)報(bào)單號(hào)、每次發(fā)油時(shí)間、發(fā)油種類、發(fā)油量。5)管路燃油壓力的監(jiān)測(cè)，保證加油的安全．陛。6)自動(dòng)／手動(dòng)切換，保證加油控制系統(tǒng)的可靠性。
 
1．2 燃油數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 

該系統(tǒng)主要功能有：
1)收集各加油點(diǎn)加油數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如周報(bào)、月報(bào)、旬報(bào)和年報(bào)數(shù)據(jù)。
2)鐵油報(bào)表的生成，能傳輸?shù)蕉蝺?nèi)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)，供各部門調(diào)用、查閱。
 
2 燃油自動(dòng)發(fā)放控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 

本加油機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用PC104總線的工業(yè)控制機(jī)，由主機(jī)板C45、接口板PCM5111、單片機(jī)鍵盤、IC卡接口板和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)接口板組成，見(jiàn)圖2。



2．1 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)接口板設(shè)計(jì) 

現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)接口板是本文開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的接口板，由于現(xiàn)場(chǎng)的流量計(jì)輸出脈沖信號(hào)不是標(biāo)準(zhǔn)的CMOS_3 電平，同時(shí)開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸X／輸出沒(méi)有采用隔離措施， 所以專門設(shè)計(jì)此板用于脈沖信號(hào)的整形和電平轉(zhuǎn)換， 對(duì)開(kāi)關(guān)量的輸入／輸出設(shè)計(jì)采用光電隔離，以使計(jì)算機(jī)的地線和現(xiàn)場(chǎng)繼電器等器件的電源地線隔離，達(dá)到抗干擾的目的。這樣，整個(gè)計(jì)算機(jī)的電源設(shè)計(jì)分計(jì)算機(jī)系統(tǒng)供電電源(+5V、+12V、一12V和地)和現(xiàn)場(chǎng)繼電器等的工作電源(+12V和地)，兩者是完全獨(dú)立的電源 。現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)接口板一邊連接現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)量輸輸出信號(hào)、流量計(jì)脈沖信號(hào)和管路壓力傳感器輸出的模擬量信號(hào)，將對(duì)應(yīng)信號(hào)隔離、轉(zhuǎn)換和整形后，傳至接口板的另一邊，進(jìn)而連接PC104總線接口板PCMS11。 

2．2 單片機(jī)IC卡接口硬件設(shè)計(jì) 

在各個(gè)機(jī)務(wù)段，為便于機(jī)車加油量的管理和記錄，給每個(gè)司機(jī)配備了Ic卡，Ic卡里存放了司機(jī)的工號(hào)和密碼，同時(shí)其中還記錄每次加油的油量。加油時(shí)，司機(jī)先插入IC卡，加油機(jī)自動(dòng)進(jìn)入顯示IC卡卡號(hào)的界面，并從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)里查找該工號(hào)，若存在，則進(jìn)入下一步提示輸入密碼，否則要求重新輸入卡號(hào)，輸密碼時(shí)密碼正確才可以加油，如果密碼輸入三次錯(cuò)誤，則系統(tǒng)自動(dòng)取消該次加油操作。圖3給出了24C64IC卡與單片機(jī)接口硬件設(shè)計(jì)電路。





圖3 IC卡與單片機(jī)接口原理圖 

單片機(jī)的P1．1口和P1．0口分別連接Ic卡的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線，通過(guò)這兩根線控制IC卡的讀寫。另外，為了判斷Ic卡是否插進(jìn)，Ic卡的兩個(gè)觸點(diǎn)K0和K1一個(gè)接+5V，另一個(gè)接單片機(jī)的P1．2口。當(dāng)Ic卡插入時(shí)，兩觸點(diǎn)閉合，P1．2 El為高電平。因此，通過(guò)檢測(cè)P1．2 El的電平，可以知道IC卡是否插入。圖3中J1的腳5和腳6中任一腳接J2的腳5，另一個(gè)接J2的腳4。 

從IC卡讀到的數(shù)據(jù)要送給上位機(jī)，上位機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)也要寫入IC卡，這個(gè)功能是通過(guò)串El實(shí)現(xiàn)的，在電路的設(shè)計(jì)上用MAX232進(jìn)行串El發(fā)送。此芯片是一種雙組驅(qū)動(dòng)器／接收器，片內(nèi)含有一個(gè)電容性電壓發(fā)生器，以便在單5V電源供電時(shí)提供EIA／TIA一232一E電平。每個(gè)接收器將EIA／TIA-232．E電平輸入轉(zhuǎn)換為5V TYL／CMOS電平，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器將TYL／CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換為EIA／TIA-232一E電平。在電路設(shè)計(jì)上，只用把發(fā)送RXD、接收TXD和地GND三根線連上即可。因I C總線接El電路均為漏極開(kāi)路，故總線接了10k 的上拉電阻。 

2．3 單片機(jī)Ic卡接口軟件程序設(shè)計(jì) 

在IC卡軟件程序設(shè)計(jì)中，首先判斷IC卡是否插上，插上后讀出Ic卡里司機(jī)工號(hào)，并存放在單片機(jī)片內(nèi)固定RAM里。然后檢測(cè)串口狀態(tài)，根據(jù)接收到的狀態(tài)標(biāo)志位進(jìn)行不同的操作。當(dāng)上位機(jī)要接收司機(jī)工號(hào)時(shí)，將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)；或者接收上位機(jī)發(fā)送的本次加油信息，并寫入Ic卡。程序流程見(jiàn)圖4。



本系統(tǒng)使用的Ic卡容量是8k，內(nèi)部存儲(chǔ)了四種數(shù)據(jù)：司機(jī)工號(hào)、司機(jī)密碼、已存儲(chǔ)加油信息的組數(shù)、每次的加油信息。前三種數(shù)據(jù)在IC卡里的位置是固定的，而且工號(hào)和密碼的值是不變的，但加油信息的組數(shù)值每寫一次加油信息就加1。每次在寫加油信息時(shí)，其地址要通過(guò)計(jì)算才能得到。 

比如設(shè)已存儲(chǔ)的組數(shù)為 ，第一組加油信息存放的地址是 ，一組加油信息用l6個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)(包括時(shí)間：年、月、日、時(shí)、分；加油類型；燃油或潤(rùn)滑油；加油的數(shù)量)，則本次加油信息應(yīng)存放的地址為：Y：M + 16X。當(dāng)Y大于IC卡的容量時(shí)，又從M開(kāi)始存放。
 
假如司機(jī)工號(hào)存放在IC卡地址為0030H的位置，通過(guò)下面四條語(yǔ)句可將工號(hào)讀出： 
sla=0×0a9； ／ 讀器件地址為0 x0a9 ／ 
subah=0×00； ／ 高位地址 ／ 
subal=0×30； ／ 低位地址 ／ 
ISendStrg(uchar sla。uchar subah．uchar subal，uchar s，1)； 子程序ISendStrg的功能是將器件地址為sla的芯片從某一個(gè)地址(該地址為suba)開(kāi)始讀出nO個(gè)字節(jié)的值，讀出的內(nèi)容放人S指向的存儲(chǔ)區(qū)。該函數(shù)返回一個(gè)bit型值，若返回1，表示讀出成功。其函數(shù)原型為：bit ISendStrg(uchar sla，uchar subah，uchar subal，uchar}S，uchar no)

3 燃油信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 

燃油信息管理系統(tǒng)的核心主要是，實(shí)時(shí)收集各加油點(diǎn)下位機(jī)傳來(lái)加油數(shù)據(jù)和加油機(jī)車司機(jī)的個(gè)人信息，并能自動(dòng)生成各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如周報(bào)、月報(bào)、旬報(bào)和年報(bào)數(shù)據(jù)，以及與段計(jì)算機(jī)聯(lián)成局域網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳送、共享。系統(tǒng)接受下位機(jī)傳送的加油數(shù)據(jù)主要是依靠局域網(wǎng)，并與PC104加油機(jī)互為服務(wù)器。程序獨(dú)立于具體的數(shù)據(jù)，這使得程序具有穩(wěn)定性和通用性，不會(huì)因?yàn)榭蛻羰褂铆h(huán)境的變化而改變。對(duì)下位機(jī)加油記錄定期刷新，使數(shù)據(jù)及時(shí)準(zhǔn)確地傳送，進(jìn)而保存于數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)采用C+Builder5．0和SQL Sever 2000編程。
 
目前該系統(tǒng)已在鄭州鐵路局襄北和枝江機(jī)務(wù)段、 南昌鐵路局鷹潭與向塘機(jī)務(wù)段成功應(yīng)用。