機車IC卡自動加油管理系統

文章出處：http://www.nyfzw.net 作者：劉傳波，莫易敏   人氣： 發表時間：2011年09月18日

機車燃油的供、管、用、發是否規范，對機車燃油的消耗控制和節約，對成本控制和提高效益，都是至關重要的。 

近年來，國外卡機聯動加油系統應用在技術上發展迅速，Mobil公司的Speed Pass采用非接觸的射頻識別技術，現已獲得大規模應用。以色列OTI公司采用非接觸射頻識別技術的卡機聯動加油系統也已在多個國家得到應用⋯ 。所以針對我國機務段內燃機的加油現狀，結合鐵道部關于機車燃油管理要求，本文提出燃油自動發放部分能夠根據設定的加油量，自動控制油泵的啟動和停止；油量實時記錄和顯示，并存儲加油報表要求的加油信息，同時將信息傳送至上位機；管路燃油壓力檢測，保證油路安全；油溫檢測模塊對油溫進行實時檢測，保證計算油量的準確性；自動／手動切換，保證發油控制絕對可靠，同時采用智能IC卡管理和讀寫模塊，使加油系統安全，完善；并提出在燃油管理信息系統部分能夠收集各加油點的加油數據，自動生成各種統計報表，與機務段計算機聯成局域網絡。

1 加油系統組成 

加油系統分為兩部分：燃油自動發放控制系統和燃油數據管理系統，系統總體架構如圖1所示。
 
圖1 加油系統總體架構 



1．1 燃油自動發放控制系統 

該系統主要功能有：
1)根據設定的加油量能自動控制油泵的啟動、停止，以及相應控制管路電磁閥的打開和關閉。
2)實時記錄和顯示燃油的流量。
3)記錄、存儲鐵油7報表中所要求的加油信息如機車號、車次、發油量、發油開始和結束時間、發油人和司機報單等，并將信息傳送至上位Pc機。4)Ic卡記錄功能：司機可用Ic卡存儲信息，包括司機工號、司機報單號、每次發油時間、發油種類、發油量。5)管路燃油壓力的監測，保證加油的安全．陛。6)自動／手動切換，保證加油控制系統的可靠性。
 
1．2 燃油數據管理系統 

該系統主要功能有：
1)收集各加油點加油數據，自動生成各種統計數據，如周報、月報、旬報和年報數據。
2)鐵油報表的生成，能傳輸到段內計算機局域網絡，供各部門調用、查閱。
 
2 燃油自動發放控制系統設計 

本加油機計算機系統采用PC104總線的工業控制機，由主機板C45、接口板PCM5111、單片機鍵盤、IC卡接口板和現場信號接口板組成，見圖2。



2．1 現場信號接口板設計 

現場信號接口板是本文開發設計的接口板，由于現場的流量計輸出脈沖信號不是標準的CMOS_3 電平，同時開關量信號的輸X／輸出沒有采用隔離措施， 所以專門設計此板用于脈沖信號的整形和電平轉換， 對開關量的輸入／輸出設計采用光電隔離，以使計算機的地線和現場繼電器等器件的電源地線隔離，達到抗干擾的目的。這樣，整個計算機的電源設計分計算機系統供電電源(+5V、+12V、一12V和地)和現場繼電器等的工作電源(+12V和地)，兩者是完全獨立的電源 。現場信號接口板一邊連接現場開關量輸輸出信號、流量計脈沖信號和管路壓力傳感器輸出的模擬量信號，將對應信號隔離、轉換和整形后，傳至接口板的另一邊，進而連接PC104總線接口板PCMS11。 

2．2 單片機IC卡接口硬件設計 

在各個機務段，為便于機車加油量的管理和記錄，給每個司機配備了Ic卡，Ic卡里存放了司機的工號和密碼，同時其中還記錄每次加油的油量。加油時，司機先插入IC卡，加油機自動進入顯示IC卡卡號的界面，并從網絡數據庫里查找該工號，若存在，則進入下一步提示輸入密碼，否則要求重新輸入卡號，輸密碼時密碼正確才可以加油，如果密碼輸入三次錯誤，則系統自動取消該次加油操作。圖3給出了24C64IC卡與單片機接口硬件設計電路。





圖3 IC卡與單片機接口原理圖 

單片機的P1．1口和P1．0口分別連接Ic卡的時鐘線和數據線，通過這兩根線控制IC卡的讀寫。另外，為了判斷Ic卡是否插進，Ic卡的兩個觸點K0和K1一個接+5V，另一個接單片機的P1．2口。當Ic卡插入時，兩觸點閉合，P1．2 El為高電平。因此，通過檢測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，另一個接J2的腳4。 

從IC卡讀到的數據要送給上位機，上位機發來的數據也要寫入IC卡，這個功能是通過串El實現的，在電路的設計上用MAX232進行串El發送。此芯片是一種雙組驅動器／接收器，片內含有一個電容性電壓發生器，以便在單5V電源供電時提供EIA／TIA一232一E電平。每個接收器將EIA／TIA-232．E電平輸入轉換為5V TYL／CMOS電平，每個驅動器將TYL／CMOS輸入電平轉換為EIA／TIA-232一E電平。在電路設計上，只用把發送RXD、接收TXD和地GND三根線連上即可。因I C總線接El電路均為漏極開路，故總線接了10k 的上拉電阻。 

2．3 單片機Ic卡接口軟件程序設計 

在IC卡軟件程序設計中，首先判斷IC卡是否插上，插上后讀出Ic卡里司機工號，并存放在單片機片內固定RAM里。然后檢測串口狀態，根據接收到的狀態標志位進行不同的操作。當上位機要接收司機工號時，將數據發送給上位機；或者接收上位機發送的本次加油信息，并寫入Ic卡。程序流程見圖4。



本系統使用的Ic卡容量是8k，內部存儲了四種數據：司機工號、司機密碼、已存儲加油信息的組數、每次的加油信息。前三種數據在IC卡里的位置是固定的，而且工號和密碼的值是不變的，但加油信息的組數值每寫一次加油信息就加1。每次在寫加油信息時，其地址要通過計算才能得到。 

比如設已存儲的組數為 ，第一組加油信息存放的地址是 ，一組加油信息用l6個字節存儲(包括時間：年、月、日、時、分；加油類型；燃油或潤滑油；加油的數量)，則本次加油信息應存放的地址為：Y：M + 16X。當Y大于IC卡的容量時，又從M開始存放。
 
假如司機工號存放在IC卡地址為0030H的位置，通過下面四條語句可將工號讀出： 
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的芯片從某一個地址(該地址為suba)開始讀出nO個字節的值，讀出的內容放人S指向的存儲區。該函數返回一個bit型值，若返回1，表示讀出成功。其函數原型為：bit ISendStrg(uchar sla，uchar subah，uchar subal，uchar}S，uchar no)

3 燃油信息管理系統設計 

燃油信息管理系統的核心主要是，實時收集各加油點下位機傳來加油數據和加油機車司機的個人信息，并能自動生成各種統計數據，如周報、月報、旬報和年報數據，以及與段計算機聯成局域網絡實現遠程傳送、共享。系統接受下位機傳送的加油數據主要是依靠局域網，并與PC104加油機互為服務器。程序獨立于具體的數據，這使得程序具有穩定性和通用性，不會因為客戶使用環境的變化而改變。對下位機加油記錄定期刷新，使數據及時準確地傳送，進而保存于數據庫。系統采用C+Builder5．0和SQL Sever 2000編程。
 
目前該系統已在鄭州鐵路局襄北和枝江機務段、 南昌鐵路局鷹潭與向塘機務段成功應用。