CN112945309A - 基于大数据驱动的燃油加注质量的监控装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于大数据驱动的燃油加注质量的监控装置及方法，包括燃油液位传感器、压差传感器、电子控制单元ECU、车载联网终端T‑BOX、服务器、监控平台，燃油液位传感器与压差传感器分别与ECU相连，ECU通过CAN线与T‑BOX相连，T‑BOX无线通讯模块通过无线通讯设备与服务器相连，服务器与监控平台相连，基于CAN总线实时获取汽车的行驶里程、油耗量、尾气后处理装置的压差变化、再生频率等车辆信息并加以监控，判断是否为劣质燃油，并记录相关信息，反馈给监管平台。本发明利用车辆可以作为政府监管机动车违规加注劣质燃油的依据，通过该发明督促驾驶员按规范使用正规加油站燃油和打击劣质燃油加注点，减少污染物的排放。
Description
技术领域
本发明属于汽车排放控制的技术领域，尤其涉及一种基于大数据驱动的燃油加注质量的监控装置及方法。
背景技术
发动机作为高效的动力来源之一，在交通运输、工程机械、农业机械、船舶等领域得以广泛应用。随着发动机保有量的高速增长，发动机排放污染问题日益严重，成为大气污染排放的主要贡献者，已成为制约其发展的主要因素之一，急需重点解决。在排放污染物成因的相关研究中，燃油的质量会极大地影响发动机的性能和排放。在实际使用过程中，若车辆出现违规使用劣质燃油将会导致发动机性能下降、零部件损坏严重以及排放严重超标。因此非常有必要对车辆加注的燃油质量进行实时监测管理以及对劣质燃油加注地点进行相应的打击和整治。然而由于缺乏有效的监管手段和措施，现在针对燃油质量和劣质燃油加注的监管和控制并没有得到行之有效的改善。
随着5G通信、车辆网和大数据等技术的快速发展，汽车智能网联技术得到了广泛应用，可以方便的采集汽车运行过程中的各种部件相关信息，并通过无线通讯模块传输汇总至相应的监测平台，以对汽车状态进行实时的监控管理。通过智能网联将所有车辆信息汇总至相关服务器，并通过大数据技术进行统计和处理得到相应的车辆实时信息将成为未来的发展趋势。如何通过智能网联技术和大数据技术相结合以用于燃油加注质量的监控成为了本发明的重点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种基于大数据驱动的燃油加注质量的监控装置及方法，实时的监测车辆加注的燃油质量，督促驾驶员按规范使用正规加油站燃油，打击违规加油点，减少污染物的排放。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：基于大数据驱动的燃油加注质量的监控装置，其特征在于，包括燃油液位传感器、压差传感器、电子控制单元ECU、车载联网终端T-BOX、服务器、监控平台，所述的燃油液位传感器与压差传感器分别与所述的电子控制单元ECU相连，电子控制单元ECU通过CAN线与所述的车载联网终端T-BOX相连，车载联网终端T-BOX包括电源模块、数据处理与存储模块、GPS模块、控制模块以及无线通讯模块，所述的无线通讯模块通过无线通讯设备与所述的服务器相连，服务器与所述的监控平台相连。
按上述方案，所述的燃油液位传感器位于汽车油箱内，记录每次加注的燃油重量和加油地点，所述的压差传感器位于汽车尾气后处理装置处，用于记录尾气后处理装置入口与出口的压力差值。
基于大数据驱动的燃油加注质量的监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)确定疑似的劣质燃油：当车主打开燃油箱盖时，车辆通过燃油液位传感器和车载联网终端T-BOX内的GPS模块以读取汽车加注的燃油重量和加注地点，比对车载联网终端T-BOX内存储有所有正规加油站的位置信息，当汽车处于加油状态时，控制模块将对GPS信号进行识别判断，当GPS定位位置属于所有正规加油站位置范围内，即识别车辆在正规燃油加注点加注燃油时，***则判定此次加注的燃油均为正规燃油；当GPS定位位置不属于所有正规加油站位置范围时，即识别车辆未在正规燃油加注点加注燃油时，***则认定此次加注的燃油疑似为劣质燃油；
S2)确定真正的劣质燃油：当***识别此次加注的燃油疑似为劣质燃油时，车载联网终端T-BOX通过CAN总线实时获取汽车使用该燃油期间的行驶里程、油耗量、后处理装置的压差变化、再生频率信息并加以监控，通过油耗量、尾气后处理装置的压降变化及再生频率判断疑似劣质燃油是否为真正的劣质燃油；
S3)处理违规加油车辆：当***判定汽车加注的是真正的劣质燃油时，车载联网终端T-BOX的控制模块将记录这段加油期间所加注的燃油重量并将该加油位置、违规加油次数、加油量存储在数据存储模块中，当加注劣质燃油重量和次数累计到某限值后，车载联网终端T-BOX将发出报警信息至服务器，警告该车辆存在长期加注劣质燃油；同时车载联网终端T-BOX将该车辆保存在数据存储模块中的所有违规加油次数、加油量数据、车辆参数的相关信息通过无线通讯设备上传至服务器，服务器将相关信息传输至政府相应监管平台，政府将通过相应监管手段去处理违规加油车辆；
S4)确定劣质燃油加注点：监控平台通过信息存储和管理模块记录、修改、增加所有在用车辆的信息和正规加油站的定位信息；并利用服务器内存储的所有违规加注劣质柴油车辆大数据通过信息处理和统计模块统计某车辆加注劣质柴油的次数、加注的劣质燃油重量总和以及统计所有车辆加注劣质燃油的地点和每个地点出现的次数；并通过监测显示指定车辆在某指定时间内加注劣质燃油的地点和加注重量以及劣质燃油加注在所有车辆中出现次数总和最多的地点，并判定当劣质燃油加注地点出现的次数总和超过了限制，则认为该地存在劣质燃油加注点。。
按上述方案，步骤S2)中所述通过油耗量判断疑似劣质燃油是否为真正的劣质燃油包括如下内容：在使用疑似劣质燃油的汽车行驶期间，利用车载联网终端T-BOX内存储的使用正规燃油时得到的油耗MAP进行积分得到该段行驶期间若使用正规燃油其油耗量应为m1，利用ECU通过燃油液位传感器获取得到真正油耗量m2，若m2-m1＞阈值，则判定疑似劣质燃油为真正的劣质燃油。
按上述方案，步骤S2)中所述通过尾气后处理装置的压降变化判断疑似劣质燃油是否为真正的劣质燃油包括如下内容：在使用此次加注燃油的汽车行驶期间，利用车载联网终端T-BOX内存储的使用正规燃油时得到的原机排放MAP得到行驶期间内尾气后处理装置的碳载量变化，利用碳载量变化得到使用正规燃油时对应的尾气后处理装置的压降变化，然后利用尾气后处理装置的压差传感器获取实时的压降变化，若使用此次加注燃油对应的压降增加速率Δp2大于使用正规燃油时对应的压降增加速率Δp1，即Δp2-Δp1＞阈值，则判定为加注的是劣质燃油。
按上述方案，步骤S2)中所述通过尾气后处理装置的再生频率判断疑似劣质燃油是否为真正的劣质燃油包括如下内容：在使用此次加注燃油的行驶期间，计算当使用正规燃油时其尾气后处理装置的再生频率应为n1，通过ECU获取汽车尾气后处理装置的再生频率n2，若n2-n1＞阈值，则判定疑似劣质燃油为真正的劣质燃油。
本发明的有益效果是：提供一种基于大数据驱动的燃油加注质量的监控装置及方法，实时监测和储存车辆加注劣质燃油的重量和加油点的经纬度信息以及车辆的状态信息，基于加注燃油的GPS位置直接判断加注燃油的质量以及基于车辆行驶过程中的实时信息间接判断加注的燃油质量两种方法相结合，使得加注燃油的质量判定更加准确；可以作为政府监管机动车违规加注劣质燃油的依据，通过该发明督促驾驶员按规范使用正规加油站燃油和打击劣质燃油加注点，减少污染物的排放；当车辆相关信息汇总至服务器后，服务器会产生所有加注劣质燃油车辆的大量相关数据，通过对这些大数据进行分析可以得到长期加注劣质燃油的车辆和存在劣质燃油加注的地点，并通过相关监测来对汽车加注劣质燃油和劣质燃油加注地点进行预警和提醒；通过无线通讯模块实现控制单元的离线升级，便于新增的正规加油地点和控制单元版本的更新。
附图说明
图1为本发明一个实施例的安装分布示意图。
图2为本发明一个实施例的流程图。
图3为本发明一个实施例的T-BOX的模块组成示意图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步的描述。
如图1-图3所示，基于大数据驱动的燃油加注质量的监控装置，包括燃油液位传感器、压差传感器、电子控制单元ECU、车载联网终端T-BOX、服务器、监控平台，燃油液位传感器与压差传感器分别与电子控制单元ECU相连，电子控制单元ECU通过CAN线与车载联网终端T-BOX相连，车载联网终端T-BOX包括电源模块、数据处理与存储模块、GPS模块、控制模块以及无线通讯模块，无线通讯模块通过无线通讯设备与服务器相连，服务器与监控平台相连。燃油液位传感器位于汽车油箱内，记录每次加注的燃油重量和加油地点，压差传感器位于汽车尾气后处理装置处，用于记录尾气后处理装置入口与出口的压力差值。
基于大数据驱动的车辆燃油加注质量的监控方法原理，其具体步骤如下：
步骤一、当车主打开燃油箱盖时，车辆通过燃油液位传感器和T-BOX内的GPS模块以读取汽车加注的燃油重量和加注地点；
步骤二、T-BOX内存储有所有正规加油站的位置信息，当汽车处于加油状态时，控制模块将对GPS信号进行识别判断，当车辆未在正规燃油加注点加注燃油时，当GPS定位位置属于所有正规加油站位置范围内，即识别车辆在正规燃油加注点加注燃油时，***则判定此次加注的燃油均为正规燃油；当GPS定位位置不属于所有正规加油站位置范围时，即识别车辆未在正规燃油加注点加注燃油时，***则认定此次加注的燃油疑似为劣质燃油；
步骤三：当***识别此次加注的燃油疑似为劣质燃油时，T-BOX通过CAN总线实时获取汽车使用该燃油期间的行驶里程、油耗量、后处理装置的压差变化、再生频率等信息并加以监控；在使用疑似劣质燃油的汽车行驶期间，利用T-BOX内存储的使用正规燃油时得到的油耗MAP进行积分得到该段行驶期间若使用正规燃油其油耗量应为m1，利用ECU通过燃油液位传感器获取得到真正油耗量m2，若m2-m1＞阈值，则判定疑似劣质燃油为真正的劣质燃油；
步骤四：在使用此次加注燃油的汽车行驶期间，利用T-BOX内存储的使用正规燃油时得到的原机排放MAP得到行驶期间内尾气后处理装置的碳载量变化，利用碳载量变化得到使用正规燃油时对应的尾气后处理装置的压降变化。然后利用尾气后处理装置的压差传感器获取实时的压降变化，若使用此次加注燃油对应的压降变化Δp2远大于使用正规燃油时对应的压降变化Δp1，即Δp2-Δp1＞阈值，则判定为加注的是劣质燃油；
步骤五：在使用此次加注燃油的行驶期间，计算当使用正规燃油时其尾气后处理装置的再生频率应为n1，通过ECU获取汽车尾气后处理装置的再生频率n2，若n2-n1＞阈值，则判定疑似劣质燃油为真正的劣质燃油；
步骤六：若步骤三到步骤五的三种判定条件均不满足时，则判定疑似劣质燃油为正规燃油而非真正的劣质燃油；
步骤七：当***判定汽车加注的是劣质燃油时，T-BOX控制模块将将记录这段加油期间所加注的燃油重量并将该加油位置、违规加油次数、加油量存储在数据存储模块中。并且控制模块会将劣质燃油加注量次数和重量进行累加；
步骤八：当加注劣质燃油重量和次数累计到某限值后，T-BOX将发出报警信息至服务器，警告该车辆存在长期加注劣质燃油；同时T-BOX将该车辆保存在数据存储模块中的所有违规加油次数、加油量数据、车辆参数等相关信息通过无线通讯模块上传至服务器，服务器将相关信息传输至政府相应监管平台，政府将通过相应监管手段去处理违规加油车辆；
步骤九：监控平台通过信息存储和管理模块记录、修改、增加所有在用车辆的信息和正规加油站的定位信息；
并利用服务器内存储的所有违规加注劣质柴油车辆大数据通过信息处理和统计模块统计某车辆加注劣质柴油的次数以及加注的劣质燃油重量总和以及统计所有车辆加注劣质燃油的地点和每个地点出现的次数；
并通过监测显示模块显示指定车辆在某指定时间内加注劣质燃油的地点和加注重量以及劣质燃油加注在所有车辆中出现次数总和最多的地点。
并判定当某劣质燃油加注地点出现的次数总和超过了某限制，则认为该地存在长期劣质燃油加注点。
实施例一
以柴油机卡车为例。
包括柴油车油箱内的液位传感器、柴油机颗粒物捕集器DPF压差传感器、电子控制单元ECU、车载联网终端T-BOX、服务器、监控模块，所述的燃油液位传感器与DPF压差传感器分别与ECU相连以记录柴油卡车燃油量和DPF入口与出口的压力差值，电子控制单元ECU通过CAN线与车载联网终端T-BOX相连。T-BOX模块包括电源模块、数据处理与存储模块、GPS模块、控制模块以及无线通讯模块，其无线通讯模块通过无线通讯设备与监控机构服务器相连，服务器与所述监控平台相连。
T-BOX内的数据处理与存储模块内存储有所有正规加油站的相关位置信息，当驾驶员打开燃油箱盖加注柴油时，T-BOX中的GPS模块获取卡车加油位置并将位置信息与T-BOX内储存的所有正规加油站的位置信息进行分析与对比，当GPS定位位置属于所有正规加油站位置范围内，即识别车辆在正规柴油加注点加注柴油时，***则判定此次加注的柴油均为正规柴油；当GPS定位位置不属于所有正规加油站位置范围时，即识别车辆未在正规柴油加注点加注柴油时，***则认定此次加注的柴油疑似为劣质柴油。
由于劣质柴油存在燃烧效率低，排放污染大等特点，因此在相同行驶工况下车辆的油耗会升高，排放颗粒物会增加，导致DPF堵塞更为严重，使得DPF入口与出口处的压降增大，压降增加速率加快，再生频率随之增加。因此可以利用在相同行驶工况下油耗、压降以及汽车再生频率的变化去间接推断加注的柴油是否为劣质柴油。所以当***识别此次加注的柴油疑似为劣质柴油时，T-BOX通过CAN总线实时获取汽车使用该燃油期间的行驶里程、油耗量、后处理装置的压差变化、再生频率等信息并加以监控。
在使用此次加注柴油的行驶期间，利用T-BOX内存储的使用正规柴油时得到的油耗MAP进行积分得到该段行驶期间若使用正规柴油其油耗量应为m1，利用ECU通过柴油液位传感器获取得到真正油耗量m2，若m2-m1＞阈值，则判定疑似劣质柴油为真正的劣质柴油。
在使用此次加注柴油的行驶期间，利用T-BOX内存储的使用正规柴油时得到的原机排放MAP得到行驶期间内DPF的碳载量变化，利用碳载量变化推出DPF的压降变化。然后利用DPF压差传感器获取实时的压降变化，若使用此次加注柴油对应的压降增加速率Δp2远大于使用正规柴油时对应的压降增加速率Δp1，即Δp2-Δp1＞阈值，则判定为加注的是劣质柴油。
在使用此次加注柴油的行驶期间，计算当使用正规柴油时其柴油机再生频率应为n1，通过ECU获取柴油机实际的再生频率n2，若n2-n1＞阈值，则判定疑似劣质柴油为真正的劣质柴油。
当m2-m1＞阈值，Δp2-Δp1＞阈值且n2-n1＞阈值三种条件均满足时，则判定疑似劣质柴油为正规柴油而非真正的劣质柴油。
当***最终判定此次加注柴油为劣质柴油时，T-BOX则将该次加油位置、违规加油次数、加油量存储在存储卡中。当违规加油量和违规加油次数总和超过一定限制之后，T-BOX将违规加油次数、加油量数据保存通过无线通讯模块上传至政府相应监管平台，政府将通过相应监管手段去处理违规加油车辆。当汽车劣质柴油的加注重量和加注量次数和累加到一定值时，T-BOX将通过无线通讯模块发出报警信息至服务器，警告该车辆存在长期加注劣质柴油的情况。同时T-BOX将该车辆长期保存在数据存储模块中的所有违规加油次数、加油量数据等相关信息通过无线通讯模块以及服务器上传至政府相应监管平台，政府将通过相应监管手段去处理违规加油车辆。
政府和企业监控平台通过服务器记录、修改所有在用车辆的信息和正规加油站的定位信息；利用服务器内存储的所有违规加注劣质柴油车辆大数据以分析某车辆加注劣质柴油的次数以及加注的劣质柴油重量总和以及所有车辆加注劣质柴油的地点和每个地点出现的次数，显示指定车辆在某指定时间内加注劣质柴油的地点和加注重量，并且通过统计处理之后显示劣质柴油加注在所有车辆中出现次数总和最多的地点。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.基于大数据驱动的燃油加注质量的监控装置，其特征在于，包括燃油液位传感器、压差传感器、电子控制单元ECU、车载联网终端T-BOX、服务器、监控平台，所述的燃油液位传感器与压差传感器分别与所述的电子控制单元ECU相连，电子控制单元ECU通过CAN线与所述的车载联网终端T-BOX相连，车载联网终端T-BOX包括电源模块、数据处理与存储模块、GPS模块、控制模块以及无线通讯模块，所述的无线通讯模块通过无线通讯设备与所述的服务器相连，服务器与所述的监控平台相连。
2.根据权利要求1所述的基于大数据驱动的燃油加注质量的监控装置，其特征在于，所述的燃油液位传感器位于汽车油箱内，记录每次加注的燃油重量和加油地点，所述的压差传感器位于汽车尾气后处理装置处，用于记录尾气后处理装置入口与出口的压力差值。
3.基于大数据驱动的燃油加注质量的监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)确定疑似的劣质燃油：当车主打开燃油箱盖时，车辆通过燃油液位传感器和车载联网终端T-BOX内的GPS模块以读取汽车加注的燃油重量和加注地点，比对车载联网终端T-BOX内存储有所有正规加油站的位置信息，当汽车处于加油状态时，控制模块将对GPS信号进行识别判断，当GPS定位位置属于所有正规加油站位置范围内，即识别车辆在正规燃油加注点加注燃油时，***则判定此次加注的燃油均为正规燃油；当GPS定位位置不属于所有正规加油站位置范围时，即识别车辆未在正规燃油加注点加注燃油时，***则认定此次加注的燃油疑似为劣质燃油；
S2)确定真正的劣质燃油：当***识别此次加注的燃油疑似为劣质燃油时，车载联网终端T-BOX通过CAN总线实时获取汽车使用该燃油期间的行驶里程、油耗量、后处理装置的压差变化、再生频率信息并加以监控，通过油耗量、尾气后处理装置的压降变化及再生频率判断疑似劣质燃油是否为真正的劣质燃油；
S3)处理违规加油车辆：当***判定汽车加注的是真正的劣质燃油时，车载联网终端T-BOX的控制模块将记录这段加油期间所加注的燃油重量并将该加油位置、违规加油次数、加油量存储在数据存储模块中，当加注劣质燃油重量和次数累计到某限值后，车载联网终端T-BOX将发出报警信息至服务器，警告该车辆存在长期加注劣质燃油；同时车载联网终端T-BOX将该车辆保存在数据存储模块中的所有违规加油次数、加油量数据、车辆参数的相关信息通过无线通讯设备上传至服务器，服务器将相关信息传输至政府相应监管平台，政府将通过相应监管手段去处理违规加油车辆；
S4)确定劣质燃油加注点：监控平台通过信息存储和管理模块记录、修改、增加所有在用车辆的信息和正规加油站的定位信息；并利用服务器内存储的所有违规加注劣质柴油车辆大数据通过信息处理和统计模块统计某车辆加注劣质柴油的次数、加注的劣质燃油重量总和以及统计所有车辆加注劣质燃油的地点和每个地点出现的次数；并通过监测显示指定车辆在某指定时间内加注劣质燃油的地点和加注重量以及劣质燃油加注在所有车辆中出现次数总和最多的地点，并判定当劣质燃油加注地点出现的次数总和超过了限制，则认为该地存在劣质燃油加注点。
4.根据权利要求3所述的基于大数据驱动的燃油加注质量的监控方法，其特征在于，步骤S2)中所述通过油耗量判断疑似劣质燃油是否为真正的劣质燃油包括如下内容：在使用疑似劣质燃油的汽车行驶期间，利用车载联网终端T-BOX内存储的使用正规燃油时得到的油耗MAP进行积分得到该段行驶期间若使用正规燃油其油耗量应为m1，利用ECU通过燃油液位传感器获取得到真正油耗量m2，若m2-m1＞阈值，则判定疑似劣质燃油为真正的劣质燃油。
5.根据权利要求4所述的基于大数据驱动的燃油加注质量的监控方法，其特征在于，步骤S2)中所述通过尾气后处理装置的压降变化判断疑似劣质燃油是否为真正的劣质燃油包括如下内容：在使用此次加注燃油的汽车行驶期间，利用车载联网终端T-BOX内存储的使用正规燃油时得到的原机排放MAP得到行驶期间内尾气后处理装置的碳载量变化，利用碳载量变化得到使用正规燃油时对应的尾气后处理装置的压降变化，然后利用尾气后处理装置的压差传感器获取实时的压降变化，若使用此次加注燃油对应的压降增加速率Δp2大于使用正规燃油时对应的压降增加速率Δp1，即Δp2-Δp1＞阈值，则判定为加注的是劣质燃油。
6.根据权利要求5所述的基于大数据驱动的燃油加注质量的监控方法，其特征在于，步骤S2)中所述通过尾气后处理装置的再生频率判断疑似劣质燃油是否为真正的劣质燃油包括如下内容：在使用此次加注燃油的行驶期间，计算当使用正规燃油时其尾气后处理装置的再生频率应为n1，通过ECU获取汽车尾气后处理装置的再生频率n2，若n2-n1＞阈值，则判定疑似劣质燃油为真正的劣质燃油。
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