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基于多源传感的危险品公路运输在途实时监测技术及应用

获奖分类: 陕西省科学技术进步奖

获奖名称: 基于多源传感的危险品公路运输在途实时监测技术及应用

获奖年份: 2015

获奖级别: 一等奖

主要完成单位: 长安大学、西北工业大学、深圳中集智能科技有限公司、西安中星测控有限公司

主要完成人: 赵祥模、惠飞周受钦、李士宁、杨少锋、史昕、杨澜、马峻岩、段宗涛、吕洁印、郭和平

成果简介:

本项目属于电子信息和交通运输的交叉学科领域。

随着交通运输业的发展,危险品运输需求越来越大。我国公路运输的危险品年运输量已达2亿吨,成为世界上危险品公路运输量最大的国家。如何保障危险品的运输安全,实现危险品公路运输在途实时监测,是我国交通运输行业亟待解决的重大问题。本项目在国家863计划的支持下,针对基于多源传感的危险品公路运输在途实时监测理论与关键共性技术难题,经过7年的系统研究,取得了多方面技术突破和创新成果:

1、首次提出了基于多源关键监测点、车载处理中心及远程监控中心三位一体的危险品在途分级实时监测体系结构。设计了基于动态物理参数耦合效应的诱因关联式监测点布设方法,构建了在途采集信息流分组递交及自适应分类映射传输机制,研发了完全拥有自主知识产权的危险品在途监测软硬件系统,实现了车辆姿态、货物状态及环境状态的统一监测及异常事件自动判断。

2、首次研发了满足多量程及精度需求的气、液态危险品防爆抗腐蚀压力传感器及车辆姿态传感器,并通过国家防爆认证。压力传感器以高精度扩散硅压力芯体为核心,固化压力补偿矩阵和线性扫描补偿算法,实现了在-25~+85℃工作范围内的压力测量温度补偿,有效提高了检测精度。发明了一种针对车辆姿态检测的多组合角速率陀螺仪,实现了对六路姿态信号的高精度融合处理。

3、首次研发了基于异构参数特性的区域受限型车载传感网络数据采集分析系统。通过采样频率多尺度量化结合节点自主预判,实现了车载无线传感数据采集;同时通过车载终端对监测数据进行汇聚处理,实现了数据融合分析。发明了一种基于FPGA的变步长车辆振动信号滤波装置,有效减少了车辆振动对测量精度的影响。

4、首次提出了一种面向危险品运输状态监测的动静态关键数据存储管理机制。建立了基于H-T-tail的混合索引方法,优化了嵌入式数据库引擎的物理索引结构,并通过多级存储读写调度算法提高了数据库介质层的访问效率。发明了一种面向车载嵌入式Flash存储介质的数据存储和删除方法,可有效降低数据访问时处理器的资源占用率,大幅提高写入和擦除速度。

5、研发了一种软硬件可裁剪的车载嵌入式终端设备。该设备集成多种通讯方式,支持导航、数据处理、告警等服务。发明了一种双源自主切换的车载高可靠电源装置,采用电流控制型单端反激拓扑,实现了大负载下高精度双隔离输出,有效保证了监测系统工作的可靠、稳定。

6、基于自主研发的无线传感节点,提出了一种传感节点实时性增强方案。采用多任务调度策略存放不同优先级的任务,提高系统任务的吞吐量和可靠性;通过优化MAC层退避算法、RTS/CTS机制及物理层发送时序,有效增强了传感节点的快速响应与实时传输能力。依托该技术,开发了4种类型20个型号的危险品公路运输在途监测系列产品并实现产业化。项目成果获得国际认证3项、国家检测认证7项、申报国家发明专利10项(已授权6项)、获得实用新型专利15项、软件著作权12项。发表学术论文53篇,被国际检索SCI、EI收录46篇。项目关键技术及系列产品在国内外危险品运输行业和危险品车辆制造企业得到大量推广应用,国内外用户超过100家,并批量出口到美国、英国、德国、俄罗斯、韩国等15个国家,形成了很强的市场竞争力。近3年新增产值1.8亿元,创收外汇近1000万美元,为使用单位创造经济效益超过3.6亿元。

项目成果经陕西省科技厅组织的专家鉴定为:达到国际领先水平。项目成果的应用,对于促进我国危险品运输行业技术进步、保障危险品运输安全具有重大意义,社会效益十分显著。




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