长途货运汽车防盗油报警系统设计

关学慧 马文龙 齐丹丹

（哈尔滨剑桥学院智能与电气电子工程学院，黑龙江 哈尔滨 150069）

为避免长途货运汽车停车过夜时遭遇盗油，采用人体红外热释电传感器监测油箱附近是否有人活动，再通过振动传感器采集油箱是否发生不间断振动。当上述两种传感器采集的信号组合后满足盗油逻辑时，单片机进行报警，提示驾驶员进行处理，从而达到防盗油的目的。另外，为方便驾驶员，布防、撤防采用遥控器控制，而不必下车手动操作报警器。

一、系统功能

长途货运汽车由于其本身条件所限制，经常需要夜间在路边停车过夜。司机虽在驾驶室过夜，但深夜熟睡时听不见驾驶室外的声音，而且货运汽车油箱存油量大，导致邮箱被盗之事时有发生。为避免此类问题，设计了一种汽车防盗油报警系统，并通过实验证明了其有效性。

1.采用人体红外热释电传感器检测油箱附近是否有人活动，并将信号传回单片机。

2.采用振动传感器检测油箱是否发生不间断振动，并将信号传回单片机。

3.考虑到行人可能途径货车触发人体红外热释电传感器，并且同时附近可能有大型车辆经过产生的震动触发振动传感器，进而触发喇叭报警，系统要有防误报功能。

4.考虑到偷盗者可能会采取破坏系统供电线这样暴力方式，系统应有备用电源且具有断电报警等功能。

5.考虑到驾驶员经过长时间的驾驶，已经疲惫，不愿意再下车到油箱处进行手动防盗布放，系统应具备无线布放的功能。

6.考虑到驾驶员夜间睡眠可能比较沉，车外部报警器声音可能听不到，在驾驶室内要安装一个小型报警蜂鸣器进行同步报警，另外小蜂鸣器也有不妨提示、撤防提示、系统上电提示等功能。

二、系统作用原理

系统以STM8S103 单片机为核心，通过各IO 引脚进行传感器信号采集和报警器控制。

1.将人体红外热释电传感器的输出信号引脚与单片机的PC3 引脚相连接，当有人靠近油箱50CM时，传感器输出信号由低电平变为高电平，单片机将记录这一变化。

2.将振动传感器的输出信号与单片机的PD4引脚相连接,当偷盗者卸下油箱盖或破坏油箱而产生振动时，传感器输出信号由低电平变为高电平，单片机将记录这一变化。

3.将红外传感器和振动传感器的信号变化输入给防盗逻辑进行判断，防盗逻辑可以避免人在车旁经过，偶然撞击油箱而误触发报警。

4.当偷盗者破坏系统供电线路后，系统切换至备用电池工作，该电池为9 V 供电与系统原有的24 V 供电不同，可由A/D 采集电路检测出。其作用原理如图1所示。

图1 供电线路检测子电路

系统供电端采样点PowerCheck 经分压电阻和二阶RC 滤波电路后连接到单片机内置的A/D 转换器引脚PD3 上，若系统供电正常，则该采样点对系统地的电位值为24 V，根据分压公式有

其中，UA/D为经分压和二阶RC 滤波电路后单片机A/D 引脚采样的电压值，UP为系统供电电压，R8为47 K 欧姆电阻，R9为10 K 欧姆电阻。

计算后UA/D为4.2 V 左右。考虑到大型货车的电瓶从馈电到饱和，电压范围较宽，一般为20 V～29 V 之间。所以经公式（1）计算，可以得到系统正常供电的UA/D电压范围是[3.5 V，5 V]，在此电压范围内都认为是正常供电。当系统供电线路被破坏，采用备用电池供电后，采样点PowerCheck 对系统地的电位值变成9 V，经公式(1)计算后，UA/D为1.5 V，单片机检测到该电压值后报警。

5.将433 MHZ 遥控器接收模块的输出引脚与单片机的PC4 引脚相连接，当驾驶员按下遥控器的布放按键时，接收模块的输出引脚由低电平变为高电平，单片机控制系统进入布防状态，对油箱进行监控，否则为撤防状态，不对油箱进行监控。

6.将同步报警蜂鸣器的控制端与单片机的PC7 引脚相连，当单片机引脚给出高电平时同步报警蜂鸣器工作；反之，当单片机引脚给出低电平时同步报警蜂鸣器不工作。其作用原理如图2所示。

图2 同步报警蜂鸣器控制电路

三、主程序设计

根据上述系统作用原理，主控芯片STM8S103单片机要依照不同的系统状态，进行不同的流程处理。系统的主程序流程如图3所示。

图3 系统主程序流程图

当系统开机初始化后单片机进入供电检测流程，通过检测系统电源的A/D 值来判断供电电压，如果系统供电电压为9 V 则进入报警状态，如果系统供电电压为24 V 则检测系统是否布防，若系统没有布防，则重新初始化后等待系统布防，若系统已经布防，则进入防盗油子程序判断油箱是否遭到人为破坏。

当人体红外热释电传感器和振动传感器的组合逻辑满足盗油规则时进行报警，否则跳转回供电检测流程。

当有警报产生后，系统等待驾驶员处理。若驾驶员不解除警报，则警报一直持续。若驾驶员解除警报，选择关机，则退出系统；否则，则系统重新初始化后开始主流程。

四、子程序设计

（一）供电检测子程序设计

系统布防初始化后，要不停地查看供电是否被破坏，根据系统作用原理第4 条，当单片机采集到的为1.5V 左右时，确定为供电被破坏，进行报警。

（二）报警子程序设计

当汽车油箱遭到人为破坏时(主要是拆卸油箱盖和打孔)，红外热释电传感器和振动传感器采集的信号逻辑组合后满足报警规则，报警器开始报警。另外，报警规则具有防误报功能。系统的报警子程序流程如图4所示。

图4 油箱防盗报警子程序流程图

报警规则为，当红外热释电传感器接收到人体信号时，其输出端会将单片机PC3 引脚拉低，此时单片机开始检测振动传感器。在1 min 阈值时间内，如果没有振动发生且人体红外热释电传感器输出引脚回复高电平，则认为是误触发，不进行报警。

如果在收到人体信号的1 min 阈值时间内，有振动发生，则不管红外传感器输出是否已经恢复为高电平状态，都启动计时。在计时的15 s 内，连续接到振动信号，认为是油箱遭到盗窃，置报警标志。但如果在收到振动信号后间隔4 s 以上无二次振动，则认为是误触发，不进行报警。清除振动计数值和计时值后跳转到子流程结束处。返回主流程后会重新监视系统各状态。

（三）无线布防、撤防子程序设计

当无线接收模块输出引脚为高电平时，系统处于撤防模式；当该引脚为低电平时，系统进入布防模式。

五、结 论

1.系统通过人体红外热热释电传感器和振动传感器的信号组合可以测出货车偷油行为。

2.系统设置了阈值时间，可以防止热释电传感器探头被遮挡进而造成信号失效的情况。亦可以防止热释电传感器信号因人的静止不动而失效。

3.系统具有防误报功能，可避免行人经过触发热释电传感器，且恰好有大型车辆经过造成振动传感器触发的状况。

4.系统可进一步完善，如报警控制规则设计可采用模糊控制。