危險貨物運輸車輛動態監控預警裝置的製作方法
2023-06-06 21:53:56 3
專利名稱：危險貨物運輸車輛動態監控預警裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種車輛監控裝置，尤其涉及一種實現對危險貨物運輸車輛動態 實時監控的預警裝置。
背景技術：
隨著社會經濟的發展，危險品不斷出現，道路危險貨物運輸的種類、數量不斷增 加，貨物的危險性質也越來越複雜。與生產、儲存環節一樣，危險貨物的運輸環節也越來越 受到人們的重視。運輸過程中的危險貨物就像一個個流動的潛在危險源，在道路運輸過程 中，危險貨物運輸車輛一旦發生交通事故，與普通運輸車輛相比，不僅會造成人員和財產的 損失，而且由於危險貨物具有怕熱怕撞擊等特性，很有可能會引發洩露、爆炸等二次事故， 造成更大的危害和損失，甚至汙染周邊的環境。目前危險貨物監控裝置功能不夠完善，比如缺乏對駕駛員的監控，只對車輛碰撞 進行報警，未對車輛側翻進行報警，只對貨物的洩漏進行報警，不能實現對貨物滑落、丟失 等的實時監控，並且在碰撞、側翻等預警方法的抗幹擾性、閾值等方面存在一些問題。
發明內容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種能夠對危險貨物運輸過程中的駕駛 員、車輛、貨物同時進行動態監控的預警裝置。為實現上述目的，本實用新型採取以下技術方案一種危險貨物運輸車輛動態監 控預警裝置，它包括GPS/GPRS、攝像頭、讀卡器、三軸加速度傳感器、顯示屏、人工報警、蜂鳴 報警、溫/壓傳感器、傾角傳感器、SD卡存儲器、含有微處理器的電子控制單元；所述電子控 制單元分別控制連接上述各件；所述微處理器內設置有碰撞、側翻、溫壓的預警模塊，預警 模塊中預置有預警算法及閾值。所述三軸加速度傳感器固定安裝在車身框架鋼板上，並避開有液體溢出或直接噴 濺的區域；所述傾角傳感器水平固定在車輛質心位置，因此，傾角傳感器可與碰撞傳感器固 定在相近位置，水平放置；所述溫/壓傳感器安裝在容器內；所述攝像頭為兩個，一個安裝 在掛車前端，另一個安裝在駕駛室，與三軸加速度傳感器固定在相近位置，水平放置。所述電子控制單元採用MAX232晶片進行電平轉換；採用LM3S^48晶片進行數模 轉換；採用AT45DB161串行存儲晶片進行數據記錄；採用FMMCL64晶片進行行駛過程中的 疑點數據記錄。本實用新型採取以上技術方案，其具有以下優點1、本實用新型採用三軸加速度 傳感器進行合成碰撞報警，實現了碰撞的有效報警，還可以對碰撞類型(正面、追尾碰撞以 及側面碰撞)進行判別。2、本實用新型基於傾角傳感器實現了車輛側翻的動態監測，能夠 有效的進行側翻預警，與陀螺儀相比，降低了設備成本。3、本實用新型基於溫壓傳感器，對 貨物了溫壓值及變化率進行了監測及預警。4、本實用新型包括有SD卡存儲器，可存儲異常 狀態信息及圖片信息。5、系統安裝了攝像頭和顯示屏，實現貨物的動態監測，並通過攝像頭實現駕駛室內和貨物的圖片採集。還能防止運輸過程中丟失貨物。6、危險化學品的道路運 輸應當配備具有該行營運執照的司機，因此監測系統中集成了 IC卡讀卡器接口，通過採集 IC卡信息確認駕駛員身份和貨物信息。7、本實用新型使用GPS/GPRS，實現本地預警、衛星 GPS定位、遠程GPRS通訊和遠程實時監測，有利於行車安全及救援工作。
圖1是本實用新型的系統框圖；圖2是碰撞識別算法流程圖；圖3a是標準搓板路面工況下的X、Y、Z向加速度曲線；圖北是錯位搓板路面工況下的X、Y、Z向加速度曲線；圖3c是卵石路面工況下的X、Y、Z向加速度曲線；圖3d是石塊路甲路面工況下的X、Y、Z向加速度曲線；圖!Be是石塊路乙路面工況下的X、Y、Z向加速度曲線；圖3f是碰撞的X、Y、Z向加速度曲線；圖如是標準搓板路面工況下的三軸合成加速度曲線；圖4b是錯位搓板路面情況下的三軸合成加速度曲線；圖如是卵石路面工況下的三軸合成加速度曲線；圖4d是石塊路甲路面工況下的三軸合成加速度曲線；圖如是石塊路乙路面工況下的三軸合成加速度曲線；圖4f是碰撞的三軸合成加速度曲線；圖5是基於傾角傳感器側翻預警算法流程圖；圖6是溫度報警算法流程圖；圖7是壓力報警算法流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實例對本實用新型進行詳細的描述。如圖1所示，本實用新型提供的危險貨物運輸車輛動態監控預警裝置，包括GPS/ GPRS1、第一攝像頭2、第二攝像頭3、讀卡器4、三軸加速度傳感器5、顯示屏6、人工報警7、 蜂鳴報警8、溫/壓傳感器9、傾角傳感器10、SD卡存儲器11、含有微處理器的電子控制單元 E⑶12 ；微處理器內設置有碰撞、側翻、溫壓的預警模塊，預警模塊中有預警算法及閾值； 電子控制單元E⑶12分別控制連接上述各件。三軸加速度傳感器5檢測加速度信號並輸送給E⑶，且信號為3路模擬信號。三 軸加速度傳感器5的安裝要滿足以下幾點1、三軸加速度傳感器5應安裝在車身框架鋼板 上，儘量安裝在接近兩塊鋼板焊接的地方，以避免車輛在高速震動情況下引發誤報警。2、三 軸加速度傳感器5應固定方向和角度，並要確保有足夠的空間操作和重新復位傳感器。3、 三軸加速度傳感器5安裝位置應避開有液體溢出或有水直接噴濺的區域。傾角傳感器10檢測車輛質心的側傾角信號並輸送給ECU，且信號為1路模擬信號。 傾角傳感器10應水平固定在車輛質心位置，但由於車輛質心可能懸空，因此，傾角傳感器 10可與三軸加速度傳感器5固定在相近位置，水平放置。[0030]溫/壓傳感器9檢測貨物的溫度壓力信號並輸送給E⑶，且信號為2路模擬信號， 溫/壓傳感器安裝在容器(罐體)內。顯示屏6安裝在駕駛室內，便於駕駛員觀看的位置，顯示屏能實現兩個攝像頭視 頻的切換，能同時顯示報警信息。兩個攝像頭2、3，一個安裝在掛車前端，實現掛車的動態顯示及圖片採集，一個安 裝在駕駛室，實現駕駛室圖片採集；傾角可與三軸加速度傳感器5固定在相近位置，水平放置。上述E⑶的UART電路採用MAX232晶片進行電平轉換，接口使用DB9，其中2、3針 可接陀螺，7、8針預留，1針為陀螺儀等外設供電，可用跳線選擇5V或12V，5針為地。ECU中 還包括主控晶片LM3S^48，共有8路10位精度的數模轉換接口 ；還包括AT45DB161串行存 儲晶片，記錄汽車行駛數據，當有U盤插入系統USB接口時，數據自動寫入U盤，該晶片通過 SPI 口與主控晶片相連；還包括FMMCL64晶片，使用鐵電式存儲晶片FMMCL64記錄行駛過 程中的疑點數據，該晶片通過I2C接口與主控晶片相連。應用本實用新型進行預警控制的步驟如下1)設置一危險貨物運輸動態實時監控預警裝置，它包括加速度傳感器、傾角傳感 器、溫/壓力傳感器、攝像頭、顯示屏、GPS/GPRS、SD卡存儲器、讀卡器，和控制它們的含有微 處理器的電子控制單元，所述微處理器內設置有碰撞、側翻、溫壓的預警模塊，各預警模塊 中預置有預警算法及閾值；2)採集貨車車架的加速度信號、貨車車架的傾角信號、貨物的溫/壓力信號、駕駛 室和貨物的圖像信號，採集的信號都存儲到預警模塊；3)所述碰撞、側翻、溫壓的預警模塊將輸入信號與預設閾值進行比較，發出相應的 報警指令，並將異常信號及圖片進行存儲；4)報警信息在顯示屏顯示，並通過GPS/GPRS模塊發送至遠程監控中心；5)完成報警後，返回步驟2 ；6)駕駛員通過顯示屏實時監測貨物狀態和報警信息。步驟幻中，所述碰撞的識別過程如圖2所示，按以下步驟進行①設置採樣頻率；②採集X、Y、Z三個方向的加速度；③進行A/D轉換；[0045]④濾除小於2g的信號；⑤大於2g的信號按三軸向合成加速度碰撞報警算法進行計算，並與設定的閾值 進行比較，判斷是否發生碰撞；⑥不是碰撞返回②；⑦是碰撞，判斷碰撞類型；⑧進行預警。這裡，碰撞算法是借鑑了已知的氣囊雙向合成加速度算法，構造了三軸向合成加 速度碰撞報警算法。氣囊雙向合成加速度算法利用路面幹擾中雙向加速度信號的強相似相關性，突破 傳統算法只考慮水平方向加速度的限制，構造雙向加速度合成氣袋控制算法，算法的表達式如下
權利要求1.一種危險貨物運輸車輛動態監控預警裝置，其特徵在於它包括GPS/GPRS、攝像頭、 讀卡器、三軸加速度傳感器、顯示屏、人工報警、蜂鳴報警、溫/壓傳感器、傾角傳感器、SD卡 存儲器、含有微處理器的電子控制單元；所述電子控制單元分別控制連接上述各件；所述 微處理器內設置有碰撞、側翻、溫壓的預警模塊，預警模塊中預置有預警算法及閾值。
2.如權利要求1所述的危險貨物運輸車輛動態監控預警裝置，其特徵在於所述三軸 加速度傳感器檢測加速度信號並輸送給ECU，且信號為3路模擬信號。
3.如權利要求1後2所述的危險貨物運輸車輛動態監控預警裝置，其特徵在於所述 三軸加速度傳感器安裝在車身框架鋼板上，且避開有液體溢出或直接噴濺的區域；所述三 軸加速度傳感器有固定的方向和角度。
4.如權利要求1所述的危險貨物運輸車輛動態監控預警裝置，其特徵在於所述傾角 傳感器檢測車輛質心的側傾角信號並輸送給ECU，且信號為1路模擬信號。
5.如權利要求1或4所述的危險貨物運輸車輛動態監控預警裝置，其特徵在於所述 傾角傳感器水平固定在車輛質心位置，與碰撞傳感器固定在相近位置，水平放置。
6.如權利要求1所述的危險貨物運輸車輛動態監控預警裝置，其特徵在於所述溫/ 壓傳感器檢測貨物的溫度、壓力信號並輸送給E⑶，且信號為2路模擬信號。
7.如權利要求1或6所述的危險貨物運輸車輛動態監控預警裝置，其特徵在於所述 溫/壓傳感器安裝在容器內。
8.如權利要求1所述的危險貨物運輸車輛動態監控預警裝置，其特徵在於所述攝像 頭為兩個，一個安裝在掛車前端，另一個安裝在駕駛室，與三軸加速度傳感器固定在相近位 置，水平放置。
9.如權利要求1所述的危險貨物運輸車輛動態監控預警裝置，其特徵在於所述電子 控制單元採用MAX232晶片進行電平轉換，接口使用DB9 ；採用LM3S^48晶片進行數模轉 換；採用AT45DB161串行存儲晶片進行數據記錄；採用FMMCL64晶片進行行駛過程中的疑 點數據記錄，通過I2C接口與主控晶片相連。
專利摘要本實用新型涉及一種危險貨物運輸車輛動態監控預警裝置，它包括GPS/GPRS、攝像頭、讀卡器、三軸加速度傳感器、顯示屏、人工報警、蜂鳴報警、溫/壓傳感器、傾角傳感器、SD卡存儲器、含有微處理器的電子控制單元；所述電子控制單元分別控制連接上述各件；所述微處理器內設置有碰撞、側翻、溫壓的預警模塊，預警模塊中預置有預警算法及閾值。本實用新型能對碰撞、側翻、溫壓等實時進行監控，有利於行車安全及救援工作。
文檔編號G05B19/04GK201909965SQ20102066709
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者周煒, 李文亮, 李臣, 董軒 申請人:交通運輸部公路科學研究所