本實(shí)用新型涉及車(chē)輛監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車(chē)輛振動(dòng)能量收集及車(chē)況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，能量收集技術(shù)發(fā)展迅速，存在多種不同的能量收集技術(shù)可以將環(huán)境中的能量轉(zhuǎn)換為電能。能量收集技術(shù)的發(fā)展與其應(yīng)用環(huán)境和能量供給方式密切相關(guān)，不同能量收集技術(shù)的供能水平也參差不齊。

光電能量轉(zhuǎn)化是其中最成熟的技術(shù)之一，通過(guò)陽(yáng)光照射到光電材料上，最高可以達(dá)到20％的轉(zhuǎn)換效率，產(chǎn)生數(shù)uW至kW量級(jí)的電能輸出，應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、衛(wèi)星、照明和加熱器等，但這種轉(zhuǎn)化受到光照條件的限制。

結(jié)合汽車(chē)在行駛過(guò)程中，振動(dòng)無(wú)法避免，當(dāng)車(chē)輛自身出現(xiàn)劇烈的振動(dòng)時(shí)，一方面可能是車(chē)輛在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中自身故障而產(chǎn)生振動(dòng)，另一方面是由于路面的不平整引起車(chē)輛的振動(dòng)。上述兩種振動(dòng)都無(wú)法避免，對(duì)于振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械能會(huì)直接浪費(fèi)，同時(shí)根據(jù)車(chē)輛振動(dòng)信號(hào)的變化規(guī)律可以監(jiān)測(cè)車(chē)輛是否出現(xiàn)了故障。為此，需要開(kāi)發(fā)一種車(chē)輛振動(dòng)能量收集及車(chē)況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種車(chē)輛振動(dòng)能量收集及車(chē)況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：提供了一種車(chē)輛振動(dòng)能量收集及車(chē)況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括能量收集模塊、信號(hào)采集模塊、信號(hào)發(fā)射模塊、后臺(tái)監(jiān)控模塊和報(bào)警模塊，所述信號(hào)采集模塊、信號(hào)發(fā)射模塊和后臺(tái)監(jiān)控模塊順次連接，所述報(bào)警模塊與所述后臺(tái)監(jiān)控模塊連接。

其中，所述能量收集模塊設(shè)置在車(chē)輛的減振機(jī)構(gòu)處，用于將車(chē)輛行駛過(guò)程中的振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并進(jìn)行存儲(chǔ)；所述信號(hào)采集模塊設(shè)置在車(chē)輛的減振機(jī)構(gòu)處，用于采集車(chē)輛在行駛過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)；所述信號(hào)發(fā)射模塊用于將所述信號(hào)采集模塊采集的振動(dòng)信號(hào)發(fā)送至所述后臺(tái)監(jiān)控模塊；所述后臺(tái)監(jiān)控模塊用于根據(jù)所述信號(hào)采集模塊采集的振動(dòng)信號(hào)分析車(chē)況，并在車(chē)況出現(xiàn)異常時(shí)控制所述報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信息。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型的一種車(chē)輛振動(dòng)能量收集及車(chē)況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提供所述能量收集模塊把車(chē)輛運(yùn)行中的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能并加以?xún)?chǔ)存利用，同時(shí)對(duì)車(chē)輛的振動(dòng)信息進(jìn)行采集，并根據(jù)振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)車(chē)輛的狀況，在車(chē)輛出現(xiàn)機(jī)械異常時(shí)及時(shí)提醒駕駛員，能起到發(fā)電儲(chǔ)能利用和車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控的雙重作用。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的一種車(chē)輛振動(dòng)能量收集及車(chē)況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

如圖1所示，一種車(chē)輛振動(dòng)能量收集及車(chē)況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括能量收集模塊、信號(hào)采集模塊、信號(hào)發(fā)射模塊、后臺(tái)監(jiān)控模塊和報(bào)警模塊，所述信號(hào)采集模塊、信號(hào)發(fā)射模塊和后臺(tái)監(jiān)控模塊順次連接，所述報(bào)警模塊與所述后臺(tái)監(jiān)控模塊連接。

其中，所述能量收集模塊設(shè)置在車(chē)輛的減振機(jī)構(gòu)處，用于將車(chē)輛行駛過(guò)程中的振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并進(jìn)行存儲(chǔ)；所述信號(hào)采集模塊設(shè)置在車(chē)輛的減振機(jī)構(gòu)處，用于采集車(chē)輛在行駛過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)；所述信號(hào)發(fā)射模塊用于將所述信號(hào)采集模塊采集的振動(dòng)信號(hào)發(fā)送至所述后臺(tái)監(jiān)控模塊；所述后臺(tái)監(jiān)控模塊用于根據(jù)所述信號(hào)采集模塊采集的振動(dòng)信號(hào)分析車(chē)況，并在車(chē)況出現(xiàn)異常時(shí)控制所述報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信息。

本實(shí)施例中，所述能量收集模塊包括壓電發(fā)電單元、電能轉(zhuǎn)換單元和儲(chǔ)能單元，所述壓電發(fā)電單元、電能轉(zhuǎn)換單元和儲(chǔ)能單元順次連接，所述電能轉(zhuǎn)換單元和儲(chǔ)能單元還分別與車(chē)輛用電負(fù)載連接。

所述壓電發(fā)電單元用于將車(chē)輛行駛過(guò)程中的振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為交流電；所述電能轉(zhuǎn)換單元用于將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，并為車(chē)輛用電負(fù)載供電和/ 或存儲(chǔ)至所述儲(chǔ)能單元；所述儲(chǔ)能單元用于對(duì)直流電進(jìn)行存儲(chǔ)，還用于為車(chē)輛用電負(fù)載連接供電。

通過(guò)壓電發(fā)電單元可以將車(chē)輛行駛過(guò)程中振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能并存儲(chǔ)，提高了能量的利用率，綠色低碳，節(jié)能環(huán)保，非常適合大面積推廣使用。

優(yōu)選地，所述壓電發(fā)電單元包括多個(gè)壓電發(fā)電片，多個(gè)所述壓電發(fā)電片疊置，且多個(gè)所述壓電發(fā)電片順次串聯(lián)，所述壓電發(fā)電片采用無(wú)機(jī)壓電材料、有機(jī)壓電材料和/或者復(fù)合壓電材料。壓電轉(zhuǎn)換是壓電材料在外力作用下產(chǎn)生電荷，當(dāng)所生成的電荷量較大時(shí)，可用來(lái)構(gòu)造微型發(fā)電裝置或直接為電子元器件提供能源供應(yīng)。壓電材料的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不發(fā)熱、無(wú)電磁干擾、易于加工制作和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的小型化、集成化等，尤其適用于各類(lèi)傳感和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述后臺(tái)監(jiān)控模塊還與所述儲(chǔ)能單元連接，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述儲(chǔ)能單元的電量并顯示。通過(guò)上述方式可以對(duì)所述能量收集模塊中的電量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，便于駕駛員隨時(shí)了解能量收集模塊中的電量狀況。

本實(shí)施例中，所述信號(hào)采集模塊包括信號(hào)采集單元、信號(hào)處理單元和信號(hào)轉(zhuǎn)換單元，所述信號(hào)采集單元、信號(hào)處理單元和信號(hào)轉(zhuǎn)換單元順次串聯(lián)。

所述信號(hào)采集單元用于采集車(chē)輛行駛過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)；所述信號(hào)處理單元用于對(duì)所述信號(hào)采集單元采集的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波和電氣隔離處理；所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元用于將經(jīng)過(guò)濾波和電氣隔離處理后的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理；其中，振動(dòng)信號(hào)包括車(chē)輛的振動(dòng)幅度和振動(dòng)的頻率。

通過(guò)所述信號(hào)采集模塊可以準(zhǔn)確地對(duì)車(chē)輛行駛過(guò)程中的振動(dòng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波和電氣隔離處理，提高信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定性，保證了后續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性；通過(guò)所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元對(duì)經(jīng)過(guò)濾波和電氣隔離處理后的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，可以得到所述后臺(tái)監(jiān)控模塊能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送至所述后臺(tái)監(jiān)控模塊，方便所述后臺(tái)監(jiān)控模塊根據(jù)采集的振動(dòng)信號(hào)分析車(chē)輛的狀況。

優(yōu)選地，所述信號(hào)發(fā)射模塊采用無(wú)線射頻網(wǎng)絡(luò)、Z i gBee網(wǎng)絡(luò)和/或有線網(wǎng)絡(luò)將所述信號(hào)采集模塊采集的振動(dòng)信號(hào)發(fā)送至所述后臺(tái)監(jiān)控模塊。

本實(shí)施例中，所述后臺(tái)監(jiān)控模塊包括比對(duì)單元和控制單元；所述比對(duì)單元與所述控制單元連接，所述控制單元與所述報(bào)警模塊電連接。

所述比對(duì)單元模塊用于將所述信號(hào)采集模塊輸出的振動(dòng)信號(hào)與預(yù)先存儲(chǔ)的該車(chē)輛正常行駛時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，并將比對(duì)結(jié)果發(fā)送至所述控制單元；所述控制單元用于判斷所述振動(dòng)信號(hào)與所述標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)信號(hào)中的任一項(xiàng)參數(shù)對(duì)應(yīng)的差值是否超過(guò)設(shè)定的對(duì)應(yīng)偏差閾值，如果是，則控制所述報(bào)警模塊發(fā)出預(yù)警信息并在預(yù)警信息的持續(xù)時(shí)間是否大于設(shè)定時(shí)間閾值，控制所述報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信息。

通過(guò)所述后臺(tái)監(jiān)控模塊可以對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，準(zhǔn)確地排除由于道路不平整而引起的行駛中車(chē)輛的振動(dòng)，并判斷車(chē)輛由于自身機(jī)械故障而引起的振動(dòng)異常，從而及時(shí)提醒駕駛員，大大降低了由于車(chē)輛機(jī)械故障時(shí)未及時(shí)采取措施而造成人員傷亡。

通常來(lái)講，車(chē)輛在經(jīng)過(guò)不平整的路面時(shí)，會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)異常，但是這種異常不會(huì)持續(xù)很久，并且沒(méi)有規(guī)律性，一旦車(chē)輛行駛至平整路面時(shí)，振動(dòng)信號(hào)的異常會(huì)及時(shí)消失，而如果車(chē)輛出現(xiàn)機(jī)械故障時(shí)，振動(dòng)信號(hào)的異常會(huì)持續(xù)出現(xiàn)，并且有一定的規(guī)定性，這種情況下，振動(dòng)信號(hào)的異常即使在平整的路面也不糊會(huì)消失，因此可以通過(guò)上述方式初步判斷車(chē)輛的振動(dòng)信號(hào)異常是車(chē)輛本身的機(jī)械故障還是路面狀況不良引起的。

優(yōu)選的，還可以通過(guò)采集隨后車(chē)輛的信號(hào)來(lái)進(jìn)一步判斷前行車(chē)輛的振動(dòng)信號(hào)異常是車(chē)輛本身的機(jī)械故障還是路面狀況不良而引起。比如，采集隨后車(chē)輛的振動(dòng)信號(hào)，如果隨后車(chē)輛在相同的位置均出現(xiàn)振動(dòng)異常，則可以判斷該振動(dòng)信號(hào)的異常是由于路面出現(xiàn)狀況而引起，并將報(bào)警信號(hào)發(fā)送至路政部門(mén)，如果隨后車(chē)輛中，有部分車(chē)輛的振動(dòng)信號(hào)正常，則可以證明前行車(chē)輛的振動(dòng)信號(hào)異常是由于自身的機(jī)械故障而引起，此時(shí)，向?qū)?yīng)車(chē)輛的駕駛員再次發(fā)送報(bào)警信息，并提升報(bào)警信號(hào)強(qiáng)度，以警示駕駛員車(chē)輛出現(xiàn)故障。

本實(shí)用新型的一種車(chē)輛振動(dòng)能量收集及車(chē)況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提供所述能量收集模塊把車(chē)輛運(yùn)行中的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能并加以?xún)?chǔ)存利用，同時(shí)對(duì)車(chē)輛的振動(dòng)信息進(jìn)行采集，并根據(jù)振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)車(chē)輛的狀況，在車(chē)輛出現(xiàn)機(jī)械異常時(shí)及時(shí)提醒駕駛員，能起到發(fā)電儲(chǔ)能利用和車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控的雙重作用。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。