專利名稱：危險貨物運輸車輛動態(tài)監(jiān)控預(yù)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種車輛監(jiān)控裝置，尤其涉及一種實現(xiàn)對危險貨物運輸車輛動態(tài) 實時監(jiān)控的預(yù)警裝置。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，危險品不斷出現(xiàn)，道路危險貨物運輸?shù)姆N類、數(shù)量不斷增 加，貨物的危險性質(zhì)也越來越復(fù)雜。與生產(chǎn)、儲存環(huán)節(jié)一樣，危險貨物的運輸環(huán)節(jié)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(fā)生交通事故，與普通運輸車輛相比，不僅會造成人員和財產(chǎn)的 損失，而且由于危險貨物具有怕熱怕撞擊等特性，很有可能會引發(fā)泄露、爆炸等二次事故， 造成更大的危害和損失，甚至污染周邊的環(huán)境。目前危險貨物監(jiān)控裝置功能不夠完善，比如缺乏對駕駛員的監(jiān)控，只對車輛碰撞 進行報警，未對車輛側(cè)翻進行報警，只對貨物的泄漏進行報警，不能實現(xiàn)對貨物滑落、丟失 等的實時監(jiān)控，并且在碰撞、側(cè)翻等預(yù)警方法的抗干擾性、閾值等方面存在一些問題。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種能夠?qū)ξｋU貨物運輸過程中的駕駛 員、車輛、貨物同時進行動態(tài)監(jiān)控的預(yù)警裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案一種危險貨物運輸車輛動態(tài)監(jiān) 控預(yù)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(nèi)設(shè)置有碰撞、側(cè)翻、溫壓的預(yù)警模塊，預(yù)警 模塊中預(yù)置有預(yù)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，并避開有液體溢出或直接噴 濺的區(qū)域；所述傾角傳感器水平固定在車輛質(zhì)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(nèi)；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。所述電子控制單元采用MAX232芯片進行電平轉(zhuǎn)換；采用LM3S^48芯片進行數(shù)模 轉(zhuǎn)換；采用AT45DB161串行存儲芯片進行數(shù)據(jù)記錄；采用FMMCL64芯片進行行駛過程中的 疑點數(shù)據(jù)記錄。本實用新型采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本實用新型采用三軸加速度 傳感器進行合成碰撞報警，實現(xiàn)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(cè)面碰撞)進行判別。2、本實用新型基于傾角傳感器實現(xiàn)了車輛側(cè)翻的動態(tài)監(jiān)測，能夠 有效的進行側(cè)翻預(yù)警，與陀螺儀相比，降低了設(shè)備成本。3、本實用新型基于溫壓傳感器，對 貨物了溫壓值及變化率進行了監(jiān)測及預(yù)警。4、本實用新型包括有SD卡存儲器，可存儲異常 狀態(tài)信息及圖片信息。5、系統(tǒng)安裝了攝像頭和顯示屏，實現(xiàn)貨物的動態(tài)監(jiān)測，并通過攝像頭實現(xiàn)駕駛室內(nèi)和貨物的圖片采集。還能防止運輸過程中丟失貨物。6、危險化學(xué)品的道路運 輸應(yīng)當(dāng)配備具有該行營運執(zhí)照的司機，因此監(jiān)測系統(tǒng)中集成了 IC卡讀卡器接口，通過采集 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(xiàn)本地預(yù)警、衛(wèi)星 GPS定位、遠程GPRS通訊和遠程實時監(jiān)測，有利于行車安全及救援工作。

圖1是本實用新型的系統(tǒng)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是基于傾角傳感器側(cè)翻預(yù)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(jié)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(tài)監(jiān)控預(yù)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(nèi)設(shè)置有碰撞、側(cè)翻、溫壓的預(yù)警模塊，預(yù)警模塊中有預(yù)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檢測加速度信號并輸送給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(yīng)安裝在車身框架鋼板 上，盡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(fā)誤報警。2、三 軸加速度傳感器5應(yīng)固定方向和角度，并要確保有足夠的空間操作和重新復(fù)位傳感器。3、 三軸加速度傳感器5安裝位置應(yīng)避開有液體溢出或有水直接噴濺的區(qū)域。傾角傳感器10檢測車輛質(zhì)心的側(cè)傾角信號并輸送給ECU，且信號為1路模擬信號。 傾角傳感器10應(yīng)水平固定在車輛質(zhì)心位置，但由于車輛質(zhì)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并輸送給E⑶，且信號為2路模擬信號， 溫/壓傳感器安裝在容器(罐體)內(nèi)。顯示屏6安裝在駕駛室內(nèi)，便于駕駛員觀看的位置，顯示屏能實現(xiàn)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(xiàn)掛車的動態(tài)顯示及圖片采集，一個安 裝在駕駛室，實現(xiàn)駕駛室圖片采集；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電路采用MAX232芯片進行電平轉(zhuǎn)換，接口使用DB9，其中2、3針 可接陀螺，7、8針預(yù)留，1針為陀螺儀等外設(shè)供電，可用跳線選擇5V或12V，5針為地。ECU中 還包括主控芯片LM3S^48，共有8路10位精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換接口 ；還包括AT45DB161串行存 儲芯片，記錄汽車行駛數(shù)據(jù)，當(dāng)有U盤插入系統(tǒng)USB接口時，數(shù)據(jù)自動寫入U盤，該芯片通過 SPI 口與主控芯片相連；還包括FMMCL64芯片，使用鐵電式存儲芯片F(xiàn)MMCL64記錄行駛過 程中的疑點數(shù)據(jù)，該芯片通過I2C接口與主控芯片相連。應(yīng)用本實用新型進行預(yù)警控制的步驟如下1)設(shè)置一危險貨物運輸動態(tài)實時監(jiān)控預(yù)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(nèi)設(shè)置有碰撞、側(cè)翻、溫壓的預(yù)警模塊，各預(yù)警模塊 中預(yù)置有預(yù)警算法及閾值；2)采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，采集的信號都存儲到預(yù)警模塊；3)所述碰撞、側(cè)翻、溫壓的預(yù)警模塊將輸入信號與預(yù)設(shè)閾值進行比較，發(fā)出相應(yīng)的 報警指令，并將異常信號及圖片進行存儲；4)報警信息在顯示屏顯示，并通過GPS/GPRS模塊發(fā)送至遠程監(jiān)控中心；5)完成報警后，返回步驟2 ；6)駕駛員通過顯示屏實時監(jiān)測貨物狀態(tài)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(shè)置采樣頻率；②采集X、Y、Z三個方向的加速度；③進行A/D轉(zhuǎn)換；[0045]④濾除小于2g的信號；⑤大于2g的信號按三軸向合成加速度碰撞報警算法進行計算，并與設(shè)定的閾值 進行比較，判斷是否發(fā)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(yù)警。這里，碰撞算法是借鑒了已知的氣囊雙向合成加速度算法，構(gòu)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干擾中雙向加速度信號的強相似相關(guān)性，突破 傳統(tǒng)算法只考慮水平方向加速度的限制，構(gòu)造雙向加速度合成氣袋控制算法，算法的表達式如下
權(quán)利要求1.一種危險貨物運輸車輛動態(tài)監(jiān)控預(yù)警裝置，其特征在于它包括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(nèi)設(shè)置有碰撞、側(cè)翻、溫壓的預(yù)警模塊，預(yù)警模塊中預(yù)置有預(yù)警算法及閾值。
2.如權(quán)利要求1所述的危險貨物運輸車輛動態(tài)監(jiān)控預(yù)警裝置，其特征在于所述三軸 加速度傳感器檢測加速度信號并輸送給ECU，且信號為3路模擬信號。
3.如權(quán)利要求1后2所述的危險貨物運輸車輛動態(tài)監(jiān)控預(yù)警裝置，其特征在于所述 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(qū)域；所述三 軸加速度傳感器有固定的方向和角度。
4.如權(quán)利要求1所述的危險貨物運輸車輛動態(tài)監(jiān)控預(yù)警裝置，其特征在于所述傾角 傳感器檢測車輛質(zhì)心的側(cè)傾角信號并輸送給ECU，且信號為1路模擬信號。
5.如權(quán)利要求1或4所述的危險貨物運輸車輛動態(tài)監(jiān)控預(yù)警裝置，其特征在于所述 傾角傳感器水平固定在車輛質(zhì)心位置，與碰撞傳感器固定在相近位置，水平放置。
6.如權(quán)利要求1所述的危險貨物運輸車輛動態(tài)監(jiān)控預(yù)警裝置，其特征在于所述溫/ 壓傳感器檢測貨物的溫度、壓力信號并輸送給E⑶，且信號為2路模擬信號。
7.如權(quán)利要求1或6所述的危險貨物運輸車輛動態(tài)監(jiān)控預(yù)警裝置，其特征在于所述 溫/壓傳感器安裝在容器內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的危險貨物運輸車輛動態(tài)監(jiān)控預(yù)警裝置，其特征在于所述攝像 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(quán)利要求1所述的危險貨物運輸車輛動態(tài)監(jiān)控預(yù)警裝置，其特征在于所述電子 控制單元采用MAX232芯片進行電平轉(zhuǎn)換，接口使用DB9 ；采用LM3S^48芯片進行數(shù)模轉(zhuǎn) 換；采用AT45DB161串行存儲芯片進行數(shù)據(jù)記錄；采用FMMCL64芯片進行行駛過程中的疑 點數(shù)據(jù)記錄，通過I2C接口與主控芯片相連。
專利摘要本實用新型涉及一種危險貨物運輸車輛動態(tài)監(jiān)控預(yù)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(nèi)設(shè)置有碰撞、側(cè)翻、溫壓的預(yù)警模塊，預(yù)警模塊中預(yù)置有預(yù)警算法及閾值。本實用新型能對碰撞、側(cè)翻、溫壓等實時進行監(jiān)控，有利于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(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者周煒, 李文亮, 李臣, 董軒 申請人:交通運輸部公路科學(xué)研究所