CN102708601B - 客运汽车无线超载监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆监测装置，具体为一种客运汽车无线超载监测装置，解决了现有客运汽车的超载监测装置结构复杂且实时性差的问题；包括第一单片机、探测装置、以及报警装置；还包括配置给流动检测车或执法人员的手持无线检测装置；所述探测装置包括固定于车门各级台阶底面的压力传感器，以及由分别固定于各级台阶两侧的红外发送器、红外接收器组成的对射式红外传感器；第一单片机的信号输出端与第一无线模块相连；手持无线检测装置包括第二单片机、与第二单片机的信号输出端相连的液晶显示器、以及与第二单片机信号输入端相连第二无线模块。本发明所述装置结构简单、设计巧妙；实时性好；可广泛适用于客运车辆的超载监测。

Description

客运汽车无线超载监测装置

技术领域

本发明涉及一种车辆监测装置，具体为一种能够自动检测、记录客运汽车在运行过程中是否存在超载现象并将信号无线传输给流动检测车/执法人员的无线超载监测装置。

背景技术

超限超载已经成为制约我国交通运输的主要问题之一，超限是指货物运输车辆装载质量超过公路本身对其的限值，关注点是公路能否正常使用，主要研究的是公路与汽车装载两者之间的关系；超载是指汽车装载的货物/乘客超过汽车本身的额定载重量/人数，对超载运输车辆的核定，特别关注的是汽车本身的性能以及由此而引发的行车安全性。车辆超限重量增加和其对路面的损害是呈现几何数增长，超限10％的车辆对道路的损坏会增加40％，一辆超限2倍的车辆对公路的损害相当于不超限车辆行使16次；一辆36吨的超限车辆对道路的毁坏相当于9600车重量为1.8吨的小汽车对道路的破坏程度。司机和车主超限运输每赢利1元钱，将会造成公路维护费用100元代价。客运车辆运输具有受气候、路况条件的影响较少，行驶机动灵活；交通道路四通八达，资金成本回收较快，车辆部件和道路设施更新快捷；可根据道路交通情况调整线路，方便旅客乘坐等特点。据统计，70%的道路安全事故是由于车辆超载引发的，50%的群死群伤性特大道路交通事故与超载也有直接关系。

目前在车辆超载检测方面主要有四种方法：⑴称重测量法（轴重/车重）：判断轴重是否超载/超标定载重；⑵偏移测量法：从车辆的底盘识别角度判别车辆类别，根据类别与车辆规定载重的关系，结合车辆称重的数据，自动判别车辆是否超载，此测量方法与气候、线路基础、车辆通过速度、车辆技术状态、设备本身的系统误差均有密切关系；⑶光电传感器测量法：通过光电传感器统计乘客人数或者通过摄像头实时记录车内乘客变化，配合报警电路、控制车辆启动系统、存储记录超载日志、实现远程交通安全监控；⑷复合测量法：通过辨识电路判定车辆运行和振动状态，利用加装在车辆钢板弹簧上的粘贴式应变传感器获取车辆钢板弹簧的载荷信息，融合倾角传感器测得的车辆运行路面坡度信息，最终获得车辆轴载、总载荷、车辆瞬态载荷、车辆静态载荷，如果车辆属于超载运行则将启动车载短消息终端以短消息形式发送至车辆超载监测管理平台。对于客运车辆而言，基于重量的称重测量法和偏移测量法由于乘客以及行李重量的差异其适用范围有限，而且执法人员检查时需车辆停靠，极大地浪费了时间，易引起交通堵塞；光电传感器测量法和复合测量法通过配合适当的传感器组合和测量识别算法容易实现较好的检测效果，但视频采集图像含有信息量较大，在计算乘客数量时必将经过图像压缩、图像传输、图像识别环节，这样部分无用信息会导致系统负载加大、时效性与成本性之间的权衡问题成为系统研发的关键环节，而且通过事后读取记录数据或者远程监控平台的监督方式制约了及时遏制交通违章、降低交通事故的响应速度。

发明内容

本发明为了解决现有客运汽车的超载监测装置结构复杂且实时性差的问题，提供了一种客运汽车无线超载监测装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：客运汽车无线超载监测装置，包括第一单片机、与第一单片机的信号输入端连接的探测装置、以及与第一单片机的控制端连接的报警装置；还包括配置给流动检测车或执法人员的手持无线检测装置；所述探测装置包括固定于车门各级台阶底面的压力传感器，以及由分别固定于各级台阶两侧的红外发送器、红外接收器组成的对射式红外传感器；第一单片机的信号输出端与第一无线模块相连；手持无线检测装置包括第二单片机、与第二单片机的信号输出端相连的液晶显示器、以及与第二单片机信号输入端相连第二无线模块。

工作时，当乘客上车踩踏第一级台阶时，第一单片机如同时接收到第一级台阶上压力传感器发出的压力信号和由分别固定于第一级台阶两侧的红外发送器、红外接收器组成的对射式红外传感器发出的红外通断信号则记录，……当乘客踩踏第N级台阶时，单片机如同时接收到第N级台阶上压力传感器发出的压力信号和由分别固定于第N级台阶两侧的红外发送器、红外接收器组成的对射式红外传感器发出的红外通断信号则记录；当满足“第一级到第N级台阶压力和红外通断信号均同时产生”的条件下单片机将记录为一位乘客上车。下车时，当满足“第N级到第一级台阶压力和红外通断信号均同时产生”的条件下单片机将记录为一位乘客下车；其他不符合判断条件的情况均不计数。第一单片机会随时对记录的数据计算，当第一单片机记录的乘客数量大于车辆准载乘客数量时，第一单片机控制报警装置报警以警示司机。手持无线检测装置配备给流动检测车或执法人员，当有客运车辆靠近流动检测车或执法人员时，第二无线模块发出请求信号，第一无线模块接收到请求信号后将第一单片机内的信息无线传输给第二无线模块，第二单片机将第二无线模块接收到的该车辆准载乘客数量、车辆现有乘客数量等信息在与第二单片机的信号输出端相连的液晶显示器上显示出来从而判断该车辆是否超载。

进一步地，所述探测装置还包括由分别固定于车厢内通道首尾两端部距车厢内地面30-40cm处的电磁波发送器、电磁波接收器组成且频率为2400-2483.5 MHz的电磁波检测器。为了防止由于乘客跨步幅度较大、体重较轻或者踩踏位置差异等原因导致未触发压力、红外组合探测系统，在车厢通道首尾两端距车厢内地面30-40cm处（即人体膝盖位置高度）设频率为2400-2483.5 MHz（避免乘客2G、3G手机发出的电磁波干扰）的电磁波检测器，其工作原理如下：因人体作为一种特殊的导体，对电磁波存在着吸收过程，而且不同组织结构对电磁波的吸收能力不同，电磁波发送器发出的电磁波因人体的吸收到达电磁波接收器时电磁波的强度减弱，从而通过检测电磁波的强度来间接获取车辆中乘客的人群密度情况。当乘客上车后通常先将通道两侧的座椅坐满，然后站在通道两侧靠近座椅处，最后站在通道中间。对第一单片机设定如下：设在车厢内首端的电磁波发送器间歇性发送强度为S1的电磁波测试信号；当车厢内通道未站乘客而座椅坐满时车辆尾端的电磁波接收器获得强度G1的电磁波信号，当车厢内满员状态（即座椅坐满，通道分布乘客，且总乘客数量等于车辆准载乘客数量）时电磁波接收器获得强度G2的电磁波信号（G2‹G1）。在车辆运行过程中，当接收到的电磁波强度为介于G2- G1之间时，第一单片机记录为“未超载”；当接收到电磁波强度为小于G2且连续3次，第一单片机记录为“超载”，第一单片机控制报警装置报警以警示司机。

更进一步地，所述第一单片机的电源端与锂电池充电芯片相连；设于车门各级台阶上的平面状压电材料，设于车厢内扶手上的半环状压电材料，设于车辆发动机、消声器和排气筒壳体上的热电材料均经超低静态电流电源芯片与锂电池充电芯片的输入端相连。这样第一单片机就可以通过回收车辆的如下能量进行充电，节能环保：1、乘客动能：通过设于车门各级台阶上的平面状压电材料和设于车厢内扶手上的半环状压电材料分别收集乘客上/下车踩踏台阶时产生的重力势能和在行驶过程中由于车辆颠簸乘客对扶手的扯拽压力能，平面状压电材料和半环状压电材料上有压力时内部会发生极化从而在两端表面间形成晶体表面电荷，即电流；得到的电流通过超低静态电流电源芯片输出稳定直流电压后经锂电池充电芯片为第一单片机充电。2、车体表面热能流动：在车辆发动机、消声器和排气筒壳体上加装热电芯片；车辆行驶过程中，发动机内在汽油燃烧时所产生高温气体和活塞机械摩擦等共同作用下会产生大量的热量并通过车辆壳体散发到空气中，此过程将产生热流过程，即温度梯度变化，固定于发动机壳体上的热电材料经超低静态电流电源芯片会将这部分热能转换为电能为第一单片机充电。同时，在车辆行驶过程中“加速-减速”、“行驶-停车”等过程均会使得消声器和排气筒的废气排出速度变化，导致其外壳温度变化，固定于消声器和排气筒壳体上的热电材料经超低静态电流电源芯片会将这部分热能转换为电能为第一单片机充电。所述超低静态电流电源芯片可直接从市场中购得，其实由一个低损耗、全波桥式整流器和一个高效率降压型转换器组成；工作时收集环境中的环境能量，然后将这种能量转换成良好调节的输出，从而为微控制器、传感器、数据转换器和无线传输组件等供电。

本发明所述装置结构简单、设计巧妙；采用无线传输方式使车辆不需要停车检查，提高了道路运行效率、执法效率，实现了客运车辆运行中监测从而规避了事后处罚问题，实时性好；有效降低由于超载导致的事故率，提高道路交通运输能效；解决了现有客运汽车的超载监测装置结构复杂且实时性差的问题，可广泛适用于客运车辆的超载监测。

附图说明

图1是本发明的连接示意图。

具体实施方式

一种客运汽车无线超载监测装置，包括第一单片机、与第一单片机的信号输入端连接的探测装置、以及与第一单片机的控制端连接的报警装置；还包括配置给流动检测车或执法人员的手持无线检测装置；所述探测装置包括固定于车门各级台阶底面的压力传感器，以及由分别固定于各级台阶两侧的红外发送器、红外接收器组成的对射式红外传感器；第一单片机的信号输出端与第一无线模块相连；手持无线检测装置包括第二单片机、与第二单片机的信号输出端相连的液晶显示器、以及与第二单片机信号输入端相连的第二无线模块。所述探测装置还包括由分别固定于车厢内通道首尾两端部距车厢内地面30-40cm处的电磁波反射器、电磁波接收器组成且频率为2400-2483.5 MHz的电磁波检测器。所述第一单片机的电源端与锂电池充电芯片相连；设于车门各级台阶上的平面状压电材料，设于车厢内扶手上的半环状压电材料，设于车辆发动机、消声器和排气筒壳体上的热电材料均经超低静态电流电源芯片与锂电池充电芯片的输入端相连。

具体实施时，所述第一单片机采用爱特梅尔（ATMEL）公司生产的ATmega48单片机；第二单片机采用爱特梅尔（ATMEL）公司生产的ATmega128L单片机；液晶显示器采用S95379型显示器；锂电池充电芯片采用凌特公司（Linear Technology Corporation）生产的LTC4054芯片，封装为SOT23-5；所述压力传感器采用YP-H1型压力传感器；对射式红外传感器采用E18-8MNK型对射式红外传感器；超低静态电流电源芯片采用LTC3588型超低静态电流电源芯片；第一无线模块、第二无线模块采用nRF24L01型无线模块；电磁波检测器采用频率为2.4GHz的CC2530型电磁波检测器。

Claims (2)

1.客运汽车无线超载监测装置，包括第一单片机、与第一单片机的信号输入端连接的探测装置、以及与第一单片机的控制端连接的报警装置；其特征在于：还包括配置给流动检测车或执法人员的手持无线检测装置；所述探测装置包括固定于车门各级台阶底面的压力传感器，以及由分别固定于各级台阶两侧的红外发送器、红外接收器组成的对射式红外传感器；第一单片机的信号输出端与第一无线模块相连；手持无线检测装置包括第二单片机、与第二单片机的信号输出端相连的液晶显示器、以及与第二单片机的信号输入端相连的第二无线模块；

所述探测装置还包括由分别固定于车厢内通道首尾两端部距车厢内地面30-40cm处的电磁波发送器、电磁波接收器组成且频率为2400-2483.5MHz的电磁波检测器；

对第一单片机设定如下：设在车厢内首端的电磁波发送器间歇性发送强度为S1的电磁波测试信号；当车厢内通道未站乘客而座椅坐满时车辆尾端的电磁波接收器获得强度G1的电磁波信号，当车厢内满员状态时电磁波接收器获得强度G2的电磁波信号，且G2＜G1；在车辆运行过程中，当接收到的电磁波强度为介于G2- G1之间时，第一单片机记录为“未超载”；当接收到电磁波强度为小于G2且连续3次，第一单片机记录为“超载”，第一单片机控制报警装置报警以警示司机；

所述第一单片机的电源端与锂电池充电芯片相连；设于车门各级台阶上的平面状压电材料，设于车厢内扶手上的半环状压电材料，设于车辆发动机、消声器和排气筒壳体上的热电材料均经超低静态电流电源芯片与锂电池充电芯片的输入端相连；

所述第一单片机采用爱特梅尔公司生产的ATmega48单片机；第二单片机采用爱特梅尔公司生产的ATmega128L单片机；液晶显示器采用S95379型显示器；锂电池充电芯片采用凌特公司生产的LTC4054芯片，封装为SOT23-5；所述压力传感器采用YP-H1型压力传感器；对射式红外传感器采用E18-8MNK型对射式红外传感器；超低静态电流电源芯片采用LTC3588型超低静态电流电源芯片；第一无线模块、第二无线模块采用nRF24L01型无线模块。

2.根据权利要求1所述的客运汽车无线超载监测装置，其特征在于：所述电磁波检测器采用频率为2.4GHz的CC2530型电磁波检测器。