CN105253060A - 车载涉水深度检测和预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车载涉水深度检测和预警装置，包括水位高度信息采集模块、控制模块、车速检测模块、显示模块以及评估预警模块，其中控制模块作为核心模块用于控制水位高度信息采集模块、车速检测模块、评估预警模块、显示模块的运行，评估预警模块对水位高度数据采集模块采集的数据进行处理和分析，界定出水位高度以及判断是否需要进行危险警示。本发明的车载涉水深度检测和预警装置，可实现对车辆涉水深度高度信息的采集，对车辆安全行驶时的路面水位高度进行预警。

Description

车载涉水深度检测和预警装置

技术领域

本发明涉及车辆安全行驶监测技术领域，具体而言涉及一种车载涉水深度检测和预警装置。

背景技术

车载检测装置是为了向驾驶员提供车辆行驶信息，以保证机动车安全行驶的辅助设备。在机动车安全领域中，车载设备作为重要的安全保障措施，其功能被不断完善加强。在目前车载设备及检测仪器越来越线先进的情况下，车辆行驶期间的各种技术指标都可以被实时监控，但是对于一些特殊状况下(自然灾害或特殊路况)车辆的安全保障措施并不完善，例如车辆安全涉水深度检测的问题。近年来，由于暴雨等极端天气的影响，全国各地许多城市都发生了城市内涝的现象，也导致了许多问题。由于机动车驾驶员对路面水位的估计不足而使车辆被淹的状况时有发生。因此，构建一个车载涉水深度检测和预警系统是亟有必要的。

目前国内外对于车载涉水深度检测并没有一套有效的方法，主要还是通过教育驾驶员通过观察路面的参照物来判断车辆是否涉水过深，这种主观的方法普适性和精确性都较差，不利于车辆安全。因此，设计一种能够快速精确反应当前车辆涉水深度且造价成本低的车载涉水深度检测技术对于车辆在恶劣环境下安全行驶有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种车载涉水深度检测和预警装置，基于激光距离检测装置实现对路面水位高度信息的采集，通过分析路面水面高度，得到车辆涉水深度及水面与车底的距离，对车载涉水深度进行预警。

本发明的另一目的在于，提供一种利用所述装置实现的车载涉水深度检测和预警方法。

本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。

为达成上述目的，本发明提出一种车载涉水深度检测和预警装置，包括水位高度信息采集模块、控制模块、车速检测模块、显示模块以及评估预警模块，其中控制模块作为核心模块用于控制水位高度信息采集模块、车速检测模块、评估预警模块、显示模块的运行，评估预警模块对水位高度数据采集模块采集的数据进行处理和分析，界定出水位高度以及判断是否需要进行危险警示，并通过显示模块显示信息，其中：

水位高度信息采集模块安装在车头和车位的车辆底盘上，用于检测车辆行驶过程中水面与车底的距离数据以及车辆涉水深度信息，并将监测到的高度信息通过控制模块在车内显示模块上显示；

车速检测模块用以检测车辆的行驶速度，将车速信息传输至评估预警模块分析，并通过显示模块将实时的车速传达给驾驶员；

评估预警模块用以根据所述采集得到路面水位高度信息进行评估和分析，根据车辆安全行驶的要求界定车辆涉水深度等级，按对应等级对车辆行驶速度要求及线路进行相应措施，并在控制模块的控制下通过显示模块显示预警信息及相应措施，从而对涉水深度进行评估与预警；

显示模块作为监测预警装置中的对外显示模块安装在车内，在控制模块的控制下显示水位高度信息采集模块、车速检测模块和评估预警模块所得到的信息(传递车速、车辆涉水深度和预警等级等信息)，实现汽车驾驶员对车辆行驶状况的把控。

进一步的例子中，所述控制模块采用单片机实现。所述控制模块采用单片机实现；所述水位高度信息采集模块采用激光距离检测装置；所述显示模块采用LED显示屏实现；所述车速检测模块采用选车速传感器实现；所述评估预警模块以程序的形式存储在控制模块的单片机内并可由单片机进行调用执行。

进一步的例子中，所述的水位高度信息采集模采用激光距离检测装置，分别安装在车头和车尾的车辆底盘上，便于检测车辆行驶过程中水面距车底的距离，并根据设置的初始高度计算水面的高度及车辆的涉水深度。检测到的信息将在控制模块的控制下载显示模块中显示。

进一步的例子中，车载涉水深度检测和预警装置还包括一与控制模块连接的计算机处理装置，该计算机处理装置包括接口单元、操作面板和指示单元，其中：

所述的控制模块通过该接口单元提供的USB接口与计算机处理装置连接，实现计算机处理装置与控制模块之间的通信；

操作面板以触控式显示屏实现，用以实现控制模块装置的数据清理、重新启动以及对所述水位高度数据采集模块的调试操作指令；

指示单元用以监控上述水位高度信息采集模块、显示模块、评估预警模块以及车速检测模块的工作状况，例如水位高度信息采集模块传感器是否工作正常，显示模块信息显示是否正常等，并表征给用户，例如可通过指示灯或者文本框的形式显示工作状态。

进一步的实例中，所述计算机处理装置为一触控式平板计算机。

进一步的实例中，所述评估预警模块对检测到的路面水位高度数据的处理和分析包括以下过程：

步骤S01：在控制模块的控制下，读取车速检测装置所采集的相关数据信息；

步骤S02：在控制模块的控制下，读取位水位高度信息采集装置所采集的相关数据信息；

步骤S03：控制模块将数据信息进行AD转换，将车速信息、水位高度与车辆涉水深度信息在显示模块显示；

步骤S04：控制模块根据当前时钟信息提取实时水位高度数据，判断水面与车底距离，并开始准备预警分析；

步骤S05：控制模块控制使得评估预警模块对实时水位数据进行分析，界定车辆行驶时的涉水深度等级，并根据所得车底与水面距离信息，判断是否在预警范围之内；

步骤S06：如果涉水深度等级未达到预警等级，则返回步骤S01；如果涉水深度等级达到预警等级，则进行步骤S07；

步骤S07：控制模块启动预警指令，开启里面水位高度等级预警；

步骤S08：控制模块将预警模块判断的预警等级通过显示模块在车内显示，并点亮警示标志；

步骤S09：控制模块读取实时车速信息，并根据不同预警等级，将不同的应急备案措施提供给驾驶员；

步骤S10：控制模块根据读取的车速数据判断应急备案措施是否执行，如果是，则进入步骤11，否则返回步骤S08；

步骤S11：退出预警。

进一步的实例中，涉水深度预警等级按照对于车辆安全行驶时的最高路面水位来确定，将涉水深度等级按照水面与车底的距离值_α(单位cm)分为4个等级，其中：

①α>20涉水深度在安全范围内，不需要预警；

②10＜α≤20涉水深度预警等级为一级；

③5＜α≤10涉水深度预警等级为二级；

④0＜α≤5涉水深度预警等级为三级；

⑤α＝0涉水深度预警等级为四级；

其中，对应于不同的预警等级，所述的应急措施包括：

①当涉水深度预警等级为一级时，对驾驶员进行警示，车辆进行限速，车速小于60km/h；

②当涉水深度预警等级为二级时，对驾驶员进行警示，车辆进行限速，车速小于40km/h；

③当涉水深度预警等级为三级时，对驾驶员进行警示，车辆进行限速，车速小于20km/h；

④当涉水深度预警等级为四级时，对驾驶员进行警示，及时停车关闭发动机，驾驶员撤离；

由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于：

(1)操作方便，学习成本低。本发明实现了车辆涉水深度检测与预警的便携式开发，采用车内显示器对驾驶员发出警示信息以及警示后的应急措施，对于驾驶员来说易于理解，学习成本低。

(2)适用范围广。本发明以路面水位与车底的距离作为安全分析阀值，且每一个实施例都是作为一个独立的系统形式存在，可以在不同型号的车辆上安装，实现车辆涉水深度检测的功能，具有适用性范围广的特点。

(3)检测精度高。本发明采取的是激光距离检测装置，相对于其他检测方法精确度更高，且可以根据车辆的实际情况设置检测器置放的位置，提高安全检测的精度。

应当理解，所述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的所述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1为本发明一实施例车载涉水深度检测和预警装置的结构原理图。

图2为本发明另一实施例车载涉水深度检测和预警装置的结构原理图。

图3为图1实施例中车载涉水深度检测和预警装置的实现流程示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

图1所示为本发明一实施例的车载涉水深度检测和预警装置的结构原理图，其中，一种车载涉水深度检测和预警装置100，包括水位高度信息采集模块1、控制模块2、车速检测模块3、评估预警模块4以及显示模块5，控制模块2分别与水位高度信息采集模块1、车速检测模块3、评估预警模块4以及显示模块5连接，该控制模块2作为核心模块用于控制上述模块的功能实现。

如图1所示，在整个方案实现中，控制模块2作为监测预警装置的核心模块，一方面用以控制和连接显示模块5、水位高度信息采集模块1、车速检测模块3、评估预警模块4，另一方面用以和外界计算机等其它设备连接，以实现装置和其它设备之间的通信。评估预警模块4对水位高度数据采集模块采集1采集的数据进行处理和分析，界定出水位高度以及判断是否需要进行危险警示，并通过显示模块5将危险预警信号发送至驾驶室。

水位高度信息采集模块1安装在车头和车位的车辆底盘上，用于检测车辆行驶过程中水面与车底的距离数据以及车辆涉水深度信息，并将监测到的水位高度信息通过控制模块在车内显示模块5上显示。

车速检测模块用以检测车辆的行驶速度，将车速信息传输至评估预警模块分析，并通过显示模块将实时的车速传达给驾驶员；

车速检测模3用以检测车辆的行驶速度，将车速信息传输至评估预警模块4分析，并通过显示模块5将实时的车速传达给驾驶员。

评估预警模块4用以根据前采集得到路面水位高度信息进行评估和分析，根据车辆安全行驶的要求界定车辆涉水深度等级，按对应等级对车辆行驶速度要求及线路进行相应措施，并在控制模块的控制下通过显示模块5显示预警信息及相应措施，从而对涉水深度进行评估与预警；

显示模块5作为监测预警装置中的对外显示模块安装在车内，在控制模块2的控制下显示水位高度信息采集模块1、车速检测模块3和评估预警模块4所得到的信息(传递车速、车辆涉水深度和预警等级等信息)，实现汽车驾驶员对车辆行驶状况的把控。

在一些具体的实例中，水位高度信息采集模块1用以对装置100所处位置的水面与车辆底盘距离信息的提取，水位高度信息采集模块1在控制模块2的控制下工作，根据设置的初始高度计算水面的高度及车辆的涉水深度，并将监测信息显示在显示模块5中。

作为优选的实施方式，所述控制模块2采用单片机实现。所述水位高度信息采集模块1采用传感器实现，优选激光距离检测装置。所述车速检测模3采用传感器实现，优选车速传感器。所述评估预警模块4以程序的形式存储在控制模块的单片机内并可由单片机进行调用执行。所述显示模块5采用LED显示屏实现。

评估预警模块4用以根据前采集得到路面水位高度信息进行评估和分析，根据车辆安全行驶的要求界定车辆涉水深度等级，按对应等级对车辆行驶速度要求及线路进行相应措施，并在控制模块的控制下通过显示模块5显示预警信息及相应措施，从而对涉水深度进行评估与预警。

显示模块5作为监测预警装置中的对外显示模块安装在车内，在控制模块2的控制下显示水位高度信息采集模块1、车速检测模块3和评估预警模块4所得到的信息(传递车速、车辆涉水深度和预警等级等信息)，将车辆行驶状况及时表征反馈给驾驶员，实现汽车驾驶员对车辆行驶状况的把控。

本实施例的装置100可以作为一个独立的系统形式存在，可以在不同型号的车辆上安装，其优点是适用性强，可以安装在不同的车辆上使用。

如图2所示为本发明另一实施例车载涉水深度检测和预警装置的结构原理图，其中，本实施例的装置200中包括上述图1实施例所述的各部件、组件或其他组合(本实施例中，与图1实施例功能、形状、位置均相同的部分采用同一标号)，本实施例的装置200还包括一与控制模块连接的微型计算机处理装置6，该计算机处理装置6包括接口单元10、操作面板11和指示单元12。

控制模块2通过接口单元10提供的USB接口与计算机处理装置6连接，实现计算机处理装置6与控制模块2之间的通信。

操作面板11以触控式显示屏实现，用以实现控制模块装置的数据清理、重新启动以及对所述水位高度信息采集模块1的调试等操作指令；

指示单元12用以监控水位高度信息采集模块1、车速检测模3、评估预警模块4以及显示模块5的工作状况，例如水位高度信息采集模块传感器是否工作正常，显示模块信息显示是否正常等，并表征给用户，例如可通过指示灯或者文本框的形式显示工作状态。

作为可选的实施方式，计算机处理装置10为一触控式平板计算机。

结合图1、图2以及图3所示，所述评估预警模块对检测到的路面水位高度数据的处理和分析包括以下过程：

步骤S01：在控制模块的控制下，读取车速检测装置所采集的相关数据信息；

步骤S02：在控制模块的控制下，读取位水位高度信息采集装置所采集的相关数据信息；

步骤S03：控制模块将数据信息进行AD转换，将车速信息、水位高度与车辆涉水深度信息在显示模块显示；

步骤S04：控制模块根据当前时钟信息提取实时水位高度数据，判断水面与车底距离，并开始准备预警分析；

步骤S05：控制模块控制使得评估预警模块对实时水位数据进行分析，界定车辆行驶时的涉水深度等级，并根据所得车底与水面距离信息，判断是否在预警范围之内；

步骤S06：如果涉水深度等级未达到预警等级，则返回步骤S01；如果涉水深度等级达到预警等级，则进行步骤S07；

步骤S07：控制模块启动预警指令，开启里面水位高度等级预警；

步骤S08：控制模块将预警模块判断的预警等级通过显示模块在车内显示，并点亮警示标志；

步骤S09：控制模块读取实时车速信息，并根据不同预警等级，将不同的应急备案措施提供给驾驶员；

步骤S10：控制模块根据读取的车速数据判断应急备案措施是否执行，如果是，则进入步骤11，否则返回步骤S08；

步骤S11：退出预警。

进一步的实例中，涉水深度预警等级按照对于车辆安全行驶时的最高路面水位来确定，将涉水深度等级按照水面与车底的距离值_α(单位cm)分为4个等级，其中：

①α>20涉水深度在安全范围内，不需要预警；

②10＜α≤20涉水深度预警等级为一级；

③5＜α≤10涉水深度预警等级为二级；

④0＜α≤5涉水深度预警等级为三级；

⑤α＝0涉水深度预警等级为四级；

其中，对应于不同的预警等级，所述的应急措施包括：

①当涉水深度预警等级为一级时，对驾驶员进行警示，提示车辆进行限速，车速小于60km/h；

②当涉水深度预警等级为二级时，对驾驶员进行警示，提示车辆进行限速，车速小于40km/h；

③当涉水深度预警等级为三级时，对驾驶员进行警示，提示车辆进行限速，车速小于20km/h；

④当涉水深度预警等级为四级时，对驾驶员进行警示，提示及时停车关闭发动机，驾驶员撤离；

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种车载涉水深度检测和预警装置，配置在车辆上，其特征在于，该装置包括水位高度信息采集模块、控制模块、车速检测模块、显示模块以及评估预警模块，其中控制模块作为核心模块用于控制水位高度信息采集模块、车速检测模块、评估预警模块、显示模块的运行，评估预警模块对水位高度数据采集模块采集的数据进行处理和分析，界定出水位高度以及判断是否需要进行危险警示，并通过显示模块显示信息，其中：

水位高度信息采集模块安装在车头和车尾的车辆底盘上，用于检测车辆行驶过程中水面与车底的距离数据以及车辆涉水深度信息，并将监测到的水位高度信息通过控制模块在车内显示模块上显示；

车速检测模块用以检测车辆的行驶速度，将车速信息传输至评估预警模块进行分析，并通过显示模块将实时的车速传达给驾驶员；

评估预警模块用以根据所述采集得到路面水位高度信息进行评估和分析，基于车辆安全行驶的要求界定车辆涉水深度等级，按对应等级对车辆行驶速度要求及线路进行相应措施，并在控制模块的控制下通过显示模块显示预警信息及相应措施，实现对涉水深度的评估与预警；

显示模块作为监测预警装置中的对外显示模块，安装在车内，在控制模块的控制下显示水位高度信息采集模块、车速检测模块和评估预警模块所得到的信息，包括车速、车辆涉水深度和预警等级信息，将车辆行驶状况表征反馈给汽车驾驶员对。

2.根据权利要求1所述的车载涉水深度检测和预警装置，其特征在于，所述控制模块采用单片机实现；所述水位高度信息采集模块采用激光距离检测装置；所述显示模块采用LED显示屏实现；所述车速检测模块采用选车载的车速传感器实现；所述评估预警模块以程序的形式存储在控制模块的单片机内并可由单片机进行调用执行。

3.根据权利要求2所述的车载涉水深度检测和预警装置，其特征在于，所述的水位高度信息采集模采用激光距离检测装置，分别安装在车头和车尾的车辆底盘上，用于检测车辆行驶过程中的水面距离车底的距离，并根据设置的初始高度计算水面的高度及车辆的涉水深度，检测到的信息将在控制模块的控制下载显示模块中显示。

4.根据权利要求1所述的车载涉水深度检测和预警装置，其特征在于，车载涉水深度检测和预警装置还包括一与控制模块连接的计算机处理装置，该计算机处理装置包括接口单元、操作面板和指示单元，其中：

所述的控制模块通过该接口单元提供的USB接口与计算机处理装置连接，实现计算机处理装置与控制模块之间的通信；

操作面板以触控式显示屏实现，用以实现控制模块装置的数据清理、重新启动以及对所述水位高度数据采集模块的调试操作指令；

指示单元用以监控上述水位高度信息采集模块、显示模块、评估预警模块以及车速检测模块的工作状况，并表征给用户。

5.根据权利要求4所述的车载涉水深度检测和预警装置，其特征在于，所述计算机处理装置为一触控式平板计算机。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的车载涉水深度检测和预警装置，其特征在于，所述评估预警模块对检测到的路面水位高度数据的处理和分析包括以下过程：

步骤S01：在控制模块的控制下，读取车速检测装置所采集的车速数据信息；

步骤S02：在控制模块的控制下，读取位水位高度信息采集装置所采集的涉水相关数据信息；

步骤S03：控制模块将数据信息进行AD转换，将车速信息、水位高度与车辆涉水深度信息在显示模块显示；

步骤S04：控制模块根据当前时钟信息提取实时水位高度数据，判断水面与车底距离，并开始准备预警分析；

步骤S05：控制模块控制使得评估预警模块对实时水位数据进行分析，界定车辆行驶时的涉水深度等级，并根据所得车底与水面距离信息，判断是否在预警范围之内；

步骤S06：如果涉水深度等级未达到预警等级，则返回步骤S01；如果涉水深度等级达到预警等级，则进行步骤S07；

步骤S07：控制模块启动预警指令，开启里面水位高度等级预警；

步骤S08：控制模块将预警模块判断的预警等级通过显示模块在车内显示，并点亮警示标志；

步骤S09：控制模块读取实时车速信息，并根据不同预警等级，将不同的应急备案措施提供给驾驶员；

步骤S10：控制模块根据读取的车速数据判断应急备案措施是否执行，如果是，则进入步骤11，否则返回步骤S08；

步骤S11：退出预警。

7.根据权利要求6所述的车载涉水深度检测和预警装置，其特征在于，所述涉水深度预警等级按照对于车辆安全行驶时的最高路面水位来确定，将涉水深度等级按照水面与车底的距离值α分为4个等级，其中：

①α>20涉水深度在安全范围内，不需要预警；

②10＜α≤20涉水深度预警等级为一级；

③5＜α≤10涉水深度预警等级为二级；

④0＜α≤5涉水深度预警等级为三级；

⑤α＝0涉水深度预警等级为四级；

其中，对应于不同的预警等级，所述的应急措施包括：

①当涉水深度预警等级为一级时，对驾驶员进行警示，提示车辆限速，车速小于60km/h；

②当涉水深度预警等级为二级时，对驾驶员进行警示，提示车辆限速，车速小于40km/h；

③当涉水深度预警等级为三级时，对驾驶员进行警示，提示车辆限速，车速小于20km/h；

④当涉水深度预警等级为四级时，对驾驶员进行警示，提示及时停车关闭发动机，驾驶员撤离。

8.一种利用所述权利要求1所述的车载涉水深度检测和预警装置实现的路面水位高度检测和预警方法，其特征在于，该方法包括以下过程：

步骤S01：在控制模块的控制下，读取车速检测装置所采集的车速数据信息；

步骤S02：在控制模块的控制下，读取位水位高度信息采集装置所采集的涉水相关数据信息；

步骤S03：控制模块将数据信息进行AD转换，将车速信息、水位高度与车辆涉水深度信息在显示模块显示；

步骤S04：控制模块根据当前时钟信息提取实时水位高度数据，判断水面与车底距离，并开始准备预警分析；

步骤S05：控制模块控制使得评估预警模块对实时水位数据进行分析，界定车辆行驶时的涉水深度等级，并根据所得车底与水面距离信息，判断是否在预警范围之内；

步骤S06：如果涉水深度等级未达到预警等级，则返回步骤S01；如果涉水深度等级达到预警等级，则进行步骤S07；

步骤S07：控制模块启动预警指令，开启里面水位高度等级预警；

步骤S08：控制模块将预警模块判断的预警等级通过显示模块在车内显示，并点亮警示标志；

步骤S09：控制模块读取实时车速信息，并根据不同预警等级，将不同的应急备案措施提供给驾驶员；

步骤S10：控制模块根据读取的车速数据判断应急备案措施是否执行，如果是，则进入步骤11，否则返回步骤S08；

步骤S11：退出预警。

9.根据权利要求8所述的车载涉水深度检测和预警方法，其特征在于，该方法中，所述涉水深度预警等级按照对于车辆安全行驶时的最高路面水位来确定，将涉水深度等级按照水面与车底的距离值α分为4个等级，其中：

①α>20涉水深度在安全范围内，不需要预警；

②10＜α≤20涉水深度预警等级为一级；

③5＜α≤10涉水深度预警等级为二级；

④0＜α≤5涉水深度预警等级为三级；

⑤α＝0涉水深度预警等级为四级；

其中，对应于不同的预警等级，所述的应急措施包括：

①当涉水深度预警等级为一级时，对驾驶员进行警示，提示车辆限速，车速小于60km/h；

②当涉水深度预警等级为二级时，对驾驶员进行警示，提示车辆限速，车速小于40km/h；

③当涉水深度预警等级为三级时，对驾驶员进行警示，提示车辆限速，车速小于20km/h；

④当涉水深度预警等级为四级时，对驾驶员进行警示，提示及时停车关闭发动机，驾驶员撤离。