CN109269790B - 基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统及其方法 - Google Patents

基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统，包括：所述中央处理器通过OBD接口与OBD系统通信连接，中央处理器从OBD系统采集车辆数据，其中，车辆数据至少包括车速和车辆的载重质量；中央处理器根据车速和车辆的载重质量信息判断车辆的刹车片是否到达安全临界点，如到达，则生成告警信息；所述预警模块与中央处理器连接，用于展示刹车片的使用状态，并且在刹车片达到安全临界点时，进行更换预警；所述远程监控中心，与中央处理器无线通信连接，用于对中央处理器的数据进行存储、查询处理；能够对车辆的刹车片按照车辆的实际的载货质量和车速进行实时监测，从而能够准确的判断更换刹车片的安全临界点。

Description

基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统及其方法
技术领域
本发明涉及车辆安全领域，尤其涉及一种基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统及其方法。
背景技术
随着社会经济的发展，汽车的保有量快速增加，在汽车行驶过程中，为了保证行驶的安全性，则必须对车辆的制动性能进行掌控，尤其是车辆的刹车片，由于刹车片磨损失灵导致的交通事故时有发生，尤其是一些载重汽车因为刹车片损坏导致的交通事故更为严重，现有技术中，对于刹车片的监管，一般是在车辆生产时，厂商给定一个安全行驶历程，当车辆的总的行驶历程达到这个里程数后，就去更换刹车片，但是，这种判断方式过于笼统，因为刹车片在不同载货质量的条件下，刹车片的磨损程度是不同的，按照传统的话，当车辆没有达到设定的里程数时则刹车片已经磨损，从而导致安全事故，目前还没有一种有效的手段对该技术问题加以解决。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统及其方法，能够对车辆的刹车片按照车辆的实际的载货质量和车速进行实时监测，从而能够准确的判断更换刹车片的安全临界点，确保车辆能够安全行驶，达到减少以及避免因刹车片损坏而发生交通事故。
本发明提供的一种基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统，包括中央处理器、OBD接口、预警模块以及远程监控中心；
所述中央处理器通过OBD接口与OBD系统通信连接，中央处理器从OBD系统采集车辆数据，其中，车辆数据至少包括车速和车辆的载重质量；中央处理器根据车速和车辆的载重质量信息判断车辆的刹车片是否到达安全临界点，如到达，则生成告警信息；
所述预警模块与中央处理器连接，用于展示刹车片的使用状态，并且在刹车片达到安全临界点时，进行更换预警；
所述远程监控中心，与中央处理器无线通信连接，用于对中央处理器的数据进行存储、查询处理。
进一步，中央处理器根据如下方法判断车辆的刹车片是否到达安全临界点：
ST1.获取车辆在额定载重质量M和标准行驶速度V下，车辆每次制动时的所消耗的能量E1i；
ST2.获取车辆在超载超速行驶时，车辆每次制动时所消耗的能量E2i；
ST3.计算车辆在超载超速条件下，刹车片磨损行驶的总里程数：
Figure BDA0001848031660000021
其中，△Si为车辆在超载超速条件下制动时所行驶的距离，i为第i次制动；
ST4.计算车辆在载货质量小于额定载重质量以及速度小于标准行驶速度V的条件下，车辆每次制动时所消耗的能量E3i以及刹车片磨损行驶的总里程数S2：
Figure BDA0001848031660000022
其中，△Sj为车辆在载货质量小于额定载重质量以及速度小于标准行驶速度V的条件下制动时所行驶的距离；j为第j次制动；
ST5.获取车辆在未进行制动时安全行驶的总里程数S3；
ST6.计算车辆的总行驶里程数S:S＝S1+S2+S3；
S7.将车辆的总行驶里程数S与车辆厂家所规定的刹车片安全行驶里程数相比较Sy，如果S≥Sy，则中央处理器判断当前刹车片到达安全临界点，并生成告警信息。
进一步，所述预警模块包括显示屏以及报警器，所述显示屏和报警器均与中央处理器连接。
进一步，还包括FLASH存储器，所述FLASH存储器与中央处理器连接，用于存储中央处理器的运行软件以及配置常量。
进一步，还包括键盘，所述键盘与中央处理器连接，用于参数设置以及功能选择。
进一步，所述远程监控中心包括数据库服务器、WEB服务器以及用户终端；
所述数据库服务器与中央处理器无线通信连接，所述数据库服务器与WEB服务器通信连接，所述WEB服务器与用户终端通信连接。
进一步，还包括用于获取车辆所在地理位置的定位模块，所述定位模块与中央处理器通信连接。
进一步，所述WEB服务器与中央处理器通过移动通信模块实现无线通信连接。
相应地，本发明还提供了一种基于物联网的车辆刹车片安全性监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
ST1.获取车辆在额定载重质量M和标准行驶速度V下，车辆每次制动时的所消耗的能量E1i；
ST2.获取车辆在超载超速行驶时，车辆每次制动时所消耗的能量E2i；
ST3.计算车辆在超载超速条件下，刹车片磨损行驶的总里程数：
Figure BDA0001848031660000031
其中，△Si为车辆在超载超速条件下制动时所行驶的距离，i为第i次制动；
ST4.计算车辆在载货质量小于额定载重质量以及速度小于标准行驶速度V的条件下，车辆每次制动时所消耗的能量E3i以及刹车片磨损行驶的总里程数S2：
Figure BDA0001848031660000032
其中，△Sj为车辆在载货质量小于额定载重质量以及速度小于标准行驶速度V的条件下制动时所行驶的距离；j为第j次制动；
ST5.获取车辆在未进行制动时安全行驶的总里程数S3；
ST6.计算车辆的总行驶里程数S:S＝S1+S2+S3；
S7.将车辆的总行驶里程数S与车辆厂家所规定的刹车片安全行驶里程数相比较Sy，如果S≥Sy，则中央处理器判断当前刹车片到达安全临界点，并生成告警信息。
进一步，步骤ST1和步骤ST2中，消耗的能量E1和消耗的能量E2均通过如下公式计算：
Figure BDA0001848031660000041
m为车辆的总质量，v1为车辆制动后结束时的速度，v0为车辆制动开始前的速度。
本发明的有益效果：通过本发明，能够对车辆的刹车片按照车辆的实际的载货质量和车速进行实时监测，从而能够准确的判断更换刹车片的安全临界点，确保车辆能够安全行驶，达到减少以及避免因刹车片损坏而发生交通事故。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构原理图。
图2为本发明的监测流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明，如图所示：
本发明提供的一种基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统，包括中央处理器、OBD接口、预警模块以及远程监控中心；
所述中央处理器通过OBD接口与OBD系统通信连接，中央处理器从OBD系统采集车辆数据，其中，车辆数据至少包括车速和车辆的载重质量；中央处理器根据车速和车辆的载重质量信息判断车辆的刹车片是否到达安全临界点，如到达，则生成告警信息；
所述预警模块与中央处理器连接，用于展示刹车片的使用状态，并且在刹车片达到安全临界点时，进行更换预警；
所述远程监控中心，与中央处理器无线通信连接，用于对中央处理器的数据进行存储、查询处理；其中，中央处理器采用现有的单片机，具体地，中央处理器根据如下方法判断车辆的刹车片是否到达安全临界点：
ST1.获取车辆在额定载重质量M和标准行驶速度V下，车辆每次制动时的所消耗的能量E1i；
ST2.获取车辆在超载超速行驶时，车辆每次制动时所消耗的能量E2i；
ST3.计算车辆在超载超速条件下，刹车片磨损行驶的总里程数：
Figure BDA0001848031660000051
其中，△Si为车辆在超载超速条件下制动时所行驶的距离，i为第i次制动；
ST4.计算车辆在载货质量小于额定载重质量以及速度小于标准行驶速度V的条件下，车辆每次制动时所消耗的能量E3i以及刹车片磨损行驶的总里程数S2：
Figure BDA0001848031660000052
其中，△Sj为车辆在载货质量小于额定载重质量以及速度小于标准行驶速度V的条件下制动时所行驶的距离；j为第j次制动；
ST5.获取车辆在未进行制动时安全行驶的总里程数S3；
ST6.计算车辆的总行驶里程数S:S＝S1+S2+S3；
S7.将车辆的总行驶里程数S与车辆厂家所规定的刹车片安全行驶里程数相比较Sy，如果S≥Sy，则中央处理器判断当前刹车片到达安全临界点，并生成告警信息，通过上述结构，能够对车辆的刹车片按照车辆的实际的载货质量和车速进行实时监测，从而能够准确的判断更换刹车片的安全临界点，确保车辆能够安全行驶，达到减少以及避免因刹车片损坏而发生交通事故。
其中，在计算损耗的能量时，采用如下动能损耗计算公式：
Figure BDA0001848031660000061
对于
Figure BDA0001848031660000062
当车辆在超载超速条件v2
下，比如第一次制动，其初速度为v1,制动后的末速度为v2，那么此时车辆制动时所损耗的能量
Figure BDA0001848031660000063
此时计算时得出的结果具有“-”号，该符号表示能量损失，那么此时E11计算时，则把在计算标准载货量和标准速度行驶下的能量损耗时，末速度设置为v2，
Figure BDA0001848031660000064
对于E22,E23,…,E2i,…,E2n的计算时，均采用动能损耗公式计算，而对于E12,E13,…,E1i,…,E1n，均以制动前的初速度为标准速度V，末速度设置为与当次车辆在超载超速条件下制动时的末速度，且质量均为额定载荷质量下进行能量损耗的计算；其中，n为制动的总次数，i为车辆超载超速的第i次制动，对于
Figure BDA0001848031660000065
公式中的损耗能量的计算，与上述方法相同，j表示车辆在载货质量小于额定载重质量以及速度小于标准行驶速度V的条件下的第j次制动。
本实施例中，所述预警模块包括显示屏以及报警器，所述显示屏和报警器均与中央处理器连接，显示屏用于初始参数设置、车辆参数、车辆状态显示、刹车片磨损里程等车辆实时运行数据，报警器采用现有的声光报警器或者语音提示器。
本实施例中，还包括FLASH存储器，所述FLASH存储器与中央处理器连接，用于存储中央处理器的运行软件以及配置常量，运行软件比如现有的嵌入式软件。
本实施例中，还包括键盘，所述键盘与中央处理器连接，用于参数设置以及功能选择；比如实现车载终端的初始参数设置、车辆参数、车辆状态显示、刹车片磨损里程的功能选择，当然，键盘和显示器也可以采用触控屏替代。
本实施例中，所述远程监控中心包括数据库服务器、WEB服务器以及用户终端；
所述数据库服务器与中央处理器无线通信连接，所述数据库服务器与WEB服务器通信连接，所述WEB服务器与用户终端通信连接，数据库服务器用于接收和存储中央处理器上传的监测数据，WEB服务器用于对车辆行驶状态、车辆位置、车辆刹车片磨损里程等数据的实时监测及查询，用户终端采用现有的电脑主句，由监控中心操作人员或远程监控软件系统授权的人员在客户端电脑上实现对车辆的远程监控和车辆行驶状态、车辆位置、车辆刹车片磨损里程等数据的实时监测及查询。
本实施例中，还包括用于获取车辆所在地理位置的定位模块，所述定位模块与中央处理器通信连接，定位模块采用现有的GPS定位模块或者北斗定位模块，用于获取车辆的地理位置，便于当刹车片到达安全临界点时监控中心进行救援指挥调度。
本实施例中，所述WEB服务器与中央处理器通过移动通信模块实现无线通信连接，其中，移动通信模块采用现有的4G或者5G通信模块，数据传输效率高，而且方便使用。
相应地，本发明还提供了一种基于物联网的车辆刹车片安全性监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
ST1.获取车辆在额定载重质量M和标准行驶速度V下，车辆每次制动时的所消耗的能量E1i；
ST2.获取车辆在超载超速行驶时，车辆每次制动时所消耗的能量E2i；
ST3.计算车辆在超载超速条件下，刹车片磨损行驶的总里程数：
Figure BDA0001848031660000081
其中，△Si为车辆在超载超速条件下制动时所行驶的距离，i为第i次制动；
ST4.计算车辆在载货质量小于额定载重质量以及速度小于标准行驶速度V的条件下，车辆每次制动时所消耗的能量E3i以及刹车片磨损行驶的总里程数S2：
Figure BDA0001848031660000082
其中，△Sj为车辆在载货质量小于额定载重质量以及速度小于标准行驶速度V的条件下制动时所行驶的距离；j为第j次制动；
ST5.获取车辆在未进行制动时安全行驶的总里程数S3；
ST6.计算车辆的总行驶里程数S:S＝S1+S2+S3；
S7.将车辆的总行驶里程数S与车辆厂家所规定的刹车片安全行驶里程数相比较Sy，如果S≥Sy，则判断当前刹车片到达安全临界点，并生成告警信息。
其中，步骤ST1和步骤ST2中，消耗的能量E1和消耗的能量E2均通过如下公式计算：
Figure BDA0001848031660000083
m为车辆的总质量，v1为车辆制动后结束时的速度，v0为车辆制动开始前的速度。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统，其特征在于：包括中央处理器、OBD接口、预警模块以及远程监控中心；
所述中央处理器通过OBD接口与OBD系统通信连接，中央处理器从OBD系统采集车辆数据，其中，车辆数据至少包括车速和车辆的载重质量；中央处理器根据车速和车辆的载重质量信息判断车辆的刹车片是否到达安全临界点，如到达，则生成告警信息；
所述预警模块与中央处理器连接，用于展示刹车片的使用状态，并且在刹车片达到安全临界点时，进行更换预警；
所述远程监控中心，与中央处理器无线通信连接，用于对中央处理器的数据进行存储、查询处理；
中央处理器根据如下方法判断车辆的刹车片是否到达安全临界点：
ST1.获取车辆在额定载重质量M和标准行驶速度V下，车辆每次制动时的所消耗的能量E1i；
ST2.获取车辆在超载超速行驶时，车辆每次制动时所消耗的能量E2i；
ST3.计算车辆在超载超速条件下，刹车片磨损行驶的总里程数：
Figure FDA0002448758320000011
其中，ΔSi为车辆在超载超速条件下制动时所行驶的距离，i为第i次制动；
ST4.计算车辆在载货质量小于额定载重质量以及速度小于标准行驶速度V的条件下，车辆每次制动时所消耗的能量E3j以及刹车片磨损行驶的总里程数S2：
Figure FDA0002448758320000012
其中，ΔSj为车辆在载货质量小于额定载重质量以及速度小于标准行驶速度V的条件下制动时所行驶的距离；j为第j次制动；
ST5.获取车辆在未进行制动时安全行驶的总里程数S3；
ST6.计算车辆的总行驶里程数S:S＝S1+S2+S3；
ST 7.将车辆的总行驶里程数S与车辆厂家所规定的刹车片安全行驶里程数Sy相比较，如果S≥Sy，则中央处理器判断当前刹车片到达安全临界点，并生成告警信息。
2.根据权利要求1所述基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统，其特征在于：所述预警模块包括显示屏以及报警器，所述显示屏和报警器均与中央处理器连接。
3.根据权利要求1所述基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统，其特征在于：还包括FLASH存储器，所述FLASH存储器与中央处理器连接，用于存储中央处理器的运行软件以及配置常量。
4.根据权利要求1所述基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统，其特征在于：还包括键盘，所述键盘与中央处理器连接，用于参数设置以及功能选择。
5.根据权利要求1所述基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统，其特征在于：所述远程监控中心包括数据库服务器、WEB服务器以及用户终端；
所述数据库服务器与中央处理器无线通信连接，所述数据库服务器与WEB服务器通信连接，所述WEB服务器与用户终端通信连接。
6.根据权利要求1所述基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统，其特征在于：还包括用于获取车辆所在地理位置的定位模块，所述定位模块与中央处理器通信连接。
7.根据权利要求5所述基于物联网的车辆刹车片安全性监测系统，其特征在于：所述WEB服务器与中央处理器通过移动通信模块实现无线通信连接。
8.一种基于物联网的车辆刹车片安全性监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
ST1.获取车辆在额定载重质量M和标准行驶速度V下，车辆每次制动时的所消耗的能量E1i；
ST2.获取车辆在超载超速行驶时，车辆每次制动时所消耗的能量E2i；
ST3.计算车辆在超载超速条件下，刹车片磨损行驶的总里程数：
Figure FDA0002448758320000031
其中，ΔSi为车辆在超载超速条件下制动时所行驶的距离，i为第i次制动；
ST4.计算车辆在载货质量小于额定载重质量以及速度小于标准行驶速度V的条件下，车辆每次制动时所消耗的能量E3j以及刹车片磨损行驶的总里程数S2：
Figure FDA0002448758320000032
其中，ΔSj为车辆在载货质量小于额定载重质量以及速度小于标准行驶速度V的条件下制动时所行驶的距离；j为第j次制动；
ST5.获取车辆在未进行制动时安全行驶的总里程数S3；
ST6.计算车辆的总行驶里程数S:S＝S1+S2+S3；
ST 7.将车辆的总行驶里程数S与车辆厂家所规定的刹车片安全行驶里程数Sy相比较，如果S≥Sy，则判断当前刹车片到达安全临界点，并生成告警信息。
9.根据权利要求8所述基于物联网的车辆刹车片安全性监测方法，其特征在于：步骤ST1和步骤ST2中，消耗的能量E1i和消耗的能量E2i均通过如下公式计算：
Figure FDA0002448758320000033
m为车辆的总质量，v1为车辆制动后结束时的速度，v0为车辆制动开始前的速度。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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