CN109398335A - 特种车辆的防撞系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了特种车辆的防撞系统，涉及车辆安全系统技术领域，本发明包括信号采集模块、控制器和车辆制动模块，信号采集模块包括测距模块和车况检测模块和按键输入模块，控制器，接收信号采集模块采集的信息，并输出相应的指令；车辆制动模块，用于控制车辆的运动状态，所述车辆制动模块包括离合器自动控制模块、刹车自动控制模块和升降平台自动控制模块；所述控制器输入端与信号采集模块输出端电连接，控制器输出端与车辆制动模块电连接；本发明通过测距模块检测特种车辆与飞机之间距离，并发送到控制器与设定值进行对比，控制特种车辆制动模块，改变特种车辆运动状态，避免特种车辆与飞机相撞而造成严重损失。

Description

特种车辆的防撞系统
技术领域
本发明涉及车辆安全系统技术领域，更具体的是涉及特种车辆的防撞系统。
背景技术
在机场里，飞机虽然是最大的主角，可是机场内也有许多功用繁复的特种车辆，没有这些车，机场也将无法正常的运营。
按照民用机场特种车辆、专用设备配备规定，在民用机场所划定区域内，机场场道、机坪、航站楼、航空器和运输服务、应急救援应配备相应品类与数量的特种车辆和专用设备。其中特种车辆也叫勤务车辆，常见的勤务车辆有：飞机牵引车、行李牵引车、清水车、食物车、加油车、地上电源车、空调车、废物车、应急指挥车、应急指挥车、消防救援车、医疗急救车等。
由于机场内飞机数量众多，并且特种车辆都是靠近飞机进行工作，机场内的特种车辆操作稍有不当便会撞击飞机，导致飞机受损，严重的情况下直接导致航班延误，给机场以至于乘客都是不可估量的损失。目前特种车辆主要依靠车辆驾驶员对障碍物是否碰撞的一些经验性判断，和驾驶员的个人因素相关性较高，且受到驾驶员个人经验的严格限制，具有个性化特征，而对于驾驶经验较少的人来说操作相对困难，因此，在特种车辆工作时，防止飞机与特种车辆产生碰撞的问题成为机场安全系统的重要组成部分，要解决这个问题需要一套适用于特种车辆的防撞系统。
发明内容
本发明的目的在于：提供特种车辆的防撞系统，该系统能够自动对特种车辆与飞机之间距离进行判断，发出警报信号并对特种车辆进行制动，避免特种车辆在机场内与飞机碰撞，保证飞机安全。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
特种车辆的防撞系统，包括：信号采集模块、控制器和车辆制动模块；
信号采集模块包括测距模块和车况检测模块和按键输入模块，所述车况检测模块包括手刹信号采集模块、空档信号采集模块、倒档信号采集模块和ACC电源信号采集模块，所述按键输入模块包括解除所有按键和紧急停止按键；
控制器，接收信号采集模块采集的信息，并输出相应的指令；
车辆制动模块，用于控制车辆的运动状态，所述车辆制动模块包括离合器自动控制模块和刹车自动控制模块；
所述控制器输入端与信号采集模块输出端电连接，控制器输出端与车辆制动模块电连接。
进一步地，所述按键输入模块还包括限高解除按键，所述车辆制动模块还包括升降平台自动控制模块。
进一步地，所述测距模块包括分别设于车身前端、车身后端、车身左端、车身右端和升降平台顶部的多个测距传感器。
进一步地，所述控制器包括单片机，单片机外接有随机存取存储器(CRT RAM阴极射线管)、GPRS无线通讯模块和备用电池。
进一步地，所述控制器输出端与车体内部的显示面板连接，所述控制器输出端还电连接有蜂鸣器。
进一步地，所述信号采集模块还包括图像采集模块，所述图像采集模块包括行车记录仪，所述行车记录仪的摄像头分别安装于车身前端、车身后端、车身左端、车身右端和升降平台顶部。
进一步地，所述离合器自动控制模块包括第一驱动机构和离合器杠杆，所述第一驱动机构一端固定于车身，另一端指向离合器杠杆，所述刹车自动控制模块包括第二驱动机构和刹车杠杆，所述第二驱动机构一端固定于车身，另一端指向刹车杠杆，所述第一驱动机构和第二驱动机构均由单片机控制。
进一步地，所述第一驱动机构和第二驱动机构为液压升降机构，或者气压升降机构，或者电动推杆机构。
进一步地，所述升降平台自动控制模块包括液压升降机构和升降平台，液压升降机构一端固定于特种车辆车体顶部，另一端固定于升降平台底部。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的特种车辆的防撞系统，通过设置距离传感器，在特种车辆运动过程中实时检测特种车辆与飞机之间的距离，并将数据发送到控制器与设置值进行对比，当特种车辆与飞机距离位于报警设定值时，蜂鸣器发出警示信号，当特种车辆与飞机距离位于制动设定值或者锁死设定值时，控制器自动控制驱动机构一和驱动机构二踩死离合器和刹车，或者控制液压升降机构锁死，使升降平台停止，紧急制动车辆，防止特种车辆的升降机构在升降过程中与飞机相撞而造成严重损失，保证飞机安全。
附图说明
图1是本发明提供的车辆防撞系统的功能模块示意图；
图2是车辆制动模块安装位置结构示意图；
图3是本发明单片机的电路原理图；
图4是本发明接口芯片的电路原理图；
图5是本发明放大电路和输出模块的电路原理图；
图6是本发明放大电路和输出模块的电路原理图；
图7是本发明ACC信号接收口和按键输入模块的电路原理图；
图8是本发明限流电路的电路原理图；
图9是本发明实时时钟电路的电路原理图；
图10是本发明工作时钟电路的电路原理图；
附图标记：1-信号采集模块、11-测距模块、12-车况检测模块、13-按键输入模块、2-控制器、21-单片机、22-随机存取存储器、23-GPRS无线通信模块、24-备用电池、3- 车辆制动模块、31-离合器自动控制模块、3101-第一驱动机构、3102-离合器杠杆、32- 刹车自动控制模块、33-升降平台自动控制模块、3301-液压升降机构、3302-升降平台、 4-显示面板、5-蜂鸣器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
如图1所示，是本发明提供的车辆防撞系统的功能模块示意图。
本实施例提供特种车辆的防撞系统，包括信号采集模块、控制器和车辆制动模块，具体地，信号采集模块包括测距模块和车况检测模块和按键输入模块，车辆制动模块，用于控制车辆的运动状态，所述车辆制动模块包括离合器自动控制模块、刹车自动控制模块和升降平台自动控制模块，离合器自动控制模块和刹车自动控制模块用于自动控制特种车辆，在清水车、食物车和加油车等的车身顶部具有升降平台，升降平台自动控制模块用于自动控制升降平台升降，所述控制器输入端与信号采集模块输出端电连接，控制器输出端与车辆制动模块电连接，信号采集模块采集到的信号发送到控制器，控制器控制车辆制动模块工作，控制车辆运动状态。
控制器包括STM32F103RCT6单片机，特种车辆车载蓄电池与单片机连接，为单片机提供电能，单片机上外接有随机存取存储器(CRT RAM)、GPRS无线通讯模块和备用电池，随机存取存储器(CRT RAM)用于存储整个系统的数据，包括测距传感器检测数据、时间数据、离合器自动控制数据、刹车自动控制数据、升降平台自动控制数据等，GPRS 无线通讯模块用于将本系统的数据信息发送到移动终端查看，备用电池在特种车辆熄火断电后继续为控制器提供电源，包括断电后数据保存以及为内部时钟提供电能，由于内部时钟与实际时钟误差小，可以将自动产生的时间精确记录在指定的内部存储空间，使维护调取数据简单。
测距模块用于测量特种车辆车身与飞机之间的距离，包括设于车身前端、车身后端、车身左端、车身右端和升降平台顶部的多个测距传感器，具体为车身前端与车身后端各安装3个，升降平台顶部安装4个，车身左端和车身右端各安装8个，总共26个测距传感器，设置26个测距传感器可以覆盖特种车辆车身四周360度范围与飞机的距离以及升降平台与飞机之间的距离情况，能够全方位避免特种车辆与飞机相撞。
具体地，测距传感器可以采用红外测距传感器或者雷达测距传感器或者超声波测距传感器或者激光测距传感器，可靠性高，在大雨、大雾天气仍可有效的检测到特种车辆与其他障碍物间的距离，在大雨、大雾天气也可为机场特种车辆防撞系统提供有力支撑。测距传感器电路通过串口RS485和微处理器STM32F103RCT6电连接。
车况检测模块包括ACC电源信号采集模块、空档信号采集模块和倒档信号采集模块。
ACC电源信号采集模块：当无钥匙插入或钥匙拔出时离合刹车联动系统工作使车辆处于停止状态。当有钥匙插入并在ACC档位上时，整个系统开始工作。
空档信号采集模块：当驾驶员挂入空档后，空档信号传入单片机，单片机解除离合器自动控制模块和刹车自动控制模块联动工作，解除现有的报警和离合刹车动作。
倒档信号采集模块：当特种车辆进入机场内对飞机工作的过程中，特种车辆不允许有倒车操作，当驾驶员挂入倒档后，倒档信号传入单片机，单片机控制离合器自动控制模块和刹车自动控制模块联动工作，刹死特种车辆，使特种车辆无法运行。
按键输入模块包括解除所有按键、紧急停止按键、限高解除按键。
紧急停止按键：当遇见突发紧急情况，按下紧急停止按键，离合器自动控制模块和刹车自动控制模块紧急联动，使特种车辆紧急制动。
限高解除按键：当升降平台顶部的测距传感器检测到升降平台与飞机距离小于或者等于锁死设定值时，升降平台的液压升降机构锁死，通过限高解除按键可以解除液压升降机构锁死状态，使升降平台可以升降。
解除所有按键：解除所有按键具有最高权限，可以解除离合器自动控制模块、刹车自动控制模块和升降平台自动控制模块的所有控制。
作为一种优选的方式，所述控制器输出端与车体内部的显示面板连接，方便将数据传输到显示面板，供驾驶员查看，所述控制器输出端还电连接有蜂鸣器，发出警示声音，提醒驾驶员。
如图2所示，离合器自动控制模块包括第一驱动机构和离合器杠杆，所述第一驱动机构一端固定于车身，另一端指向离合器杠杆，所述刹车自动控制模块包括第二驱动机构(图中未示出)和刹车杠杆(图中未示出)，所述第二驱动机构一端固定于车身，另一端指向刹车杠杆，所述第一驱动机构和第二驱动机构均由单片机控制，第一驱动机构驱动离合器杠杆运动，相当于驾驶员踩紧离合器，第二驱动机构驱动刹车杠杆运动，相当于驾驶员踩紧刹车，限制特种车辆移动，防止特种车辆与飞机碰撞，保护飞机安全。
具体地，所述第一驱动机构和第二驱动机构为气压升降机构，气压升降机构调节快速、准确。
升降平台自动控制模块包括液压升降机构和升降平台，液压升降机构一端固定于特种车辆车体顶部，另一端固定于升降平台底部。
离合器自动控制：车身前端、车身后端、车身左端和车身右端检测到数据对比相同或小于回传数据时由单片机输出高电平给继电器供电，继电器的常开触点接通，继电器触点接通后直接与离合器电磁阀通电，带动气压升降机构伸长，从而推动离合器杠杆，使离合器产生机械动作使汽车动力传输分离。单片机输出低电平时，继电器断电。继电器触点断开，离合电磁阀失电，电磁阀翻转带动气压升降机构收缩，与离合器杠杆分离，使汽车动力传输正常。
刹车自动控制：自动刹车功能与自动离合原理相同，同上。
升降平台自动控制：升降平台自动控制功能与自动离合原理相同，同上。
各位置回传数据设定值：
车身前端报警数据80-120cm，发出警报，制动数据0-80cm发出警报同时离合器与刹车动作制动；
车身后端报警数据80-150cm，发出警报，制动数据0-80cm发出警报同时离合器与刹车动作制动；
车身左端和车身右端报警数据80-100cm，发出警报，制动数据0-80cm发出警报同时离合器与刹车动作制动；
升降平台顶部报警数据50-80cm，发出警报，制动数据0-50cm发出警报同时液压升降机构锁死。
如图3到图8所示，是本实施例的电路图。
具体如下，单片机采用STM32F103RCT6，单片机输出端连接有放大电路，放大电路采用达林顿管ULN2803，接口芯片采用MAX485，MAX485的输出端和单片机的PB10脚和 PB11脚电连接，MAX485输入端的485A脚和485B脚用于接收通过总线形式传送的信号，单片机的PA1脚作为ACC信号接收口，通过光耦隔离接收ACC信号，ACC有+12V电时通过光耦隔离使单片机的PA1脚变成低电平，单片机根据PA1脚的电平变化使脚PC7输出信号，然后通过放大电路，驱动对应的继电器JK16,给测距模块供电；
车身前端、车身后端、车身左端和车身右端的测距传感器把测得的信号发送到单片机，单片机把测得的信号与对应的防撞距离进行对比，若小于设定值距离，则由单片机内部的PC9脚输出高电平给继电器JK1供电，继电器的常开触点接通，继电器触点接通后直接与离合器电磁阀通电，离合器产生机械动作使汽车动力传输分离，实现离合器自动控制模块功能；
同时单片机内部的PA8脚输出电平(与PC9脚同步)，PA8脚与继电器JK2连接，继电器触点与刹车电磁阀连接，实现刹车自动控制模块功能；
升降平台顶部的测距传感器把测得的信号发送到单片机，单片机把测得的信号和升降平台的防撞距离进行对比，若小于防撞距离，单片机内部的PA11脚输出高电平给继电器JK3供电，继电器常闭触点开启，继电器触点与升降平台电磁阀连接，实现升降平台自动控制功能。
倒档信号采集模块的倒档信号为倒档传感器检测所得发出的信号，空档信号采集模块的空档信号为空档传感器检测所得发出的信号，倒档信号和空档信号从MAX485的485A脚、485B脚电连接，单片机根据倒档信号和空档信号驱动JK1和JK2控制汽车的离合器和刹车执行相应动作。
单片机的PC4脚作为解除所有信号接收口，通过光耦隔离接收解除所有按键发出的信号，解除所有的按键动作时，通过光耦隔离使单片机的PC4脚变成低电平，单片机根据PC4的电平变化使脚PC9、PA8、PA11输出信号，然后通过放大电路，驱动对应的继电器JK1、JK2和JK3，通过JK1、JK2和JK3控制汽车的离合器、刹车和升降平台动作；
单片机的PB0脚作为限高解除信号接收口，通过光耦隔离接收限高解除接收口对应的开关按键发出的信号，限高解除的开关按键动作时，通过光耦隔离使单片机的PC5脚变成低电平，单片机根据PC5的电平变化使脚PB3输出信号，然后通过放大电路，驱动对应的继电器JK10，通过JK10控制升降平台升降；
单片机的PC5脚作为紧急停止信号接收口，通过光耦隔离接收紧急停止按键发出的信号，紧急停止的按键动作时，通过光耦隔离使单片机的PC5脚变成低电平，单片机根据PC5的电平变化使脚PC9和PA8输出信号，然后通过放大电路，驱动对应的继电器JK1 和JK2，通过JK1和JK2控制汽车的离合器和刹车动作。
接口芯片的输入端连接有限流电路，限流电路用于限制接口芯片输入端的电流，避免因输入信号电流过大损坏控制器中的元器件。
单片机电连接有提供工作时钟的工作时钟电路和提供实时时钟的实时时钟电路，工作时钟电路使得单片机能够稳定工作，实时时钟电路用于和系统时间同步，具体的，单片机的PC14脚和PC15脚电连接有32.768K的晶振为单片机提供实时时钟，单片机的PD0 脚和PD1脚电连接有8M的晶振为单片机提供工作时钟。
实施例2
如图1所示，本实施例在实施例1的基础上进一步优化，具体为所述信号采集模块还包括图像采集模块，所述图像采集模块包括行车记录仪，所述行车记录仪的摄像头分别安装于车身前端、车身后端、车身左端、车身右端和升降平台顶部。通过行车记录仪的摄像头拍摄特种车辆周围画面情况，便于以后对特种车辆运动情况进行追溯并进行分析总结，当测距传感器检测到特种车辆与飞机距离小于或者等于设定值时，特种车辆产生制动，同时会在存储器内部储存一个工作信号，将此时工作信号的时间与行车记录仪的时间相匹配并记录，即可还原出特种车辆工作时真实运动情况。
实施例3
如图2所示，本实施例技术方案与实施例2的技术方案大体相同，不同之处在于，所述第一驱动机构和第二驱动机构为液压升降机构。
实施例4
如图2所示，本实施例技术方案与实施例2的技术方案大体相同，不同之处在于，所述第一驱动机构和第二驱动机构为电动推杆机构。

Claims (9)

1.特种车辆的防撞系统，其特征在于，包括：信号采集模块(1)、控制器(2)和车辆制动模块(3)；信号采集模块(1)包括测距模块(11)、车况检测模块(12)和按键输入模块(13)，所述车况检测模块(12)包括ACC电源信号采集模块、空档信号采集模块和倒档信号采集模块，所述按键输入模块(13)包括解除所有按键、紧急停止按键；
控制器(2)，接收信号采集模块(1)采集的信息，并输出相应的指令；
车辆制动模块(3)，用于控制车辆的运动状态，所述车辆制动模块(3)包括离合器自动控制模块(31)和刹车自动控制模块(32)；
所述控制器(2)输入端与信号采集模块(1)输出端电连接，控制器(2)输出端与车辆制动模块(3)电连接。
2.根据权利要求1所述的特种车辆的防撞系统，其特征在于：所述按键输入模块(13)还包括限高解除按键，所述车辆制动模块(3)还包括升降平台自动控制模块(33)。
3.根据权利要求2所述的特种车辆的防撞系统，其特征在于：所述测距模块(11)包括分别设于车身前端、车身后端、车身左端、车身右端和升降平台(3302)顶部的多个测距传感器。
4.根据权利要求2所述的特种车辆的防撞系统，其特征在于：所述控制器(2)包括单片机(21)，单片机(21)外接有随机存取存储器(22)、GPRS无线通信模块(23)和备用电池(24)。
5.根据权利要求2所述的特种车辆的防撞系统，其特征在于：所述控制器(2)输出端与车体内部的显示面板(4)连接，所述控制器(2)输出端还电连接有蜂鸣器(5)。
6.根据权利要求2所述的特种车辆的防撞系统，其特征在于：所述信号采集模块(1)还包括图像采集模块，所述图像采集模块包括行车记录仪，所述行车记录仪的摄像头分别安装于车身前端、车身后端、车身左端、车身右端和升降平台(3302)顶部。
7.根据权利要求2所述的特种车辆的防撞系统，其特征在于：所述离合器自动控制模块(31)包括第一驱动机构(3101)和离合器杠杆(3102)，所述第一驱动机构(3101)一端固定于车身，另一端指向离合器杠杆(3102)，所述刹车自动控制模块(32)包括第二驱动机构和刹车杠杆，所述第二驱动机构一端固定于车身，另一端指向刹车杠杆，所述第一驱动机构(3101)和第二驱动机构均由单片机(21)控制。
8.根据权利要求7所述的特种车辆的防撞系统，其特征在于：所述第一驱动机构(3101)和第二驱动机构为液压升降机构(3301)，或者气压升降机构，或者电动推杆机构。
9.根据权利要求2所述的特种车辆的防撞系统，其特征在于：所述升降平台自动控制模块(33)包括液压升降机构(3301)和升降平台(3302)，液压升降机构(3301)一端固定于特种车辆车体顶部，另一端固定于升降平台(3302)底部。
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