CN109696143A - 一种汽车防水垫装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车防水垫装置，包括：吸水垫，以及水浸传感器，其设置在所述吸水垫内部，用于检测是否有水；压力传感器，其设置在所述吸水垫底部；湿度传感器，其设置在汽车内，靠近所述吸水垫，用于检测车内环境湿度；厚度传感器，其设置在所述吸水垫内，用于检测吸水垫厚度变化；警报装置，其连接所述水浸传感器和重力传感器，用于发出警报；控制模块，其连接所述吸水垫、所述水浸传感器、所述压力传感器、所述湿度传感器、所述厚度传感器以及所述警报装置，控制所述警报装置。

Description

一种汽车防水垫装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车安全技术领域，尤其涉及一种汽车防水垫装置及其控制方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，汽车逐渐成为每个家庭主流的代步工具。如今我国汽车保有量增长迅速，增长相对缓慢的车库数量往往不能满足车主的需求，越来越多的车主迫不得已将车辆停靠在露天停车位或道路两旁。而汽车脚垫作为汽车的必须消费品，其种类也越来越多。汽车脚垫是集吸水、吸尘、去污、隔音等功能于一体的环保汽车内饰零部件，起到美观舒适的作用。近年来，天窗漏雨，车门漏雨等现象在新闻中时有发生。这种在室外停靠未进行安全防护措施的车辆一旦发生漏雨的问题，往往导致车主遭受较大的经济损失。

发明内容

本发明为解决目前的技术不足之处，提供了一种汽车防水垫装置，其可以实时监控汽车内的漏雨情况并发出警报，能够有效防止车辆受损；

本发明还通过对防水垫的填充料的用量控制，提高其吸水率，降低损失；

本发明还提供了一种汽车防水垫装置的控制方法，能够根据实际的车内情况发出警报，提高预警效果。

本发明提供的技术方案为：一种汽车防水垫装置，包括：

吸水垫，以及

水浸传感器，其设置在所述吸水垫内部，用于检测是否有水；

压力传感器，其设置在所述吸水垫底部；

湿度传感器，其设置在汽车内，靠近所述吸水垫，用于检测车内环境湿度；

厚度传感器，其设置在所述吸水垫内，用于检测吸水垫厚度变化；

警报装置，其连接所述水浸传感器和重力传感器，用于发出警报；

控制模块，其连接所述吸水垫、所述水浸传感器、所述压力传感器、所述湿度传感器、所述厚度传感器以及所述警报装置，控制所述警报装置。

优选的是，

所述吸水垫由上至下依次包括外表包裹层、吸收芯层和底布。

优选的是，

所述外表包裹层采用帆布制成；

所述吸收芯层填充吸水树脂和纯木浆；

所述底布采用麻纤维布料制成。

优选的是，

所述警报装置包括：

一级报警装置：扬声器、警报灯、气体预警器；

二级报警装置：GPRS模块；

其中，所述GPRS模块用于向驾驶员的移动手机发送报警信息。

优选的是，

所述吸水树脂为淀粉接枝丙烯酸盐、接枝丙烯酰胺、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺或交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物。

优选的是，

所述吸收芯层中填充的吸水树脂的量M满足：

其中，n为吸水树脂的吸水倍数，S为吸水垫的表面积，ρ为吸水树脂密度，H₀为防水垫的所述外表包裹层和所述底布的厚度。

优选的是，

所述吸水树脂和纯木浆的质量比例满足：1:0.3～0.5。

一种汽车防水垫装置的控制方法，包括：

步骤一、按照采样周期，获取车内湿度F、车内温度T_S、防水垫下方压力P、防水垫的厚度h；

步骤二、依次将步骤一中获取的参数进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层向量x＝{x₁,x₂,x₃,x₄}；其中x₁为车内湿度系数、x₂为车内温度系数、x₃为防水垫下方压力系数、x₄为防水垫的厚度系数；

步骤三、所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y₁,y₂,…,y_m}，m为中间层节点个数；

步骤四、得到输出层向量o＝{o₁,o₂}；o₁为一级警报调节系数、o₂为二级警报调节系数；

步骤五、根据第i次周期输出的o₁与o₂控制报警系统，当时，触发一级警报；当时，触发二级警报。

优选的是，还所述中间层节点个数m满足：其中n为输入层节点个数，q为输出层节点个数。

本发明所述的有益效果：本发明提供一种汽车内部防水垫及报警装置，可以有效地防止汽车在雨天漏水而对车辆造成损害。汽车防水垫使用方便，布置简单，当雨水从天窗或车门进入车辆内部时，防水垫报警装置会产生预警，并通过内置的GPRS模块和控制模块向移动终端报警，同时防水垫在遇水后会产生引起驾驶员警觉的有气味气体，以此从多角度提醒驾驶员漏水现象的发生。此外，防水垫内置的芯层能够充分吸收进入车辆内部的雨水，减少雨水对车辆内部电子系统的腐蚀，同时该防水垫的特点可以保证雨水不会从其内部渗透出去，减少雨水对车辆的二次损坏。在一次使用后，只需要更换防水垫的吸收芯层部分就可以重复使用。因此具有操作简单，预警效果及防水性好，使用成本低等特点。本发明还通过对防水垫的填充料的用量控制，提高其吸水率，降低损失；本发明还提供了一种基于BP神经网络的汽车防水垫装置的控制方法，能够根据实际的车内情况发出警报，提高预警效果。

附图说明

图1为本发明的防水垫剖视图。

图2为本发明的防水垫的放防水流程示意图。

图3为本发明的预警装置电路图。

图4为本发明的预警报警系统流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-2所示，本发明提供一种汽车防水垫装置，汽车防水垫由外表包裹层110、吸收芯层120和底布130三部分组成，三者之间结构从上至下，连接方式为缝合与粘接。

外表包裹层110的采用帆布制成，由于具有良好的渗透性，当车内渗雨时，能够将车内的雨水迅速渗透至吸收芯层；吸收芯层120具有四层粘接的结构，每层内填充高吸水树脂材料和纯木浆，能够快速吸收大量雨水并锁水，防止反渗；底布130采用麻纤维材料铺在车内地板上，可以起到良好的防滑作用。

所述吸水树脂为淀粉接枝丙烯酸盐、接枝丙烯酰胺、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺或交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物。

为了提高防水垫的吸水性能，且尽量保持较其重量不会太大，需要对吸水垫中所采用的填充材料进行进一步的合理计算，使其能够充分发挥吸水性，防止车辆遭受损坏。所述吸收芯层中填充的吸水树脂的量M满足：

其中，n为吸水树脂的吸水倍数，S为吸水垫的表面积，单位m²，ρ为吸水树脂密度，单位g/cm³，H₀为防水垫的所述外表包裹层和所述底布的厚度，单位cm。

所述吸水树脂和纯木浆的质量比例满足：1:0.3～0.5。

在防水垫内设置有多个传感器，包括：水浸传感器设置在所述吸水垫内部，用于检测是否有水；压力传感器设置在所述吸水垫底部；湿度传感设置在汽车内，靠近所述吸水垫，用于检测车内环境湿度；厚度传感器设置在所述吸水垫内，用于检测吸水垫厚度变化。

警报装置连接所述水浸传感器和重力传感器，用于发出警报；控制模块，其连接所述吸水垫、所述水浸传感器、所述压力传感器、所述湿度传感器、所述厚度传感器以及所述警报装置，控制所述警报装置。

所述警报装置包括：

一级报警装置：扬声器(声音预警)、警报灯(灯光预警)、：气体预警器；二级报警装置：GPRS模块；

气体报警装置，位于吸水垫片表面，为渗水性好的帆布包裹的氧化钙与氯化铵的混合物，遇水后可产生氨气引起驾驶员的警觉。

如图3-4所示，控制模块控制警示灯、扬声器以及GPRS模块的三条线路的开合状态，直流电源设置在车内，连接控制模块和传感器、扬声器、警报灯等，电池为锂电池，负责给预警器的各传感器，扬声器，警报灯和控制模块及GPRS模块供应电能。控制模块，能够识别传感器的信号判断渗水量的多少来控制电路的接通。GPRS模块，能够给移动终端发送信号提醒车主渗水现象的发生，所述的移动终端是车主手机。

该防水警报垫在接触雨水后会首先接触水浸传感器，控制模块会根据水浸传感器传来的信号检测到进水，当控制模块识别为进水时，判定为车辆渗水时，接通该控制电路电路，此时GPRS模块会向车主的移动终端发出渗水信息，提醒车主渗水现象的发生。

扬声器接通并工作，对车内人员发出警告，为节约供电电池内部电量五分钟后该电路会自动控制扬声器停止工作并接通警报灯，此时将声音预警转为灯光预警，保证了车内无人员时，驾驶员再次进入也能获得预警。

进一步的，气体预警部分，在接触雨水后，雨水与少量的氧化钙和氯化铵反应生成少量的氨气，这种气体会使驾驶员产生警觉，达到多角度预警的效果。

本发明提供的基于BP神经网络的汽车防水垫装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤一S110：建立BP神经网络模型。

本发明采用的BP网络体系结构由三层组成，第一层为输入层，共n个节点，对应了表示n个输入参数，些信号参数由数据预处理模块给出。第二层为隐层，共m个节点，由网络的训练过程以自适应的方式确定。第三层为输出层，共q个节点，由系统实际需要输出的响应确定。

该网络的数学模型为：

输入向量：x＝(x₁,x₂,...,x_n)^T

中间层向量：y＝(y₁,y₂,...,y_m)^T

输出向量：o＝(o₁,o₂,...,o_q)^T

本发明中，输入层节点数为n＝4，输出层节点数为q＝2。隐藏层节点数m由下式估算得出：

输入信号4个参数分别表示为：x₁为车内湿度系数、x₂为车内温度系数、x₃为防水垫下方压力系数、x₄为防水垫的厚度系数。

由于传感器获取的数据属于不同的物理量，其量纲各不相同。因此，在数据输入人工神经网络之前，需要将数据规格化为0-1之间的数。

具体而言，对于车内F，进行规格化后，得到车内湿度系数

其中，F_max和F_min分别为车内最大湿度和最小湿度。

同样的，对使用温度传感器测得的车内温度T，进行规格化后，得到车内温度系数

其中，T_max和T_min分别为车内最高温度和最低温度。

同样的，对使用压力传感器测得的防水垫下方压力P，进行规格化后，得到防水垫下方压力系数

其中，P_max和P_min分别为防水垫下方最大压力和最小压力。

同样的，对使用厚度传感器测得的防水垫的厚度h，进行规格化后，

其中，h_max和h_min分别为防水垫的最大厚度和最小厚度。

输出的三个参数分别表示为：o₁为一级警报调节系数、o₂为二级警报调节系数；

当时，触发一级警报，扬声器发出警报，警报灯闪烁；当时，触发二级警报，GPRS模块用于向驾驶员的移动手机发送报警信息。

当时，当时则无需警报。

步骤二S120、进行BP神经网络的训练。

建立好BP神经网络节点模型后，即可进行BP神经网络的训练。根据产品的历史经验数据获取训练的样本，并给定输入节点i和隐含层节点j之间的连接权值w_ij，隐层节点j和输出层节点k之间的连接权值w_jk，隐层节点j的阈值θ_j，输出层节点k的阈值θ_k、w_ij、w_jk、θ_j、θ_k均为-1到1之间的随机数。

在训练过程中，不断修正w_ij和w_jk的值，直至系统误差小于等于期望误差时，完成神经网络的训练过程。

步骤三S130、采集输入参数，得到输出参数，并对报警装置进行控制。

步骤三S130具体包括如下分步骤：

S131：按照采样周期，获取第i个采样周期时车内湿度F、车内温度T_S、防水垫下方压力P、防水垫的厚度h；

S132：依次将上述4个参数进行规格化，得到第i个采样周期时三层BP神经网络的输入层向量x＝{x₁,x₂,x₃,x₄}。

S133：所述输入层向量映射到中间层，得到第i个采样周期时中间层向量y＝{y₁,y₂,y₃}。

S134：所述中间层向输出层映射，得到第i个采样周期时得到输出层向量o＝{o₁,o₂}。

S135、对报警系统进行控制，当时，触发一级警报，扬声器发出警报，警报灯闪烁；当时，触发二级警报，GPRS模块用于向驾驶员的移动手机发送报警信息。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种汽车防水垫装置，其特征在于，包括：

吸水垫，以及

水浸传感器，其设置在所述吸水垫内部，用于检测是否有水；

压力传感器，其设置在所述吸水垫底部；

湿度传感器，其设置在汽车内，靠近所述吸水垫，用于检测车内环境湿度；

厚度传感器，其设置在所述吸水垫内，用于检测吸水垫厚度变化；

警报装置，其连接所述水浸传感器和重力传感器，用于发出警报；

控制模块，其连接所述吸水垫、所述水浸传感器、所述压力传感器、所述湿度传感器、所述厚度传感器以及所述警报装置，控制所述警报装置。

2.根据权利要求1所述的汽车防水垫装置，其特征在于，

所述吸水垫由上至下依次包括外表包裹层、吸收芯层和底布。

3.根据权利要求2所述的汽车防水垫装置，其特征在于，

所述外表包裹层采用帆布制成；

所述吸收芯层填充吸水树脂和纯木浆；

所述底布采用麻纤维布料制成。

4.根据权利要求3所述的汽车防水垫装置，其特征在于，

所述警报装置包括：

一级报警装置：扬声器、警报灯、气体预警器；

二级报警装置：GPRS模块；

其中，所述GPRS模块用于向驾驶员的移动手机发送报警信息。

5.根据权利要求3所述的汽车防水垫装置，其特征在于，

所述吸水树脂为淀粉接枝丙烯酸盐、接枝丙烯酰胺、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺或交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物。

6.根据权利要求5所述的汽车防水垫装置，其特征在于，

所述吸收芯层中填充的吸水树脂的量M满足：

其中，n为吸水树脂的吸水倍数，S为吸水垫的表面积，ρ为吸水树脂密度，H₀为防水垫的所述外表包裹层和所述底布的厚度。

7.根据权利要求6所述的汽车防水垫装置，其特征在于，

所述吸水树脂和纯木浆的质量比例满足：1:0.3～0.5。

8.一种汽车防水垫装置的控制方法，其特征在于，包括：

步骤一、按照采样周期，获取车内湿度F、车内温度T_S、防水垫下方压力P、防水垫的厚度h；

步骤二、依次将步骤一中获取的参数进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层向量x＝{x₁,x₂,x₃,x₄}；其中x₁为车内湿度系数、x₂为车内温度系数、x₃为防水垫下方压力系数、x₄为防水垫的厚度系数；

步骤三、所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y₁,y₂,…,y_m}，m为中间层节点个数；

步骤四、得到输出层向量o＝{o₁,o₂}；o₁为一级警报调节系数、o₂为二级警报调节系数；

步骤五、根据第i次周期输出的o₁与o₂控制报警系统，当时，触发一级警报；当时，触发二级警报。

9.根据权利要求8所述的汽车防水垫装置的控制方法，其特征在于，还所述中间层节点个数m满足：其中n为输入层节点个数，q为输出层节点个数。

10.根据权利要求9所述的汽车防水垫装置的控制方法，其特征在于，将车内湿度F、车内温度T、防水垫下方压力P、防水垫的厚度h进行规格化的公式为：

其中，x_j为输入层向量中的参数，X_j分别为测量参数F、T、P、h，j＝1,2,3,4；X_jmax和X_jmin分别为相应测量参数中的最大值和最小值。