CN112477794A - 一种适用于液灌车辆的电子控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于液灌车辆的电子控制系统，属于汽车安全领域；旨在解决液灌车辆在运载易燃、易爆、有毒等液态货物时，车辆处于紧急制动、急转弯、大侧倾等危险工况下带来的不稳定性。针对不同情况下车辆的状态，本发明采用了多模块化的控制方式，利用多种传感器的信息融合，判断车辆是否会发生不稳定状态，并进行实时预警；本发明还将车辆状态与驾驶员行为结合，利用大数据的分析方法对车辆行驶的安全性进行分析，并根据摄像头等多种传感器来判断驾驶员的疲劳感，以此来充分地判断车辆的稳定性，提高车辆的行驶安全性。

Description

一种适用于液灌车辆的电子控制系统

技术领域

本发明属于汽车安全领域，涉及车辆主动安全技术，具体涉及一种适用于液灌车辆电子控制系统，用于提高液灌车辆的稳定性，进而提高汽车的行驶安全性。

背景技术

随着世界公路货运量不断增长，能源供应日益紧张，各国的公路运输法规、环境保护法、消防法规和公路运输法规等逐步的完善对现代公路运输的效率、安全性和质量保障都提出了更高的要求。目前，液灌车作为实现液态货物公路运输的车辆，已在工业发达国家受到了广泛重视。大型液灌车运输效率高，经济性好，无包装材料消耗，货物运输损耗小，易于实现液态货物装卸机械化、自动化，且具有较好的运输安全性。

然而，由于液灌车由于具有体积较大，质量大和机动性较差等特点，当运载易燃、易爆、有毒等液态货物时，在车辆紧急制动、急转弯、大侧倾等危险工况下，会带来一系列的安全隐患。目前液灌车辆已有的电子控制系统不能迅速、有效、及时地避免液灌车辆以及所载货物可能发生的不稳定问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种适用于液灌车辆的电子控制系统，用以实现对液灌车辆在行驶途中，可能面临到的内部承载物纵向状态危险、侧向状态危险、侧翻状态危险、驾驶员疲劳和温度变化进行判断和提醒。

为实现上述目的，本发明具体技术方案如下，

一种适用于液灌车辆的电子控制系统，包括：主控制器，分别与主控制器相连的内部承载物感知模块、内部承载物纵向状态检测模块、内部承载物侧向状态检测模块、侧翻状态检测模块、温度处理模块、驾驶员疲劳检测模块、状态记忆模块和危险预警模块。

所述内部承载物感知模块，其通过采集内部承载物温度、蒸汽压强、蒸汽浓度和内部承载物闪点，并利用内部承载物感知公式来判断内部承载物所处危险等级。

所述内部承载物纵向状态检测模块，其通过检测内部承载物液面和坡度变化以及其晃动程度，利用纵向状态检测公式、纵向晃动检测公式和摄像头的感知信息融合，来判断内部承载物的纵向状态.

所述内部承载物侧向状态检测模块，其通过检测内部承载物对车厢内壁的压力，利用侧向状态检测公式来判断内部承载物所处的侧向状态。

所述侧翻状态检测模块包括轮速传感器、方向盘转角传感器、侧向加速度传感器和侧倾角传感器，其通过判断横向载荷转移率与动态侧翻阈值的关系来判断液灌车辆所处的侧翻状态，并根据侧翻状态检测公式和摄像头的感知信息融合来判断内部承载物所处的侧翻状态。

所述温度处理模块，其通过检测外界温度，并根据云端中实时发送的环境温度数据进行修正，然后考虑液灌车车厢壁厚，利用温度感知公式来判断外界温度对内部承载物的影响，并根据实际情况对内部承载物进行变温处理。

所述驾驶员疲劳检测模块，根据内部承载物的晃动程度、车辆速度和驾驶时间来判断内部承载物带给驾驶员的负担感，并且通过检测驾驶员状态变化和座椅状态变化，利用疲劳检测公式来判断驾驶员是否疲劳。

所述状态记忆模块，其通过记录车辆发生危险时车辆的速度，侧向加速度，侧倾角和摄像头采集的图像信息，并将其上传至云平台，然后通过大数据手段对其进行分析.在车辆行驶过程中，云平台会将分析过的数据传输至行驶中的车辆，并对车辆的状态以及驾驶员行为进行实时监控，从而对驾驶员行为进行判断和提醒。

所述危险预警模块，其通过接收所述内部承载物感知模块、内部承载物纵向状态检测模块，内部承载物侧向状态检测模块、侧翻状态检测模块、状态记忆模块和驾驶员疲劳检测模块发出的信号，进行危险警示。

进一步的，所述内部承载物感知模块包括状态感知压力传感器、状态感知温度传感器和气敏传感器.所述内部承载物感知模块与所述内部承载物纵向状态检测模块、内部承载物侧向状态检测模块、侧翻状态检测模块和温度处理模块进行通信连接，通过所述状态感知公式来判断内部承载物所处危险状态：

式中，P_W为一无量纲值，用以判断内部承载物的危险状态；

γ₁、γ₂、γ₃为权重因子，并可通过神经网络加以训练得到合适的值；

C₀为所述气敏传感器检测得到的蒸汽浓度，C为标准状态下内部承载物蒸汽的爆炸下极限浓度；

p为所述状态感知压力传感器检测得到的内部承载物蒸汽压强，单位为MPa,p₀为标准状态下内部承载物上方压强,单位为MPa；

T为所述状态感知温度传感器检测得到的内部承载物的温度，T^*为内部承载物的闪点，T₀为标准状态下内部承载物的温度；

所述内部承载物感知模块还包括GPS传感器，通过GPS定位当前车辆位置，根据云平台信息索引当前位置和当前时间的环境温度状况，并将此信息发送至所述温度处理模块；

所述内部承载物感知模块还包括内部承载物基本信息模块，其通过驾驶员输入内部承载物名称，即可调用内部承载物的闪点、爆炸下极限、标准状态下的温度、标准状态下的蒸汽压强和传导率；

所述内部承载物P_W值所处三种情况分别对应三种危险因子：

当P_W≥a时，所述危险因子K为K₁；

当b≤P_W＜a时，所述危险因子K为K₂；

当P_W＜b时，所述危险因子K为K₃。

对于所述内部承载物纵向状态检测模块，在判断纵向状态时需要考虑所述危险因子K，即A_k＝A₀*K，f_k＝f₀*K，λ_k＝λ₀*K，其中，A_k为内部承载物体积变化速度的阈值，A₀为标准状态下内部承载物体积的变化速度，f_k为内部承载物纵向状态变化的频率阈值，f₀为标准状态下内部承载物体积的变化频率，λ_k为内部承载物的液面纵向坡度阈值，λ₀为标准状态下内部承载物的液面纵向坡度；对于所述内部承载物侧向状态检测模块，在判断侧向状态时需要考虑所述危险因子，即ε_K＝K*ε₀，其中，ε_K为内部承载物对车厢左右壁的压力差值的阈值，ε₀为标准状态下内部承载物对车厢左右壁的压力差值；对于所述侧翻状态检测模块，挂车的动态侧翻阈值应考虑所述危险因子K，即动态侧翻阈值为L*K，其中，L为牵引车的侧翻阈值；对于所述温度处理模块，在判断温度状态时需要考虑所述危险因子，即T_k2＝T_u*K，T_k1＝T_d*K，其中，T_k2为内部承载物所允许的温度上限值，T_u为标准状态下内部承载物所允许的温度上限值，T_k1为内部承载物所允许的温度下限值，T_d为标准状态下内部承载物所允许的温度下限值。

进一步的，所述内部承载物纵向状态检测模块包括前壁液面传感器、后壁液面传感器、纵向状态检测摄像头、第一计时器和第二计时器。

所述前壁液面传感器布置于液灌车车厢前壁中线位置处，所述前壁液面传感器到车厢前壁左边沿和到车厢前壁右边沿的距离相等，所述后壁液面传感器布置于液灌车车厢后壁中线处，所述后壁液面传感器到车厢后壁左边沿和到车厢后壁右边沿的距离相等，所述纵向状态检测摄像头布置于车厢前壁顶部中间位置，用以采集内部承载物液面纵向坡度信息。

内部承载物沿横向中心轴面，分为内部承载物前方和内部承载物后方；所述前壁液面传感器可测量所述内部承载物前方的液面高度h₁,所述后壁液面传感器可测量所述内部承载物后方的液面高度h₂；由所述前壁液面传感器记录承载物的初始液面高度h₀；所述第一计时器负责采集所述内部承载物前方的液面高度从h₀变化至h₁或所述内部承载物后方的液面高度从h₀变化至h₂所经历的时间；当|h₁-h₀|＜δ_k或|h₂-h₀|＜δ_k时，所述前壁液面传感器和所述后壁液面传感器不进行识别感应，认为液面基本没有变化，其中，δ_k＝K*δ₀，10＜δ₀＜100，δ₀单位为毫米，其中K为所述内部承载物感知模块计算得到的所述危险因子。

所述内部承载物纵向状态检测模块可根据所述纵向状态检测公式判断内部承载物的纵向状态：

V(t)＝|h₁(t)-h₀|*l*b₀

式中，V为相对于初始位置，所述内部承载物前方增大或减小部分的体积，单位为mm³，t为所述第一计时器所采集的时间，单位为s，h₁为所述内部承载物前方液面高度,单位为mm；

h₀为内部承载物初始液面高度，单位为mm，l为液灌车车厢的长度，单位为mm，b₀为液灌车车厢的宽度，单位为mm；

A_v为所述内部承载物前方体积的变化速度，单位为mm³/s，用来反映液灌车制动或加速时给内部承载物带来的纵向状态变化量。

所述第二计时器负责采集内部承载物液面变化的时间，当所述内部承载物前方液面第一达到h₁时，所述第二计时器开始计时；当所述内部承载物后方液面第二达到h₂时，所述第二计时器采集该过程所需时间t₁；当所述内部承载物后方液面第一达到h₂时，所述第二计时器开始计时，当所述内部承载物前方液面第二达到h₁时，所述第二计时器采集该过程所需时间t₂；所述内部承载物纵向状态检测模块可根据所述纵向晃动检测公式判断内部承载物的纵向状态：

式中，f₁为内部承载物纵向状态变化的频率，单位为Hz,用以反映内部承载物纵向晃动的程度；

t₁为所述内部承载物前方液面达到h₁到所述内部承载物后方液面达到h₂所经历的时间,单位为s，t₂为所述内部承载物后方液面达到h₂到所述内部承载物前方液面达到h₁所经历的时间，单位为s。

结合A_v、f₁和所述纵向状态检测摄像头检测得到的纵向坡度信息，对内部承载物纵向状态进行检测：

当A_v＞A_k，f₁＞f_k，λ₁＞λ_k时，则判断内部承载物有纵向状态危险，其中，λ₁为所述纵向状态检测摄像头检测得到的坡度，A_k＝A₀*K，f_k＝f₀*K，λ_k＝λ₀*K，A_k为内部承载物体积变化速度的阈值，单位为mm³/s，A₀为标准状态下内部承载物体积的变化速度，单位为mm³/s，f_k为内部承载物纵向状态变化的频率阈值，单位为Hz，f₀为标准状态下内部承载物体积的变化频率，单位为Hz，λ_k为内部承载物的液面纵向坡度阈值，单位为度，λ₀为标准状态下内部承载物的液面纵向坡度，单位为度；K为所述内部承载物感知模块计算得到的所述危险因子。

进一步的，所述内部承载物侧向状态检测模块包括左壁压力传感器和右壁压力传感器，所述左壁压力传感器安装在液灌车车厢左壁中间位置处，所述左壁压力传感器到车厢左壁上边沿和车厢左壁下边沿的距离相等，所述左壁压力传感器到车厢左壁前边沿和车厢左壁后边沿的距离相等，所述右壁压力传感器安装在液灌车车厢右壁中间位置处，所述右壁压力传感器到车厢右壁上边沿和车厢右壁下边沿的距离相等，所述右壁压力传感器到车厢右壁前边沿和车厢右壁后边沿的距离相等。所述左壁压力传感器可以测量内部承载物对车厢左壁的压力，所述右壁压力传感器可以测量内部承载物对车厢右壁的压力，所述内部承载物侧向状态检测模块可以根据所述侧向状态检测公式检测内部承载物侧向状态：

E_F＝F₁-F₂

式中,E_F为内部承载物对车厢左右壁的压力差值，单位为N,用以反映内部承载物的侧向状态；

F₁为内部承载物对车厢左壁的平均压力，单位为N，F₂为内部承载物对车厢右壁的平均压力，单位为N；

当|E_F|＜ε_K时，所述内部承载物侧向状态检测模块不进行判断，认为内部承载物侧向状态安全；

当

时，内部承载物有向左侧倾危险，所述内部承载物侧向状态检测模块发出预警信号；

当

时，内部承载物有向右侧倾危险，所述内部承载物侧向状态检测模块发出预警信号；

其中，ε_K＝K*ε₀，K为所述内部承载物感知模块计算得到的所述危险因子。

进一步的，所述侧翻状态检测模块包括轮速传感器、方向盘转角传感器、侧向加速度传感器和侧倾角传感器；所述侧翻状态检测模块根据当前车辆状态来判断车辆横向载荷转移率是否达到所述动态侧翻阈值，对于牵引车，所述动态侧翻阈值为L，对于挂车，所述动态侧翻阈值为L*K，其中K为所述内部承载物感知模块计算得到的所述危险因子；

当横向载荷转移率小于所述动态侧翻阈值时，当前车辆没有侧翻危险；

当横向载荷转移率大于或等于所述动态侧翻阈值时，当前车辆有侧翻危险，此时，所述侧翻状态检测模块发出预警信号。

所述侧翻状态检测模块还包括左壁液面传感器，右壁液面传感器，侧翻状态检测摄像头和侧翻状态计时器；所述左壁液面传感器布置于液灌车车厢左壁中线位置处，所述左壁液面传感器到车厢左壁前边沿和到车厢左壁后边沿的距离相等，所述右壁液面传感器布置于液灌车车厢右壁中线位置处，所述右壁液面传感器到车厢右壁前边沿和到车厢右壁后边沿的距离相等，所述侧翻状态检测摄像头布置于车厢右壁中间顶部位置，用以采集承载物液面坡度信息；所述侧翻状态检测模块根据所述侧翻状态检测公式进行判断：

δ_h＝max(δ_hl,δ_hr)

式中，δ_hl为内部承载物左侧液面高度的变化率，为一无量纲值，δ_hr为内部承载物右侧液面高度的变化率，为一无量纲值，δ_h用来判断内部承载物是否有侧翻危险，为一无量纲值；

h_l为所述左壁液面传感器检测得到的内部承载物左侧液面高度,单位为mm，h_r为所述右壁液面传感器检测得到的内部承载物右侧液面高度，单位为mm，h₀为内部承载物初始液面高度,单位为mm；

当δ_h＞δ₀，λ_h＞λ_m，且此状态持续的时间大于3秒时，则判断内部承载物有发生侧翻的危险，其中，δ₀为内部承载物发生侧翻的极限值，λ_h为所述侧翻状态检测摄像头检测到的承载物液面坡度值，λ_m为内部承载物发生侧翻横向坡度的极限值。

进一步的，所述温度处理模块包含温度传感器和变温装置，温度传感器布置于车厢外部，负责采集外界环境温度，并且根据云平台传输的当前位置和当前时间的环境温度进行修正。所述变温装置包括第一水箱、第二水箱、第一水泵、第二水泵和水管，所述第一水箱布置在发动机周围，通过发动机产生的热量对所述第一水箱中的水进行加热，所述第二水箱布置在车厢外部，所述第一水箱中的水经过所述水泵，所述水管，流向所述第二水箱，所述第二水箱的水通过风冷进行冷却，所述第一水泵布置在所述第一水箱侧边，所述第二水泵布置在所述第二水箱侧边，所述水管沿液灌车厢内部上方边沿处布置，成一矩形状，所述水管连接第一水箱和第二水箱。当对车厢内部进行降温处理时，所述第二水箱中的水经由所述水管流向所述第一水箱，当对车厢内部进行升温时，所述第一水箱中的水经由所述水管流向所述第二水箱。

所述温度处理模块通过所述温度传感器采集到温度信号，考虑环境温度通过厢壁带给内部承载物的温度变化，根据所述温度感知公式进行判断：

式中，T′为内部承载物的温度，E为时间t内所传递的热量，u为液灌车厢的壁厚，k为传导介质的热导率，l为液灌车车厢的长度，h为液灌车车厢的高度，T_e为经修正过后测得的环境温度；其中E可通过热量自动检测仪表测得，热量自动检测仪表安装在液灌车厢壁上。

当T′≥T_k2，T_k2＝T_u*K时，则判断内部承载物温度过高，所述变温装置进行降温处理，其中，T_k2为内部承载物所允许的温度上限值，T_u为标准状态下内部承载物所允许的温度上限值，K为所述内部承载物感知模块计算得到的所述危险因子；

当T_k1≤T′＜T_k2，T_k1＝T_d*K时,则判断内部承载物温度状态正常，其中，T_k1为内部承载物所允许的温度下限值，T_d为标准状态下内部承载物所允许的温度下限值；

当T′＜T_k1时，则判断内部承载物温度过低，所述变温装置进行升温处理。

进一步的，所述驾驶员疲劳检测模块提出基于内部承载物晃动程度的驾驶员负担感判断方法：

a)数据采集：通过所述纵向晃动检测公式计算得到内部承载物纵向晃动的频率f₁，通过计时器记录内部承载物纵向晃动所持续的时间t₀，通过所述轮速传感器采集当前车速v₀，通过云平台接收当前所处时刻；

b)疲劳判断：当f₁＞f^*，t₀>5分钟时，

对于冬季和秋季，若30km/h≤v₀＜50km/h，且当前时间为凌晨5点至晚上10点时，则判断驾驶员有初级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息；若v₀≥50km/h，且当前时间为凌晨5点至晚上10点时，则判断驾驶员有中级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息；若v₀≥50km/h，且当前时间为晚上10点至凌晨5点时，则判断驾驶员有高级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息；

对于夏季和春季，若30km/h≤v₀＜45km/h，且当前时间为凌晨4点至晚上10点时，则判断驾驶员有初级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息；若v₀≥45km/h，且当前时间为凌晨4点至晚上10点时，则判断驾驶员有中级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息；若v₀≥45km/h，且当前时间为晚上10点至凌晨4点时，则判断驾驶员有高级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息。

进一步的，所述驾驶员疲劳检测模块包含座椅底部压力传感器、座椅靠背压力传感器，座椅位置传感器、座椅高度传感器、第一距离传感器、第二距离传感器、第一摄像头、第二摄像头和疲劳检测计时器。

所述座椅底部压力传感器布置在驾驶员座椅下部，负责采集驾驶员座椅底部受到驾驶员的压力；

所述座椅靠背压力传感器布置在座椅靠背，负责采集驾驶员座椅靠背受到驾驶员的压力；

所述座椅位置传感器，负责采集驾驶员座椅的前后位置；

所述座椅高度传感器，负责采集驾驶员座椅的高度；

所述第一距离传感器，布置在驾驶员头顶正上方驾驶舱顶部，负责采集驾驶员头顶到驾驶舱顶部的距离；

所述第二距离传感器，布置在驾驶员胸部正前方仪表板处，负责采集驾驶员胸部到前仪表盘的距离；

所述第一摄像头布置在驾驶员头部前方驾驶舱顶部，距离驾驶员头部45度角位置处，负责采集驾驶员的坐姿；

所述第二摄像头布置在驾驶员头部后方驾驶舱顶部，距离驾驶员头部15度角位置处，负责采集驾驶员手握方向盘姿势；

所述疲劳检测计时器，负责采集座椅底部压力传感器采集到零值压力到再次采集到非零值压力所经历的时间。

当车速大于50km/h时，当所述座椅底部压力传感器在4小时内检测得到压力均不为零，则判断该驾驶员处于疲劳状态，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信号；当在4小时内，所述座椅底部压力传感器采集到零值压力，且所述疲劳检测计时器采集从所述座椅底部压力传感器采集到零值压力到所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力的时间t′，当t′<3分钟时，则进行进一步驾驶员疲劳判断。

在4小时内，所述座椅底部压力传感器、座椅靠背压力传感器、座椅位置传感器、座椅高度传感器、第一距离传感器和第二距离传感器分别在所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前和所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后进行信号采集，并根据所述疲劳检测公式进行判断：

式中，P_f为一无量纲值，表示第二次驾驶员状态相比于第一次驾驶员状态的变化量；当P_f＜γ(0＜γ＜1)时，通过对第一摄像头和第二摄像头采集到的图像进行处理，若处理后的数据也表明前后两次驾驶员相同，则判断驾驶员处于疲劳状态，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信号；

ω₁、ω₂、ω₃、ω₄、ω₅、ω₆为各部分的权重系数，该系数通过神经网络进行训练，从而得到合适的权重系数；

F_N1为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，采集得到的压力平均值，单位为N；F_N2为所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后，采集得到的压力平均值，单位为N；

F_N3为所述座椅靠背压力传感器采集到零值压力前，采集得到的压力平均值，单位为N；F_N4为所述座椅靠背压力传感器再次采集到非零值压力后，采集得到的压力平均值，单位为N；

y₁为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，所述座椅位置传感器采集到的座椅前后位置，单位为m；y₂为所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后，所述座椅位置传感器采集到的座椅前后位置，单位为m；

h₁′为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，所述座椅高度传感器采集到的座椅高度，单位为m；h₂′为所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后，所述座椅高度传感器采集到的座椅高度，单位为m；

s₁为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，所述第一距离传感器采集得到的座椅前后位置，单位为m；s₂为所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后，所述第一距离传感器采集得到的驾驶员头部到驾驶舱顶部的距离，单位为m；

s₁′为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，所述第二距离传感器采集得到的座椅前后位置，单位为m；s₂′为所述座椅底部压力传感器采集到非零值压力后，所述第二距离传感器采集得到的驾驶员胸部到仪表盘的距离，单位为m。

进一步的，所述状态记忆模块通过分析驾驶员行为，将驾驶员行为信息与车辆状态信息进行融合；当驾驶员的行为造成车辆状态不稳定，所述状态记忆模块则将此时车辆的速度、侧向加速度、侧倾角和摄像头采集的图像信息发送至云平台；并且，当车辆发生事故时，所述状态记忆模块也可将车辆位置信息发送至云平台；当驾驶员在驾驶的过程中，能够通过云平台实时获取当前驾驶行为对应的车辆状态信息，通过大数据并行处理框架spark引擎将车辆发生事故时传回的车辆速度、侧向加速度、侧倾角、摄像头采集的图像信息、驾驶员的驾驶行为信息及车辆位置信息进行分析，分析出驾驶员的行为对车辆不稳定状态的影响，并建立模型，通过flink实时流处理技术，将实时传回的驾驶员行为信息，车辆状态信息和车辆位置信息进行分析，并将分析得到的结果在已训练好的模型进行测试，判断当前驾驶员行为是否即将造成车辆状态不稳定，若不稳定则将此时车辆的状态和驾驶员行为进行记录，并实时预警。当车辆通过事故多发路段时，所述车辆预警模块也将发出预警信息。此外，所述状态记忆模块也可通过自主学习的方式，不断增强识别驾驶员行为信息和车辆状态信息的能力，从而保证更加准确的信息融合。

进一步的，所述危险预警模块包括蜂鸣器、信号灯、危险预警计时器，动画显示屏和座椅靠背提醒器。所述座椅靠背提醒器布置于座椅靠背内侧，可通过其内置执行机构对驾驶员后背进行击打；当所述危险预警模块接收到所述内部承载物纵向状态检测模块或所述内部承载物侧向状态检测模块或所述侧翻状态检测模块或所述驾驶员疲劳检测模块或所述状态记忆模块发出的预警信号时，所述信号灯变红，并且所述动画显示屏会有动画播出，动画根据目前所处的危险情况进行演示；若在3秒内，驾驶员没有减速行驶，则所述蜂鸣器发出蜂鸣声，蜂鸣声的响度控制方法采用模糊控制：

该模糊控制方法输入为当前车速和所述内部承载物纵向状态变化的频率，其模糊子集定义为V＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}，FF＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}，输出为所述蜂鸣器的蜂鸣声响度，其模糊集合定义为B＝{ZE,PO,PS,PM,PB},即{零、正、正小、正中、正大}；模糊规则定义如下，其中V为车速，FF为所述内部承载物纵向状态变化的频率，B为所述蜂鸣器的蜂鸣声响度。

上述模糊控制规则为：

并且所述座椅靠背提醒器会击打驾驶员后背，以提醒驾驶员立即减速。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.采用了多模块的电子控制系统，从多方面、多维度去保持液灌车辆的稳定，各模块之间相互联系，避免了单一模块造成的控制不全面等问题，能有效、及时地对车辆进行预警。

2.各模块采用了新颖的判断方法，通过液体对厢壁压力以及液面高度来判断液体的纵向和侧向状态，并将传感器信息进行融合，包括摄像头采集的图像信息。

3.将驾驶员行为和车辆状态进行结合，利用大数据分析方法，判断车辆是否会发生不稳定状态，并将发生事故时车辆的状态和驾驶员行为进行记录。

4.对驾驶员的生理和心理状态进行了判断，包含了驾驶员负担感和驾驶员疲劳感两部分，充分考虑到了驾驶员生理和心理状态对液灌车辆的影响。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是所提出的电子控制系统组成示意图

图2是驾驶员负担感判断方法的流程图

图3是状态记忆模块的工作流程图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的描述。

参阅图1，整个系统包括主控制器，分别与主控制器相连的内部承载物感知模块、内部承载物纵向状态检测模块、内部承载物侧向状态检测模块、侧翻状态检测模块、温度处理模块、驾驶员疲劳检测模块、状态记忆模块和危险预警模块。其中，内部承载物感知模块、内部承载物纵向状态检测模块、内部承载物侧向状态检测模块、侧翻状态检测模块和温度处理模块为内部承载物控制部分；状态记忆模块和驾驶员疲劳检测模块为非内部承载物控制部分。

所述内部承载物感知模块，其通过采集内部承载物温度、蒸汽压强、蒸汽浓度和内部承载物闪点，并利用内部承载物感知公式来判断内部承载物所处危险等级。所述内部承载物纵向状态检测模块，其通过检测内部承载物液面和坡度变化以及其晃动程度，利用纵向状态检测公式、纵向晃动检测公式和摄像头的感知信息融合，来判断内部承载物的纵向状态。所述内部承载物侧向状态检测模块，其通过检测内部承载物对车厢内壁的压力，利用侧向状态检测公式来判断内部承载物所处的侧向状态。所述侧翻状态检测模块包括轮速传感器、方向盘转角传感器、侧向加速度传感器和侧倾角传感器，其通过判断横向载荷转移率与动态侧翻阈值的关系来判断液灌车辆所处的侧翻状态，并根据侧翻状态检测公式和摄像头的感知信息融合来判断内部承载物所处的侧翻状态。所述温度处理模块，其通过检测外界温度，并根据云端中实时发送的环境温度数据进行修正，然后考虑液灌车车厢壁厚，利用温度感知公式来判断外界温度对内部承载物的影响，并根据实际情况对内部承载物进行变温处理。所述驾驶员疲劳检测模块，根据内部承载物的晃动程度、车辆速度和驾驶时间来判断内部承载物带给驾驶员的负担感，并且通过检测驾驶员状态变化和座椅状态变化，利用疲劳检测公式来判断驾驶员是否疲劳。所述状态记忆模块，其通过记录车辆发生危险时车辆的速度，侧向加速度，侧倾角和摄像头采集的图像信息，并将其上传至云平台，然后通过大数据手段对其进行分析；在车辆行驶过程中，云平台会将分析过的数据传输至行驶中的车辆，并对车辆的状态以及驾驶员行为进行实时监控，从而对驾驶员行为进行判断和提醒。所述危险预警模块，其通过接收所述内部承载物感知模块、内部承载物纵向状态检测模块，内部承载物侧向状态检测模块、侧翻状态检测模块、状态记忆模块和驾驶员疲劳检测模块发出的信号，进行危险警示。

对于内部承载物控制部分，分为内部承载物感知模块、内部承载物纵向状态检测模块、内部承载物侧向状态检测模块、侧翻状态检测模块和温度处理模块。对于内部承载物感知模块，其主要包括状态感知压力传感器、状态感知温度传感器和气敏传感器，并根据所述状态感知公式来判断内部承载物所处危险状态：

式中，P_W为一无量纲值，用以判断内部承载物的危险状态；

γ₁、γ₂、γ₃为权重因子，并可通过神经网络加以训练得到合适的值；

C₀为所述气敏传感器检测得到的蒸汽浓度，C为标准状态下内部承载物蒸汽的爆炸下极限浓度；

p为所述状态感知压力传感器检测得到的内部承载物蒸汽压强，单位为MPa,p₀为标准状态下内部承载物上方压强,单位为MPa；

T为所述状态感知温度传感器检测得到的内部承载物的温度，T^*为内部承载物的闪点，T₀为标准状态下内部承载物的温度；

所述内部承载物P_W值所处三种情况分别对应三种危险因子：

当P_W≥a时，所述危险因子K为K₁；

当b≤P_W＜a时，所述危险因子K为K₂；

当P_W＜b时，所述危险因子K为K₃；

所述内部承载物感知模块还包括GPS传感器，通过GPS定位当前车辆位置，根据云平台信息索引当前位置和当前时间的环境温度状况，并将此信息发送至所述温度处理模块。所述内部承载物感知模块还包括内部承载物基本信息模块，其通过驾驶员输入内部承载物名称，即可调用内部承载物的闪点、爆炸下极限、标准状态下的温度、标准状态下的蒸汽压强和传导率。

对于内部承载物纵向状态检测模块，所述内部承载物纵向状态检测模块包括前壁液面传感器、后壁液面传感器、纵向状态检测摄像头、第一计时器和第二计时器。内部承载物沿横向中心轴面，分为内部承载物前方和内部承载物后方。所述内部承载物纵向状态检测模块可根据所述纵向状态检测公式、所述纵向晃动检测公式和所述纵向状态检测摄像头采集到的信息来判断内部承载物的纵向状态：

V(t)＝|h₁(t)-h₀|*l*b₀

式中，V为相对于初始位置，所述内部承载物前方增大或减小部分的体积，单位为mm³，t为所述第一计时器所采集的时间，单位为s，h₁为所述内部承载物前方液面高度,单位为mm；

h₀为内部承载物初始液面高度，单位为mm，l为液灌车车厢的长度，单位为mm，b₀为液灌车车厢的宽度，单位为mm；

A_v为所述内部承载物前方体积的变化速度，单位为mm³/s，用来反映液灌车制动或加速时给内部承载物带来的纵向状态变化量。

f₁为内部承载物纵向状态变化的频率，单位为Hz,用以反映内部承载物纵向晃动的程度；

t₁为所述内部承载物前方液面达到h₁到所述内部承载物后方液面达到h₂所经历的时间，单位为s，t₂为所述内部承载物后方液面达到h₂到所述内部承载物前方液面达到h₁所经历的时间，单位为s；

结合A_v、f₁和所述纵向状态检测摄像头检测得到的纵向坡度信息，对内部承载物纵向状态进行检测：当A_v＞A_k，f₁＞f_k，λ₁＞λ_k时，则判断内部承载物有纵向状态危险，其中，λ₁为所述纵向状态检测摄像头检测得到的坡度。

对于内部承载物侧向状态检测模块，其包括左壁压力传感器和右壁压力传感器，并根据所述侧向状态检测公式检测内部承载物侧向状态：

E_F＝F₁-F₂

式中,E_F为内部承载物对车厢左右壁的压力差值，单位为N,用以反映内部承载物的侧向状态；

F₁为内部承载物对车厢左壁的平均压力，单位为N，F₂为内部承载物对车厢右壁的平均压力，单位为N；

当|E_F|＜ε_K时，所述内部承载物侧向状态检测模块不进行判断，认为内部承载物侧向状态安全；

当

时，内部承载物有向左侧倾危险，所述内部承载物侧向状态检测模块发出预警信号；

当

时，内部承载物有向右侧倾危险，所述内部承载物侧向状态检测模块发出预警信号。

对于侧翻状态检测模块，其包括轮速传感器、方向盘转角传感器、侧向加速度传感器和侧倾角传感器；所述侧翻状态检测模块根据当前车辆状态来判断车辆横向载荷转移率是否达到所述动态侧翻阈值，对于牵引车，所述动态侧翻阈值为L，对于挂车，所述动态侧翻阈值为L*K，其中K为所述内部承载物感知模块计算得到的所述危险因子。当横向载荷转移率小于所述动态侧翻阈值时，当前车辆没有侧翻危险；当横向载荷转移率大于或等于所述动态侧翻阈值时，当前车辆有侧翻危险，此时，所述侧翻状态检测模块发出预警信号。所述侧翻状态检测模块还包括左壁液面传感器，右壁液面传感器，侧翻状态检测摄像头和侧翻状态计时器；所述侧翻状态检测模块根据所述侧翻状态检测公式进行判断：

δ_h＝max(δ_hl,δ_hr)

式中，δ_hl为内部承载物左侧液面高度的变化率，为一无量纲值，δ_hr为内部承载物右侧液面高度的变化率，为一无量纲值，δ_h用来判断内部承载物是否有侧翻危险，为一无量纲值；

h_l为所述左壁液面传感器检测得到的内部承载物左侧液面高度,单位为mm，h_r为所述右壁液面传感器检测得到的内部承载物右侧液面高度，单位为mm，h₀为内部承载物初始液面高度,单位为mm；

当δ_h＞δ₀，λ_h＞λ_m，且此状态持续的时间大于3秒时，则判断内部承载物有发生侧翻的危险。

对于温度处理模块，其包括温度传感器和变温装置，温度传感器布置于车厢外部，负责采集外界环境温度，并且根据云平台传输的当前位置和当前时间的环境温度进行修正；所述变温装置包括第一水箱、第二水箱、第一水泵、第二水泵和水管。所述温度处理模块通过所述温度传感器采集到温度信号，考虑环境温度通过厢壁带给内部承载物的温度变化，根据所述温度感知公式进行判断：

式中，T′为内部承载物的温度，E为时间t内所传递的热量，u为液灌车厢的壁厚，k为传导介质的热导率，l为液灌车车厢的长度，h为液灌车车厢的高度，T_e为经修正过后测得的环境温度；其中E可通过热量自动检测仪表测得，热量自动检测仪表安装在液灌车厢壁上。

当T′≥T_k2，T_k2＝T_u*K时，则判断内部承载物温度过高，所述变温装置进行降温处理，其中，T_k2为内部承载物所允许的温度上限值，T_u为标准状态下内部承载物所允许的温度上限值，K为所述内部承载物感知模块计算得到的所述危险因子；

当T_k1≤T′＜T_k2，T_k1＝T_d*K时,则判断内部承载物温度状态正常，其中，T_k1为内部承载物所允许的温度下限值，T_d为标准状态下内部承载物所允许的温度下限值；

当T′＜T_k1时，则判断内部承载物温度过低，所述变温装置进行升温处理。

对于危险预警模块，其包括蜂鸣器、信号灯、危险预警计时器，动画显示屏和座椅靠背提醒器；所述座椅靠背提醒器布置于座椅靠背内侧，可通过其内置执行机构对驾驶员后背进行击打。当所述危险预警模块接收到所述内部承载物纵向状态检测模块或所述内部承载物侧向状态检测模块或所述侧翻状态检测模块或所述驾驶员疲劳检测模块或所述状态记忆模块发出的预警信号时，所述信号灯变红，并且所述动画显示屏会有动画播出，动画根据目前所处的危险情况进行演示。若在3秒内，驾驶员没有减速行驶，则所述蜂鸣器发出蜂鸣声，蜂鸣声的响度控制方法采用模糊控制：

该模糊控制方法输入为当前车速和所述内部承载物纵向状态变化的频率，其模糊子集定义为V＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}，FF＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}，输出为所述蜂鸣器的蜂鸣声响度，其模糊集合定义为B＝{ZE,PO,PS,PM,PB},即{零、正、正小、正中、正大}；模糊规则定义如下，其中V为车速，FF为所述内部承载物纵向状态变化的频率，B为所述蜂鸣器的蜂鸣声响度。并且所述座椅靠背提醒器会击打驾驶员后背，以提醒驾驶员立即减速。

上述模糊控制规则为：

对于驾驶员疲劳检测模块，其包括座椅底部压力传感器、座椅靠背压力传感器，座椅位置传感器、座椅高度传感器、第一距离传感器、第二距离传感器、第一摄像头、第二摄像头和疲劳检测计时器；当车速大于50km/h时，当所述座椅底部压力传感器在4小时内检测得到压力均不为零，则判断该驾驶员处于疲劳状态，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信号；当在4小时内，所述座椅底部压力传感器采集到零值压力，且所述疲劳检测计时器采集从所述座椅底部压力传感器采集到零值压力到所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力的时间t′，当t′<3分钟时，则进行进一步驾驶员疲劳判断。

在4小时内，所述座椅底部压力传感器、座椅靠背压力传感器、座椅位置传感器、座椅高度传感器、第一距离传感器和第二距离传感器分别在所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前和所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后进行信号采集，并根据所述疲劳检测公式进行判断：

式中，P_f为一无量纲值，表示第二次驾驶员状态相比于第一次驾驶员状态的变化量；当P_f＜γ(0＜γ＜1)时，通过对第一摄像头和第二摄像头采集到的图像进行处理，若处理后的数据也表明前后两次驾驶员相同，则判断驾驶员处于疲劳状态，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信号。

ω₁、ω₂、ω₃、ω₄、ω₅、ω₆为各部分的权重系数，该系数通过神经网络进行训练，从而得到合适的权重系数；

F_N1为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，采集得到的压力平均值，单位为N；F_N2为所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后，采集得到的压力平均值，单位为N；

F_N3为所述座椅靠背压力传感器采集到零值压力前，采集得到的压力平均值，单位为N；F_N4为所述座椅靠背压力传感器再次采集到非零值压力后，采集得到的压力平均值，单位为N；

y₁为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，所述座椅位置传感器采集到的座椅前后位置，单位为m；y₂为所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后，所述座椅位置传感器采集到的座椅前后位置，单位为m；

h₁′为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，所述座椅高度传感器采集到的座椅高度，单位为m；h₂′为所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后，所述座椅高度传感器采集到的座椅高度，单位为m；

s₁为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，所述第一距离传感器采集得到的座椅前后位置，单位为m；s₂为所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后，所述第一距离传感器采集得到的驾驶员头部到驾驶舱顶部的距离，单位为m；

s₁′为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，所述第二距离传感器采集得到的座椅前后位置，单位为m；s₂′为所述座椅底部压力传感器采集到非零值压力后，所述第二距离传感器采集得到的驾驶员胸部到仪表盘的距离，单位为m。

参阅图2，本发明所述的驾驶员疲劳检测模块中的驾驶员负担感的判断方法如下：

a)数据采集：通过所述纵向晃动检测公式计算得到内部承载物纵向晃动的频率f₁，通过计时器记录内部承载物纵向晃动所持续的时间t₀，通过所述轮速传感器采集当前车速v₀，通过云平台接收当前所处时刻；

b)疲劳判断：当f₁＞f^*，t₀>5分钟时，

对于冬季和秋季，若30km/h≤v₀＜50km/h，且当前时间为凌晨5点至晚上10点时，则判断驾驶员有初级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息；若v₀≥50km/h，且当前时间为凌晨5点至晚上10点时，则判断驾驶员有中级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息；若v₀≥50km/h，且当前时间为晚上10点至凌晨5点时，则判断驾驶员有高级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息。

对于夏季和春季，若30km/h≤v₀＜45km/h，且当前时间为凌晨4点至晚上10点时，则判断驾驶员有初级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息；若v₀≥45km/h，且当前时间为凌晨4点至晚上10点时，则判断驾驶员有中级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息；若v₀≥45km/h，且当前时间为晚上10点至凌晨4点时，则判断驾驶员有高级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息。

参阅图三，所述状态记忆模块通过分析驾驶员行为，将驾驶员行为信息与车辆状态信息进行融合。当驾驶员的行为造成车辆状态不稳定，所述状态记忆模块则将此时车辆的速度、侧向加速度、侧倾角和摄像头采集的图像信息发送至云平台。并且，当车辆发生事故时，所述状态记忆模块也可将车辆位置信息发送至云平台。当驾驶员在驾驶的过程中，能够通过云平台实时获取当前驾驶行为对应的车辆状态信息，通过大数据并行处理框架spark引擎将车辆发生事故时传回的车辆速度、侧向加速度、侧倾角、摄像头采集的图像信息、驾驶员的驾驶行为信息及车辆位置信息进行分析，分析出驾驶员的行为对车辆不稳定状态的影响，并建立模型，通过flink实时流处理技术，将实时传回的驾驶员行为信息，车辆状态信息和车辆位置信息进行分析，并将分析得到的结果在已训练好的模型进行测试，判断当前驾驶员行为是否即将造成车辆状态不稳定，并实时预警，当车辆通过事故多发路段时，所述车辆预警模块也将发出预警信息。此外，所述状态记忆模块也可通过自主学习的方式，不断增强识别驾驶员行为信息和车辆状态信息的能力，从而保证更加准确的信息融合。

Claims (10)

1.一种适用于液灌车辆的电子控制系统，其特征在于，包括：

主控制器，分别与主控制器相连的内部承载物感知模块、内部承载物纵向状态检测模块、内部承载物侧向状态检测模块、侧翻状态检测模块、温度处理模块、驾驶员疲劳检测模块、状态记忆模块和危险预警模块；

所述内部承载物感知模块，其通过采集内部承载物温度、蒸汽压强、蒸汽浓度和内部承载物闪点，并利用内部承载物感知公式来判断内部承载物所处危险等级；

所述内部承载物纵向状态检测模块，其通过检测内部承载物液面和坡度变化以及其晃动程度，利用纵向状态检测公式、纵向晃动检测公式和摄像头的感知信息融合，来判断内部承载物的纵向状态；

所述内部承载物侧向状态检测模块，其通过检测内部承载物对车厢内壁的压力，利用侧向状态检测公式来判断内部承载物所处的侧向状态；

所述侧翻状态检测模块包括轮速传感器、方向盘转角传感器、侧向加速度传感器和侧倾角传感器，其通过判断横向载荷转移率与动态侧翻阈值的关系来判断液灌车辆所处的侧翻状态，并根据侧翻状态检测公式和摄像头的感知信息融合来判断内部承载物所处的侧翻状态；

所述温度处理模块，其通过检测外界温度，并根据云端中实时发送的环境温度数据进行修正，然后考虑液灌车车厢壁厚，利用温度感知公式来判断外界温度对内部承载物的影响，并根据实际情况对内部承载物进行变温处理；

所述驾驶员疲劳检测模块，根据内部承载物的晃动程度、车辆速度和驾驶时间来判断内部承载物带给驾驶员的负担感，并且通过检测驾驶员状态变化和座椅状态变化，利用疲劳检测公式来判断驾驶员是否疲劳；

所述状态记忆模块，其通过记录车辆发生危险时车辆的速度、侧向加速度、侧倾角和摄像头采集的图像信息，并将其上传至云平台，然后通过大数据手段对其进行分析；在车辆行驶过程中，云平台会将分析过的数据传输至行驶中的车辆，并对车辆的状态以及驾驶员行为进行实时监控，从而对驾驶员行为进行判断和提醒；

所述危险预警模块，其通过接收所述内部承载物感知模块、内部承载物纵向状态检测模块，内部承载物侧向状态检测模块、侧翻状态检测模块、状态记忆模块和驾驶员疲劳检测模块发出的信号，进行危险警示。

2.根据权利要求1所述的一种适用于液灌车辆的电子控制系统，其特征在于，所述内部承载物感知模块包括状态感知压力传感器、状态感知温度传感器和气敏传感器；所述内部承载物感知模块与所述内部承载物纵向状态检测模块、内部承载物侧向状态检测模块、侧翻状态检测模块和温度处理模块进行通信连接，通过所述状态感知公式来判断内部承载物所处危险状态：

式中，P_W为一无量纲值，用以判断内部承载物的危险状态；

γ₁、γ₂、γ₃为权重因子，并可通过神经网络加以训练得到合适的值；

C₀为所述气敏传感器检测得到的蒸汽浓度，C为标准状态下内部承载物蒸汽的爆炸下极限浓度；

p为所述状态感知压力传感器检测得到的内部承载物蒸汽压强，单位为MPa,p₀为标准状态下内部承载物上方压强,单位为MPa；

T为所述状态感知温度传感器检测得到的内部承载物的温度，T^*为内部承载物的闪点，T₀为标准状态下内部承载物的温度；

所述内部承载物感知模块还包括GPS传感器，通过GPS定位当前车辆位置，根据云平台信息索引当前位置和当前时间的环境温度状况，并将此信息发送至所述温度处理模块；

所述内部承载物感知模块还包括内部承载物基本信息模块，其通过驾驶员输入内部承载物名称，即可调用内部承载物的闪点、爆炸下极限、标准状态下的温度、标准状态下的蒸汽压强和传导率；

所述内部承载物P_W值所处三种情况分别对应三种危险因子：

当P_W≥a时，所述危险因子K为K₁；

当b≤P_W＜a时，所述危险因子K为K₂；

当P_W＜b时，所述危险因子K为K₃；

对于所述内部承载物纵向状态检测模块，在判断纵向状态时需要考虑所述危险因子K，即A_k＝A₀*K，f_k＝f₀*K，λ_k＝λ₀*K，其中，A_k为内部承载物体积变化速度的阈值，A₀为标准状态下内部承载物体积的变化速度，f_k为内部承载物纵向状态变化的频率阈值，f₀为标准状态下内部承载物体积的变化频率，λ_k为内部承载物的液面纵向坡度阈值，λ₀为标准状态下内部承载物的液面纵向坡度；对于所述内部承载物侧向状态检测模块，在判断侧向状态时需要考虑所述危险因子，即ε_K＝K*ε₀，其中，ε_K为内部承载物对车厢左右壁的压力差值的阈值，ε₀为标准状态下内部承载物对车厢左右壁的压力差值；对于所述侧翻状态检测模块，挂车的所述动态侧翻阈值应考虑所述危险因子K，即动态侧翻阈值为L*K，其中，L为牵引车的侧翻阈值；对于所述温度处理模块，在判断温度状态时需要考虑所述危险因子，即T_k2＝T_u*K，T_k1＝T_d*K，其中，T_k2为内部承载物所允许的温度上限值，T_u为标准状态下内部承载物所允许的温度上限值，T_k1为内部承载物所允许的温度下限值，T_d为标准状态下内部承载物所允许的温度下限值。

3.根据权利要求1所述的一种适用于液灌车辆的电子控制系统，其特征在于，所述内部承载物纵向状态检测模块包括前壁液面传感器、后壁液面传感器、纵向状态检测摄像头、第一计时器和第二计时器；

所述前壁液面传感器布置于液灌车车厢前壁中线位置处，所述前壁液面传感器到车厢前壁左边沿和到车厢前壁右边沿的距离相等，所述后壁液面传感器布置于液灌车车厢后壁中线处，所述后壁液面传感器到车厢后壁左边沿和到车厢后壁右边沿的距离相等，所述纵向状态检测摄像头布置于车厢前壁顶部中间位置，用以采集内部承载物液面纵向坡度信息；

内部承载物沿横向中心轴面，分为内部承载物前方和内部承载物后方；所述前壁液面传感器可测量所述内部承载物前方的液面高度h₁,所述后壁液面传感器可测量所述内部承载物后方的液面高度h₂；由所述前壁液面传感器记录承载物的初始液面高度h₀；所述第一计时器负责采集所述内部承载物前方的液面高度从h₀变化至h₁或所述内部承载物后方的液面高度从h₀变化至h₂所经历的时间；当|h₁-h₀|＜δ_k或|h₂-h₀|＜δ_k时，所述前壁液面传感器和所述后壁液面传感器不进行识别感应，认为液面基本没有变化，其中，δ_k＝K*δ₀，10＜δ₀＜100，δ₀单位为毫米，其中K为所述内部承载物感知模块计算得到的所述危险因子；

所述内部承载物纵向状态检测模块可根据所述纵向状态检测公式判断内部承载物的纵向状态：

V(t)＝|h₁(t)-h₀|*l*b₀

式中，V为相对于初始位置，所述内部承载物前方增大或减小部分的体积，单位为mm³，t为所述第一计时器所采集的时间，单位为s，h₁为所述内部承载物前方液面高度,单位为mm；

h₀为内部承载物初始液面高度，单位为mm，l为液灌车车厢的长度，单位为mm，b₀为液灌车车厢的宽度，单位为mm；

A_v为所述内部承载物前方体积的变化速度，单位为mm³/s，用来反映液灌车制动或加速时给内部承载物带来的纵向状态变化量；

所述第二计时器负责采集内部承载物液面变化的时间，当所述内部承载物前方液面第一达到h₁时，所述第二计时器开始计时；当所述内部承载物后方液面第二达到h₂时，所述第二计时器采集该过程所需时间t₁；当所述内部承载物后方液面第一达到h₂时，所述第二计时器开始计时，当所述内部承载物前方液面第二达到h₁时，所述第二计时器采集该过程所需时间t₂；所述内部承载物纵向状态检测模块可根据所述纵向晃动检测公式判断内部承载物的纵向状态：

式中，f₁为内部承载物纵向状态变化的频率，单位为Hz，用以反映内部承载物纵向晃动的程度；

t₁为所述内部承载物前方液面达到h₁到所述内部承载物后方液面达到h₂所经历的时间，单位为s，t₂为所述内部承载物后方液面达到h₂到所述内部承载物前方液面达到h₁所经历的时间，单位为s；

结合A_v、f₁和所述纵向状态检测摄像头检测得到的纵向坡度信息，对内部承载物纵向状态进行检测：

当A_v＞A_k，f₁＞f_k，λ₁＞λ_k时，则判断内部承载物有纵向状态危险，其中，λ₁为所述纵向状态检测摄像头检测得到的坡度，A_k＝A₀*K，f_k＝f₀*K，λ_k＝λ₀*K，A_k为内部承载物体积变化速度的阈值，A₀为标准状态下内部承载物体积的变化速度，f_k为内部承载物纵向状态变化的频率阈值，f₀为标准状态下内部承载物体积的变化频率，λ_k为内部承载物的液面纵向坡度阈值，λ₀为标准状态下内部承载物的液面纵向坡度；K为所述内部承载物感知模块计算得到的所述危险因子。

4.根据权利要求1所述的一种适用于液灌车辆的电子控制系统，其特征在于，所述内部承载物侧向状态检测模块包括左壁压力传感器和右壁压力传感器，所述左壁压力传感器安装在液灌车车厢左壁中间位置处，所述左壁压力传感器到车厢左壁上边沿和车厢左壁下边沿的距离相等，所述左壁压力传感器到车厢左壁前边沿和车厢左壁后边沿的距离相等，所述右壁压力传感器安装在液灌车车厢右壁中间位置处，所述右壁压力传感器到车厢右壁上边沿和车厢右壁下边沿的距离相等，所述右壁压力传感器到车厢右壁前边沿和车厢右壁后边沿的距离相等；所述左壁压力传感器可以测量内部承载物对车厢左壁的压力，所述右壁压力传感器可以测量内部承载物对车厢右壁的压力，所述内部承载物侧向状态检测模块可以根据所述侧向状态检测公式检测内部承载物侧向状态：

E_F＝F₁-F₂

式中,E_F为内部承载物对车厢左右壁的压力差值，单位为N,用以反映内部承载物的侧向状态；

F₁为内部承载物对车厢左壁的平均压力，单位为N，F₂为内部承载物对车厢右壁的平均压力，单位为N；

当|E_F|＜ε_K时，所述内部承载物侧向状态检测模块不进行判断，认为内部承载物侧向状态安全；

当

时，内部承载物有向左侧倾危险，所述内部承载物侧向状态检测模块发出预警信号；

当

时，内部承载物有向右侧倾危险，所述内部承载物侧向状态检测模块发出预警信号；

其中，ε_K＝K*ε₀，K为所述内部承载物感知模块计算得到的所述危险因子。

5.根据权利要求1所述的一种适用于液灌车辆的电子控制系统，其特征在于，所述侧翻状态检测模块包括轮速传感器、方向盘转角传感器、侧向加速度传感器和侧倾角传感器；所述侧翻状态检测模块根据当前车辆状态来判断车辆横向载荷转移率是否达到所述动态侧翻阈值，对于牵引车，所述动态侧翻阈值为L，对于挂车，所述动态侧翻阈值为L*K，其中K为所述内部承载物感知模块计算得到的所述危险因子；

当横向载荷转移率小于所述动态侧翻阈值时，当前车辆没有侧翻危险；

当横向载荷转移率大于或等于所述动态侧翻阈值时，当前车辆有侧翻危险，此时，所述侧翻状态检测模块发出预警信号；

所述侧翻状态检测模块还包括左壁液面传感器，右壁液面传感器，侧翻状态检测摄像头和侧翻状态计时器；所述左壁液面传感器布置于液灌车车厢左壁中线位置处，所述左壁液面传感器到车厢左壁前边沿和到车厢左壁后边沿的距离相等，所述右壁液面传感器布置于液灌车车厢右壁中线位置处，所述右壁液面传感器到车厢右壁前边沿和到车厢右壁后边沿的距离相等，所述侧翻状态检测摄像头布置于车厢右壁中间顶部位置，用以采集承载物液面坡度信息；所述侧翻状态检测模块根据所述侧翻状态检测公式进行判断：

δ_h＝max(δ_hl,δ_hr)

式中，δ_hl为内部承载物左侧液面高度的变化率，为一无量纲值，δ_hr为内部承载物右侧液面高度的变化率，为一无量纲值，δ_h用来判断内部承载物是否有侧翻危险，为一无量纲值；

h_l为所述左壁液面传感器检测得到的内部承载物左侧液面高度，单位为mm，h_r为所述右壁液面传感器检测得到的内部承载物右侧液面高度，单位为mm，h₀为内部承载物初始液面高度,单位为mm；

当δ_h＞δ₀，λ_h＞λ_m，且此状态持续的时间大于3秒时，则判断内部承载物有发生侧翻的危险，其中，δ₀为内部承载物发生侧翻的极限值，λ_h为所述侧翻状态检测摄像头检测到的承载物液面横向坡度值，λ_m为内部承载物发生侧翻横向坡度的极限值。

6.根据权利要求1所述的一种适用于液灌车辆的电子控制系统，其特征在于，所述温度处理模块包含温度传感器和变温装置，温度传感器布置于车厢外部，负责采集外界环境温度，并且根据云平台传输的当前位置和当前时间的环境温度进行修正；所述变温装置包括第一水箱、第二水箱、第一水泵、第二水泵和水管，所述第一水箱布置在发动机侧边，通过发动机产生的热量对所述第一水箱中的水进行加热，所述第二水箱布置在车厢外部，所述第一水箱中的水经过所述水泵，所述水管，流向所述第二水箱，所述第二水箱的水通过风冷进行冷却，所述第一水泵布置在所述第一水箱侧边，所述第二水泵布置在所述第二水箱侧边，所述水管沿液灌车厢内部上方边沿处布置，成一矩形状，所述水管连接第一水箱和第二水箱；当对车厢内部进行降温处理时，所述第二水箱中的水经由所述水管流向所述第一水箱，当对车厢内部进行升温时，所述第一水箱中的水经由所述水管流向所述第二水箱；

所述温度处理模块通过所述温度传感器采集到温度信号，考虑环境温度通过厢壁带给内部承载物的温度变化，根据所述温度感知公式进行判断：

式中，T′为内部承载物的温度，E为时间t内所传递的热量，u为液灌车厢的壁厚，k为传导介质的热导率，l为液灌车车厢的长度，h为液灌车车厢的高度，T_e为经修正过后测得的环境温度；

当T′≥T_k2，T_k2＝T_u*K时，则判断内部承载物温度过高，所述变温装置进行降温处理，其中，T_k2为内部承载物所允许的温度上限值，T_u为标准状态下内部承载物所允许的温度上限值，K为所述内部承载物感知模块计算得到的所述危险因子；

当T_k1≤T′＜T_k2，T_k1＝T_d*K时,则判断内部承载物温度状态正常，其中，T_k1为内部承载物所允许的温度下限值，T_d为标准状态下内部承载物所允许的温度下限值；

当T′＜T_k1时，则判断内部承载物温度过低，所述变温装置进行升温处理。

7.根据权利要求1所述的一种适用于液灌车辆的电子控制系统，其特征在于，所述驾驶员疲劳检测模块提出基于内部承载物晃动程度的驾驶员负担感判断方法：

a)数据采集：通过所述纵向晃动检测公式计算得到内部承载物纵向晃动的频率f₁，通过计时器记录内部承载物纵向晃动所持续的时间t₀，通过所述轮速传感器采集当前车速v₀，通过云平台接收当前所处时刻；

b)疲劳判断：当f₁＞f^*，t₀>5分钟时，

对于冬季和秋季，若30km/h≤v₀＜50km/h，且当前时间为凌晨5点至晚上10点时，则判断驾驶员有初级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息；若v₀≥50km/h，且当前时间为凌晨5点至晚上10点时，则判断驾驶员有中级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息；若v₀≥50km/h，且当前时间为晚上10点至凌晨5点时，则判断驾驶员有高级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息；

对于夏季和春季，若30km/h≤v₀＜45km/h，且当前时间为凌晨4点至晚上10点时，则判断驾驶员有初级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息；若v₀≥45km/h，且当前时间为凌晨4点至晚上10点时，则判断驾驶员有中级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息；若v₀≥45km/h，且当前时间为晚上10点至凌晨4点时，则判断驾驶员有高级负担感，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信息。

8.根据权利要求1所述的一种适用于液灌车辆的电子控制系统，其特征在于，所述驾驶员疲劳检测模块包含座椅底部压力传感器、座椅靠背压力传感器、座椅位置传感器、座椅高度传感器、第一距离传感器、第二距离传感器、第一摄像头、第二摄像头和疲劳检测计时器；

所述座椅底部压力传感器布置在驾驶员座椅下部，负责采集驾驶员座椅底部受到驾驶员的压力；

所述座椅靠背压力传感器布置在座椅靠背，负责采集驾驶员座椅靠背受到驾驶员的压力；

所述座椅位置传感器，负责采集驾驶员座椅的前后位置；

所述座椅高度传感器，负责采集驾驶员座椅的高度；

所述第一距离传感器，布置在驾驶员头顶正上方驾驶舱顶部，负责采集驾驶员头顶到驾驶舱顶部的距离；

所述第二距离传感器，布置在驾驶员胸部正前方仪表板处，负责采集驾驶员胸部到前仪表盘的距离；

所述第一摄像头布置在驾驶员头部前方驾驶舱顶部，距离驾驶员头部45度角位置处，负责采集驾驶员的坐姿；

所述第二摄像头布置在驾驶员头部后方驾驶舱顶部，距离驾驶员头部15度角位置处，负责采集驾驶员手握方向盘姿势；

所述疲劳检测计时器，负责采集座椅底部压力传感器采集到零值压力到再次采集到非零值压力所经历的时间；

当车速大于50km/h时，当所述座椅底部压力传感器在4小时内检测得到压力均不为零，则判断该驾驶员处于疲劳状态，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信号；当在4小时内，所述座椅底部压力传感器采集到零值压力，且所述疲劳检测计时器采集从所述座椅底部压力传感器采集到零值压力到所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力的时间t′，当t′<3分钟时，则进行进一步驾驶员疲劳判断；

在4小时内，所述座椅底部压力传感器、座椅靠背压力传感器、座椅位置传感器、座椅高度传感器、第一距离传感器和第二距离传感器分别在所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前和所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后进行信号采集，并根据所述疲劳检测公式进行判断：

式中，P_f为一无量纲值，表示第二次驾驶员状态相比于第一次驾驶员状态的变化量；当P_f＜γ(0＜γ＜1)时，通过对第一摄像头和第二摄像头采集到的图像进行处理，若处理后的数据也表明前后两次驾驶员相同，则判断驾驶员处于疲劳状态，所述驾驶员疲劳检测模块发出预警信号；

ω₁、ω₂、ω₃、ω₄、ω₅、ω₆为各部分的权重系数，该系数通过神经网络进行训练，从而得到合适的权重系数；

F_N1为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，采集得到的压力平均值，单位为N；F_N2为所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后，采集得到的压力平均值，单位为N；

F_N3为所述座椅靠背压力传感器采集到零值压力前，采集得到的压力平均值，单位为N；F_N4为所述座椅靠背压力传感器再次采集到非零值压力后，采集得到的压力平均值，单位为N；

y₁为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，所述座椅位置传感器采集到的座椅前后位置，单位为m；y₂为所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后，所述座椅位置传感器采集到的座椅前后位置，单位为m；

h₁′为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，所述座椅高度传感器采集到的座椅高度，单位为m；h₂′为所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后，所述座椅高度传感器采集到的座椅高度，单位为m；

s₁为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，所述第一距离传感器采集得到的座椅前后位置，单位为m；s₂为所述座椅底部压力传感器再次采集到非零值压力后，所述第一距离传感器采集得到的驾驶员头部到驾驶舱顶部的距离，单位为m；

s₁′为所述座椅底部压力传感器采集到零值压力前，所述第二距离传感器采集得到的座椅前后位置，单位为m；s₂′为所述座椅底部压力传感器采集到非零值压力后，所述第二距离传感器采集得到的驾驶员胸部到仪表盘的距离，单位为m。

9.根据权利要求1所述的一种适用于液灌车辆的电子控制系统，其特征在于，所述状态记忆模块通过分析驾驶员行为，将驾驶员行为信息与车辆状态信息进行融合；当驾驶员的行为造成车辆状态不稳定，所述状态记忆模块则将此时车辆的速度、侧向加速度、侧倾角和摄像头采集的图像信息发送至云平台；并且，当车辆发生事故时，所述状态记忆模块也可将车辆位置信息发送至云平台；当驾驶员在驾驶的过程中，能够通过云平台实时获取当前驾驶行为对应的车辆状态信息，通过大数据并行处理框架spark引擎将车辆发生事故时传回的车辆速度、侧向加速度、侧倾角、摄像头采集的图像信息、驾驶员的驾驶行为信息及车辆位置信息进行分析，分析出驾驶员的行为对车辆不稳定状态的影响，并建立模型，通过flink实时流处理技术，将实时传回的驾驶员行为信息，车辆状态信息和车辆位置信息进行分析，并将分析得到的结果在已训练好的模型进行测试，判断当前驾驶员行为是否即将造成车辆状态不稳定，若不稳定则将此时车辆的状态和驾驶员行为进行记录，并实时预警；当车辆通过事故多发路段时，所述车辆预警模块也将发出预警信息；此外，所述状态记忆模块也可通过自主学习的方式，不断增强识别驾驶员行为信息和车辆状态信息的能力，从而保证更加准确的信息融合。

10.根据权利要求1所述的一种适用于液灌车辆的电子控制系统，其特征在于，所述危险预警模块包括蜂鸣器、信号灯、危险预警计时器，动画显示屏和座椅靠背提醒器；所述座椅靠背提醒器布置于座椅靠背内侧，可通过其内置执行机构对驾驶员后背进行击打；当所述危险预警模块接收到所述内部承载物纵向状态检测模块或所述内部承载物侧向状态检测模块或所述侧翻状态检测模块或所述驾驶员疲劳检测模块或所述状态记忆模块发出的预警信号时，所述信号灯变红，并且所述动画显示屏会有动画播出，动画根据目前所处的危险情况进行演示；若在3秒内，驾驶员没有减速行驶，则所述蜂鸣器发出蜂鸣声，蜂鸣声的响度控制方法采用模糊控制：

该模糊控制方法输入为当前车速和所述内部承载物纵向状态变化的频率，其模糊子集定义为V＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}，FF＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}，输出为所述蜂鸣器的蜂鸣声响度，其模糊集合定义为B＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}；其中V为车速，FF为所述内部承载物纵向状态变化的频率，B为所述蜂鸣器的蜂鸣声响度；并且所述座椅靠背提醒器会击打驾驶员后背，以提醒驾驶员立即减速。

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