CN112977328A - 一种安全带监测报警系统及其预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安全带监测报警系统及其预警方法，包括安全带卡扣及监控机构，监控机构包括定位检测端子、计米器及数据通讯机构，数据通讯机构分别与定位检测端子、计米器及车辆的行车电脑系统电气连接，计米器嵌于汽车侧壁内并与安全带下表面相抵，定位检测端子包括承载基座、弹性铰链、定位板、定位扣、拉力传感器、三轴陀螺仪、加速度传感器、辅助电路及接线端子，定位扣上端面与安全带卡扣下端面连接。其预警方法包括设备装配及检测作业等两个步骤。本发明一方面可满足多种类型车辆配套使用的需要，使用安装定位方便；另一方面检测精度高，可有效实现对安全带运行状态与车辆运行状态同步检测，提高安全带设备使用的安全性和对使用者防护的精确性。

Description

一种安全带监测报警系统及其预警方法

技术领域

本发明涉及一种安全带监测报警系统及其预警方法，属汽车技术领域。

背景技术

安全带是汽车等交通工具中重要的安全防护设备，当前安全带设备在运行中，往往仅能对安全带的使用状态进行监控，而无法对安全带在随车辆等交通工具同步运行状态下和对不同使用者安全防护时进行全程监控，并及时发现安全带张力值无法满足安全防护作业需要或张力过大而对使用者造成损伤，难以有效满足实际使用需要的同时，也存在较大的安全隐患。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的安全带监控系统及监控预警方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种安全带监测报警系统及其预警方法。

一种安全带监测报警系统，包括安全带卡扣及监控机构，监控机构包括定位检测端子、计米器及数据通讯机构，数据通讯机构分别与定位检测端子、计米器及车辆的行车电脑系统电气连接，其中计米器至少一个，嵌于汽车侧壁内并与安全带下表面相抵并滑动连接，定位检测端子包括承载基座、弹性铰链、定位板、定位扣、拉力传感器、三轴陀螺仪、加速度传感器、辅助电路及接线端子，承载基座为轴向界面呈“凵”字形槽状结构，定位板嵌于承载基座内，与承载基座轴线平行分布并与承载基座内侧面滑动连接，且定位板上端面位于承载基座内，与承载基座上端面间间距为承载基座高度的1/3—2/3，定位板上端面通过弹性铰链与定位扣连接，定位扣位于承载基座内，与承载基座、定位板同轴分布，且定位扣上端面比定位板上端面高至少10毫米，定位扣上端面与安全带卡扣下端面连接并同轴分布，定位扣与三轴陀螺仪、加速度传感器连接，且三轴陀螺仪与定位扣同轴分布，拉力传感器两端分别与定位板、定位扣间铰接，拉力传感器、三轴陀螺仪、加速度传感器及计米器均与辅助电路电气连接，辅助电路嵌于承载基座内，并与至少一个接线端子电气连接，接线端子嵌于承载基座内表面；所述的辅助电路包括基于工业单片机的数据处理电路、基于MCU芯片的运行电路、MOS驱动电路、数据通讯模块、数据通讯总线、晶振电路、串口通讯端口、电源接线端口，其中所述基于工业单片机的数据处理电路通过数据通讯总线分别与基于MCU芯片的运行电路、MOS驱动电路、数据通讯模块、晶振电路、串口通讯端口电气连接，所述基于MCU芯片的运行电路通过MOS驱动电路与串口通讯端口、电源接线端口、拉力传感器、三轴陀螺仪、加速度传感器及计米器电气连接，所述串口通讯端口、电源接线端口与数据通讯机构电气连接。

进一步的，所述的计米器与车辆侧壁间通过承载机构连接，所述承载机构包括底座、承载弹簧、托盘，所述托盘通过至少一条承载弹簧与底座上端面连接，且底座和托盘间同轴分布，所述计米器与托盘前端面连接，且计米器轴线与安全带轴线垂直分布。

进一步的，所述的数据通讯机构包括承载壳、驱动电路、串口通讯模块、WIFI无线通讯模块、蓝牙无线通讯模块、Zigbee无线通讯模块、电子开关电路及辅助蓄电池组，所述承载壳为密闭腔体结构，所述驱动电路、串口通讯模块、WIFI无线通讯模块、蓝牙无线通讯模块、Zigbee无线通讯模块、电子开关电路及辅助蓄电池组均嵌于承载壳内，且所述驱动电路通过电子开关电路分别与串口通讯模块、WIFI无线通讯模块、蓝牙无线通讯模块、Zigbee无线通讯模块电气连接。

进一步的，所述的定位扣为弹性卡扣、按压扣、电磁扣中的任意一种。

进一步的，所述的定位板包括连接块、限位拉簧、压力传感器、导向滑槽、压板，其中所述连接块横断面呈“凵”字形的槽状结构，所述连接块外侧面设至少两条导向滑槽，所述导向滑槽环绕连接块轴线均匀分布并与连接块轴线平行分布，所述连接块上端面及下端面均设两条对称分布在连接块轴线两侧的限位拉簧，其中连接块下端面位置的限位拉簧通过压力传感器与承载基座底部连接，连接块上端面位置的限位拉簧通过压力传感器与压板下端面连接，所述压板为与连接块同轴分布的板状结构，所述压板包覆在承载基座上端面且压板上设与定位槽同轴分布的透孔。

进一步的，所述的定位槽为轴向界面呈矩形、倒置等腰梯形结构及“U”字形结构中的任意一种。

一种安全带监测报警系统的预警方法，包括如下步骤：

S1，设备装配，首先将数据通讯机构安装到车辆的中控台内，并与车辆的行车电脑系统电气连接和建立数据通讯，然后将计数器安装到安全带收卷位置，将安全带卡扣通过定位检测端子与车辆车身连接，并将各计数器与定位检测端子与数据通讯机构间电气连接并建立数据连接，即可完成设备装配；

S2,检测作业，在安全带设备运行时，首先通过计米器对安全带的拉出长度进行检测，然后在安全带与安全带卡扣连接后，通过拉力传感器和压力传感器对连接后安全带的初始张力和压力进行检测，并将检测的数据反馈至数据通讯机构，并由数据通讯机构将检测到的安全带初始数据发送到车辆的行车电脑中进行记录备份，然后由数据通讯机构通过车辆行车电脑采集车辆行驶速度数据并记录备份，最后当在车辆行驶过程中，定位检测端子的拉力传感器和压力传感器对安全带受力参数检测、由三轴陀螺仪对当前安全带运行角度参数检测、由加速度传感器对安全带随车辆运行时受到的加速度变化参数进行同步检测，并将检测的参数与数据通讯机构中存储的初始参数进行比对计算，并将比对计算结果发送至车辆行车电脑中，由行车电脑根据安全带运行状态变化驱动安全带系统运行，从而调节安全带张力并对安全带张力异常通过行车电脑进行报警。

本发明一方面系统构成简单，使用灵活方便，通用性好，可有效满足与多种类型车辆配套使用的需要，且使用安装定位方便；另一方面检测精度高，可有效实现对安全带运行状态与车辆运行状态同步检测，提高安全带设备使用的安全性和对使用者防护的精确性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明系统结构示意图；

图2为定位检测端子结构示意图；

图3为计米器结构示意图；

图4为数据通讯机构电气原理示意图；

图5为数据通讯机构结构示意图；

图6为本发明方法流程示意图。

图中各标号：安全带卡扣1、定位检测端子2、计米器3、数据通讯机构4、

承载基座21、弹性铰链22、定位板23、定位扣24、拉力传感器25、三轴陀螺仪26、加速度传感器27、辅助电路28、接线端子29、底座31、承载弹簧32、托盘33、连接块231、限位拉簧232、压力传感器233、导向滑槽234、压板235、定位槽236、透孔237、承载壳41、驱动电路42、串口通讯模块43、WIFI无线通讯模块44、蓝牙无线通讯模块45、Zigbee无线通讯模块46、电子开关电路47、辅助蓄电池组48。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1—5所示，一种安全带监测报警系统，包括安全带卡扣1及监控机构，监控机构包括定位检测端子2、计米器3及数据通讯机构4，数据通讯机构4分别与定位检测端子2、计米器3及车辆的行车电脑系统电气连接，其中计米器3至少一个，嵌于汽车侧壁内并与安全带下表面相抵并滑动连接。

本实施例中，所述定位检测端子2包括承载基座21、弹性铰链22、定位板23、定位扣24、拉力传感器25、三轴陀螺仪26、加速度传感器27、辅助电路28及接线端子29，承载基座21为轴向界面呈“凵”字形槽状结构，定位板23嵌于承载基座21内，与承载基座21轴线平行分布并与承载基座21内侧面滑动连接，且定位板23上端面位于承载基座21内，与承载基座21上端面间间距为承载基座21高度的1/3—2/3，定位板23上端面通过弹性铰链22与定位扣24连接，定位扣24位于承载基座21内，与承载基座21、定位板23同轴分布，且定位扣24上端面比定位板23上端面高至少10毫米，定位扣24上端面与安全带卡扣1下端面连接并同轴分布，定位扣24与三轴陀螺仪26、加速度传感器27连接，且三轴陀螺仪26与定位扣24同轴分布，定位扣24上端面另通过至少两个拉力传感器25与定位板23上端面连接，拉力传感器25两端分别与定位板23、定位扣24间铰接，拉力传感器25、三轴陀螺仪26、加速度传感器27及计米器3均与辅助电路28电气连接，辅助电路28嵌于承载基座21内，并与至少一个接线端子29电气连接，接线端子29嵌于承载基座21内表面。

本实施例中，所述的计米器3与车辆侧壁间通过承载机构连接，所述承载机构包括底座31、承载弹簧32、托盘33，所述托盘33通过至少一条承载弹簧32与底座31上端面连接，且底座31和托盘33间同轴分布，所述计米器3与托盘33前端面连接，且计米器3轴线与安全带轴线垂直分布。

与此同时，所述的定位板23包括连接块231、限位拉簧232、压力传感器233、导向滑槽234、压板235，其中所述连接块231横断面呈“凵”字形的槽状结构，所述连接块231外侧面设至少两条导向滑槽234，所述导向滑槽234环绕连接块231轴线均匀分布并与连接块231轴线平行分布，所述连接块231上端面及下端面均设两条对称分布在连接块231轴线两侧的限位拉簧232，其中连接块231下端面位置的限位拉簧232通过压力传感器233与承载基座21底部连接，连接块231上端面位置的限位拉簧232通过压力传感器233与压板235下端面连接，所述压板235为与连接块231同轴分布的板状结构，所述压板235包覆在承载基座21上端面且压板235上设与定位槽236同轴分布的透孔237。

进一步优化的，所述的定位槽236为轴向界面呈矩形、倒置等腰梯形结构及“U”字形结构中的任意一种。

进一步优化的，所述的定位扣24为弹性卡扣、按压扣、电磁扣中的任意一种。

需要特别注意的，所述的辅助电路28包括基于工业单片机的数据处理电路、基于MCU芯片的运行电路、MOS驱动电路、数据通讯模块、数据通讯总线、晶振电路、串口通讯端口、电源接线端口，其中所述基于工业单片机的数据处理电路通过数据通讯总线分别与基于MCU芯片的运行电路、MOS驱动电路、数据通讯模块、晶振电路、串口通讯端口电气连接，所述基于MCU芯片的运行电路通过MOS驱动电路与串口通讯端口、电源接线端口、拉力传感器25、三轴陀螺仪26、加速度传感器27及计米器3电气连接，所述串口通讯端口、电源接线端口与数据通讯机构4电气连接。

进一步的，所述的数据通讯机构4包括承载壳41、驱动电路42、串口通讯模块43、WIFI无线通讯模块44、蓝牙无线通讯模块45、Zigbee无线通讯模块46、电子开关电路47及辅助蓄电池组48，所述承载壳41为密闭腔体结构，所述驱动电路42、串口通讯模块43、WIFI无线通讯模块44、蓝牙无线通讯模块45、Zigbee无线通讯模块46、电子开关电路47及辅助蓄电池组48均嵌于承载壳41内，且所述驱动电路42通过电子开关电路47分别与串口通讯模块43、WIFI无线通讯模块44、蓝牙无线通讯模块45、Zigbee无线通讯模块46电气连接。

如图6所示，一种安全带监测报警系统的预警方法，包括如下步骤：

S1，设备装配，首先将数据通讯机构4安装到车辆的中控台内，并与车辆的行车电脑系统电气连接和建立数据通讯，然后将计数器安装到安全带收卷位置，将安全带卡扣1通过定位检测端子2与车辆车身连接，并将各计数器与定位检测端子2与数据通讯机构4间电气连接并建立数据连接，即可完成设备装配；

S2,检测作业，在安全带设备运行时，首先通过计米器3对安全带的拉出长度进行检测，然后在安全带与安全带卡扣1连接后，通过拉力传感器25和压力传感器233对连接后安全带的初始张力和压力进行检测，并将检测的数据反馈至数据通讯机构4，并由数据通讯机构4将检测到的安全带初始数据发送到车辆的行车电脑中进行记录备份，然后由数据通讯机构4通过车辆行车电脑采集车辆行驶速度数据并记录备份，最后当在车辆行驶过程中，定位检测端子2的拉力传感器25和压力传感器233对安全带受力参数检测、由三轴陀螺仪26对当前安全带运行角度参数检测、由加速度传感器27对安全带随车辆运行时受到的加速度变化参数进行同步检测，并将检测的参数与数据通讯机构4中存储的初始参数进行比对计算，并将比对计算结果发送至车辆行车电脑中，由行车电脑根据安全带运行状态变化驱动安全带系统运行，从而调节安全带张力并对安全带张力异常通过行车电脑进行报警。

本发明一方面系统构成简单，使用灵活方便，通用性好，可有效满足多种类型车辆配套使用的需要，且使用安装定位方便；另一方面检测精度高，可有效实现对安全带运行状态与车辆运行状态同步检测，提高安全带设备使用的安全性和对使用者防护的精确性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种安全带监测报警系统，包括安全带卡扣（1）及监控机构，其特征在于：所述的监控机构包括定位检测端子（2）、计米器（3）及数据通讯机构（4），所述数据通讯机构（4）分别与定位检测端子（2）、计米器（3）及车辆的行车电脑系统电气连接，其中所述计米器（3）至少一个，嵌于汽车侧壁内并与安全带下表面相抵并滑动连接，所述定位检测端子（2）包括承载基座（21）、弹性铰链（22）、定位板（23）、定位扣（24）、拉力传感器（25）、三轴陀螺仪（26）、加速度传感器（27）、辅助电路（28）及接线端子（29），所述定位板（23）与承载基座（21）轴线平行分布并与承载基座（21）内侧面滑动连接，且定位板（23）上端面位于承载基座（21）内，与承载基座（21）上端面间间距为承载基座（21）高度的1/3—2/3，所述定位板（23）上端面通过弹性铰链（22）与定位扣（24）连接，所述定位扣（24）位于承载基座（21）内，与承载基座（21）、定位板（23）同轴分布，且定位扣（24）上端面比定位板（23）上端面高至少10毫米，所述定位扣（24）上端面与安全带卡扣（1）下端面连接并同轴分布，所述定位扣（24）与三轴陀螺仪（26）、加速度传感器（27）连接，且三轴陀螺仪（26）与定位扣（24）同轴分布，所述拉力传感器（25）两端分别与定位板（23）、定位扣（24）间铰接，所述拉力传感器（25）、三轴陀螺仪（26）、加速度传感器（27）及计米器（3）均与辅助电路（28）电气连接，所述辅助电路（28）嵌于承载基座（21）内，并与至少一个接线端子（29）电气连接，且所述接线端子（29）嵌于承载基座（21）内表面；所述的辅助电路（28）包括基于工业单片机的数据处理电路、基于MCU芯片的运行电路、MOS驱动电路、数据通讯模块、数据通讯总线、晶振电路、串口通讯端口、电源接线端口，其中所述基于工业单片机的数据处理电路通过数据通讯总线分别与基于MCU芯片的运行电路、MOS驱动电路、数据通讯模块、晶振电路、串口通讯端口电气连接，所述基于MCU芯片的运行电路通过MOS驱动电路与串口通讯端口、电源接线端口、拉力传感器（25）、三轴陀螺仪（26）、加速度传感器（27）及计米器（3）电气连接，所述串口通讯端口、电源接线端口与数据通讯机构（4）电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种安全带监测报警系统，其特征在于：所述的计米器（3）与车辆侧壁间通过承载机构连接，所述承载机构包括底座（31）、承载弹簧（32）、托盘（33），所述托盘（33）通过至少一条承载弹簧（32）与底座（31）上端面连接，且底座（31）和托盘（33）间同轴分布，所述计米器（3）与托盘（33）前端面连接，且计米器（3）轴线与安全带轴线垂直分布。

3.根据权利要求1所述的一种安全带监测报警系统，其特征在于：所述的数据通讯机构（4）包括承载壳（41）、驱动电路（42）、串口通讯模块（43）、WIFI无线通讯模块（44）、蓝牙无线通讯模块（45）、Zigbee无线通讯模块（46）、电子开关电路（47）及辅助蓄电池组（48），所述承载壳（41）为密闭腔体结构，所述驱动电路（42）、串口通讯模块（43）、WIFI无线通讯模块（44）、蓝牙无线通讯模块（45）、Zigbee无线通讯模块（46）、电子开关电路（47）及辅助蓄电池组（48）均嵌于承载壳（41）内，且所述驱动电路（42）通过电子开关电路（47）分别与串口通讯模块（43）、WIFI无线通讯模块（44）、蓝牙无线通讯模块（45）、Zigbee无线通讯模块（46）电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种安全带监测报警系统，其特征在于：所述的定位扣（24）为弹性卡扣、按压扣、电磁扣中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种安全带监测报警系统，其特征在于：所述的定位板（23）包括连接块（231）、限位拉簧（232）、压力传感器（233）、导向滑槽（234）、压板（235），其中所述连接块（231）横断面呈“凵”字形的槽状结构，所述连接块（231）外侧面设至少两条导向滑槽（234），所述导向滑槽（234）环绕连接块（231）轴线均匀分布并与连接块（231）轴线平行分布，所述连接块（231）上端面及下端面均设两条对称分布在连接块（231）轴线两侧的限位拉簧（232），其中连接块（231）下端面位置的限位拉簧（232）通过压力传感器（233）与承载基座（21）底部连接，连接块（231）上端面位置的限位拉簧（232）通过压力传感器（233）与压板（235）下端面连接，所述压板（235）为与连接块（231）同轴分布的板状结构，所述压板（235）包覆在承载基座（21）上端面且压板（235）上设与定位槽（236）同轴分布的透孔（237）。

6.根据权利要求5所述的一种安全带监测报警系统，其特征在于：所述的定位槽（236）为轴向界面呈矩形、倒置等腰梯形结构及“U”字形结构中的任意一种。

7.根据权利要求5或6所述安全带监测报警系统的预警方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1，设备装配，首先将数据通讯机构（4）安装到车辆的中控台内，并与车辆的行车电脑系统电气连接和建立数据通讯，然后将计数器安装到安全带收卷位置，将安全带卡扣（1）通过定位检测端子（2）与车辆车身连接，并将各计数器与定位检测端子（2）与数据通讯机构（4）间电气连接并建立数据连接，即可完成设备装配；

S2,检测作业，在安全带设备运行时，首先通过计米器（3）对安全带的拉出长度进行检测，然后在安全带与安全带卡扣（1）连接后，通过拉力传感器（25）和压力传感器（233）对连接后安全带的初始张力和压力进行检测，并将检测的数据反馈至数据通讯机构（4），并由数据通讯机构（4）将检测到的安全带初始数据发送到车辆的行车电脑中进行记录备份，然后由数据通讯机构（4）通过车辆行车电脑采集车辆行驶速度数据并记录备份，最后当在车辆行驶过程中，定位检测端子（2）的拉力传感器（25）和压力传感器（233）对安全带受力参数检测、由三轴陀螺仪（26）对当前安全带运行角度参数检测、由加速度传感器（27）对安全带随车辆运行时受到的加速度变化参数进行同步检测，并将检测的参数与数据通讯机构（4）中存储的初始参数进行比对计算，并将比对计算结果发送至车辆行车电脑中，由行车电脑根据安全带运行状态变化驱动安全带系统运行，从而调节安全带张力并对安全带张力异常通过行车电脑进行报警。

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