CN113222092A - 轮胎全生命周期管理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及交通运输技术领域，具体涉及一种轮胎全生命周期管理方法及系统，本发明通过安装在轮胎上的传感器和所述RFID，在轮胎生命周期内，跟踪、监控其使用状态，采集其使用数据，进而追溯和分析每条轮胎的使用情况，并通过中继器及接收器将数据传送至移动网络，由移动网络传输至服务器，服务器统计分析轮胎使用全生命周期内的各项信息和数据，并结合卫星定位系统及大数据处理技术对轮胎进行高效管理，并与用户端交互实现移动管理和监控，提高了轮胎的安全性、管理效率和使用成本。本发明结合了基于物联网的智能传感、卫星定位、实时无线通信以及大数据平台数据处理分析技术，极大的方便了对轮胎使用的管理。

Description

轮胎全生命周期管理方法及系统
技术领域
本发明涉及交通运输技术领域，具体涉及一种轮胎全生命周期管理方法及系统。
背景技术
实时监控车辆轮胎运营状态，保障企业的资产安全据交通部数据统计，公路运输的交通事故原因中，由轮胎引起的数量约为46％，其中，缺气型爆胎占比约70％，其他情形约占30％(产品质量，超载，超速，轮胎老化，胎压过高，路面深度坑洼等)。因此，科学的轮胎管理，可以有效提升车辆的运营安全。通过建设TMS助跑智控管理系统，实时采集、监控、分析轮胎的运营状态，可在轮胎的温度、压力异常时及时报警，减少甚至杜绝轮胎自燃、爆胎等事故的发生。
在轮胎上安装的传感器和RFID，可使车辆轮胎获得唯一的电子身份编号，以便在其全生命周期内，跟踪、监控其使用状态，采集其使用数据，进而追溯和分析每条轮胎的使用情况，在车辆业务开展的过程中，及时发现挂车轮胎的拆卸、更换等异常状况，进而对每条轮胎的全生命周期进行精细化、信息化、专业化管理，为企业的资产安全、业务的可持续开展提供保障。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种轮胎全生命周期管理方法及系统，用于解决上述存在的问题。
本发明通过以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明公开了一种轮胎全生命周期管理系统，包括
传感器，由温度传感器和压力传感器组成，用于获取轮胎的温度和压力数据并通过中继器及接收器将数据传送至移动网络；
RFID，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对轮胎编号电子标签进行读写，使车辆轮胎获得唯一的电子身份编号；
服务器，用于统计分析轮胎使用全生命周期内的各项信息和数据，并结合卫星定位系统及大数据处理技术对轮胎进行高效管理；及
用户端，包括电脑端、手机端或车载端，用于与所述服务器交互实现移动管理和监控。
更进一步的，所述温度传感器由两片不同膨胀系数的金属管和不膨胀钢杆贴在一起而组成，随着温度变化，金属管比另外不膨胀钢杆膨胀程度要高，引起金属片弯曲，并将弯曲的曲率转换成一个输出信号，输出至中继器。
更进一步的，所述压力传感器基于压阻效应，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，输出至中继器。
更进一步的，所述RFID标签进入阅读器后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息或者由标签主动发送某一频率的信号，阅读器读取信息并解码后，送至所述服务器进行有关数据处理。
更进一步的，所述卫星定位系统设置在车辆内，所述卫星定位系统，将经过天线融合后的卫导RTK定位结果作为组合的精度基准，在卫导更新时刻通过卡尔曼滤波算法甲修正惯导器件的误差，并对里程计等外部输入的刻度因数进行估计。
更进一步的，所述卫星定位系统在空余时间惯导进行机械编排，在车辆静止时，使用零速修正算法，对各种误差进行修正：当车辆行驶进在卫导信号质量较差区域时，利用车前向和侧向输出的速度信息，与惯导进行速度的融合，进行抑制误差发散。
更进一步的，所述大数据处理技术用于在二维数据表结构中汇总简单的数据统计信息，包括具有最高值，平均值和正态分布的数据预处理和分析结合了Pandas和Numpy工具包来有效地处理数据集，在统计计算结果之后，可通过清洗数据，缺失的处理和消除噪音等操作提取有价值的数据集。
更进一步的，所述大数据处理技术设置针对于数据绘图功能设计的Matplotlib库，所述Matplotlib库将绘图所需的各种方法和功能都封装在函数中，为用户提供了操作和使用上更加友好的接口，通过Matplotib库可生成绘图、直方图、功率谱、雷达图条形图、错误图或散点图。
更进一步的，所述传感器和所述RFID均安装在轮胎上，用于在轮胎生命周期内，跟踪、监控其使用状态，采集其使用数据，进而追溯和分析每条轮胎的使用情况。
第二方面，本发明提供了一种轮胎全生命周期管理方法，所述管理方法使用第一方面所述的轮胎全生命周期管理系统，所述方法通过安装在轮胎上的传感器和所述RFID，在轮胎生命周期内，跟踪、监控其使用状态，采集其使用数据，进而追溯和分析每条轮胎的使用情况，并通过中继器及接收器将数据传送至移动网络，由移动网络传输至服务器，服务器统计分析轮胎使用全生命周期内的各项信息和数据，并结合卫星定位系统及大数据处理技术对轮胎进行高效管理，并与用户端交互实现移动管理和监控。
本发明的有益效果为：
本发明通过对轮胎在使用过程中各个状态，进行采集、统计、分析轮胎使用全生命周期内的各项信息和数据，并实时监控车辆轮胎的压力和温度状态，从而提高轮胎的安全性、管理效率和使用成本。本发明结合了基于物联网的智能传感、卫星定位、实时无线通信以及大数据平台数据处理分析技术，极大的方便了对轮胎使用的管理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种轮胎全生命周期管理系统的原理拓扑图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
实施例1
本实施例公开如图1所示的一种轮胎全生命周期管理系统，包括
传感器1，由温度传感器和压力传感器组成，用于获取轮胎的温度和压力数据并通过中继器2及接收器3将数据传送至移动网络；
RFID，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对轮胎编号电子标签进行读写，使车辆轮胎获得唯一的电子身份编号；
服务器4，用于统计分析轮胎使用全生命周期内的各项信息和数据，并结合卫星定位系统及大数据处理技术对轮胎进行高效管理；及
用户端，包括电脑端、手机端或车载端，用于与所述服务器4交互实现移动管理和监控。
本实施例温度传感器由两片不同膨胀系数的金属管和不膨胀钢杆贴在一起而组成，随着温度变化，金属管比另外不膨胀钢杆膨胀程度要高，引起金属片弯曲，并将弯曲的曲率转换成一个输出信号，输出至中继器2。
本实施例压力传感器基于压阻效应，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，输出至中继器。
本实施例RFID标签进入阅读器后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息或者由标签主动发送某一频率的信号，阅读器读取信息并解码后，送至所述服务器进行有关数据处理。
本实施例卫星定位系统设置在车辆内，所述卫星定位系统，将经过天线融合后的卫导RTK定位结果作为组合的精度基准，在卫导更新时刻通过卡尔曼滤波算法甲修正惯导器件的误差，并对里程计等外部输入的刻度因数进行估计。
本实施例卫星定位系统在空余时间惯导进行机械编排，在车辆静止时，使用零速修正算法，对各种误差进行修正：当车辆行驶进在卫导信号质量较差区域时，利用车前向和侧向输出的速度信息，与惯导进行速度的融合，进行抑制误差发散。
本实施例大数据处理技术用于在二维数据表结构中汇总简单的数据统计信息，包括具有最高值，平均值和正态分布的数据预处理和分析结合了Pandas和Numpy工具包来有效地处理数据集，在统计计算结果之后，可通过清洗数据，缺失的处理和消除噪音等操作提取有价值的数据集。
本实施例大数据处理技术设置针对于数据绘图功能设计的Matplotlib库，所述Matplotlib库将绘图所需的各种方法和功能都封装在函数中，为用户提供了操作和使用上更加友好的接口，通过Matplotib库可生成绘图、直方图、功率谱、雷达图条形图、错误图或散点图。
本实施例传感器1和所述RFID均安装在轮胎上，用于在轮胎生命周期内，跟踪、监控其使用状态，采集其使用数据，进而追溯和分析每条轮胎的使用情况。
实施例2
本实施例公开一种数据可视化操作，数据可视化的主要目的是使图形方式清晰有效地传达信息。关键方面和功能的直观交流使您能够对相对稀疏和复杂的数据集进行详细的洞察，开发人负需要能够掌握设计和功能之间的平衡，以便创建引人注目的数据可视化并实现信息传达与沟通的效果。
本实施例使用Python可视化模块，Python中的可视化工具包括常规软件工具和某些软件组件，通用软件工具是集成开发环境(IDE)，特定软件绘图组件是Python绘图库，例如Bokeh,iPython,Matplotib,Scipy,Numpy.Seiki-learn和Seaborn.Plotly是一种在线分析和数据可视化工具。
提供用于绘图，分析和统计该工具基于Python，具有一个用户界面，该用户界面使用JavaScript和由D3js,HTML和Css制成的可视化库。包含兼容多语言的科学制图库，例如Anduino，Julia,MATLAB，Python和R.最常见的可视化类型包括以下类别：比较和排名，相关性，分布，位置定位或地理数据，随时间变化的趋势等。
本实施例使用Python数据可视化处理，Python有很多绘图包，Matplotlib是个专门针对于数据绘图功能设计的第三万库，其pyplot子库主要用于进行各类型数据展示图形的绘制。
Maplotib库将绘图所需的各种方法和功能都封装在函数中，为用户提供了操作和使用上更加友好的接口.通过Maplotib，开发者可以仅需要几行代码，便可以生成绘图，直方图，功率谱，雷达图条形图，错误图，散点图等，即使是绘制图形，Python的代码仍旧简短、简沽、简单，另初学者都能轻易看懂读懂。
实施例3
本实施例公开一种轮胎全生命周期管理方法，通过安装在轮胎上的传感器和所述RFID，在轮胎生命周期内，跟踪、监控其使用状态，采集其使用数据，进而追溯和分析每条轮胎的使用情况，并通过中继器及接收器将数据传送至移动网络，由移动网络传输至服务器，服务器统计分析轮胎使用全生命周期内的各项信息和数据，并结合卫星定位系统及大数据处理技术对轮胎进行高效管理，并与用户端交互实现移动管理和监控。
综上，本发明通过对轮胎在使用过程中各个状态，进行采集、统计、分析轮胎使用全生命周期内的各项信息和数据，并实时监控车辆轮胎的压力和温度状态，从而提高轮胎的安全性、管理效率和使用成本。本发明结合了基于物联网的智能传感、卫星定位、实时无线通信以及大数据平台数据处理分析技术，极大的方便了对轮胎使用的管理
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种轮胎全生命周期管理系统，其特征在于，包括
传感器，由温度传感器和压力传感器组成，用于获取轮胎的温度和压力数据并通过中继器及接收器将数据传送至移动网络；
RFID，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对轮胎编号电子标签进行读写，使车辆轮胎获得唯一的电子身份编号；
服务器，用于统计分析轮胎使用全生命周期内的各项信息和数据，并结合卫星定位系统及大数据处理技术对轮胎进行高效管理；及
用户端，包括电脑端、手机端或车载端，用于与所述服务器交互实现移动管理和监控。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎全生命周期管理系统，其特征在于，所述温度传感器由两片不同膨胀系数的金属管和不膨胀钢杆贴在一起而组成，随着温度变化，金属管比另外不膨胀钢杆膨胀程度要高，引起金属片弯曲，并将弯曲的曲率转换成一个输出信号，输出至中继器。
3.根据权利要求1所述的一种轮胎全生命周期管理系统，其特征在于，所述压力传感器基于压阻效应，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，输出至中继器。
4.根据权利要求1所述的一种轮胎全生命周期管理系统，其特征在于，所述RFID标签进入阅读器后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息或者由标签主动发送某一频率的信号，阅读器读取信息并解码后，送至所述服务器进行有关数据处理。
5.根据权利要求1所述的一种轮胎全生命周期管理系统，其特征在于，所述卫星定位系统设置在车辆内，所述卫星定位系统，将经过天线融合后的卫导RTK定位结果作为组合的精度基准，在卫导更新时刻通过卡尔曼滤波算法甲修正惯导器件的误差，并对里程计等外部输入的刻度因数进行估计。
6.根据权利要求5所述的一种轮胎全生命周期管理系统，其特征在于，所述卫星定位系统在空余时间惯导进行机械编排，在车辆静止时，使用零速修正算法，对各种误差进行修正：当车辆行驶进在卫导信号质量较差区域时，利用车前向和侧向输出的速度信息，与惯导进行速度的融合，进行抑制误差发散。
7.根据权利要求1所述的一种轮胎全生命周期管理系统，其特征在于，所述大数据处理技术用于在二维数据表结构中汇总简单的数据统计信息，包括具有最高值，平均值和正态分布的数据预处理和分析结合了Pandas和Numpy工具包来有效地处理数据集，在统计计算结果之后，可通过清洗数据，缺失的处理和消除噪音等操作提取有价值的数据集。
8.根据权利要求7所述的一种轮胎全生命周期管理系统，其特征在于，所述大数据处理技术设置针对于数据绘图功能设计的Matplotlib库，所述Matplotlib库将绘图所需的各种方法和功能都封装在函数中，为用户提供了操作和使用上更加友好的接口，通过Matplotib库可生成绘图、直方图、功率谱、雷达图条形图、错误图或散点图。
9.根据权利要求1所述的一种轮胎全生命周期管理系统，其特征在于，所述传感器和所述RFID均安装在轮胎上，用于在轮胎生命周期内，跟踪、监控其使用状态，采集其使用数据，进而追溯和分析每条轮胎的使用情况。
10.一种轮胎全生命周期管理方法，所述管理方法使用如权利要求1-9任一项所述的轮胎全生命周期管理系统，其特征在于，所述方法通过安装在轮胎上的传感器和所述RFID，在轮胎生命周期内，跟踪、监控其使用状态，采集其使用数据，进而追溯和分析每条轮胎的使用情况，并通过中继器及接收器将数据传送至移动网络，由移动网络传输至服务器，服务器统计分析轮胎使用全生命周期内的各项信息和数据，并结合卫星定位系统及大数据处理技术对轮胎进行高效管理，并与用户端交互实现移动管理和监控。
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