CN205345198U - 一种智能自行车安全辅助系统及应用其的自行车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能自行车安全辅助系统及应用其的自行车，其包括：主控模块、直流发电模块、GPS定位模块、GSM通信模块、测速模块、电子罗盘模块、照明模块、LCD显示模块。本系统可使自行车在使用过程中有良好的定位、里程显示、速度测量和通讯反馈功能，并能实现夜间骑行、为手机等电子产品充电等功能，达到节能环保，简便安全，功能齐全的目的。

Description

一种智能自行车安全辅助系统及应用其的自行车

技术领域

本实用新型属于自行车设备技术领域，涉及一种安全系统，尤其是一种智能自行车安全辅助系统。

背景技术

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，人类的代步工具发生了巨大变化，传统的人力自行车已经逐渐被电动和内燃机车所取代，然而这也带来了一系列的环境污染问题。

近年来，随着低碳环保意识的深入人心，人们越来越追求自身与环境的和谐发展。自行车也因其自由、低碳、健身、时尚等优点，受到广大健身爱好者尤其是年轻人群体的普遍欢迎，当仁不让地成为低碳环保出行的最优装备。截止至2013年，我国自行车的保有量已突破3.7亿，年产量突破8千万辆。

然而与此同时，现有技术中的自行车又存在一定局限性。例如：不便于在夜间骑行，不能给手机等电子产品充电，不能显示里程数、速度等参数，不能精确定位等。上述问题使得使用者的安全保障系数较低，自行车交通事故频发，而这也严重影响了使用者享受旅行的快乐及自行车驴友群体的壮大。资料显示，每天都会有驴友在旅行过程中失踪或死亡，其中最主要问题是驴友在遇险后不能被及时发现。因此，自行车使用中的主动安全保障成为亟待解决重要问题。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、功能完善、性能稳定的智能自行车安全辅助系统。

本实用新型的目的可以通过如下技术方案予以实现：

一种智能自行车安全辅助系统，包括：主控模块、直流发电模块、GPS定位模块、GSM通信模块、测速模块、电子罗盘模块、照明模块、LCD显示模块；所述主控模块包括STC单片机；所述直流发电模块包括直流发电机、电压转换器、蓄电池组；所述GPS定位模块用于准确确定车辆位置，实现快速救援；所述GSM通信模块用于实现即时短信通讯；测速模块用于测量车辆速度；电子罗盘模块用于指示车辆方向；所述LCD显示模块可显示位置及方向信息；所述照明模块用于夜间照明，并通过直流发电模块为其提供电能；所述主控模块、GPS定位模块、GSM通信模块、测速模块、电子罗盘模块、LCD显示模块为一体设计；所述直流发电模块为所述主控模块、GPS定位模块、GSM通信模块、测速模块、电子罗盘模块、照明模块、LCD显示模块供电；所述STC单片机与所述GSM通信模块、GPS定位模块、电子罗盘模块、测速模块、LCD显示模块连接。

进一步的，所述STC单片机选择IAP15W4K58S4单片机。

进一步的，所述直流发电机安装于自行车后轮上，发电机转轴按下后可贴紧自行车轮胎；所述直流发电机输出的电流可为系统内其他模块供电，也可存入所述蓄电池组中并为外部电子设备电源充电。

进一步的，所述电压转换器为DCDC转换器。

进一步的，所述DCDC转换器可选择XL6009升压稳压芯片或LM2596HVS降压稳压芯片。

进一步的，所述蓄电池组选择锂电池。

进一步的，所述GPS定位模块选择由UBLOXG7020-KT芯片设计的BS-280一体模块，所述GSM通信模块选择SIM900A无线通信模块。

进一步的，所述测速模块选择霍尔传感器测速计数模块。

进一步的，所述电子罗盘模块选择霍尼韦尔HMC5833L模块。

进一步的，一种连接有上述智能自行车安全辅助系统的自行车，通过上述的智能自行车安全辅助系统对该自行车实施主动安全保障。

本实用新型的有益效果是：

(1)功能齐全，弥补现有自行车的缺陷

现今自行车旅行十分普遍，人们用这种方式享受快速化时代里的慢节奏，但是自行车毕竟有它的局限性。通过系统的发电与照明模块，不仅可以使自行车在夜间使用，也可以给手机等电子产品进行充电。测速模块可以弥补自行车作为非机动车不能显示里程，速度的缺陷。而GPS定位、电子罗盘和GSM通信模块不仅可以完成自行车使用过程中的定位功能，而且可以通过即时通讯和信号反馈保障用户的安全，产品齐全的功能对于自行车爱好者和驴友有很大的帮助。

(2)三重安全性保障

本系统能够在很大程度上面保证自行车使用者的安全。概括来讲，系统提供“手机-短信-罗盘”三重保护。首先手机可以作为通讯工具作为使用者的联系工具进行及时的实用信息反馈和求救，而系统自发电储能的蓄电池为手机的使用提供了保障，提供第一重安全保护。其次，GSM通讯模块和GPS定位模块的结合通过定时发短信的形式动态反馈使用者的当前状态，能够在使用者遇险时及时求救，实现快速救援，提供第二重安全保护。最后，在GPS模块不能正常工作时可以替补“登场”的电子罗盘模块也能够及时的通知使用者该向哪个方向行进，提供第三重安全保护。

(3)绿色环保，节能减排

随着私家车的增多，交通拥挤情况不容乐观。人们在上班路上的时间甚至会达到一两个小时。本作品作为一套比较成熟完备的自行车配套产品，可以让作为非机动车的自行车成功升级，更适应环境，减轻交通拥挤问题，鼓励更多人使用自行车达到节能减排的目的。

此外，本系统拥有自发电储能蓄电池组成的发电和照明模块，可以充分利用自行车骑行产生的能量进行发电，供车灯和电子设备充电使用。自给自足的模式能够达到节能减排的目的。

(4)具备优异的通用性、便利性和实用性

该作品适用于市面上的所有自行车，对自行车无特殊要求，具有很好的通用性。而且安装方便，使用便利，可以满足大多数自行车用户的使用需要，也扩大了产品的受众面。产品的照明，充电功能可以满足所有自行车用户的需求，测速、定位功能更是迎合了自行车爱好者及驴友的需求，具有较强的实用性。

附图说明

图1为本实用新型所述智能自行车安全辅助系统的结构框架图。

图2为本实用新型所述智能自行车安全辅助系统的总电路图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本实施例所述的智能自行车安全辅助系统包括：主控模块、直流发电模块、GPS定位模块、GSM通信模块、测速模块、电子罗盘模块、照明模块。

所述主控模块选择宏晶IAP15W4K58S4单片机。其优点为：在IAP15W4K58S4单片机中，一个芯片就是一个仿真器。它是一款不需外部晶振，不需外部复位的单片机，此单片机使用方便，并且可以减少外围电路，还可以对外输出时钟和低电平复位信号，带来极大方便。

所述直流发电单元包括：6V交流发电机、DCDC转换器(LM2596HVS降压稳压芯片、XL6009升压稳压芯片)、2200mAh锂电池组。降压稳压方案：采用DCDC转换器，本模块使用LM2596降压芯片进行降压，LM2596输入电压范围为3～40V，输出电压范围1.5～35V，输出转换效率可以高达90％。升压稳压方案：将交流发电机所产生的电流通过桥式整流结构进行整流滤波，再通过DCDC转换器进行升压，即可对锂电池进行充电。此方案不但精度准确，而且转换效率较高，对能量的利用率提升。

选择锂电池的优点如下：(1)锂电池重量轻，体积小，电池电容大，能量高，安全性能高；(2)锂电池组使用电芯原材料。电芯本身内有过充，过压，过放过流四重安全保护。根本上解决了锂电池短路、漏液、爆炸等方面的隐患；(3)锂电池采用锂电芯串联的方式；(4)充电芯片保护板，确保电池组的安全可靠。

所述GPS定位模块选择由UBLOXG7020-KT芯片设计的BS-280一体模块，当遇到危险时，救援人员能够通过GPS定位模块准确确定使用者的位置，实现快速救援。UBLOXG7020-KT芯片具有高性能、低功耗的优点，是一个完整的卫星定位接收设备，具备全方位功能，能满足专业定位的严格要求与个人消费需要。所述GPS定位模块具有宽输入电压范围VCC：2.8V--6.0V，使用低功耗芯片和天线，内部带FLASH存储，可以更改波特率，输出频率，输出语句等配置。

所述GSM通信模块选择SIM900A无线通信模块。其优点包括：(1)支持GPRSmulti-slotclass10/class8和GPRS编码格式CS-1，CS-2，CS-3，CS-4；(2)尺寸小，几乎可以满足所有用户应用中对空间尺寸的要求；(3)采用省电技术设计，在SLEEP模式下最低耗流只有1.0MA；(4)内嵌TCP/IP协议，扩展的TCP/IPAT命令让用户能够很容易使用TCP/IP协议，这些在用户做数据传输方面的应用时非常有用；(5)键盘和SPI显示接口可以让用户很灵活的设计定制应用；(6)主串口和调试串口可以帮助用户轻松地进行开发应用；(7)一路音频接口，包含一个麦克风输入和一个扬声器输出；(8)可编程的通用输入输出接口(GPIO)。

所述测速模块选择霍尔传感器测速计数模块，测速模块可以实时测量并显示当前的骑行速度，方便使用者合理安排行程。目前国内外常用的转速测量方法有离心式转速表测速法、测速发电机测速法、闪光测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法。离心式转速表测速法和测速发电机测速法所用的都是现成的测速仪表，容易得到。但转速表或测速机都要与旋转体同轴连接，增加了安装难度。霍尔元件测速法和光电码盘测速法的测速方法基本类似，都是在转轴上装一个很轻巧的传感器，将电机的转动信号通过磁或光转换为电脉冲，从而通过计算电脉冲的个数来测速。闪光测速法目前实际应用不广泛，主要是光源的问题。霍尔传感器的优点包括灵敏度可调；可以测量任意波形的电流和电压；精度高、宽带宽、线性度好。综合考虑经济因素等最终选择采用霍尔传感器测速计数模块。

所述电子罗盘模块选择霍尼韦尔HMC5833L模块，电子罗盘模块可以动态显示骑行行进过程中的方位信息，方便使用者判断骑行方向，对GPS定位信息进行有效补偿，在极端条件下做到“丢星不丢向”。采用霍尼韦尔HMC5883L模块的优点：(1)HMC5883L包括最先进的高分辨率HMC118X系列磁阻传感器，并附带霍尼韦尔专利的集成电路包括放大器、自动消磁驱动器、偏差校准、能使罗盘精度控制在1°到2°的12位模数转换器以及简易的I2C系列总线接口。(2)HMC5883L采用霍尼韦尔各向异性磁阻(AMR)技术，该技术的优点是其他磁传感器技术所无法企及的。这些各向异性传感器具有在轴向高灵敏度和线性高精度的特点。传感器带有的对于正交轴低敏感性的固相结构能用于测量地球磁场的方向和大小，其测量范围较大。霍尼韦尔的磁传感器在低磁场传感器行业中是灵敏度最高和可靠性最好的传感器。

所述照明灯则用于夜间的照明，能够提高夜间骑行的安全性。

上述智能自行车安全辅助系统各模块组装尺寸为30cm×20cm×5cm，其待机总功耗为1.3W。

以上显示和描述了本发明的基本原理、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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种智能自行车安全辅助系统，包括：主控模块、直流发电模块、GPS定位模块、GSM通信模块、测速模块、电子罗盘模块、照明模块、LCD显示模块，其特征在于：所述主控模块包括STC单片机；所述直流发电模块包括直流发电机、电压转换器、蓄电池组；所述GPS定位模块用于准确确定车辆位置，实现快速救援；所述GSM通信模块用于实现即时短信通讯；测速模块用于测量车辆速度；电子罗盘模块用于指示车辆方向；所述LCD显示模块可显示位置及方向信息；所述照明模块用于夜间照明，并通过直流发电模块为其提供电能；所述主控模块、GPS定位模块、GSM通信模块、测速模块、电子罗盘模块、LCD显示模块为一体设计；所述直流发电模块为所述主控模块、GPS定位模块、GSM通信模块、测速模块、电子罗盘模块、照明模块、LCD显示模块供电；所述STC单片机与所述GSM通信模块、GPS定位模块、电子罗盘模块、测速模块、LCD显示模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能自行车安全辅助系统，其特征在于：所述STC单片机选择IAP15W4K58S4单片机。

3.根据权利要求1所述的一种智能自行车安全辅助系统，其特征在于：所述直流发电机安装于自行车后轮上，发电机转轴按下后可贴紧自行车轮胎；所述直流发电机输出的电流可为系统内其他模块供电，也可存入所述蓄电池组中并为外部电子设备电源充电。

4.根据权利要求1所述的一种智能自行车安全辅助系统，其特征在于：所述电压转换器为DCDC转换器。

5.根据权利要求4所述的一种智能自行车安全辅助系统，其特征在于：所述DCDC转换器可选择XL6009升压稳压芯片或LM2596HVS降压稳压芯片。

6.根据权利要求1所述的一种智能自行车安全辅助系统，其特征在于：所述蓄电池组选择锂电池。

7.根据权利要求1所述的一种智能自行车安全辅助系统，其特征在于：所述GPS定位模块选择由UBLOXG7020-KT芯片设计的BS-280一体模块，所述GSM通信模块选择SIM900A无线通信模块。

8.根据权利要求1所述的一种智能自行车安全辅助系统，其特征在于：所述测速模块选择霍尔传感器测速计数模块。

9.根据权利要求1所述的一种智能自行车安全辅助系统，其特征在于：所述电子罗盘模块选择霍尼韦尔HMC5833L模块。

10.一种自行车，其特征在于：通过如权利要求1所述的智能自行车安全辅助系统对该自行车实施主动安全保障。