CN205930056U - 一种载重轮胎智能胎压检测救援系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种载重轮胎智能胎压检测救援系统，包括存储、接收信息的后台服务器，收集和接收数据的并可与后台服务器连接的用户端，收集和接收数据的并可与后台服务器连接的救援端，以及采集轮胎数据的车载传感器，系统内所述的每个轮胎传感器组件均预设有其独立的ID序列号，中控组件根据预设的程序，根据其独立的ID序列号来判断所述数据和信号的来源，以及所述数据和信号所对应的轮胎。采用Android或兼容系统的智能手机作为用户的显示终端设备，通过在设备中安装具有数据解析能力和网络交互能力的APP应用程序，实现数据的显示、异常情况的报警、呼叫服务以及相关信息查询等功能。

Description

一种载重轮胎智能胎压检测救援系统

技术领域

本发明涉及轮胎智能胎压检测救援系统，尤其涉及一种载重货运车辆的载重轮胎智能胎压检测救援系统。

背景技术

迄今，国内外已有许多车型装配了胎压监测系统。美国及欧洲已将胎压监测功能作为小型客运车辆的必装功能列入了交通法规。我国也有部分中高档轿车配备了这一功能。市面上也有一些胎压监测产品出售，能够满足一般车辆的简单胎压监测需求。

然而，现有的大多数汽车轮胎胎压监测系统难以满足深层次应用需求，且其功能依然具有较大的局限性。由于爆胎引起的事故占据了车祸中很大的比例，而且结果往往很严重。在各类车辆中，由于货运车辆的载重较高，行驶区域路况较差，因而轮胎的磨损较快。而恶劣的使用环境又造成在同等条件下此类车辆的轮胎故障概率较高。此外，这类车辆在长途运输途中往往以较高速度行驶在高速公路及国道上，此时一旦发生轮胎故障，极易发生重大的交通事故。根据各省交通部门的统计，此类事故一旦发生，出现死亡或重伤的概率高达50%以上。

发明内容

本发明通过安装在车内的轮胎传感器及终端设备，实现轮胎的各项参数监测，并基于安装在智能终端的客户端软件，实现数据的分析、显示，并结合总控中心的后台服务器实现对车辆的道路救援等客户服务功能。本发明实施方式一种载重轮胎智能胎压检测救援系统，包括存储、接收信息的后台服务器，收集和接收数据的并可与后台服务器连接的用户端，收集和接收数据的并可与后台服务器连接的救援端，以及采集轮胎数据的车载传感器，所述车载传感器包括多个用于检测胎内压力及温度数据并将数据发送至相应设备的轮胎传感器组件，用于将接收的信号进行处理并发送至显示终端的中控组件，以及用于接收距离中控组件较远的所述轮胎传感器组件所发送的数据、并对所述数据和信号进行增强纠错后再将所述数据和信号发送至所述中控组件的中继组件，还包括接收中控组件所发送的数据的终端显示设备，系统内所述的每个轮胎传感器组件均预设有其独立的ID序列号，中控组件根据预设的程序，根据其独立的ID序列号来判断所述数据和信号的来源，以及所述数据和信号所对应的轮胎。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述轮胎传感器组件包括内置的加速度传感器和内部计时器，所述轮胎传感器组件根据所述计时器预设的时间间隔，开启轮胎压力检测，所述轮胎传感器组件根据测定到的轮胎压力参数与内部阈值进行对比，当变化量超过阈值设定范围时，所述轮胎传感器组件触发数据发送信号对外发送数据。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述中继组件采用同频率不同频点的无线模式将数据发送至中控组件。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述中控组件通过多个频点进行数据接收，同时接收来自近距离范围的轮胎传感器数据以及来自中继器转发的远距离轮胎传感器数据。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述中控组件采用通用的无线蓝牙或USB有线模式将数据发送至显示终端设备。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明涉及的轮胎监测系统能够以较低成本实现轮胎胎压及胎温的实时监测，检测精度高、过程完善、性能可靠。当预计轮胎出现故障前，能够及时检测到对应的胎压及胎温变化。按设计标准，对于长期累积出现的故障能够提前至少15分钟发出预警，因为本产品软件的算法部分会不断记录轮胎的压力变化状况，通过这种变化率预估未来的压力变化情况。若变化率高于阈值设定的范围，则触发报警。该系统对于因轮胎磨损、充气过多、欠压、路面颠簸、温度过高或过低等情况下出现的轮胎故障能够有效预防，减少因此而出现的交通事故数量，提高驾驶人员的工作安全系数。按我国2013年交通事故的赔偿标准，参考城镇居民人均可支配收入、城镇居民人均消费支出、农村居民人均纯收入、农村居民人均生活消费支出、在岗职工平均工资等数据，预期可大大减少因车祸引起的人身意外损失。并能通过后台及时监测车辆的胎压及时为事故车辆提供服务。本发明通过可靠的实时监测体系降低车辆的事故率，减少交通事故数量。

附图说明

图1为系统架构及流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。

另外，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向（旋转90度或其他朝向），并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

下面结合实施例进一步说明本发明，但本发明并不限于以下实施例。

使用本发明所述轮胎监测救援方法，先由用户安装双星轮胎胎压监测系统后，在车辆正常行驶过程中，系统实时监测胎压变化。当轮胎胎压过高或过低，用户端应用会发出报警，并提示用户是否发送救援请求，用户点击确认救援，救援请求发起。总控系统收到救援请求后，接线员通过拨打用户电话核实用户信息、路况信息等，并及时的指派相应的救援车前往救援。总控系统会发送用户车信息至救援车，同时发送救援车消息至用户。用户端应用收到救援车信息后，并在救援页面中的地图显示位置信息，以及救援车的电话、车牌、距离。用户等待救援车到来。救援车收到救援任务，及时出发，赶往目的地。此过程中可以通过电话与用户沟通。救援车到达目的地，向总控系统发出到达目的地的确认请求。总控系统通过位置信息计算，确认救援车到达目的地。救援车展开救援，包括拍摄事故照片；修理事故，描述事故详情；事故处理完成拍摄照片。救援车对此次救援进行自我评价。援车评价完成后，用户才可以通过应用为救援车进行评价。接线员通过电话回访确认此次救援评价及其他信息。事故救援完成。

如图1所示，本发明所述轮胎监测救援方法的系统分为五个部分，各部分之间的逻辑关系如上图所示，其中车载传感器部分是将监测胎压的传感器安装到汽车轮胎上，直接采集轮胎内部的胎压、温度以及加速度，而后通过434MHz频段将采集到的数据发送给数据收集器，数据收集器再通过蓝牙将收集到的数据发送给用户手机应用。用户端应用是安装并运行在用户手机上的APP（包括Android端和iOS端），在注册完一个账号后登陆即可使用蓝牙获取胎压监测，请求救援，查看油耗信息，公司简介，产品介绍，安全知识，意见反馈，个人设置以及对救援人员服务评价等功能。总控中心部分与后台服务器部分是给总控中心的工作人员来使用，总控中心负责显示用户与车辆的状态和信息，后台服务器负责用户端与司机端应用数据的存储、接收和推送，两者通过内部高速连接来实现在地图上能够实时查看用户和救援车的位置和状态以及救援情况，同时还可查看车辆的详细信息，根据求救用户的位置和救援司机的情况来分配救援车辆，填写用户信息用于接线员记录用户一些基本信息，当救援任务完成后总控中心工作人员给用户打电话回访等功能。司机端应用是安装并运行在救援司机手机上的APP（包括Android端和iOS端），在注册完一个账号后登陆即可使用的功能有接收订单和实施救援两大部分，其中接收订单是司机端接收的后台服务器推送过来的订单信息包括出事故轮胎用户的姓名，电话，经纬度位置和轮胎类型，实施救援过程包括五步分别为：拍摄事故轮胎照片，描写事故轮胎破损情况，拍摄轮胎维修后的照片，描写具体维修方案，自我服务质量评价；设定每一步的执行按照上述顺序依次完成。

本系统的主要流程为自动救援功能，其具体的实现过程为：手机端胎压监测模块通过蓝牙接收轮胎内的气压和温度数据，如果数据异常就可以发送请求救援信息给总控中心，总控中心将请求救援车辆的经纬度位置、轮胎类型、司机电话等信息推送发送给负责救援司机端，负责救援司机端接收到任务后赶往事故现场，途中负责救援司机端实时上传自己的经纬度位置信息给总控中心，总控中心将负责救援司机的位置实时推送给用户端应用，方便用户查看，当负责救援司机到达事故现场后，给总控中心发送到达请求，总控中心根据司机端的经纬度与出事故轮胎的用户经纬度做比对，如果二者的差值（此值可以设定，目前为100米）在规定范围内，则证明负责救援司机到达事故现场，然后返给负责救援司机端一个值，以证实司机到达现场，之后负责救援司机端开始实施救援，首先负责救援司机拍摄事故轮胎的照片发送给总控中心，然后描述轮胎的破损情况发送给总控中心，当维修完轮胎后同样要拍摄维修后的轮胎照片送给总控中心，还要填写维修方案发送给总控中心，方便日后的评优等工作，维修过程完成后用户端对负责救援司机的服务质量做出评价此次救援任务就算完成，负责救援司机端也要对自己的服务自我评价；在完成一个救援任务后总控中心的工作人员会给用户打电话回访用户对本次救援服务的评价和建议。在上述流程中用户端和负责救援司机端发送给总控中心的消息采用http协议进行通信；总控中心推送给用户端和司机端的数据采用推送协议进行推送，其中Android端采用的推送协议为MQTT协议，而iOS端采用自带的推送协议。

整个硬件系统的工作流程如下：

信号发射模块将从内部传感器采集到的气压、温度、加速度等数据，按照调频的方式将数据发送出去，数据被TDA5235接受，并有AVR单片机取出并通过显示模块来进行显示，同时数据还通过串口转蓝牙模块发送至手机客户端。当当前参数不在正常范围内的时候，用户可以通过报警键直接由内置于信号中转模块的SIM模块发送报警信息。在手机客户端打开的时候，客户端也可以对参数进行判断并通过手机网络发送报警信息。

本发明的物理实体包含3个组件，分别为轮胎传感器组件、中继组件以及中控组件。

其中，轮胎传感器组件是一种高精度的轮胎压力及温度实时检测系统。系统采用成熟方案结合自有技术开发完成，能够以较低成本实现系统设计要求。开发实现的传感器能够实现高精度、高可靠的轮胎内压力及温度检测。通过采用新型压力传感器芯片，提高了原有胎压监测系统的测量精度，并大大增加了压力的监测范围。相应地，在外壳处设置了耐压结构，提高了系统的整体工作精度和工作范围。开发外置式及内置式封装传感器，以独立模块形式安装在轮胎上，并与轮胎匹配实现项目中其它系统对轮胎的识别，是通过每个安装在轮胎的传感器模块均具有独立的ID序列号，通过系统的软件，可对这些序列号与轮胎进行一一对应。在系统的通信协议中，设置了专用的ID识别内容，因此系统能够分辨每一个数据包的具体来源及对应轮胎。设计传感器无线通信协议，通过无线方式向系统的车载接收模块发送检测到的轮胎各项参数，通过智能化的能源管理实现低功耗胎压胎温检测。

中继组件采用无线方式接收轮胎传感器组件所发送的数据，并对数据和信号进行增强纠错后采用同频率不同频点的无线模式将数据发送至中控组件。中继模块同样工作于433MHz频段，但采用了不同频点。在带有中继器的工作模式下，轮胎的传感器单元无需进行任何修改，中继器会自动接收来自轮胎传感器的数据信号，并随后采用不同频点对数据进行原始转发。车载中控组件则通过多个频点进行数据接收，同时接收来自近距离范围的轮胎传感器数据以及来自中继器转发的远距离轮胎传感器数据。这种方式的优点在于，无需对系统的其它组件进行任何修改，通过简单地添加中继器组件即可大大延伸系统的覆盖范围。本发明的轮胎传感器组件的核心价值在于其能够可靠精确地测量轮胎的温度和压力等参数，具体的外壳形态对该功能的实现并无重大影响。因此，组件在轮胎上的安装方式可选择内置、外置或预先在轮胎内部设置。

中控组件采用无线链路接收来自中继组件或直接来自轮胎传感器的信号，并对信号进行处理后，采用通用的无线蓝牙或USB有线模式将数据发送至显示终端设备。本发明可采用Android或兼容系统的智能手机作为用户的显示终端设备，通过在设备中安装具有数据解析能力和网络交互能力的APP应用程序，实现数据的显示、异常情况的报警、呼叫服务以及相关信息查询等功能。

区别于普通的轮胎胎压监测系统，本发明在实现普通的胎温胎压监测，并报警的同时，实现了轮胎物联网的构建。具体功能如下：

1、实时胎温胎压监测，该功能依托传感器硬件实现，并在手机端app进行实时数据显示；

2、车载智能终端，实现全球卫星定位、导航，车况、路况预警；

3、紧急救援服务，依托于完善的售后救援服务网络，实现24小时自动救援服务；

4、生产运输监控和全生命周期维护，通过用户的手机端的互动，对轮胎的后市场信息进行管理，收集有价值的用户信息，以实现更好的轮胎用户服务。

现有市售胎压监测产品基本都是面向家用小轿车，而完全没有考虑载重货车的轮胎使用条件。这类产品仅具有4个传感器，而载重车往往具有6-12个车轮数量，本产品增加中继器，解决了远距离通信出现的信号衰弱问题；多数产品的监测频率较低，无法进行胎压的实时监测因为当前市售产品为了降低电量消耗，仅采用间歇方式测量轮胎压力并发送数据。所以本产品通过较短的间隔测量轮胎压力，仅当压力出现较大异常时才通过无线方式发送数据，该功能通过传感器内置的加速度传感器和内部计时器，定期开启测量当前的轮胎压力及相位变化，通过对比内置的缓存机构中存储的历史纪录数据，测定轮胎压力等参数的变化情况，并与内部阈值进行对比。当变化量超过阈值设定范围时，触发数据发送信号对外发送数据，相比一般产品，节能性更好，因此检测频率可以提高；现有产品往往仅具有胎压感应功能，不具备多种传感器，限制了应用领域。

胎压监测系统的硬件设计分为两部分，一部分是安装在汽车轮胎上的信号发射模块，另一部分是安装在车内的信号中转模块。

信号发射模块主要是由SP370芯片？及其外围电路组成，SP370芯片将51单片机的内核与各种传感器集成于一身（如何集成？），大大简化了模块的体积，同时SP370可以工作在运行状态、闲置状态、断电状态、热关机状态，在我们的产品中，我们让SP370定时每隔两分钟发送一次数据，数据发送完毕后SP370便进入热关机状态，若在两分钟期间内任何一个参数发生变化则立即唤醒立即发送。这样的工作方式可以使发射模块的功耗非常低，大大提高发射模块的工作时间。

信号中转模块安装于车内，并通过汽车内部的点烟器接口为其供电。它主要是由ATmega48-20AU单片机、TDA5235（RF接收器）以及串口转蓝牙模块组成。ATmega48-20AU单片机通过控制TDA5235（RF接收器）读取发射模块的数据，并将数据再通过串口转蓝牙模块发射出去。我们的蓝牙模块采用蓝牙4.0标准，支持目前市场上的所有蓝牙设备。同时在我们的信号中转模块上置有一个显示器模块和五个按键。显示器模块用来实时显示信号发射模块发送过来的数据。五个按键分别是功能键、上翻建、下翻键、确定键和报警键。功能键用来设置显示器的显示模式，上下翻键是当显示器模块无法将所有的车轮信息一次显示的时候来上下翻滚显示屏的，确定键是对我们的选择进行确定，报警键是当当前参数不在正常范围内的时候，用户可以通过该键直接由内置于信号中转模块的SIM模块发送报警信息。在手机客户端打开的时候，客户端可以对参数进行判断并通过手机网络发送报警信息。

整个硬件系统的工作流程如下：

信号发射模块将从内部传感器采集到的气压、温度、加速度等数据，按照调频的方式将数据发送出去，数据被TDA5235接受，并有AVR单片机取出并通过显示模块来进行显示，同时数据还通过串口转蓝牙模块发送至手机客户端。当当前参数不在正常范围内的时候，用户可以通过报警键直接由内置于信号中转模块的SIM模块发送报警信息。在手机客户端打开的时候，客户端也可以对参数进行判断并通过手机网络发送报警信息。

3 硬件系统的主要参数

3.2.1 信号发射模块

1.工作电压：1.9V~3.6V

2.工作温度：-40°C~+125°C

3.最大测量电压：450KPa

4.发射频率：434MHz

5.频偏：35KHz

6.发射功率：5~8dBm

7.最大发射频率：10kbit/s

8.最大接受频率：3.9kbit/s

9.CPU主频：12MHz

3.2.2 信号中转模块

1.工作电压：3.0V~3.6V

2.工作温度：-40°C~+105°C

3.CPU主频：16MHz

4.最大接收频率：10kbit/s

5.频偏：35KHz

3.2.3 系统综合参数

1.最大传输距离：10m

2.防尘防水等级：IP57

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种载重轮胎智能胎压检测救援系统，包括存储、接收信息的后台服务器，收集和接收数据的并可与后台服务器连接的用户端，收集和接收数据的并可与后台服务器连接的救援端，以及采集轮胎数据的车载传感器，所述车载传感器包括多个用于检测胎内压力及温度数据并将数据发送至相应设备的轮胎传感器组件，用于将接收的信号进行处理并发送至显示终端的中控组件，以及用于接收距离中控组件较远的所述轮胎传感器组件所发送的数据、并对所述数据和信号进行增强纠错后再将所述数据和信号发送至所述中控组件的中继组件，还包括接收中控组件所发送的数据的终端显示设备，其特征在于，系统内所述的每个轮胎传感器组件均预设有其独立的ID序列号，中控组件根据预设的程序，根据其独立的ID序列号来判断所述数据和信号的来源，以及所述数据和信号所对应的轮胎。

2.如权利要求1所述的载重轮胎智能胎压检测救援系统，其特征在于，所述轮胎传感器组件包括内置的加速度传感器和内部计时器，所述轮胎传感器组件根据所述计时器预设的时间间隔，开启轮胎压力检测，所述轮胎传感器组件根据测定到的轮胎压力参数与内部阈值进行对比，当变化量超过阈值设定范围时，所述轮胎传感器组件触发数据发送信号对外发送数据。

3.如权利要求1所述的载重轮胎智能胎压检测救援系统，其特征在于，所述中继组件采用同频率不同频点的无线模式将数据发送至中控组件。

4.如权利要求1所述的载重轮胎智能胎压检测救援系统，其特征在于，所述中控组件通过多个频点进行数据接收，同时接收来自近距离范围的轮胎传感器数据以及来自中继器转发的远距离轮胎传感器数据。

5.如权利要求1所述的载重轮胎智能胎压检测救援系统，其特征在于，所述中控组件采用通用的无线蓝牙或USB有线模式将数据发送至显示终端设备。

6.如权利要求1所述的载重轮胎智能胎压检测救援系统，其特征在于，所述轮胎传感器组件包括信号发射模块，所述信号发射模块包括SP370芯片及其外围电路。

7.如权利要求5所述的载重轮胎智能胎压检测救援系统，其特征在于，所述SP370设定为定时每隔两分钟发送一次数据，数据发送完毕后SP370便进入热关机状态，若在两分钟期间内任何一个参数发生变化则立即唤醒立即发送。

8.如权利要求1所述的载重轮胎智能胎压检测救援系统，其特征在于，所述轮胎传感器组件和中继组件均使用433MHz的频段进行数据传输。