CN207683429U - 一种汽车用涉水智能报警装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种汽车用涉水智能报警装置主要用于实时监测并记录涉水车辆的涉水数据，可记录当前路面积水深度、降雨量大小、GPS位置信息、实时时间等多个信息；内置的锂电池组保证了在车辆电瓶无电时也可以无间断工作；通过相应的通信模块可实时掌握当前水位和定位信息，在驾驶室内可通过液晶屏显示，还可以通过GPRS无线通信单元实现远程监控；水位报警点可设置多个，通过计算机串口连接单片机来设置和修改报警阈值，通过设置的报警模块，当超过设定水位时发出声光警报，并通过无线模块将信息发送给车主；预留有CAN总线接口，可以将涉水信息通过CAN总线提供给汽车其他控制单元使用，实现数据的共享。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种报警装置，特别是一种汽车用涉水智能报警装置。
背景技术
近年来，因为天气反常导致因暴雨导致车辆被淹的事例每年都有很多，甚至发生过车中人员因为错过了逃生的最佳机会而打不开车门被困车中最后导致车毁人亡事故。因此迫切需要一种能够实时监测降雨量和水位信息的报警装置，不管司机在不在车中，都能给车主提供准确的涉水信息和车辆定位信息，以作为司机挪车、行车或逃生的重要依据，该涉水报警装置需要具备安装和设置简单，通讯智能，使用方便的特点，目前市面上现有的发明或产品要么笨重，安装布置困难，要么通讯功能不全，功能单一，还没有同时满足以上特点的产品或发明。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种汽车用涉水智能报警装置，以解决背景技术中所述问题。
为了实现上述目的,本实用新型所采用的技术方案是：所述一种汽车用涉水智能报警装置，包括信号采集模块，数据输入模块，数据处理模块，通信模块，数据输出模块和电源模块，其特征在于：所述信号采集模块输出端连接数据输入模块的输入端，所述信号采集模块采集水量液位信息、雨量信息及定位信息并将所采集的信号分别转换为电平和电阻信号；
所述数据输入模块的输出端连接数据处理模块的输入端，所述数据输入模块对来自信号采集模块的电信号进行信号调理和运算处理，并将预处理后的数据输出至数据处理模块；
所述数据处理模块的系列I/O口分别连接通信模块和数据输出模块信号输入端，所述数据处理模块对来自数据输入模块的数据按照设定的参数处理后输出至数据输出模块，其自带的通信接口单元与外围的通信模块进行通信和数据交换；
所述通信模块至少包括RS232串口通信单元和无线通信单元，能够与数据处理模块和手机终端进行数据交换；所述数据输出模块至少包含有显示单元和报警单元，所述显示单元能够实时显示水位信息，所述报警单元能够根据数据处理模块反馈的结果发出水位超警警报；
所述电源模块包含有5V输出模块和3.3V输出模块，所述5V输出模块分别连接信号采集模块、数据输入模块和数据输出模块的电源口，所述3.3V输出模块连接数据处理模块和通信模块的电源口。
所述数据处理模块采用基于Cortex-M4内核的ARM单片机，其型号为STM32L4。
所述信号采集模块包括超声波液位传感器、雨量传感器和定位单元，所述超声波液位传感器和雨量传感器采用I2C总线与数据处理模块连接通信，所述定位单元采用基于AIR800芯片的集成模块，所述AIR800集成模块集GPRS通信和GPS定位功能于一体。
所述通信模块包括无线通信单元、RS232串口通信单元、EEPROM单元和CAN通信单元，所述无线通信单元采用基于AIR800芯片的集成模块，所述AIR800集成模块设置有SIM卡卡槽，通过插入的SIM卡提供的GPRS信号与手机终端通信，并通过RS232串口通信单元与ARM单片机连接通信；所述EEPROM单元采用AT24C256芯片，所述AT24C256芯片采用I2C总线与ARM单片机进行通信和数据交换；所述CAN通信单元采用89C250收发芯片与ARM单片机进行通信。
所述数据输出模块包括显示屏、声光报警器和SD卡，所述显示屏采用带LED灯的单色屏；所述声光报警器采用无源蜂鸣器，该蜂鸣器通过NPN型三极管连接ARM单片机的信号输出口；所述SD卡采用SPI总线与数据处理模块的I/O口连接通信。
所述电源模块采用LM2596S-5.0V开关电源和LM1117-3.3V稳压电源，所述LM2596S-5.0V开关电源的输入端并联连接车载电瓶和3.7V锂电池组，所述车载电瓶与3.7V锂电池组之间连接有充电电路，通过充电电路车载电瓶可以为3.7V锂电池组充电，所述LM2596S-5.0V开关电源分别连接超声波液位传感器、雨量传感器、数据输入模块、显示屏、声光报警器的电源口和LM1117-3.3V稳压电源的输入口，所述LM1117-3.3V稳压电源输出口分别连接ARM单片机和AIR800集成模块的电源口。
所述超声波液位传感器数量为1个，安装在汽车底盘；所述雨量传感器数量为1个，安装在汽车的前挡风玻璃下边沿。
本实用新型的有益效果是：本实用新型一种汽车用涉水智能报警装置通过以ARM单片机为控制核心，通过设计的信号采集电路和通信电路能够实时监测并记录涉水车辆的涉水数据，并按照设定的格式输出至相应的显示和存储模块，通过设计的报警电路实现水位超界报警的功能，并能够将报警信息通过相应的通信模块发送给远程的手机终端；预留的CAN总线接口，可以将涉水信息通过CAN总线提供给汽车其他控制单元使用，实现数据的共享。该实用新型具有结构紧凑，性能可靠的优点，有利于实时了解车辆在行驶过程中的运行情况，可以作为驾驶员是否涉水通过路面、是否需要挪车等的依据。
附图说明
下面结合实施例附图对本实用新型做进一步说明。
图1、电路连接示意图；
图2、数据输入模块电路图；
图3、信号控制流程图。
图中：1、信号采集模块；2、数据输入模块；3、数据处理模块；4、通信模块；5、数据输出模块；6、电源模块；12、超声波液位传感器；13、雨量传感器；14、定位单元；41、无线通信单元；42、RS232串口通信单元；43、EEPROM单元；44、CAN通信单元；51、显示屏；52、声光报警器；53、SD卡。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1和3所示，一种汽车用涉水智能报警装置，包括信号采集模块1，数据输入模块2，数据处理模块3，通信模块4，数据输出模块5和电源模块6；
所述数据输入模块2的输入、输出端分别连接信号采集模块1和数据处理模块3，所述信号采集模块1采集水量液位和雨量信息并将所采集的信号分别转换为电平和电阻信号；所述数据输入模块2对来自信号采集模块1的电信号进行信号调理和运算处理，并将处理后的数据输出至数据处理模块3；所述数据处理模块3的系列I/O口分别连接通信模块4和数据输出模块5，所述数据处理模块3至少内嵌有LCD驱动单元、AD/DA单元，USART、CAN、SPI、I2C通信接口及大容量数据存储单元；
所述通信模块4至少包括RS232串口通信单元和无线通信单元，能够与数据处理模块3和手机终端进行数据交换；所述数据输出模块5至少包含有显示单元和报警单元，所述显示单元能够实时显示水位信息，所述报警单元能够根据数据处理模块3反馈的结果发出水位超警警报；
所述电源模块6包含有5V输出模块和3.3V输出模块，所述5V输出模块分别连接信号采集模块1、数据输入模块2和数据输出模块5的电源口，所述3.3V输出模块连接数据处理模块3和通信模块4的电源口。
具体实施过程如下：加电后ARM单片机首先对端口、时钟、看门狗、SPI、I2C、中断、串口、CAN等外设进行初始化。
ARM单片机读取EEPROM配置参数，并更新参数运行，具体地，EEPROM单元采用AT24C256芯片，AT24C256芯片能自动保存系统的配置参数，ARM单片机从AT24C256芯片读取参数并启动系统运行。
ARM单片机读取AIR800模块的GPS时间或者通过RS232串口读取连接的PC机时间来校正本实用新型的系统时间。
ARM单片机根据定时中断来判断采样时间是否到来，如果到来就读取超声波液位传感器12、雨量传感器13和定位单元14所采集的降雨量、水位和GPS数据；如果采样时间没有到来，ARM单片机继续对经过数据输入模块2滤波和放大后的数据进行运算处理，在数据处理的过程中，ARM单片机判断是否水位超过阈值，当车辆没有达到设置的涉水阈值时，LED灯不亮，但是显示屏51仍然显示水位的信息；当达到设定的涉水阈值时，LED灯每次亮2秒灭1秒间隔闪烁，同时声光报警器52的蜂鸣器间隔响起，并通过AIR800模块的GPRS无线通信单元将定位信息、时间信息和雨量信息发送到设定的手机终端。为了节省用电，显示屏51采用带LED灯的单色屏，声光报警器52通过显示屏的LED灯发射的的背景光闪烁和蜂鸣器的声音两者结合起来报警。SD卡53采用SPI总线与ARM单片机通信进而实时保存ARM单片机输出的数据。当需要查看历史数据时候，取出SD卡53，通过计算机进行数据分析。
此时判断是否有外部中断指令，如果有外部中断，则系统结束内部循环，响应外部指令；如果没有外部中断，则系统按照设定的参数开启下一轮的循环。
实施例2
为了降低车载电瓶的负载压力和延长内部电池组电源模块的供电时间，本实用新型以ARM单片机5为核心，具体地数据处理模块3采用STM32L4系列低功耗单片机，该STM32L4单片机采用Cortex-M4内核，内含大容量RAM和FLASH，并内嵌有LCD驱动、AD/DA、USART、CAN、SPI、I2C等丰富的接口，满足了本装置功耗低，接口类型多的需求。
实施例3
通信模块4包括无线通信单元41、RS232串口通信单元42、EEPROM单元43和CAN通信单元44，所述无线通信单元41采用基于AIR800芯片的集成模块，AIR800集成模块设置有SIM卡卡槽，通过插入的SIM卡提供的GPRS信号与手机终端通信，AIR800集成模块通过RS232与ARM单片机通信，ARM单片机按照AIR800模块给定的通信协议对参数进行解析，并实时地将定位信息、时间信息经过RS232串口发送给GPRS无线通信单元，再经GPRS无线通信单元发送给手机终端；为了设置报警阈值，可以取下装置，用RS232串口线连接到计算机，通过计算机设置相应的参数。
EEPROM单元43采用AT24C256芯片，所述AT24C256芯片采用I2C总线与ARM单片机进行通信和数据交换，用于系统掉电后自动保存配置的参数，系统上电可自动从AT24C256芯片中恢复配置的系统参数；所述CAN通信单元43采用89C250收发芯片与ARM单片机进行通信。
预留了汽车CAN通信接口，该接口与ARM单片机的通信模块采用89C250收发芯片，为了实现汽车其他部件的数据共享，软件采用J1939协议，波特率设置为250kbps，只需要将本实用新型的CAN接口连接到汽车的CAN总线上就方便将该涉水智能报警的功能集成到其他汽车仪器或仪表单元中或者实时读取汽车的电气参数，比如发动机的转速等。
实施例4
为了兼顾兼顾汽车12V电瓶和24V电瓶两种电压输入的特点，所述电源模块6采用适用于宽电压范围输入的LM2596S-5.0V开关电源和LM1117-3.3V稳压电源，所述LM2596S-5.0V开关电源的输入端并联连接车载电瓶和3.7V锂电池组。车载电瓶与3.7V锂电池组之间连接有充电电路，该充电电路设计有短路、过压和过放保护模块，通过充电电路车载电瓶可以为3.7V锂电池组充电，电池充满后自动切断外部电源的连接。LM2596S-5.0V开关电源分别给超声波液位传感器12、雨量传感器13、数据输入模块2、显示屏51、声光报警器52以及LM1117-3.3V稳压电源供电，所述LM1117-3.3V稳压电源输出口分别给ARM单片机和AIR800集成模块供电，ARM单片机可实时检测电池组剩余电量，当电池组电量不足时，系统启动车载电瓶供电并对电池组进行充电。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种汽车用涉水智能报警装置，包括信号采集模块(1)，数据输入模块(2)，数据处理模块(3)，通信模块(4)，数据输出模块(5)和电源模块(6)，其特征在于：所述信号采集模块(1)输出端连接数据输入模块(2)的输入端，所述信号采集模块(1)用于采集水量液位信息、雨量信息及定位信息并将所采集的信号分别转换为电平和电阻信号发送至数据输入模块(2)；
所述数据输入模块(2)的输出端连接数据处理模块(3)的输入端，所述数据输入模块(2)对来自信号采集模块(1)的电信号进行信号调理和运算处理，并将预处理后的数据输出至数据处理模块(3)；
所述数据处理模块(3)的系列I/O口分别连接通信模块(4)和数据输出模块(5)信号输入端，所述数据处理模块(3)对来自数据输入模块(2)的数据按照设定的参数处理后输出至数据输出模块(5)，其自带的通信接口单元与外围的通信模块(4)进行通信和数据交换；
所述通信模块(4)至少包括RS232串口通信单元和无线通信单元，能够与数据处理模块(3)和手机终端进行数据交换；所述数据输出模块(5)至少包含有显示单元和报警单元，所述显示单元能够实时显示水位信息，所述报警单元能够根据数据处理模块(3)反馈的结果发出水位超警警报；
所述电源模块(6)包含有5V输出模块和3.3V输出模块，所述5V输出模块分别连接信号采集模块(1)、数据输入模块(2)和数据输出模块(5)的电源口，所述3.3V输出模块连接数据处理模块(3)和通信模块(4)的电源口。
2.如权利要求1所述的一种汽车用涉水智能报警装置，其特征在于：所述数据处理模块(3)采用基于Cortex-M4内核的ARM单片机，其型号为STM32L4。
3.如权利要求1所述的一种汽车用涉水智能报警装置，其特征在于：所述信号采集模块(1)包括超声波液位传感器(12)、雨量传感器(13)和定位单元(14)，所述超声波液位传感器(12)和雨量传感器(13)采用I2C总线与数据处理模块(3)连接通信，所述定位单元(14)采用基于AIR800芯片的集成模块，所述AIR800集成模块(411)集GPRS通信和GPS定位功能于一体。
4.如权利要求1所述的一种汽车用涉水智能报警装置，其特征在于：所述通信模块(4)包括无线通信单元(41)、RS232串口通信单元(42)、EEPROM单元(43)和CAN通信单元(44)，所述无线通信单元(41)采用基于AIR800芯片的集成模块，所述AIR800集成模块(411)设置有SIM卡卡槽，通过插入的SIM卡提供的GPRS信号与手机终端通信，并通过RS232串口通信单元(42)与ARM单片机连接通信；所述EEPROM单元(43)采用AT24C256芯片，所述AT24C256芯片采用I2C总线与ARM单片机进行通信和数据交换；所述CAN通信单元(44)采用89C250收发芯片与ARM单片机进行通信。
5.如权利要求1所述的一种汽车用涉水智能报警装置，其特征在于：所述数据输出模块(5)包括显示屏(51)、声光报警器(52)和SD卡(53)，所述显示屏(51)采用带LED灯的单色屏；所述声光报警器(52)采用无源蜂鸣器，该蜂鸣器通过NPN型三极管连接ARM 单片机的信号输出口；所述SD卡(53)采用SPI总线与数据处理模块(3)的I/O口连接通信。
6.如权利要求1所述的一种汽车用涉水智能报警装置，其特征在于：所述电源模块(6)采用LM2596S-5.0V开关电源和LM1117-3.3V稳压电源，所述LM2596S-5.0V开关电源的输入端并联连接车载电瓶和3.7V锂电池组，所述车载电瓶与3.7V锂电池组之间连接有充电电路，通过充电电路车载电瓶可以为3.7V锂电池组充电，所述LM2596S-5.0V开关电源分别连接超声波液位传感器(12)、雨量传感器(13)、数据输入模块(2)、显示屏(51)、声光报警器(52)的电源口和LM1117-3.3V稳压电源的输入口，所述LM1117-3.3V稳压电源输出口分别连接ARM单片机和AIR800集成模块(411)的电源口。
7.如权利要求3所述的一种汽车用涉水智能报警装置，其特征在于：所述超声波液位传感器(12)数量为1个，安装在汽车底盘；所述雨量传感器(13)数量为1个，安装在汽车的前挡风玻璃下边沿。
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| CN109910809A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-21 | 武汉华夏理工学院 | 一种汽车防泡水预警处理系统及预警处理方法 |
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