CN211702397U - 车轮数据监控系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种车轮数据监控系统，包括数据采集单元、车载数据处理设备和显示单元，其中，车载数据处理设备包括中继器单元，数据采集单元的检测数据通过RF无线通信而传输至中继器单元进行处理；中继器单元配有Zigbee无线通信装置，经处理的车轮数据由中继器单元通过Zigbee无线通信被发送至显示单元；中继器单元还配有GPS定位器和移动通信模块，经处理的车轮数据连同实时的车辆位置信息由中继器单元通过移动通信网络被上传至后台服务器。本实用新型的技术方案特别是在车轮数据采集及传输的可靠性和稳定性方面表现尤为突出。

Description

车轮数据监控系统

技术领域

本实用新型涉及车辆的智慧车轮技术领域，尤其涉及一种车轮数据监控系统。

背景技术

当今车辆交通事故频发，其中很大一部分是由于行进中车辆轮胎在无预先监控和警示的情况下突然发生故障所致。同时，结合车联网、无人驾驶以及智慧交通的快速发展，能够实时监控车辆的轮胎状态也成为车辆监控领域的重要一环。

在针对车辆轮胎的监控中，胎温和胎压是两项非常重要的数据指标，因此如能对胎温胎压实施精确有效的监控，则从理论上便有可能避免因异常胎温、胎压而引发的安全事故。

关于车辆胎温胎压的监控技术，以往那些采用有线传感器的解决方案存在着能量消耗大、线路使用寿命有限的缺点，而以往那些采用外置天线或其他无线通讯方式传输信号的解决方案又存在着元器件安装麻烦、易受污染、数据收发效果差且容易丢失的缺点。

近年来，人们亦尝试将新兴的通信和网络技术应用于车轮的胎温胎压监控。例如，中国专利文献CN207931402U、CN206012235U、CN110281708A和CN103158448A均涉及车轮的胎温胎压监测系统，然而这些文献所提出的技术方案在数据采集及传输的可靠性和稳定性、测量数据的准确性和/或系统组件的集成度方面仍不尽如人意。

实用新型内容

本申请的目的在于，提供一种车轮数据(尤其胎温和胎压数据)监控系统，使得传感器所采集的数据能够被实时(例如在车载显示终端和/或云端平台)接收并据以监控车轮的胎温和胎压状态乃至监控车辆的运行状态，相对于现有技术，特别是拟在车轮数据采集及传输的可靠性和稳定性方面得以改善，同时可实现系统组件较高的集成度。

为达到上述目的，本申请提出以下技术方案：

一种车轮数据监控系统，包括数据采集单元、车载数据处理设备和显示单元，所述数据采集单元设置在车辆的车轮处用以检测车轮数据，所述显示单元能够向车辆司乘人员显示经处理的车轮数据，其特征在于，所述车载数据处理设备包括中继器单元，数据采集单元的检测数据通过RF无线通信而传输至中继器单元进行处理；所述中继器单元配有Zigbee无线通信装置，经处理的车轮数据由中继器单元通过Zigbee无线通信被发送至所述显示单元；所述中继器单元还配有GPS定位器和移动通信模块，经处理的车轮数据连同实时的车辆位置信息由中继器单元通过移动通信网络被上传至后台服务器。

按照一种实施方式，所述数据采集单元配有RF发射模块，所述中继器单元配有RF接收模块，借此在数据采集单元与中继器单元之间建立RF无线通信连接。

特别适宜的是，所述车轮为具有轮毂和轮胎的机动车车轮，所述车轮数据包括胎压和胎温。当然，视具体需求和硬件设置，所述车轮数据还可以包含车辆总载荷等数据。

对此，有利的是，所述数据采集单元包括多组采集器，每组采集器配置于一个车轮。例如，针对四轮机动车，设置共四组采集器，以便对各个车轮分别实施胎压和胎温检测。

每组采集器可以包括二至四个安装固定在同一车轮轮毂上不同位置处的采集器，所述中继器单元对每组采集器中各个采集器的检测数据作均值处理。优选地，可以沿着每一车轮轮毂的周向分布固定(如通过焊接或粘接)三个采集器。以此方式，可避免因车轮局部工况异常(例如车辆行驶过程中在轮胎局部位置瞬时受压、受热、受冲击)而导致车轮总体胎压或胎温检测数据失真。

适宜的是，所述采集器是内置有温度和气压传感器的射频芯片并且每个采集器分别具有相应的ID号，各采集器以自动唤醒方式依次循环进行温度值和气压值检测，并且各采集器将检测数据通过RF无线通信分时发送至中继器单元。优选地，各采集器每5至100秒(例如10秒)被唤醒一次进行温度值和气压值检测，并且各采集器将检测数据以间隔50至500毫秒(例如100毫秒)的时间间隔分时发送至中继器单元。

在此，适宜的是，所述中继器单元接收各采集器上传的检测数据，并通过判断数据中携带的ID号来区别每个采集器，以便将检测数据明确对应于相应的车轮。

按照一种实施方式，所述中继器单元包括以CPU作为核心构造的中继器，该中继器集成有RF无线通信功能和4G通信模块。

按照一种实施方式，所述后台服务器优选为云端服务器。

在此基础上，本实用新型的设计方案也可支持采用智能终端设备(如手机)的专门App来监控和管理相应的车轮实时工作数据。还可以设想：在车轮配有可控制式调温和/或调压机构的情况下，允许授权人员必要时从云端服务器或智能终端设备操控执行器件，对相应车轮的胎压和/或胎温进行远程调整。

与现有技术相比，本申请所提出的技术方案采用了低功耗低成本、可灵活自组网的Zigbee无线通信技术，该技术主要用于低能量近距离的无线连接，尤其适合点对点高效传输，因此非常适合本实用新型的车轮数据监控系统。此外，根据本实用新型的一些设计主张，还可实现以下有益技术效果：

(1)在数据采集与终端显示之间加设通过无线通信方式居间连接的中继器单元，缩短了数据无线传输的距离，从而能够保证安全可靠地发送及接收数据。

(2)优选对于每个车轮设置多个传感器，将检测数据在车载数据处理设备(中继器单元)中进行均值处理，然后再上传显示单元，这样可以减少单个传感器由于自身问题而造成的误差，使监测的数据更加准确。

(3)优选采用分时发送方案，在一个中继器对应多个采集器的情况下，为了避免无线通信碰撞或干涉，宜采用分时发送机制，例如，各个采集器以间隔100ms的时间间隔依次循环发送数据至中继器。

附图说明

图1为本申请车轮数据监控系统的基本构架和连接示意图。

图2示例性地表示本申请车轮数据监控系统的相关结构部件在车辆上的布置示意图。

图3示例性地表示在本申请车轮数据监控系统中数据采集和传输的工作流程图。

图4为本申请车轮数据监控系统按照第一应用实施例的原理框图。

图5为本申请车轮数据监控系统按照第二应用实施例的原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅涉及本申请的一部分实施形式，而非全部的实施形式。基于本申请公开的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变换措辞，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、产品或设备并不局限于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有具体列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。本领域技术人员应理解的是，在本申请说明书和权利要求书的描述当中，某些术语所指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系而言的，其仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而非表示或暗示所指的装置、机构、结构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施形式中。在说明书中的各个位置出现该措辞并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

本申请提供一种车轮数据监控系统，包括数据采集单元、车载数据处理设备和显示单元，所述数据采集单元设置在车辆的车轮处用以检测车轮数据，所述显示单元能够向车辆司乘人员显示经处理的车轮数据，其中，所述车载数据处理设备包括中继器单元，数据采集单元的检测数据通过RF无线通信而传输至中继器单元进行处理；所述中继器单元配有Zigbee无线通信装置，经处理的车轮数据由中继器单元通过Zigbee无线通信被发送至所述显示单元；所述中继器单元还配有GPS定位器和移动通信模块，经处理的车轮数据连同实时的车辆位置信息由中继器单元通过移动通信网络被上传至后台服务器。

图1示出了本申请车轮数据监控系统的基本构架和连接示意图。值得注意的是，图中各系统组件的连线并非表示组件之间存在着实体连接或者有线连接，如上所述，数据采集单元与车载数据处理设备(中继器单元)之间为RF无线通信连接、车载数据处理设备(中继器单元)与显示单元之间采取Zigbee无线通信连接，而车载数据处理设备(中继器单元)与后台服务器之间则可采用2G、3G、4G或者5G等商用通信协议实现互联。

可行的是，所述数据采集单元配有RF发射模块，所述中继器单元配有RF接收模块，借此在数据采集单元与中继器单元之间建立RF无线通信连接。

特别适宜的是，所述车轮为具有轮毂和轮胎的机动车车轮，所述车轮数据包括胎压和胎温。当然，视具体需求和硬件设置，所述车轮数据还可以包含车辆总载荷等数据。所述显示单元可以是车载显示终端，例如常见的液晶显示屏。

图2示例性地表示本申请车轮数据监控系统的相关结构部件在车辆上的布置示意图，其大致勾画出了四轮机动车的俯视轮廓。如图所示，所述数据采集单元包括多组采集器，每组采集器配置于一个车轮，具体而言，在此共设置有四组采集器，以便对各个车轮分别实施胎压和胎温检测。所述车载数据处理设备(中继器单元)可以安装于车辆底盘或者是其他车体或车厢构件上。

据此，按照本实用新型，在每个车轮轮毂上焊接一组采集器，采集器可以对本车轮轮胎的胎温胎压进行检测。在同一车辆上，所有采集器所采集的胎温、胎压数据都通过RF无线通信被上传至中继器设备。中继器设备通过RF无线通信接收到整个车辆的所有采集器的数据之后，对每个轮毂的数据作均值运算。计算出每个轮胎的胎温、胎压数据。中继器设备然后将胎温、胎压数据通过zigbee无线通信发送至车载显示终端，并将其再与预设的上下限值作对比，若数据超过或者低于设置的限值，则中继器将告警信息通过zigbee无线通信发送至车载显示终端，车载显示终端(例如液晶屏)将实时数据显示出来。此外，中继器设备还带有4G通信和GPS定位功能，能够将实时的各轮胎胎温和胎压数据、GPS位置信息上传至云平台服务器。

有利的是，每组采集器可以包括二至四个安装固定在同一车轮轮毂上不同位置处的采集器，所述中继器单元对每组采集器中各个采集器的检测数据作均值处理。优选地，可以沿着每一车轮轮毂的周向分布固定(如通过焊接或粘接)三个采集器。以此方式，可避免因车轮局部工况异常(例如车辆行驶过程中在轮胎局部位置瞬时受压、受热、受冲击)而导致车轮总体胎压或胎温检测数据失真。

图3示例性地表示在本申请车轮数据监控系统中数据采集和传输的工作流程图。以三个采集器一组为例，数据采集和传输流程如图所示：

S1：设备上电，开始工作，设备初始化，采集器编号初始设置为N＝0；

S2：N号采集器开始采集胎温胎压数据；

S3：N号采集器将胎温胎压数据存入设备内的RAM数据缓冲区；

S4：N号采集器将数据通过RF无线通信传输至中继器中；

S5：中继器的计数器将N+1，开始采集下一采集器的数据。当N＝2时，即采集完成三个采集器的数据后，N清零，循环从第N＝0号采集器开始采集数据；

S6：中继器将采集到的三个数据进行均值处理后发送至云端平台，同时通过Zigbee无线通信将数据推送至车载显示终端(例如液晶显示屏)。

按照本实用新型，适宜的是，所述采集器是内置有温度和气压传感器的射频芯片并且每个采集器分别具有相应的ID号，各采集器以自动唤醒方式依次循环进行温度值和气压值检测，并且各采集器将检测数据通过RF无线通信分时发送至中继器单元。优选地，各采集器每5至100秒(例如10秒)被唤醒一次进行温度值和气压值检测，并且各采集器将检测数据以间隔50至500毫秒(例如100毫秒)的时间间隔分时发送至中继器单元。

关于胎温胎压的采集方案，例如可以使用“NXP”的FXTH8715116T1芯片，其内置有温度、胎压传感器，可采用自动唤醒方式每10秒唤醒一次采集气压值和温度值，并将其通过RF无线通信发送至中继器。

按照本实用新型，有益的是，数据采集单元对胎温和胎压进行采集处理，并将数据分时发送至中继器。之所以采用分时发送机制，是为了避免RF无线通信冲突，例如每个采集器间隔100ms的时间间隔发送数据至中继器。鉴于系统的硬件架构为一个采集中继器对多个采集器，所以为了避免无线通信碰撞，宜采用分时发送机制

在此，适宜的是，所述中继器单元接收各采集器上传的检测数据，并通过判断数据中携带的ID号来区别每个采集器，以便将检测数据明确对应于相应的车轮。

适宜的是，所述中继器单元包括以CPU作为核心构造的中继器，该中继器集成有RF无线通信功能和4G通信模块。例如，中继器可以选择“NXP”的IMX6 contex-A7 CPU作为核心，采用嵌入式linux操作系统，其中集成有RF无线通信功能，负责接收轮毂采集器所采集的温度、胎压数据。Zigbee无线通信功能负责将接收到的温度、胎压等数据发送至车载显示终端。此外，中继器例如可以集成有“上海移远”的4G通信模块，模块型号SC20，作为上传云平台数据通道。

所述后台服务器优选为云端服务器。

于是，本实用新型的设计方案也支持采用智能终端设备(如手机)的专门App来监控和管理相应的车轮实时工作数据。还可以设想：在车轮配有可控制式调温和/或调压机构的情况下，允许授权人员必要时从云端服务器或智能终端设备操控执行器件，对相应车轮的胎压和/或胎温进行远程调整。

图4示出了本申请车轮数据监控系统按照第一应用实施例的原理框图。

该第一应用实施例提供了一种基于对车轮数据(如胎温、胎压数据)监测的解决方案，采用本申请的车辆轮胎胎温胎压监测技术，通过云端平台以及终端显示屏警示，从而起到安全驾驶的目的，如图所示，该解决方案包括如下措施：

S1:设备上电，开始工作。设备初始化，采集器编号初始设置为N＝0；

S2:N号采集器开始采集胎温胎压数据；

S3:N号采集器将胎温胎压数据存入设备内的RAM数据缓冲区；

S4:N号采集器将数据通过RF无线通信传输至中继器中；

S5:中继器的计数器N+1，并开始采集下一个采集器的数据。当N＝2时，亦即采集完成三个采集器的数据后，N清零；

S6:中继器将采集到的三个数据进行均值处理后发送至云端平台以及车载显示终端(例如液晶显示屏)。

S7:若后台收到胎压、胎温数据超限，则(例如通过短信、电话等方式)通知司乘人员。同时车载显示终端显示告警信息，提示司乘人员采取降温、降压处理措施。

图5示出了本申请车轮数据监控系统按照第二应用实施例的原理框图。

该第二应用实施例提供了一种基于车轮数据(如胎温、胎压数据)的实际解决方案，应用车辆轮胎胎温胎压监测，通过云端平台管理系统，对接运营车辆/公交运维系统，从而更加方便地对车辆进行运维管理，提高运营车辆/公交车辆的轮胎使用寿命，如图所示，该解决方案包括如下措施：

S1:采集器定时采集车轮的胎压胎温数据。当运营车辆/公交车辆车轮发生欠压、过压，温度过高等异常工况时，生成告警数据。

S2:采集器将胎温胎压告警信息通过RF无线通信传输至中继器，中继器将胎温胎压连同GPS定位信息传输至云端平台以及车载显示终端(例如液晶显示屏)，提醒司机启动应急措施保证行车安全。

S3:云端平台将告警数据、车牌号、车辆位置信息等推送至公交运维管理系统。

S4:公交运维系统根据车牌号、车辆位置信息、车轮故障信息，安排对运营车辆/公交车辆车轮进行维护，以保证行车安全。

以上关于实施例的说明只是用于帮助理解本申请的核心思想。当然，对于本领域普通技术人员来说，依据本申请的思想，可以对所描述的具体实施例做出各种修改或补充或者采用类似的方式替代，而并不偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种车轮数据监控系统，包括数据采集单元、车载数据处理设备和显示单元，所述数据采集单元设置在车辆的车轮处用以检测车轮数据，所述显示单元能够向车辆司乘人员显示经处理的车轮数据，其特征在于，所述车载数据处理设备包括中继器单元，数据采集单元的检测数据通过RF无线通信而传输至中继器单元进行处理；所述中继器单元配有Zigbee无线通信装置，经处理的车轮数据由中继器单元通过Zigbee无线通信被发送至所述显示单元；所述中继器单元还配有GPS定位器和移动通信模块，经处理的车轮数据连同实时的车辆位置信息由中继器单元通过移动通信网络被上传至后台服务器。

2.根据权利要求1所述的车轮数据监控系统，其特征在于，所述数据采集单元配有RF发射模块，所述中继器单元配有RF接收模块，借此在数据采集单元与中继器单元之间建立RF无线通信连接。

3.根据权利要求1所述的车轮数据监控系统，其特征在于，所述车轮为具有轮毂和轮胎的机动车车轮，所述车轮数据包括胎压和胎温。

4.根据权利要求3所述的车轮数据监控系统，其特征在于，所述数据采集单元包括多组采集器，每组采集器配置于一个车轮。

5.根据权利要求4所述的车轮数据监控系统，其特征在于，每组采集器包括二至四个安装固定在同一车轮轮毂上不同位置处的采集器，所述中继器单元对每组采集器中各个采集器的检测数据作均值处理。

6.根据权利要求5所述的车轮数据监控系统，其特征在于，所述采集器是内置有温度和气压传感器的射频芯片并且每个采集器分别具有相应的ID号，各采集器以自动唤醒方式依次循环进行温度值和气压值检测，并且各采集器将检测数据通过RF无线通信分时发送至中继器单元。

7.根据权利要求6所述的车轮数据监控系统，其特征在于，各采集器每5至100秒被唤醒一次进行温度值和气压值检测，并且各采集器将检测数据以间隔50至500毫秒的时间间隔分时发送至中继器单元。

8.根据权利要求6所述的车轮数据监控系统，其特征在于，所述中继器单元接收各采集器上传的检测数据，并通过判断数据中携带的ID号来区别每个采集器，以便将检测数据明确对应于相应的车轮。

9.根据权利要求1至8之任一项所述的车轮数据监控系统，其特征在于，所述中继器单元包括以CPU作为核心构造的中继器，该中继器集成有RF无线通信功能和4G通信模块。

10.根据权利要求1至8之任一项所述的车轮数据监控系统，其特征在于，所述后台服务器为云端服务器。

Images