CN211809330U

CN211809330U - 具有主动安全系统的施工车辆

Info

Publication number: CN211809330U
Application number: CN202020039597.1U
Authority: CN
Inventors: 陈旭; 宋雷; 赵硕; 赵之仲; 黎奎
Original assignee: Shandong Jiaotong University
Current assignee: Shandong Jiaotong University
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2030-01-09

Abstract

本实用新型公开了一种具有主动安全系统的施工车辆，用于预防施工车辆与施工现场的设施发生碰撞，对施工车辆的安全性问题做出预防。在该工程车辆的前方位、后方位皆配置有盲区探测模块和夜视辅助模块，在所述工程车辆的底盘下部空间内安装有盲区探测模块；所述盲区探测模块和夜视辅助模块分别与单片机进行连接，且所述单片机与自动刹车模块连接。通过该技术改装的工程车辆，可有效降低施工现场安全事故的发生率，保证施工安全。并可以实现夜间的安全作业，加快夜间施工进度，简化施工管理的难度，节省了大量的时间成本和人力成本，带来明显的经济效益。

Description

具有主动安全系统的施工车辆

技术领域

该实用新型涉及施工车辆安全技术领域。

背景技术

近年来，随着自动化施工车辆(诸如挖掘机、推土机、压实机、沥青摊铺机等)的迅速增加，导致施工现场机械车辆覆盖率大幅上升。施工车辆增多的同时，安全隐患也同时增加，车辆伤人的事情屡见不鲜。这是因为现有的施工车辆都没有配备主动安全系统，缺少主动安全系统的施工车辆，施工人员的生命财产安全受到严重威胁，施工进度以及施工成本也不可预估。

在施工现场，设备以及原材料等一系列施工必需品摆放拥挤，安全隐患较大。以震动压实机为例，施工车辆由于存在视觉盲区且盲区较大，通常会与施工现场的设施发生碰撞，具有一定的安全隐患以及会造成一定程度上的经济损失。同时由于施工人员的流动性较大，随意性较强，经常会做出类似于在施工车辆的遮阳处休息等危险行为。

现有的技术中，是通过在施工车辆上设置反光镜来对盲区进行监测的，例如中国专利文献CN208085594U中公开及一种路面压实车辆盲区监测装置，用于解决压实车等驾驶室处于车头后方的大型车辆无法看到车辆前方盲区的问题。主要的技术方案是在车头两侧设置后视镜，其中，一侧所述后视镜的下方设于移动反光镜，另一侧所述后视镜的下方设有将移动反光镜中的影像反射至驾驶员眼中的固定反光镜，所述移动反光镜后设有调节移动反光镜的角度的调节机构，通过镜面原理对盲区进行监视。该技术主要依靠驾驶员的观察来判断车辆周围是否存在不利的、有害的因素。

实用新型内容

本实用新型针对于施工车辆的多样性和复杂性等一系列特点，对施工车辆的盲区，以及轮胎盲区、驾驶室盲区等关键部位进行监测，来判断是否有威胁车辆安全行驶的危险性因素，以及预防施工车辆与施工现场的设施发生碰撞，对施工车辆的安全性问题做出预防。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种具有主动安全系统的施工车辆，包括工程车辆，其特征在于，在该工程车辆的前方位、后方位皆配置有盲区探测模块和夜视辅助模块，在所述工程车辆的底盘下部空间内安装有盲区探测模块；所述盲区探测模块和夜视辅助模块分别与单片机进行连接，且所述单片机与自动刹车模块连接。

所述盲区探测模块包括信号接收器、红外传感器和超声波距离传感器，其中，所述红外传感器和超声波距离传感器分别通过信号接收器与单片机连接。

自动刹车模块与车辆的中控系统集成，包括霍尔传感器和刹车机构。

所述夜视辅助模块为安装在驾驶室的前、后方位的两个夜视红外摄像头。

本实用新型的有益效果是：

通过该技术改装的工程车辆，可有效降低施工现场安全事故的发生率，保证施工安全。并可以实现夜间的安全作业，加快夜间施工进度，简化施工管理的难度，节省了大量的时间成本和人力成本，带来明显的经济效益。

附图说明

图1为盲区探测模块构成图。

图2为单片机模块。

图3为自动刹车模块原理图。

图4为具有主动安全系统的施工车辆。

图中：1盲区探测模块，2夜视红外摄像头。

具体实施方式

本实施例部分，参考图4，通过在施工车辆中集成并配备盲区探测模块、自动刹车模块、 NVA夜视辅助模块等三种安全模块，并进行协同工作，并配备单片机进行指令的运算，单片机模块参考图2。上述的模块获得的数据通过单片机识别和运算后发出执行指令，执行指令控制自动刹车模块的是否启动刹车动作，针对工程车辆在行驶过程中车辆距离障碍物的安全距离过小以及车辆静止时盲区不可见的障碍物安全隐患的问题提，给出了具体实施过程。

盲区探测模块1包括信号接收器、红外传感器和超声波距离传感器，其中红外传感器和超声波距离传感器成对设置，具体的，在施工车辆的前端安装两对红外传感器和超声波距离传感器，在车辆的后端安装两对红外传感器和超声波距离传感器，在车辆的底盘下方空间内安装两对红外传感器和超声波距离传感器，两对传感器采用交叉的布置方式，即存在相对重叠的监测区域。

信号接收器接受来自传感器的信号，并将该信号进行数模转换后通过数据传输通道传递给单片机进行数据处理和分析，并获得相应的执行命令。

上述的红外传感器为热探测型红外传感器，选用的红外传感器应该能够满足：该红外传感器具备搜索和跟踪红外目标，确定其车辆的前端、后端以及底盘位置盲区空间位置内的具有体温的活体、具有生命的活体的存在情况，并设置适当的阈值，例如，将阈值设置为30摄氏度，即，在该盲区区域内的活体为30摄氏度，即表示存在活体，是一个危险因素，并发出提醒信号。

上述的超声波距离传感器，工作频率一般为23-25KHZ及40-45KHZ，在本实施例中，用于施工车辆的防撞，配合上述的红外传感器，判断是否存在活体以及与活体的距离，降低驾驶员心理压力，并可以游刃有余地采取必要的动作。

具体的，上述的盲区探测模块与施工车辆自带的自动刹车模块进行如下配合工作，第一种工况为：超声波距离传感器发出超声波后，在极短时间内声波信号接收器接收到脉冲，通过公式S＝VT/2的计算，获得车辆的超声波距离传感器与障碍物之间的直线距离(车辆在极短时间内的位移量忽略不计)。在盲区探测模块工作的同时，车辆刹车系统里的霍尔传感器实时通过公式V＝d*n确定车辆的实时速度。通过已经确定的距离与速度，以及车辆在安全范围内的最大刹车加速度，可以计算出车辆最少刹车时间与总体刹车时间(即测得距离的时刻至车辆刹停至障碍物之前的时间)，该过程是基于车辆的中控系统的，自动刹车模块原理图参考图3。

针对于普通障碍物来说：两者(超声波距离传感器与障碍物之间)的时间差如果大于三秒，则在两者时间差到达三秒时，由STM32单片机驱动LED数码管来提醒驾驶员进行刹车；当两者的时间差小于三秒时，则在计算结果得出的同时就由LED数码管来提醒驾驶员进行刹车。如果刹车空余时间大于等于车辆最少刹车时间0.5秒时驾驶员仍没有进行刹车动作，则由自动刹车硬件系统中的STM32单片机驱动刹车系统进行自动刹车。

针对于活体障碍物来说：两者的时间差如果大于四秒，则在两者相撞时间差达到四秒时，由自动刹车硬件系统中的STM32单片机驱动LED数码管来提醒驾驶员进行刹车；当两者的时间差小于四秒时，则在计算结果得出的同时就由LED数码管来提醒驾驶员进行刹车；如果刹车空余时间大于等于车辆最少刹车时间1秒时驾驶员仍没有进行刹车动作，则由自动刹车硬件系统中的STM32单片机驱动刹车系统进行自动刹车。考虑到工地路况，施工车辆刹车性能等一系列原因的前提下，针对不同类型的障碍物，采用不同的工作原理。

盲区探测模块与自动刹车的第二种工况为：在车辆启动的同时，红外传感器与超声波距离传感器(传感器的安装位置在车辆的行进路径方向，通常为前、后、及车辆底盘下方)开始工作，当有障碍物在车辆底部或车辆盲区范围内时，车辆中控系统的信号接收模块接收到有障碍物的信号后，传送给超声波单片机，超声波距离传感器将检测到的障碍物信号传递给 STM32单片机后，自动刹车模块接入，车辆制动系统锁死，车辆无法发生前后位移。在障碍物清理后，盲区探测模块与自动刹车模块重复上述步骤，在没有障碍物阻挡的前提下，车辆才可开始移动。

通过上述组合应用，红外传感器和超声波距离传感器共同协同作用，来判断在施工车辆的盲区内是否存在活体，以及活体的距离，并实时的启动自主刹车。

上述的超声波距离传感器亦可以通过单独的判断车辆前后的大型障碍物，并实时的启动自主刹车。

此外，该模块配备声音警报器，当施工车辆点源接通并开始行使后，红外探头对车辆行进路线上的障碍物进行监测，对于超过障碍物自身温度超过三十摄氏度度的物体产生不同的频率，并配合声音报警器记性声音警报。上述的传感器安放位置除了在施工车辆前端与后端之外，还应该安放在车辆轮胎附近的视野盲区以及车辆的特殊盲区(以压路机与铲车为例，应安装在驾驶室下方空余范围以及前后轮胎或碾轮周围的金属框架内。前后超声波传感器应安装在车辆前侧与车辆后侧各四个)。超声波探测结果通过雷达警示声传递给驾驶者，另外当车辆静止时，盲区探测模块可直接测得障碍物与车辆的距离。盲区探测模块的主机硬件结构图如图1所示。

自动刹车模块，与车辆的中控系统进行有效的集成，其主要由霍尔传感器、STM32单片机、LED数码管显示、刹车机构组成。自动刹车模块的工作主要依靠于霍尔传感器检测车轮的转动情况，具体的，当车轮转动时，测速齿轮也跟着转动，这样就改变了磁通密度，霍尔传感器就发出一个脉冲信号。脉冲信号发出的频率即为车轮的转速，再根据汽车半径r可求得汽车轮胎的直径d。根据汽车车速计算公式V＝dxn求得。N为汽车车轮转速也就是霍尔传感器输出脉冲信号的频率。

本处的自动刹车模块基于工程车辆的中控进行改造完成。

NVA夜视辅助模块包括两个夜视红外摄像头2，安装在驾驶室的前、后方位，通过前后夜视红外摄像头获取盲区的实时画面，并投影在驾驶室的屏幕上成像，屏幕布置在驾驶员安全视线范围内。该技术的应用，可以在首先确保车辆行驶安全的过程前提下，尽可能的扩大驾驶员的视野。同时，NVA夜视辅助模块同时也可以为车辆提供倒车影像功能，进一步保证车辆安全。

上述的夜视辅助模块是一种应用热成像技术帮助驾驶员在夜间行驶中增强视觉效果的安全系统。夜视辅助系统能使驾驶员在夜间行驶中所看到的距离是车前灯的4倍，所以驾驶员有足够的时间看清道路上的人和物，并及时做出反应，避免碰撞事故的发生。即使是在雨雪天气或雾霾天气情况下，夜视辅助系统也能够帮助驾驶员察觉到潜在的危险，并及时排除安全隐患。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本实用新型的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.具有主动安全系统的施工车辆，包括工程车辆，其特征在于，在该工程车辆的前方位、后方位皆配置有盲区探测模块和夜视辅助模块，在所述工程车辆的底盘下部空间内安装有盲区探测模块；所述盲区探测模块和夜视辅助模块分别与单片机进行连接，且所述单片机与自动刹车模块连接。

2.根据权利要求1所述的具有主动安全系统的施工车辆，其特征在于，所述盲区探测模块包括信号接收器、红外传感器和超声波距离传感器，其中，所述红外传感器和超声波距离传感器分别通过信号接收器与单片机连接。

3.根据权利要求1所述的具有主动安全系统的施工车辆，其特征在于，所述自动刹车模块与车辆的中控系统集成，包括霍尔传感器和刹车机构。

4.根据权利要求1所述的具有主动安全系统的施工车辆，其特征在于，所述夜视辅助模块为安装在驾驶室的前、后方位的两个夜视红外摄像头。