技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測速技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種自行車車速監(jiān)測系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

隨著人們生活水平的逐漸提高，人們對于生活質(zhì)量的要求也日益增加，目前，自行車越來越受人們喜歡，不僅因為它環(huán)保節(jié)能，在交通擁擠的現(xiàn)今，使其更加方便，同時也是健身鍛煉的好方法，將單片機應用到自行車上，使其更加智能化，也成為研究的一種方向。當人們利用自行車作為交通工具的時候，就需要知道自己的行駛速度，報警裝置來提醒自己注意安全，同時在夜間的時候自動開啟警示燈來提醒周圍車輛，減少事故發(fā)生；當利用自行車作為運動工具的時候，就更需要測速裝置來顯示其速度，需要時間來顯示自己運動了多久，行駛了多遠，利用溫度檢測了解周圍環(huán)境溫度怎么樣，適不適合運動。 測速技術(shù)在國內(nèi)外應用非常廣泛，也相當成熟，方法也很多，比如超聲波測速，紅外測速，激光測速等等高科技的測速技術(shù)，同時應用到了各個領(lǐng)域，其中交通領(lǐng)域更為廣泛，可是對于自行車這種非機動車輛來說，也由于它本身速度不是很快的原因，將測速應用到自行車上還不夠廣泛，而作為環(huán)保節(jié)能鍛煉于一身的交通工具來說，在人們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)著很重要的作用，這也就增加了它危險性，更需要讓其更智能化，在這方面不管是國內(nèi)外來說都還不夠重視。 因此，自行車不管是作為交通工具或者健身運動，都需要對其進一步的完善，讓它更智能化，作為交通工具使其更加安全，作為健身運動使其多功能化，方便人們的生活。

近年來屢屢出現(xiàn)公路自行車飆車現(xiàn)象，導致連環(huán)撞的車禍事件屢屢發(fā)生，然而卻沒有提出相應的自行車車速監(jiān)督措施，存在著相當大的安全隱患。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在缺乏自行車的監(jiān)督手段，導致自行車違法交通規(guī)則，車禍發(fā)生幾率明顯增大的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種自行車車速監(jiān)測系統(tǒng)及控制方法，以完善交通中對自行車的車速監(jiān)控，并根據(jù)自行車超速的集中時段和地點，制定相應的計劃，降低交通中的安全隱患。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種自行車車速監(jiān)測系統(tǒng)及方法，主要包括：控制單元、測速單元、物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊、GPS定位模塊、能量轉(zhuǎn)換模塊、服務器和客戶端，所述測速單元和、物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊和GPS定位模塊分別與控制單元連接，所述測速單元包括至少一個永久磁鐵、開關(guān)型霍爾元件傳感器電路，所述永久磁鐵安裝于輪圈上，開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集脈沖信號，控制器根據(jù)脈沖信號進行計數(shù)，并計算出相應的速度，所述物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊與服務器進行通訊，所述服務器與客戶端進行通訊，所述GPS模塊用于定位自行車位置信息，所述能量轉(zhuǎn)換模塊包括整流濾波電路和儲能電池，能量轉(zhuǎn)換模塊將機械能轉(zhuǎn)換到電能后，通過整流濾波電路將交流電變?yōu)橹绷麟?，向儲能電池供電，儲能電池分別向控制單元、測速單元、物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊和GPS定位模塊控供電。

進一步地，所述開關(guān)型霍爾元件傳感器電路包括A44E霍爾傳感。

進一步地，基于自行車監(jiān)測系統(tǒng)的的控制方法，包括以下步驟：

A．自行車輪圈上安裝至少一個永久磁鐵，輪子每轉(zhuǎn)一圈，開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集一個脈沖信號，并將脈沖信號發(fā)送至控制單元進行計數(shù)并計算速度；

B.計算速度結(jié)果和自行車定位信息通過物聯(lián)網(wǎng)通信模塊發(fā)送至服務器，服務器對車速值進行數(shù)據(jù)處理；

C.客戶端從服務器獲取處理后的數(shù)據(jù)。

進一步地，步驟B中，服務器對車速值的進行數(shù)據(jù)處理包括，按照同時段和同一地理位置信息對自行車輛信息進行分類，對分類后的自行車輛的車速值按從大到小進行排序，并統(tǒng)計超出設(shè)定速度大小的車輛數(shù)目。

進一步地，步驟C還包括，客戶端獲取處理后的數(shù)據(jù)后，根據(jù)不同的交通位置和超速的范圍，通過互聯(lián)網(wǎng)查找相應的自行車管理措施和建議，并進行下載，提示相關(guān)工作人員采取相應的限速措施。

本發(fā)明各實施例的，由于主要包括：控制單元、測速單元、物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊、GPS定位模塊、服務器和客戶端，所述測速單元和物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊和GPS定位模塊分別與控制單元連接，所述測速單元包括至少一個永久磁鐵、開關(guān)型霍爾元件傳感器電路，所述永久磁鐵安裝于輪圈上，開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集脈沖信號，控制器根據(jù)脈沖信號進行計數(shù)，并計算出相應的速度，所述物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊與服務器進行通訊，所述服務器與客戶端進行通訊，所述GPS模塊用于定位自行車位置信息；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中缺乏自行車的監(jiān)督手段，導致自行車違法交通規(guī)則，車禍發(fā)生幾率明顯增大的缺陷，完善交通中對自行車的車速監(jiān)控，并根據(jù)自行車超速的集中時段和地點，制定相應的計劃，降低交通中的安全隱患。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。

下面通過實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

具體實施方式

以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

具體地，一種自行車車速監(jiān)測系統(tǒng)及控制方法，主要包括：

控制單元、測速單元、物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊、GPS定位模塊、服務器和客戶端，所述測速單元和、物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊和GPS定位模塊分別與控制單元連接，所述測速單元包括至少一個永久磁鐵、開關(guān)型霍爾元件傳感器電路，所述永久磁鐵安裝于輪圈上，開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集脈沖信號，控制器根據(jù)脈沖信號進行計數(shù)，并計算出相應的速度，所述物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊與服務器進行通訊，所述服務器與客戶端進行通訊，所述GPS模塊用于定位自行車位置信息，所述能量轉(zhuǎn)換模塊包括整流濾波電路和儲能電池，能量轉(zhuǎn)換模塊將機械能轉(zhuǎn)換到電能后，通過整流濾波電路將交流電變?yōu)橹绷麟?，向儲能電池供電，儲能電池分別向控制單元、測速單元、物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊和GPS定位模塊控供電。

所述開關(guān)型霍爾元件傳感器電路包括A44E霍爾傳感。

基于自行車監(jiān)測系統(tǒng)的的控制方法，包括以下步驟：

A．自行車輪圈上安裝至少一個永久磁鐵，輪子每轉(zhuǎn)一圈，開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集一個脈沖信號，并將脈沖信號發(fā)送至控制單元進行計數(shù)并計算速度；

B.計算速度結(jié)果和自行車定位信息通過物聯(lián)網(wǎng)通信模塊發(fā)送至服務器，服務器對車速值進行數(shù)據(jù)處理；

C.客戶端從服務器獲取處理后的數(shù)據(jù)。

步驟B中，服務器對車速值的進行數(shù)據(jù)處理包括，按照同時段和同一地理位置信息對自行車輛信息進行分類，對分類后的自行車輛的車速值按從大到小進行排序，并統(tǒng)計超出設(shè)定速度大小的車輛數(shù)目。

步驟C還包括，客戶端獲取處理后的數(shù)據(jù)后，根據(jù)不同的交通位置和超速的范圍，通過互聯(lián)網(wǎng)查找相應的自行車管理措施和建議，并進行下載，提示相關(guān)工作人員采取相應的限速措施。

假定輪圈的周長為L，在輪圈上安裝m個永久磁鐵，則測得的里程值最大誤差為L/m。經(jīng)綜合分析，本設(shè)計中取m=2。當輪子每轉(zhuǎn)一圈，通過開關(guān)型霍爾元件傳感器采集到一個脈沖信號，并從引腳P3.2中斷0端輸入，傳感器每獲取一個脈沖信號即對系統(tǒng)提供一次計數(shù)中斷。每次中斷代表車輪轉(zhuǎn)動半圈，中斷數(shù)n和輪圈的周長L的乘積再乘以m為里程值。定時器T0定時1s就可以計算出即時速度v。當v大于設(shè)定的速度上限時，發(fā)出聲光報警。

霍爾器件具有許多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便、功耗小、頻率高（可達1MHz）、耐震動、不怕灰塵、油污、水汽及煙霧等的污染或腐蝕?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復精度高。取用各種補償和保護措施的霍爾器件工作溫度范圍寬，可達－55℃～150℃。按照霍爾器件的功能可將它們分為：霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件，前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。 按被檢測對象的性質(zhì)可將它們的應用分為：直接應用和間接應用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設(shè)置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體。通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電量來進行檢測和控制。

A44E集成霍爾開關(guān)由穩(wěn)壓器A、霍爾電勢發(fā)生器(即硅霍爾片)B、差分放大器 C、密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五個基本部分組成，在電源端加電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應原理，當霍爾片處在磁場中時，在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會產(chǎn)生霍爾電勢差VH輸出，VH信號經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。施加的磁場達到工作點時，觸發(fā)器輸出高電壓(相對于地電位)，使三極管導通，此時OC門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為開。當施加的磁場達到釋放點時，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān)。這樣兩次電壓變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動作。工作點與釋放點的差值一定，此差值稱為磁滯，在此差值內(nèi)，V0保持不變，因而使開關(guān)輸出穩(wěn)定可靠，這也就是集電成霍爾開關(guān)傳

感器優(yōu)良特性之一。傳感器主要特性是它的輸出特性，即輸入磁感應強度B與輸出電壓V0之間的關(guān)系。

通過利用物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊將自行車車輛行駛信息發(fā)送至當?shù)胤掌?，并對信息進行處理，當?shù)剀囕v管控人員根據(jù)違章地址和違章車輛超速的范圍進行相應的管制，從而克服交通中存在的安全隱患。設(shè)置能量轉(zhuǎn)換模塊大大節(jié)約了資源。

設(shè)置定位模塊為了統(tǒng)計自行車集中超速的地點，能夠使得工作人員快速高效的對集中超速的地理位置采取相應的措施。

客戶端還可以根據(jù)自行車車速信息，通過互聯(lián)網(wǎng)搜索解決建議，減輕了工作人員的工作負擔。

至少可以達到以下有益效果：克服現(xiàn)有技術(shù)中缺乏自行車的監(jiān)督手段，導致自行車違法交通規(guī)則，車禍發(fā)生幾率明顯增大的缺陷，完善交通中對自行車的車速監(jiān)控，并根據(jù)自行車超速的集中時段和地點，制定相應的計劃，降低交通中的安全隱患。

最后應說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。