專利名稱：客運汽車無線超載監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛監(jiān)測裝置，具體為一種能夠自動檢測、記錄客運汽車在運行過程中是否存在超載現(xiàn)象并將信號無線傳輸給流動檢測車/執(zhí)法人員的無線超載監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
超限超載已經(jīng)成為制約我國交通運輸?shù)闹饕獑栴}之一，超限是指貨物運輸車輛裝載質(zhì)量超過公路本身對其的限值，關(guān)注點是公路能否正常使用，主要研究的是公路與汽車裝載兩者之間的關(guān)系；超載是指汽車裝載的貨物/乘客超過汽車本身的額定載重量/人數(shù)，對超載運輸車輛的核定，特別關(guān)注的是汽車本身的性能以及由此而引發(fā)的行車安全性。車 輛超限重量增加和其對路面的損害是呈現(xiàn)幾何數(shù)增長，超限10%的車輛對道路的損壞會增加40%，一輛超限2倍的車輛對公路的損害相當(dāng)于不超限車輛行使16次；一輛36噸的超限車輛對道路的毀壞相當(dāng)于9600車重量為I. 8噸的小汽車對道路的破壞程度。司機和車主超限運輸每贏利I元錢，將會造成公路維護費用100元代價。客運車輛運輸具有受氣候、路況條件的影響較少，行駛機動靈活；交通道路四通八達，資金成本回收較快，車輛部件和道路設(shè)施更新快捷；可根據(jù)道路交通情況調(diào)整線路，方便旅客乘坐等特點。據(jù)統(tǒng)計，70%的道路安全事故是由于車輛超載弓I發(fā)的，50%的群死群傷性特大道路交通事故與超載也有直接關(guān)系。目前在車輛超載檢測方面主要有四種方法⑴稱重測量法(軸重/車重)判斷軸重是否超載/超標定載重；⑵偏移測量法從車輛的底盤識別角度判別車輛類別，根據(jù)類別與車輛規(guī)定載重的關(guān)系，結(jié)合車輛稱重的數(shù)據(jù)，自動判別車輛是否超載，此測量方法與氣候、線路基礎(chǔ)、車輛通過速度、車輛技術(shù)狀態(tài)、設(shè)備本身的系統(tǒng)誤差均有密切關(guān)系光電傳感器測量法通過光電傳感器統(tǒng)計乘客人數(shù)或者通過攝像頭實時記錄車內(nèi)乘客變化，配合報警電路、控制車輛啟動系統(tǒng)、存儲記錄超載日志、實現(xiàn)遠程交通安全監(jiān)控；⑷復(fù)合測量法通過辨識電路判定車輛運行和振動狀態(tài)，利用加裝在車輛鋼板彈簧上的粘貼式應(yīng)變傳感器獲取車輛鋼板彈簧的載荷信息，融合傾角傳感器測得的車輛運行路面坡度信息，最終獲得車輛軸載、總載荷、車輛瞬態(tài)載荷、車輛靜態(tài)載荷，如果車輛屬于超載運行則將啟動車載短消息終端以短消息形式發(fā)送至車輛超載監(jiān)測管理平臺。對于客運車輛而言，基于重量的稱重測量法和偏移測量法由于乘客以及行李重量的差異其適用范圍有限，而且執(zhí)法人員檢查時需車輛?？?，極大地浪費了時間，易引起交通堵塞；光電傳感器測量法和復(fù)合測量法通過配合適當(dāng)?shù)膫鞲衅鹘M合和測量識別算法容易實現(xiàn)較好的檢測效果，但視頻采集圖像含有信息量較大，在計算乘客數(shù)量時必將經(jīng)過圖像壓縮、圖像傳輸、圖像識別環(huán)節(jié)，這樣部分無用信息會導(dǎo)致系統(tǒng)負載加大、時效性與成本性之間的權(quán)衡問題成為系統(tǒng)研發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而且通過事后讀取記錄數(shù)據(jù)或者遠程監(jiān)控平臺的監(jiān)督方式制約了及時遏制交通違章、降低交通事故的響應(yīng)速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有客運汽車的超載監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜且實時性差的問題，提供了一種客運汽車無線超載監(jiān)測裝置。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的客運汽車無線超載監(jiān)測裝置，包括第一單片機、與第一單片機的信號輸入端連接的探測裝置、以及與第一單片機的控制端連接的報警裝置；還包括配置給流動檢測車或執(zhí)法人員的手持無線檢測裝置；所述探測裝置包括固定于車門各級臺階底面的壓力傳感器，以及由分別固定于各級臺階兩側(cè)的紅外發(fā)送器、紅外接收器組成的對射式紅外傳感器；第一單片機的信號輸出端與第一無線模塊相連；手持無線檢測裝置包括第二單片機、與第二單片機的信號輸出端相連的液晶顯示器、以及與第二單片機信號輸入端相連第二無線模塊。工作時，當(dāng)乘客上車踩踏第一級臺階時，第一單片機如同時接收到第一級臺階上壓力傳感器發(fā)出的壓力信號和由分別固定于第一級臺階兩側(cè)的紅外發(fā)送器、紅外接收器組 成的對射式紅外傳感器發(fā)出的紅外通斷信號則記錄，……當(dāng)乘客踩踏第N級臺階時，單片機如同時接收到第N級臺階上壓力傳感器發(fā)出的壓力信號和由分別固定于第N級臺階兩側(cè)的紅外發(fā)送器、紅外接收器組成的對射式紅外傳感器發(fā)出的紅外通斷信號則記錄；當(dāng)滿足“第一級到第N級臺階壓力和紅外通斷信號均同時產(chǎn)生”的條件下單片機將記錄為一位乘客上車。下車時，當(dāng)滿足“第N級到第一級臺階壓力和紅外通斷信號均同時產(chǎn)生”的條件下單片機將記錄為一位乘客下車；其他不符合判斷條件的情況均不計數(shù)。第一單片機會隨時對記錄的數(shù)據(jù)計算，當(dāng)?shù)谝粏纹瑱C記錄的乘客數(shù)量大于車輛準載乘客數(shù)量時，第一單片機控制報警裝置報警以警示司機。手持無線檢測裝置配備給流動檢測車或執(zhí)法人員，當(dāng)有客運車輛靠近流動檢測車或執(zhí)法人員時，第二無線模塊發(fā)出請求信號，第一無線模塊接收到請求信號后將第一單片機內(nèi)的信息無線傳輸給第二無線模塊，第二單片機將第二無線模塊接收到的該車輛準載乘客數(shù)量、車輛現(xiàn)有乘客數(shù)量等信息在與第二單片機的信號輸出端相連的液晶顯示器上顯示出來從而判斷該車輛是否超載。
進一步地，所述探測裝置還包括由分別固定于車廂內(nèi)通道首尾兩端部距車廂內(nèi)地面30-40cm處的電磁波發(fā)送器、電磁波接收器組成且頻率為2400-2483. 5 MHz的電磁波檢測器。為了防止由于乘客跨步幅度較大、體重較輕或者踩踏位置差異等原因?qū)е挛从|發(fā)壓力、紅外組合探測系統(tǒng)，在車廂通道首尾兩端距車廂內(nèi)地面30-40cm處(即人體膝蓋位置高度)設(shè)頻率為2400-2483. 5 MHz (避免乘客2G、3G手機發(fā)出的電磁波干擾)的電磁波檢測器，其工作原理如下因人體作為一種特殊的導(dǎo)體，對電磁波存在著吸收過程，而且不同組織結(jié)構(gòu)對電磁波的吸收能力不同，電磁波發(fā)送器發(fā)出的電磁波因人體的吸收到達電磁波接收器時電磁波的強度減弱，從而通過檢測電磁波的強度來間接獲取車輛中乘客的人群密度情況。當(dāng)乘客上車后通常先將通道兩側(cè)的座椅坐滿，然后站在通道兩側(cè)靠近座椅處，最后站在通道中間。對第一單片機設(shè)定如下設(shè)在車廂內(nèi)首端的電磁波發(fā)送器間歇性發(fā)送強度為SI的電磁波測試信號；當(dāng)車廂內(nèi)通道未站乘客而座椅坐滿時車輛尾端的電磁波接收器獲得強度Gl的電磁波信號，當(dāng)車廂內(nèi)滿員狀態(tài)(即座椅坐滿，通道分布乘客，且總乘客數(shù)量等于車輛準載乘客數(shù)量)時電磁波接收器獲得強度G2的電磁波信號(G2<G1)。在車輛運行過程中，當(dāng)接收到的電磁波強度為介于G2- Gl之間時，第一單片機記錄為“未超載”；當(dāng)接收到電磁波強度為小于G2且連續(xù)3次，第一單片機記錄為“超載”，第一單片機控制報警裝置報警以警示司機。更進一步地，所述第一單片機的電源端與鋰電池充電芯片相連；設(shè)于車門各級臺階上的平面狀壓電材料，設(shè)于車廂內(nèi)扶手上的半環(huán)狀壓電材料，設(shè)于車輛發(fā)動機、消聲器和排氣筒殼體上的熱電材料均經(jīng)超低靜態(tài)電流電源芯片與鋰電池充電芯片的輸入端相連。這樣第一單片機就可以通過回收車輛的如下能量進行充電，節(jié)能環(huán)保1、乘客動能通過設(shè)于車門各級臺階上的平面狀壓電材料和設(shè)于車廂內(nèi)扶手上的半環(huán)狀壓電材料分別收集乘客上/下車踩踏臺階時產(chǎn)生的重力勢能和在行駛過程中由于車輛顛簸乘客對扶手的扯拽壓力能，平面狀壓電材料和半環(huán)狀壓電材料上有壓力時內(nèi)部會發(fā)生極化從而在兩端表面間形成晶體表面電荷，即電流；得到的電流通過超低靜態(tài)電流電源芯片輸出穩(wěn)定直流電壓后經(jīng)鋰電池充電芯片為第一單片機充電。2、車體表面熱能流動在車輛發(fā)動機、消聲器和排氣筒殼體上加裝熱電芯片；車輛行駛過程中，發(fā)動機內(nèi)在汽油燃燒時所產(chǎn)生高溫氣體和活塞機械摩擦等共同作用下會產(chǎn)生大量的熱量并通過車輛殼體散發(fā)到空氣中，此過程將產(chǎn)生熱流過程，即溫度梯度變化，固定于發(fā)動機殼體上的熱電材料經(jīng)超低靜態(tài)電流電源芯片會將這部分熱能轉(zhuǎn)換為電能為第一單片機充電。同時，在車輛行駛過程中“加速-減速”、“行駛-停車”等過程均會使得消聲器和排氣筒的廢氣排出速度變化，導(dǎo)致其外殼溫度變化，固 定于消聲器和排氣筒殼體上的熱電材料經(jīng)超低靜態(tài)電流電源芯片會將這部分熱能轉(zhuǎn)換為電能為第一單片機充電。所述超低靜態(tài)電流電源芯片可直接從市場中購得，其實由一個低損耗、全波橋式整流器和一個高效率降壓型轉(zhuǎn)換器組成；工作時收集環(huán)境中的環(huán)境能量，然后將這種能量轉(zhuǎn)換成良好調(diào)節(jié)的輸出，從而為微控制器、傳感器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和無線傳輸組件等供電。本發(fā)明所述裝置結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計巧妙；采用無線傳輸方式使車輛不需要停車檢查，提高了道路運行效率、執(zhí)法效率，實現(xiàn)了客運車輛運行中監(jiān)測從而規(guī)避了事后處罰問題，實時性好；有效降低由于超載導(dǎo)致的事故率，提高道路交通運輸能效；解決了現(xiàn)有客運汽車的超載監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜且實時性差的問題，可廣泛適用于客運車輛的超載監(jiān)測。


圖I是本發(fā)明的連接示意圖。
具體實施例方式一種客運汽車無線超載監(jiān)測裝置，包括第一單片機、與第一單片機的信號輸入端連接的探測裝置、以及與第一單片機的控制端連接的報警裝置；還包括配置給流動檢測車或執(zhí)法人員的手持無線檢測裝置；所述探測裝置包括固定于車門各級臺階底面的壓力傳感器，以及由分別固定于各級臺階兩側(cè)的紅外發(fā)送器、紅外接收器組成的對射式紅外傳感器；第一單片機的信號輸出端與第一無線模塊相連；手持無線檢測裝置包括第二單片機、與第二單片機的信號輸出端相連的液晶顯示器、以及與第二單片機信號輸入端相連的第二無線模塊。所述探測裝置還包括由分別固定于車廂內(nèi)通道首尾兩端部距車廂內(nèi)地面30-40cm處的電磁波反射器、電磁波接收器組成且頻率為2400-2483. 5 MHz的電磁波檢測器。所述第一單片機的電源端與鋰電池充電芯片相連；設(shè)于車門各級臺階上的平面狀壓電材料，設(shè)于車廂內(nèi)扶手上的半環(huán)狀壓電材料，設(shè)于車輛發(fā)動機、消聲器和排氣筒殼體上的熱電材料均經(jīng)超低靜態(tài)電流電源芯片與鋰電池充電芯片的輸入端相連。具體實施時,所述第一單片機采用愛特梅爾(ATMEL)公司生產(chǎn)的ATmega48單片機；第二單片機采用愛特梅爾(ATMEL)公司生產(chǎn)的ATmegal28L單片機；液晶顯示器采用S95379型顯示器；鋰電池充電芯片采用凌特公司(Linear Technology Corporation)生產(chǎn)的LTC4054芯片，封裝為S0T23-5 ;所述壓力傳感器采用YP-Hl型壓力傳感器；對射式紅外傳感器采用E18-8MNK型對射式紅外傳感器；超低靜態(tài)電流電源芯片采用LTC3588型超低靜 態(tài)電流電源芯片；第一無線模塊、第二無線模塊采用nRF24L01型無線模塊；電磁波檢測器采用頻率為2. 4GHz的CC2530型電磁波檢測器。
權(quán)利要求
1.客運汽車無線超載監(jiān)測裝置，包括第一單片機、與第一單片機的信號輸入端連接的探測裝置、以及與第一單片機的控制端連接的報警裝置；其特征在于還包括配置給流動檢測車或執(zhí)法人員的手持無線檢測裝置；所述探測裝置包括固定于車門各級臺階底面的壓力傳感器，以及由分別固定于各級臺階兩側(cè)的紅外發(fā)送器、紅外接收器組成的對射式紅外傳感器；第一單片機的信號輸出端與第一無線模塊相連；手持無線檢測裝置包括第二單片機、與第二單片機的信號輸出端相連的液晶顯示器、以及與第二單片機的信號輸入端相連的第二無線模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的客運汽車無線超載監(jiān)測裝置，其特征在于所述探測裝置還包括由分別固定于車廂內(nèi)通道首尾兩端部距車廂內(nèi)地面30-40cm處的電磁波發(fā)送器、電磁波接收器組成且頻率為2400-2483. 5MHz的電磁波檢測器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的客運汽車無線超載監(jiān)測裝置，其特征在于所述第一單片機的電源端與鋰電池充電芯片相連；設(shè)于車門各級臺階上的平面狀壓電材料，設(shè)于車廂內(nèi)扶手上的半環(huán)狀壓電材料，設(shè)于車輛發(fā)動機、消聲器和排氣筒殼體上的熱電材料均經(jīng)超低靜態(tài)電流電源芯片與鋰電池充電芯片的輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的客運汽車無線超載監(jiān)測裝置，其特征在于所述電磁波檢測器采用頻率為2. 4GHz的CC2530型電磁波檢測器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的客運汽車無線超載監(jiān)測裝置，其特征在于所述第一單片機采用愛特梅爾公司生產(chǎn)的ATmega48單片機；第二單片機采用愛特梅爾公司生產(chǎn)的ATmegal28L單片機；液晶顯示器采用S95379型顯示器；鋰電池充電芯片采用凌特公司生產(chǎn)的LTC4054芯片，封裝為SOT23-5 ;所述壓力傳感器采用YP-Hl型壓力傳感器；對射式紅外傳感器采用E18-8MNK型對射式紅外傳感器；超低靜態(tài)電流電源芯片采用LTC3588型超低靜態(tài)電流電源芯片；第一無線模塊、第二無線模塊采用nRF24L01型無線模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車輛監(jiān)測裝置，具體為一種客運汽車無線超載監(jiān)測裝置，解決了現(xiàn)有客運汽車的超載監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜且實時性差的問題；包括第一單片機、探測裝置、以及報警裝置；還包括配置給流動檢測車或執(zhí)法人員的手持無線檢測裝置；所述探測裝置包括固定于車門各級臺階底面的壓力傳感器，以及由分別固定于各級臺階兩側(cè)的紅外發(fā)送器、紅外接收器組成的對射式紅外傳感器；第一單片機的信號輸出端與第一無線模塊相連；手持無線檢測裝置包括第二單片機、與第二單片機的信號輸出端相連的液晶顯示器、以及與第二單片機信號輸入端相連第二無線模塊。本發(fā)明所述裝置結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計巧妙；實時性好；可廣泛適用于客運車輛的超載監(jiān)測。
文檔編號G07C5/00GK102708601SQ20121016724
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者于君, 張雪英 申請人:太原理工大學(xué)