一种车辆载重检测系统及方法与流程

本发明涉及安检领域，更具体地说，涉及一种车辆载重检测系统及方法。

背景技术：

目前，市面上研究开发的轮胎气压监测系统有3种：间接式、直接式和混合式。汽车称重系统基本上是固定式的，只能在某一固定地点对汽车进行称重。目前2套系统都是独立的，各自实现各自的功能。实际上车辆的超载与轮胎的状况有着密切联系。对于货车，轮胎的压力过大和温度异常升高的原因极有可能是由于货车超载引起的。轮胎的压力和温度与车辆的载质量存在着直接联系，借助于检测到的轮胎压力和温度可以计算出车辆的载质量，从而判断车辆是否超载。因此将轮胎状态检测盒车辆载重统一起来进行研究，研究通过实时检测车辆轮胎压力和温度，判断轮胎运行状况以及车辆的超载情况，防治轮胎爆胎和制止超载现象，从而减少交通事故和发生具有重要的经济和社会意义。

检测原理：

轮胎状态检测原理：

轮胎状态检测主要是依靠安装在轮胎内的传感器实时检测轮胎内部的温度、压力和纵向、横向、铅垂方向的加速度，根据这些参数判断轮胎内的温度和压力是否超出了规定值。

车辆载重检测原理：

当轮胎承受汽车的载质量以后轮胎发生变形，内胎的空间变小，以增加气压值来抵御外来的载荷力，即由于承载后，轮胎发生变形，使内胎的空间较原来减少了，而内胎的压缩气体的压力相应增加。由于轮胎结构的复杂性和使用条件的多变性，在轮胎设计和选用时，其负荷大多依靠经验式计算的。

轮胎与负荷的公式在目前主要拥有3种计算方式，如下：

1、通用Hell公式

Q＝2.265ZKp_t^0.585(B+d)B^1.39

式中Q——轮胎负荷，kN

Z——轮胎行驶条件因数

K——轮胎类型因数

B——装配轮辋后的充气轮胎断面宽度，m

d——轮辋直径，m p_t——轮胎内压，Pa

2、TRA公式

Q＝0.1098Kp_t^0.585(B+d)B^1.38

3、郑正仁等提出的公式

Q＝0.0332p_t^0.63B^1，07D^1.38

式中D——轮胎外直径，m

3种公式给出了轮胎负荷和内压以及轮胎参数之间的大体关系。但没有考虑到轮胎的变形因素，因此与实际差别较大。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，克服现有技术的上述缺陷，提供一种车 辆载重检测系统及方法，可以根据车辆轮胎内的温度和压力来判断车辆的载重质量，进而判断车辆是否超载。通过本发明的车辆载重检测系统及方法，可以及时检测车辆载重，和能耗监控，方便运营监控管理。主动性提高行车安全。并通过实时检测车辆轮胎压力和温度，判断轮胎运行状况以及车辆的超载情况，防治轮胎爆胎和制止超载现象，从而减少交通事故和发生。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种车辆载重检测系统，包括用于感应并发送车辆轮胎的压力和温度信息的感应装置、用于判断并反馈车辆载重信息的处理装置、服务中心以及移动终端；

感应模块包括：

传感模块，包括多个传感器，用于感应车辆轮胎的压力和温度信息；

信号转换模块，信号转换模块的输入端连接于传感模块的输出端，用于转换传感模块发送的压力和温度信息；

发送模块，发送模块的输入端连接于信号转换模块的输出端，用于将压力和温度信息发送至处理装置；

处理装置包括：

接收模块，用于接收发送模块发送的压力和温度信息；

处理模块，连接于接收模块，用于根据接收到的压力和温度信息判断并车辆载重信息；

通信模块，连接于处理模块，用于将车辆载重信息发送至服务中心。

优选地，处理装置还包括：

程序输入接口，用于输入不同的检测指令；

人机界面，连接于处理模块，用于实时了解车辆轮胎及载重情况。

优选地，信号转换模块包括用于将压力和温度信息的模拟信号转化为数字信号的A/D转换器(模数转换器)和将数字信号进行处理的解码器，模数转换器连接于传感器与解码器之间，解码器连接于发送模块。

优选地，处理模块包括用于将接收模块接收到的压力和温度信息进行编码的编码器和用于根据压力和温度信息判断车辆载重信息的处理器，编码器连接于接收模块与处理器之间。

优选地，通讯模块包括：

CDMA组件，连接于处理模块，用于将车辆载重信息发送至服务中心；

GPS组件，连接于处理模块，用于将车辆的位置信息发送至服务中心。

本发明还提供一种车辆载重检测方法，基于上述车辆载重检测系统，包括以下步骤：

S1、传感模块采集车辆轮胎的状态信息，并将车辆轮胎信息发送至信号转换模块；

S2、信号转换模块将车辆轮胎信息转换后，通过发送模块发送至处理装置：

S3、接收模块接收到发送模块发送的车辆轮胎信息并发送至处理模块；

S4、处理模块判断车辆轮胎信息是否合格，若不合格则产生报警，若合格，则处理模块根据车辆轮胎信息生成车辆载重信息；

S5、判断车辆载重信息是否超过预设值，若超过预设值，则通过通信模块获取车辆的位置信息，并将车辆基本信息和位置信息发送至服务中心；若未超过预设值，则返回步骤S1。

优选地，步骤S1之前还包括步骤：

S01、对车辆载重检测系统上电初始化；

S02、对车辆载重检测系统进行自检，并判断自检是否通过，若未通过，则进行语言提示并将自检未通过的消息发送至服务中心；若通过，则进入步骤S03：

S03、输入程序代码，并判断车辆载重检测系统中是否包含车辆基本信息；若不包含，则录入车辆基本信息；若包含，则进入步骤S1。

优选地，车辆轮胎信息包括轮胎温度和轮胎压力；

步骤S4还包括步骤：

S41、判断轮胎温度是否过热，若过热，则产生温度报警；

S42、判断轮胎压力是否过高，若过高，则产生压力报警；

S43、判断轮胎压力是否过低，若过低，则产生欠压报警。

优选地，步骤S5之后还包括步骤：

S6、服务中心将超载车辆的车辆载重信息、车辆基本信息和车辆的位置信息发送至移动终端。

优选地，车辆载重信息包括车辆的每轴的载荷量；车辆基本信息包括车牌号和速度。

实施本发明具有以下有益效果：可以及时检测车辆载重，和能耗监控，方便运营监控管理。主动性提高行车安全。并通过实时检测车辆轮胎压力和温度，判断轮胎运行状况以及车辆的超载情况，防治轮胎爆胎和制止超载现象，从而减少交通事故和发生。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明车辆载重检测系统一实施例的模块结构示意图；

图2是本发明车辆载重检测系统另一实施例的模块结构示意图；

图3是本发明车辆载重检测方法一实施例的流程示意图；

图4是本发明车辆载重检测方法另一实施例的流程示意图。

具体实施方式

本发明针对现有技术中轮胎气压监测系统和汽车称重系统是独立的，且相互之间的计算公式没有考虑到轮胎的变形因素，与实际差别较大的问题，提供了一种车辆载重检测系统及方法，可以及时检测车辆载重，和能耗监控，方便运营监控管理。主动性提高行车安全。并通过实时检测车辆轮胎压力和温度，判断轮胎运行状况以及车辆的超载情况，防治轮胎爆胎和制止超载现象，从而减少交通事故和发生。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明的检测原理如下：

轮胎状态检测原理：

轮胎状态检测主要是依靠安装在轮胎内的传感器实时检测轮胎内部的温度、压力和纵向、横向、铅垂方向的加速度，根据这些参数判断轮胎内的温度和压力是否超出了规定值。

车辆载重检测原理：

当轮胎承受汽车的载质量以后轮胎发生变形，内胎的空间变小，以增加 气压值来抵御外来的载荷力，即由于承载后，轮胎发生变形，使内胎的空间较原来减少了，而内胎的压缩气体的压力相应增加。负荷状态下轮胎侧面形态和接地印痕，轮胎负荷Q应取决于轮胎内压p_r、接地印痕面积S和胎侧支撑力Fz，即获取负荷公式：Q＝p_tS+Fz，再由于子午线轮胎的Fz与Q相比极小，故负荷公式中的Fz可以忽略不计。即获得负荷公式为：Q＝P_tS。

由于轮胎在负荷增大时改变腔体形状来整大接地面积，从而形成于负荷平衡的压力，因此最终获得的负荷公式在实际使用中存在两大难点：一是接地印痕上的压力是非均匀的，这是由于胎面花纹形状、胎冠曲率和胎体材料支撑刚度不断变化导致的；二是p_t值是变化的，负荷变化或冲击波动、温度变化均会导致其发生变化。、

轮胎在行驶过程中温度是发生变化的，此时轮胎内的气体状态公式为：p_tV＝nrT。

公式中：n——物质的量，mol；r——常数；T——绝对温度，K

所以通过多方公式可得到车辆载质量Q、轮胎内压p_t和轮胎内温度T三者之间的关系，即可通过计算得到车辆的载质量。

图1是本发明车辆载重检测系统一实施例的模块结构示意图。如图1所示，本发明提供了一种车辆载重检测系统，包括用于感应并发送车辆轮胎的压力和温度信息的感应装置、用于判断并反馈车辆载重信息的处理装置、服务中心以及移动终端；感应装置将压力和温度信息发送至处理装置，处理装置根据压力和温度信息判断车辆载重信息并将车辆载重信息反馈至服务中心，服务中心在处理车辆载重信息后，将车辆载重信息发送至移动终端；

感应模块包括：传感模块，包括多个传感器，用于感应车辆轮胎的压力 和温度信息；信号转换模块，信号转换模块的输入端连接于传感模块的输出端，用于转换传感模块发送的压力和温度信息；发送模块，发送模块的输入端连接于信号转换模块的输出端，用于将压力和温度信息发送至处理装置。

处理装置包括：接收模块，用于接收发送模块发送的压力和温度信息；处理模块，连接于接收模块，用于根据接收到的压力和温度信息判断并车辆载重信息；通信模块，连接于处理模块，用于将车辆载重信息发送至服务中心。

本实施例中，传感模块感应到车辆轮胎的压力和温度等信息之后，将压力和温度等信息发送至信号转换模块，信号转换模块将压力和温度等信息转换后通过发送模块发送至接收模块。本实施例中，发送模块包括射频发射器和天线；接收模块包括射频接收器和天线。接收模块接收到压力和温度等信息后将压力和温度等信息传输至处理模块，处理模块判断压力和温度等信息是否在合格范围内，并将压力和温度等信息生成车辆载重信息，并判断车辆是否超载，并将车辆载重信息等发送至服务中心，服务中心再根据车辆信息将车辆载重信息以及警告信息等发送至多部移动终端，以方便告知用户。

图2是本发明车辆载重检测系统另一实施例的模块结构示意图。如图2所示，一种车辆载重检测系统，包括用于感应并发送车辆轮胎的压力和温度信息的感应装置、用于判断并反馈车辆载重信息的处理装置、服务中心以及移动终端；感应装置将压力和温度信息发送至处理装置，处理装置根据压力和温度信息判断车辆载重信息并将车辆载重信息反馈至服务中心，服务中心在处理车辆载重信息后，将车辆载重信息发送至移动终端；

感应模块包括：传感模块，包括多个传感器，用于感应车辆轮胎的压力 和温度信息；信号转换模块，信号转换模块的输入端连接于传感模块的输出端，用于转换传感模块发送的压力和温度信息；信号转换模块包括用于将压力和温度信息的模拟信号转化为数字信号的A/D转换器(模数转换器)和将数字信号进行处理的解码器，模数转换器连接于传感器与解码器之间，解码器连接于发送模块。发送模块，发送模块的输入端连接于信号转换模块的输出端，用于将压力和温度信息发送至处理装置；

处理装置包括：接收模块，用于接收发送模块发送的压力和温度信息；处理模块，连接于接收模块，用于根据接收到的压力和温度信息判断并车辆载重信息；处理模块包括用于将接收模块接收到的压力和温度信息进行编码的编码器和用于根据压力和温度信息判断车辆载重信息的处理器，编码器连接于接收模块与处理器之间。通信模块，连接于处理模块，用于将车辆载重信息发送至服务中心。通讯模块包括：CDMA组件，连接于处理模块，用于将车辆载重信息发送至服务中心；GPS组件，连接于处理模块，用于将车辆的位置信息发送至服务中心。程序输入接口，用于输入不同的检测指令；人机界面，连接于处理模块，用于实时了解车辆轮胎及载重情况。本实施例中，发送模块包括射频发射器和天线；接收模块包括射频接收器和天线。

本实施例中，传感模块感应到车辆轮胎的压力和温度等信息之后，将压力和温度等信息发送至A/D转换器，A/D转换器将压力和温度信息的模拟信号转化为数字信号后发送至解码器，解码器将数字信号处理成便于发送模块发送的信号后发送至发送模块，射频发射器通过天线将压力和温度等信息发送至接收模块；射频接收器通过天线接收到压力和温度等信息后将压力和温度等信息传输至编码器，编码器对压力和温度信息进行编码后发送至处理器， 处理器判断压力和温度等信息是否在合格范围内，并将压力和温度等信息生成车辆载重信息，并判断车辆是否超载，通过GPS组件获取车辆的位置信息，然后通过CDMA组件将将车辆载重信息和车辆的位置信息等发送至服务中心；同时通过人机界面反馈给车辆驾驶人员。服务中心再根据车辆信息将车辆载重信息以及警告信息等发送至多部移动终端，以方便告知用户。

通过上述的车辆载重检测系统可以及时检测车辆载重，和能耗监控，方便运营监控管理。主动性提高行车安全。并通过实时检测车辆轮胎压力和温度，判断轮胎运行状况以及车辆的超载情况，防治轮胎爆胎和制止超载现象，从而减少交通事故和发生。

图3是本发明车辆载重检测方法一实施例的流程示意图。如图3所示，本发明还提供了一种车辆载重检测方法，基于上述车辆载重检测系统，包括以下步骤：

S1、传感模块采集车辆轮胎的状态信息，并将车辆轮胎信息发送至信号转换模块；

S2、信号转换模块将车辆轮胎信息转换后，通过发送模块发送至处理装置：

S3、接收模块接收到发送模块发送的车辆轮胎信息并发送至处理模块；

S4、处理模块判断车辆轮胎信息是否合格，若不合格则产生报警，若合格，则处理模块根据车辆轮胎信息生成车辆载重信息；

S5、判断车辆载重信息是否超过预设值，若超过预设值，则通过通信模块获取车辆的位置信息，并将车辆基本信息和位置信息发送至服务中心；若未超过预设值，则返回步骤S1。

图4是本发明车辆载重检测方法另一实施例的流程示意图。本发明还提供了一种车辆载重检测方法，基于上述车辆载重检测系统，包括以下步骤：

S01、对车辆载重检测系统上电初始化；

S02、对车辆载重检测系统进行自检，并判断自检是否通过，若未通过，则进行语言提示并将自检未通过的消息发送至服务中心；若通过，则进入步骤S03：

S03、输入程序代码，并判断车辆载重检测系统中是否包含车辆基本信息；若不包含，则录入车辆基本信息；若包含，则进入步骤S1；

S1、传感模块采集车辆轮胎的状态信息，并将车辆轮胎信息发送至信号转换模块；

S2、信号转换模块将车辆轮胎信息转换后，通过发送模块发送至处理装置：

S3、接收模块接收到发送模块发送的车辆轮胎信息并发送至处理模块；

S4、处理模块判断车辆轮胎信息是否合格，若不合格则产生报警，若合格，则处理模块根据车辆轮胎信息生成车辆载重信息；

其中报警过程包括如下步骤：

S41、判断轮胎温度是否过热，若过热，则产生温度报警；

S42、判断轮胎压力是否过高，若过高，则产生压力报警；

S43、判断轮胎压力是否过低，若过低，则产生欠压报警；

S5、判断车辆载重信息是否超过预设值，若超过预设值，则通过通信模块获取车辆的位置信息，并将车辆基本信息和位置信息发送至服务中心；若未超过预设值，则返回步骤S1。

S6、服务中心将超载车辆的车辆载重信息、车辆基本信息和车辆的位置信息发送至移动终端。

其中，车辆载重信息包括车辆的每轴的载荷量；车辆基本信息包括车牌号和速度。

通过上述的车辆载重检测系统可以及时检测车辆载重，和能耗监控，方便运营监控管理。主动性提高行车安全。并通过实时检测车辆轮胎压力和温度，判断轮胎运行状况以及车辆的超载情况，防治轮胎爆胎和制止超载现象，从而减少交通事故和发生。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。