一种基于二氧化硫传感器的轮胎磨损监控装置及方法与流程

本发明属于轮胎磨损监控领域，特别是涉及一种基于二氧化硫传感器的轮胎磨损监控装置及方法。

背景技术：

轮胎磨损监控对于轮胎的经济使用以及驾驶安全性具有重要的意义。随着我国经济的不断发展，汽车客运和货运业高速增长，交通事故明显增多，汽车安全性问题引起广泛关注；轮胎异常磨损可使运行成本增加0.1～0.2元/公里，成为运费成本不可忽略的一部分；轮胎损耗后排到大气将成为污染源，因此在汽车上设置轮胎异常磨损预警装置，减少轮胎磨损，是很有必要的。导致机动车轮胎磨损的原因主要有：超载、运动干涉、零部件匹配磨损(自由行程增大)、气压不足等原因。对于轮胎是否出现异常磨损，一般是在机动车做定期检测或者发生事故之后才能发现，而在行驶途中机动车是否发生轮胎异常磨损的状况却无从知晓。机动车轮胎磨损后会大大降低机动车行驶平顺性及操作稳定性等，甚至长期的轮胎异常磨损可能会导致事故的发生，造成严重的经济损失。

当前的轮胎磨损监控装置仅仅针对胎压，温度进行模拟，但是即使在同样的胎压和温度下，轮胎对于不同的路面摩擦力不同，所以磨损程度也有很大区别，因此，需要设计一种在胎压、温度之外的手段对轮胎磨损进行监控预警的系统，从而提供更加精准的轮胎磨损情况。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明基于现有的轮胎磨损监控，首次提供了一种基于二氧化硫传感器的轮胎磨损监控装置及方法，在胎压、温度之外，使用二氧化硫传感器对轮胎磨损所产生的二氧化硫气体进行监控和预警，从而提供更加精准的轮胎磨损情况。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于二氧化硫传感器的轮胎磨损监控装置，包括发射器(1)和接收显示装置(2)，发射器(1)安装在轮圈上、气门嘴上、 轮毂上或者轮胎内，所述发射器(1)包括胎压信号传感器，用于实时检测轮胎压力温度；二氧化硫传感器，用于实时检测轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度；发射端中央处理器，连接到胎压信号传感器与二氧化硫传感器并用于处理检测到的轮胎压力温度信号以及轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度信号，然后通过RF发射出去；所述接收显示装置(2)包括接收机，用于接收所述轮胎压力温度信号以及轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度信号；接收端中央处理器，用于处理接收到的轮胎压力温度信号以及轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度信号，然后发送给显示屏进行显示及预警；电源对接收显示装置(2)进行供电。

其中，还包括在发射器(1)上安装压电能量收集器来提供电能。

还提供了一种基于二氧化硫传感器的轮胎磨损监控方法，包括发射器(1)和接收显示装置(2)，发射器(1)安装在轮圈上、气门嘴上、轮毂上或者轮胎内，所述发射器(1)包括胎压信号传感器，用于实时检测轮胎压力温度；二氧化硫传感器，用于实时检测轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度；发射端中央处理器，连接到胎压信号传感器与二氧化硫传感器并用于处理检测到的轮胎压力温度信号以及轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度信号，然后通过RF发射出去；所述接收显示装置(2)包括接收机，用于接收所述轮胎压力温度信号以及轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度信号；接收端中央处理器，用于处理接收到的轮胎压力温度信号以及轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度信号，然后发送给显示屏进行显示及预警；电源对接收显示装置(2)进行供电，其特征在于，对检测到的二氧化硫的浓度设置一预警值，当超过此值时，显示屏进行预警提示。

其中，预警方式为内置胎压，温度，二氧化硫气体的浓度范围对应表。

其中，将环境二氧化硫浓度作为基准值，将检测到的轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度进行校准以提高监测精准性。

其环境二氧化硫浓度的检测是通过在轮胎启动时，将此时检测到的二氧化硫浓度认为是环境二氧化硫浓度。

其中，校准方式是将实时检测到的轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度减去环境二氧化硫浓度。

附图说明

图1：为本发明的基于二氧化硫传感器的轮胎磨损监控装置的构架示意图；

图2：为本发明的压电能量收集器的示意图。

具体实施方式

如图1所示：本发明的基于二氧化硫传感器的轮胎磨损监控装置，包括发射器1和接收显示装置2，发射器1可以安装在轮圈上、气门嘴上、轮毂上或者轮胎内，所述发射器1包括胎压信号传感器，用于实时监测轮胎压力温度；二氧化硫传感器，用于实时监测轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度；发射端中央处理器，连接到胎压信号传感器与二氧化硫传感器并用于处理监测到的轮胎压力温度信号以及轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度信号，然后通过RF发射出去；所述接收显示装置2包括接收机，用于接收所述轮胎压力温度信号以及轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度信号；接收端中央处理器，用于处理接收到的轮胎压力温度信号以及轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度信号，然后发送给显示屏进行显示及预警；电源对接收显示装置2进行供电。

由于通过二氧化硫传感器监测到的二氧化硫气体的浓度作为预警方式的一种，可以对其浓度设置一个阈值，当超出此阈值时，进行报警提醒，当然也可以通过其他已知的手段来进行预警，比如内置胎压，温度，二氧化硫气体的浓度范围对应表，本发明不限于此。但是鉴于上述方式，考虑到全国各地大气污染严重，而二氧化硫气体也是大气污染中的一部分，因此，对于外界环境中二氧化硫浓度的波动也可以作出动态调整以进一步提高轮胎磨损情况的精确性。具体可以是，在轮胎启动时，由于此时轮胎刚开始转动，此时检测到的二氧化硫浓度可以认为是环境二氧化硫浓度，然后在后期的检测中，将所述环境二氧化硫浓度作为基准值，进一步将检测到的轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度进行校准以提高监测精准性，比如通过将环境二氧化硫浓度减去来校准。

发射器1上一般需要安装电池，但化学电池存在体积大，使用寿命短的不足，且废旧电池处理不当还会造成严重的环境污染，因此近年来能量采集成为众多学者研究热门领域。能量采集系统研究的是如何为更换电池不方便的设备利用周围环境中的能量实现能量自给的。

所以，进一步的，在发射器1上还可以安装压电能量收集器来提供电能。采用 压电能量收集器收集轮胎转动时产生的能量；并利用电能存储模块将压电能量收集器收集的能量转换成电能并存储以及对发射器1进行供电；

图2所示为本发明的压电能量收集器的剖面图，其包括一安装框架3，一支撑杆4，一偏心转动质量块5，一固定轴6，和多个压电弯曲元件7，图2实施例仅仅示出3个压电弯曲元件7，当然本发明还可以采用其他的数量，支撑杆4，一端部固定安装在安装框架3的底面上，另一端部上设置有固定轴6，偏心转动质量块5通过固定轴6安装到支撑杆4上，并基于车轮的转动可以围绕固定轴6转动，在安装框架3的顶面和侧面的中部分别设有一压电弯曲元件7，压电弯曲元件7结构为三层结构，中间层为柔性支撑基片，上下压电层形成在柔性支撑基片两侧，柔性支撑基片可以是塑料，金属或者其他的柔性材料，以允许上下压电层粘合于其上，偏心转动质量块5的端部在转动时拨动压电弯曲元件7的端部，从而使得压电弯曲元件7发生弯曲形变，来诱发材料内部电荷位移产生电场/电压。本压电能量收集器可以通过偏心转动质量块5在汽车行使过程中由于轮胎转动而产生转动来引发压电弯曲元件7发生弯曲形变，达到了较好的能量收集效果，并容易实现小型化。

偏心转动质量块5形状可以采用椭圆形状，固定轴6位于其一个焦点上。

本发明还提供了一种基于二氧化硫传感器的轮胎磨损监控方法，包括发射器1和接收显示装置2，发射器1可以安装在轮圈上、气门嘴上、轮毂上或者轮胎内，所述发射器1包括胎压信号传感器，用于实时监测轮胎压力温度；二氧化硫传感器，用于实时监测轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度；发射端中央处理器，连接到胎压信号传感器与二氧化硫传感器并用于处理监测到的轮胎压力温度信号以及轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度信号，然后通过RF发射出去；所述接收显示装置2包括接收机，用于接收所述轮胎压力温度信号以及轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度信号；接收端中央处理器，用于处理接收到的轮胎压力温度信号以及轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度信号，然后发送给显示屏进行显示及预警；电源对接收显示装置2进行供电。

其中，对监测到的二氧化硫的浓度设置一预警值，当超过此值时，显示屏进行预警提示。

当然也可以通过其他已知的手段来进行预警，比如内置胎压，温度，二氧化硫气体的浓度范围对应表，本发明不限于此。但是鉴于上述方式，考虑到全国各地大 气污染严重，而二氧化硫气体也是大气污染中的一部分，因此，对于外界环境中二氧化硫浓度的波动也可以作出动态调整以进一步提高轮胎磨损情况的精确性。具体可以是，在轮胎启动时，由于此时轮胎刚开始转动，此时检测到的二氧化硫浓度可以认为是环境二氧化硫浓度，然后在后期的检测中，将所述环境二氧化硫浓度作为基准值，进一步将检测到的轮胎磨损所产生的二氧化硫气体的浓度进行校准以提高监测精准性，比如通过将环境二氧化硫浓度减去来校准。

所以，进一步的，在发射器1上还可以安装压电能量收集器来提供电能。采用压电能量收集器收集轮胎转动时产生的能量；并利用电能存储模块将压电能量收集器收集的能量转换成电能并存储以及对发射器1进行供电。