电力抢修车辆爆胎应急安全控制系统的制作方法

本发明属于电力辅助装置领域，涉及电力抢修车，尤其涉及一种电力抢修车辆爆胎应急安全控制系统。

背景技术：

随着城市经济建设的快速发展，能源供应的安全性越来越突出，而供电网络安全更是关系到各行各业生产的正常进行，关系到千家万户百姓日常生活的方便和舒适，因此保证供电网络的安全、稳定的运行对国民经济发展显得尤为重要。

由于天气、地质、人为等因素，很容易导致供电网络的中断，因此，国家电网为了保证供电网络的安全，专门在各个供电公司配备了电力抢修车辆，用以紧急对供电网络进行抢修，以期电网在最短的时间恢复正常以保证用电的正常使用。

然而，由于电力抢修车辆的频繁使用，很容易导致抢修车辆在行驶过程中，发生爆胎，然而一旦发生爆胎，很容易导致车毁人亡的事情发生，这不但会影响电力抢修工作的进行，还会对多个家庭造成不可磨灭的伤害。

技术实现要素：

本发明针对上述的电力抢修车辆因频繁使用导致的爆胎的技术问题，提出一种设计合理、应急可靠、能够在爆胎的时做好安全控制的电力抢修车辆爆胎应急安全控制系统。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种电力抢修车辆爆胎应急安全控制系统，包括用于监测胎压的监测模块、用于锁死方向盘的方向盘锁死模块、用于降低油门大小油门控制模块以及系统控制模块ECU，

其中，所述监测模块包括数据采集单元、建模单元、检测单元以及数据传输单元；其中，所述数据采集单元，用于采集车辆的行为数据和车辆的状态特征信息；所述建模单元，用于基于所述数据采集单元按预设胎压值多次采集的行为数据和状态特征信息建立胎压预测模型；所述检测单元，用于将所述数据采集单元采集的行为数据和状态特征信息按所述建模单元建立的胎压预测模型进行处理，获得特征数据；将所述特征数据与胎压特征范围中的特征数据进行匹配，获得匹配结果；基于所述匹配结果确定所述车辆的胎压是否正常；所述数据传输单元用以向系统控制模块ECU发送匹配结果；

所述方向盘锁死模块包括方向盘转角控制单元、分轮制动控制单元，所述方向盘转角控制单元用以短时间内锁死方向盘以及小范围内调节方向盘；所述分轮制动控制单元用以控制车辆防止抱死；

所述油门控制模块包括油门踏板监测单元、节气门控制单元，其中所述油门踏板监测单元用以监测油门踏板的位置；所述节气门控制单元用以根据油门踏板监测单元的数据信息用以控制节气门的开启大小。

作为优选，所述行为数据包括加速度行为数据、角速度行为数据和方向行为数据。

作为优选，所述状态特征信息包括：速度信息和/或位置信息。

作为优选，胎压特征范围包括：异常胎压特征范围和正常胎压特征范围；所述检测单元，用于当所述匹配结果为所述特征数据与所述异常胎压特征范围中的特征数据匹配成功时，确定所述车辆的胎压异常；当所述匹配结果为所述特征数据与所述正常胎压特征范围中的特征数据匹配成功时，确定所述车辆的胎压正常。

作为优选，所述建模单元，用于对于每个预设胎压值采集的行为数据，提取所述行为数据中与胎压程度相关联的特征数据，基于所述特征数据构建特征向量训练集合；基于所述特征向量训练集合构建胎压分类模型，基于所述胎压分类模型建立异常胎压特征范围；结合所述胎压分类模型和所述异常胎压特征范围建立胎压预测模型。

作为优选，所述方向盘转角控制单元包括安装于转向动力缸进出油管的电磁阀以及安装于液压助力转向转向轴上的方向盘转角传感器和转矩传感器，通过安装于转向动力缸进出油管的电磁阀，控制电磁阀的启闭实现方向盘的锁死和转角限制；通过安装于转向轴上的方向盘转角传感器和转矩传感器获得方向盘转角转向和转矩信息，实现系统控制模块ECU对方向盘转角范围的限制。

作为优选，所述油门踏板监测单元包括设置在油门踏板上的位置传感器，所述位置传感器由两个无触点线性电位器传感器组成。

作为优选，所述节气门控制单元包括用于安装在节气门处的节气门传感器以及用于控制节气门大小的步进电机，所述步进电机通过涡轮蜗杆来调节节气门开度。

作为优选，还包括报警模块，所述报警模块与系统控制模块ECU相连通。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

1、本发明通过提供一种电力抢修车辆爆胎应急安全控制系统，根据胎压异常、方向盘锁死、油门降低的工序进而确保电力抢修车辆在爆胎时能够提供一种应急安全措施，以达到保证生命安全的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1提供的电力抢修车辆爆胎应急安全控制系统的原理图；

图2为实施例1提供的电力抢修车辆爆胎应急安全控制系统的流程图；

图3为实施例1提供的电力抢修车辆爆胎应急安全控制系统的结构图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1，如图1所示，本实施例主要想首先通过胎压的监测，当抢修车辆的胎压出现异常状态时，胎压急遽上涨，这时候，胎压监测将异常数据发送给系统控制模块ECU{ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器。它和普通的电脑一样,由微处理器(CPU)、存储器(ROM、、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成},系统控制模块ECU获知异常数据后，将命令发送给方向盘锁死模块，将汽车方向盘紧急锁死，待5S左右后(紧急锁死的目的是当驾驶员听到爆胎后，可能会出现短暂的恐慌期，导致其乱打方向盘，而提供5S左右的紧急锁死，使方向盘保持在爆胎的瞬间的方向，待驾驶员度过短暂的恐慌期后，来正确的操作方向盘到安全位置即可)，考虑到锁死方向盘后，也可能因为驾驶员乱踩油门导致一些事物的发生，因此，在锁死方向盘的同时，利用一些机械结构来控制油门降低，进而将车速降下，最终确保车辆和人员的安全，本发明基于上述想法来设计本系统。

如图2、图3所示，本实施例所提供的电力抢修车辆爆胎应急安全控制系统，包括用于监测胎压的监测模块、用于锁死方向盘的方向盘锁死模块、用于降低油门大小油门控制模块以及系统控制模块ECU。

其中，所述监测模块包括数据采集单元、建模单元、检测单元以及数据传输单元；其中，所述数据采集单元，用于采集车辆的行为数据和车辆的状态特征信息；所述建模单元，用于基于所述数据采集单元按预设胎压值多次采集的行为数据和状态特征信息建立胎压预测模型；所述检测单元，用于将所述数据采集单元采集的行为数据和状态特征信息按所述建模单元建立的胎压预测模型进行处理，获得特征数据；将所述特征数据与胎压特征范围中的特征数据进行匹配，获得匹配结果；基于所述匹配结果确定所述车辆的胎压是否正常；所述数据传输单元用以向系统控制模块ECU发送匹配结果。

本实施例中，所述行为数据包括加速度行为数据、角速度行为数据和方向行为数据。所述数据采集单元包括：加速度传感单元、角速度传感单元和方向传感单元；其中，加速度传感单元，用于采集车辆的加速度行为数据；角速度传感单元，用于采集车辆的角速度行为数据；方向传感单元，用于采集车辆的方向行为数据。

这里，所述加速度传感单元可通过加速度传感器实现，加速度传感器优选伺服式加速度传感器。角速度传感单元可通过陀螺仪传感器实现，陀螺仪传感器优选光线陀螺仪传感器；方向传感单元可通过磁力计传感器实现。磁力计传感器为矢量磁力计传感器，以通过获得磁感应强度的方向确定所述车辆的方向。

本实施例中，所述建模单元首先依据所述数据采集单元多次采集的行为数据和对应的状态特征信息进行建模处理，获得胎压预测模型；所述检测单元，再对车辆的胎压进行检测时，再通过所述数据采集单元采集车辆的行为数据，将所述行为数据输入所述建模单元构建的所述胎压预测模型中，从而获得所述车辆当前的胎压是否处于异常状态的检测结果。

具体的说，建模单元按时间顺序获得加速度行为数据、角速度行为数据和方向行为数据，则可以理解为，建模单元获得的加速度行为数据、角速度行为数据和方向行为数据即为上述三类行为数据的时域特征数据；其中，对获得的行为数据首先进行插值处理，以使获得的行为数据为近似均匀时间采样的数据；其中，插值处理可采用三次样条插值方式。插值处理后的行为数据为满足线性规则的时间序列的行为数据，也即时域特征数据。进一步地，对应每一类行为数据的时域特征数据进行坐标变换，从而获得每一类行为数据的频域特征数据；对应的状态特征信息为在获得所述加速度行为数据、角速度行为数据和所述方向行为数据的时间范围内获得的状态特征信息(包括速度信息和/或位置信息)。进一步地，对于每一类行为数据的时域特征数据和频域特征数据，进行特征数据的提取，所提取的特征数据包括：最大值、最小值、均值、方差，不限于上述提取的最大值、最小值、均值、方差，也可以是诸如平滑度等特征数据。

进一步地，对每一类行为数据(时域特征数据或频域特征数据)均提取最大值、最小值、均值、方差这四维特征为例(当然不限于这四维特征)，则每一个样本中均包含三类数据：加速度、角速度和方向；对于每一类数据包括最大值、最小值、均值、方差四维特征，结合状态特征信息(速度信息和位置信息)，相当于每一个样本中至少包括3×4+2＝14维特征。若N为样本数，每一列为一个样本的特征向量序列，则每一列的维数为14维，最后的特征向量矩阵为14×N的矩阵，每一列为一个样本，每一行代表一类特征，一列数据表示一个样本的特征向量。

建模单元构建所述特征向量训练集合完成后，将特征向量训练集合中的数据建立胎压分类模型，胎压分类模型由多个分类子模型获得。具体的，所述数据采集单元在采集用于建模的行为数据时，按照预设的胎压值采集行为数据，例如，当胎压值为1.0时，采集行为数据；当胎压值为1.5时，采集行为数据。这里，建模单元按照预先设置的胎压值的不同，将所述特征向量训练集合中的数据分为正负两类，建立二分类模型，总共建立n(n-1)/2个分类子模型，其中n为不同胎压值的数量。基于上述建立的分类子模型，通过投票方式处理获得胎压分类结果，基于所述胎压分类结果构建胎压分类模型。其中，胎压分类模型包括胎压样本特征向量以及对应的胎压值；需要两两不同胎压值构建模型样本时，将胎压值映射为1和0，其中1代表正类，0代表负类。例如，n＝5，类别分别对应为1、2、3、4、5，胎压值分别对应为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0；通过将多分类问题转换成多个二分类问题，建立多个二分类模型，比如某一个二分类模型是用来区分类别1和类别2的，另一个二分类模型是用来区分类别1和类别3的，又一个是用来区分类别1和类别4的，以此类推，则建立的分类子模型。

进一步地，所述建模单元基于构建的所述胎压分类模型，获得具有明显分类作用的特征属性，基于所述特征属性，对所述特征属性进行预设处理方式(如逻辑回归模型)进行处理，获得在多个维度(即加速度、角速度和方向)下，按上述处理方式处理获得不同胎压值对应的阈值或阈值范围；其中，由于胎压处于正常状态下胎压值具有一个数值范围，将所述数值范围以外的胎压值对应的阈值或阈值范围写入所述异常胎压特征范围。基于此，建模单元按上述处理方式建立的模型和模型组合以及数据处理方式组成本实施例所述的胎压预测模型。

当然，本发明实施例中不限于采用分类模型进行处理，还可以通过回归模型进行处理，具体采用回归模型的处理过程可参照现有技术所述，本实施例中不详细描述。

本实施例中，在胎压监测过程中，所述检测单元从所述数据采集单元获取到车辆的行为数据，以及所述车辆的状态特征信息(包括车辆的速度信息和/或位置信息)，按上述建模单元建立的胎压预测模型进行分析处理，获得对应的数值；或者在预设时间周期内采集至少两组车辆的行为数据，按上述建模单元建立的胎压预测模型进行分析处理，获得对应的数值范围。

基于此，本实施例中，所述胎压特征范围包括：异常胎压特征范围和正常胎压特征范围；则检测单元，用于当所述匹配结果为所述特征数据与所述异常胎压特征范围中的特征数据匹配成功时，确定所述车辆的胎压异常；当匹配结果为所述特征数据与所述正常胎压特征范围中的特征数据匹配成功时，确定所述车辆的胎压正常，当配比结果不正常时，则通过数据传输单元用以向系统控制模块ECU发送匹配结果。

当系统控制模块ECU获知异常匹配结果后，向方向盘锁死模块发送指令，方向盘锁死模块包括方向盘转角控制单元、分轮制动控制单元，方向盘转角控制单元用以短时间内锁死方向盘以及小范围内调节方向盘；分轮制动控制单元用以控制车辆防止抱死。

方向盘转角控制单元包括安装于转向动力缸进出油管的电磁阀以及安装于液压助力转向转向轴上的方向盘转角传感器和转矩传感器，通过安装于转向动力缸进出油管的电磁阀，控制电磁阀的启闭实现方向盘的锁死和转角限制；通过安装于转向轴上的方向盘转角传感器和转矩传感器获得方向盘转角转向和转矩信息，实现系统控制模块ECU对方向盘转角范围的限制。

而分轮制动控制单元则是我们经常提到的ABS防抱死制动系统,由于此为现有技术，故在本实施例中，不在对其进行详细的表述。

当检测到爆胎信号时，系统控制模块ECU通过控制电磁阀，在本实施例中，电磁阀设置有完全锁死电磁阀和部分锁死电磁阀，当检测到爆胎信号，打开完全锁死电磁阀，使方向盘被锁止，同时，系统控制模块ECU根据车速、各车轮转速及车轮转动半径，控制ABS制动系统的制动压力调节器对除爆胎轮以外的其他车轮进行制动，以配合方向盘琐止条件下的行车状况，当方向盘在锁死5S后，系统控制模块ECU关闭完全锁死电磁阀，打开部分锁死电磁阀，使驾驶员能够小范围的转动方向盘，以便将车辆行驶到安全区域。

而油门控制模块包括油门踏板监测单元、节气门控制单元，其中油门踏板监测单元用以监测油门踏板的位置；节气门控制单元用以根据油门踏板监测单元的数据信息用以控制节气门的开启大小。

具体的说，油门踏板监测单元包括设置在油门踏板上的位置传感器，位置传感器由两个无触点线性电位器传感器组成，两个无触点线性电位器传感器在同一基准电压下工作，该基准电压有系统控制模块ECU提供，随着油门踏板位置的改变，电位器的阻值也发生变化，由此产生反应油门踏板踏量大小和变化速度的电压信号发送给系统控制模块ECU。

而节气门控制单元包括用于安装在节气门处的节气门传感器以及用于控制节气门大小的步进电机，节气门传感器也由两个无触点线性电位器传感器组成，同样由系统控制模块ECU提供基准电压，当节气门位置发生变化后，电位器的阻值也发生变化，由此产生的电压信号发送给系统控制模块ECU，该电压信号反应节气门开度大小和反应速度，系统控制模块ECU根据相应的电压信号控制步进电机的正、反转和调节，而步进电机通过涡轮蜗杆来调节节气门开度，进而将整个车辆的速度降下，以保证安全。

本实施例通过胎压的监测，进而达到及时控制方向盘和油门大小的目的，从而确保了车辆在紧急状况下运行的稳定性，最终保证了车辆和人员的安全。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。