一种用于铰接式震源车的侧翻预警装置及方法与流程

本发明涉及石油物探野外施工安全保护领域，特别是一种用于铰接式震源车的侧翻预警装置及方法。

背景技术：

为进一步满足我国急剧增加的油气资源需求，缓解日益严峻的供需矛盾，我国油气资源勘探目标已向沙漠、隔壁、山前带、山区和大陆架等地势复杂、环境恶劣的区域转移。铰接式震源车是这些地区油气勘探的关键装备。然而，铰接式震源车工作环境特殊且恶劣，路况复杂，在其行驶过程中诸多因素均可导致铰接式震源车发生侧翻事故。侧翻事故一旦发生，将损坏车辆及车载设备，对司乘人员的生命安全带来严重威胁。尤其在环境复杂地区，车辆的连续翻滚会造成极其严重的后果。

目前，国内外对于铰接式震源车侧翻问题大多着眼于“事后保护”，即铰接式震源车发生连续翻滚事故后，采用保护装置以减少人员及财产损失，而并没有从“事先预防”角度进行考虑。因此，设计一种简单易行、切实有效的，能够检测铰接式震源车侧翻影响因素、监控其行驶状况、判断危险工况的预警装置及方法十分必要。

技术实现要素：

本发明解决了铰接式震源车在野外施工作业过程中，驾驶员生命及车载仪器设备保护的问题，提供一种具有检测工作环境、实时监控整车行驶状况、以及判断危险工况、能够准确地采集和提取铰接式震源车侧翻相关的复杂影响因素信息并能有效、操作简单的计算用于铰接式震源车的侧翻预警装置及方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种用于铰接式震源车的侧翻预警装置，它包括数据测量模块、信号采集器、中央微处理器和侧翻预警控制器，所述的数据测量模块由速度传感器A、速度传感器B、转向角传感器、侧向加速度传感器、坡度角传感器和红外测距仪组成，速度传感器A和速度传感器B分别安装于铰接式震源车前车体和铰接式震源车后车体上，转向角传感器和侧向加速度传感器均安装于铰接式震源车前车体与铰接式震源车后车体之间的铰接处，坡度角传感器安装于驾驶室内，所述的铰接式震源车前车体、铰接式震源车后车体的前后侧均安装有红外测距仪，所述的数据测量模块输出端与信号采集器输入端电连接，信号采集器输出端与中央微处理器输入端连接，中央微处理器输出端与侧翻预警控制器连接。

所述的侧翻预警控制器包括警报灯和蜂鸣器，蜂鸣器安装于驾驶室内。

所述的警报灯和蜂鸣器均与中央微处理器电连接。

所述的装置用于铰接式震源车的侧翻预警的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、在中央微处理器设定铰接式震源车侧翻预警综合值置信水平，以及设定不同危险级别所对应的铰接式震源车侧翻预警综合值；

S2、速度传感器A、速度传感器B、转向角传感器、侧向加速度传感器、坡度角传感器和红外测距仪将采集的铰接式震源车状态参数传输给信号采集器；信号采集器经A/D转换并传输给中央微处理器；

S3、中央微处理器采用数据挖掘技术，将所输入的数字信号通过映射的方式，在不改变原始特征空间性质的基础上提取特征量，将高维特征空间转化为低维特征空间而不影响数据完整性；中央微处理器将模糊数学与支持向量机相结合，采用样本数据对模型进行训练，并实时计算铰接式震源车侧翻预警综合值及其置信水平；中央微处理器采用BP神经网络算法，在一定的相对误差范围内，对铰接式震源车侧翻预警综合值进行残差修正；

S4、判断所求得的铰接式震源车侧翻预警综合值置信水平是否在预先设定的范围内，若是，则根据综合值大小触发相应报警装置，具体的为：当铰接式震源车侧翻预警综合值G∈[0，0.4)时，定义报警级别为安全级，侧翻预警控制器为绿色报警；当铰接式震源车侧翻预警综合值G∈[0.4，0.6)时，侧翻预警控制器发出黄色声光报警提示，提醒驾驶人员注意行驶姿态的调整；当铰接式震源车侧翻预警综合值G∈[0.6，0.8)时，侧翻预警控制器发出橙色声光报警提示，提醒驾驶人员采取相关防侧翻措施；当铰接式震源车侧翻预警综合值G∈[0.8，1)时，侧翻预警控制器发出红色声光报警提示，提醒驾驶人员应立即启用紧急措施，以实现防止震源车发生侧翻事故；若否，则返回重新进行计算。

本发明具有以下优点：(1)该装置结构简单、可移植性高，无需更改原有的车体结构即可完成所有电器元件的安装，通过参数调整可适用于同样具有前摆动桥铰接结构的工程车辆的防翻预警，具有应用范围广的特点。(2)所采集的数据包含行驶速度、加速度、坡度角、转向角、车身左右两端离地距离差，其涵盖面广，能够比较全面地反映影响震源车侧翻的复杂因素。(3)采用中央微处理器的求解方法对铰接式震源车侧翻综合值及其概率分布进行计算，该方法计算速度快、求解精度高。(4)能够对整车运行状况进行实时监控，并且根据不同危险级别发出不同报警信号，提醒驾驶员采取相应的防翻措施，极大的提高了铰接式震源车工作的安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为数据测量模块、信号采集器、中央微处理器和侧翻预警控制器的连接示意图；

图4为本发明的工作原理图；

图5为铰接式震源车侧翻预警综合值的计算方法；

图中，1-数据测量模块，2-信号采集器，3-中央微处理器，4-侧翻预警控制器，5-速度传感器A，6-速度传感器B，7-转向角传感器，8-侧向加速度传感器，9-坡度角传感器，10-红外测距仪，11-铰接式震源车前车体，12-铰接式震源车后车体，13-警报灯，14-蜂鸣器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1～3所示，一种用于铰接式震源车的侧翻预警装置，它包括数据测量模块1、信号采集器2、中央微处理器3和侧翻预警控制器4，所述的数据测量模块1由速度传感器A5、速度传感器B6、转向角传感器7、侧向加速度传感器8、坡度角传感器9和红外测距仪10组成，速度传感器A5和速度传感器B6分别安装于铰接式震源车前车体11和铰接式震源车后车体12上，转向角传感器7和侧向加速度传感器8均安装于铰接式震源车前车体11与铰接式震源车后车体12之间的铰接处，坡度角传感器9安装于驾驶室内，所述的铰接式震源车前车体11、铰接式震源车后车体12的前后侧均安装有红外测距仪10，所述的数据测量模块1输出端与信号采集器2输入端电连接，信号采集器2输出端与中央微处理器3输入端连接，中央微处理器3输出端与侧翻预警控制器4连接。

所述的中央微处理器3通过数据挖掘技术提取复杂影响因素特征量，并将模糊数学与人工智能算法相结合，得出复杂影响因素与震源车侧翻之间的内部隐藏关系，形成复杂因素激励条件下震源车侧翻的综合判据，从而触发不同的报警装置。同时，将车身姿态、加速度等参数直观地显示在其屏幕上。

所述的侧翻预警控制器4包括警报灯13和蜂鸣器14，蜂鸣器14安装于驾驶室内；所述的警报灯13和蜂鸣器14均与中央微处理器3电连接。

如图4～5所示，所述的装置用于铰接式震源车的侧翻预警的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、在中央微处理器3设定铰接式震源车侧翻预警综合值置信水平，以及设定不同危险级别所对应的铰接式震源车侧翻预警综合值；

S2、速度传感器A5、速度传感器B6、转向角传感器7、侧向加速度传感器8、坡度角传感器9和红外测距仪10将采集的铰接式震源车状态参数传输给信号采集器2；信号采集器2经A/D转换并传输给中央微处理器3；

S3、中央微处理器3采用数据挖掘技术，将所输入的数字信号通过映射的方式，在不改变原始特征空间性质的基础上提取特征量，将高维特征空间转化为低维特征空间而不影响数据完整性；中央微处理器3将模糊数学与支持向量机相结合，采用样本数据对模型进行训练，并实时计算铰接式震源车侧翻预警综合值及其置信水平；中央微处理器3采用BP神经网络算法，在一定的相对误差范围内，对铰接式震源车侧翻预警综合值进行残差修正；

S4、判断所求得的铰接式震源车侧翻预警综合值置信水平是否在预先设定的范围内，若是，则根据综合值大小触发相应报警装置，具体的为：当铰接式震源车侧翻预警综合值G∈[0，0.4)时，定义报警级别为安全级，侧翻预警控制器4为绿色报警；当铰接式震源车侧翻预警综合值G∈[0.4，0.6)时，侧翻预警控制器4发出黄色声光报警提示，提醒驾驶人员注意行驶姿态的调整；当铰接式震源车侧翻预警综合值G∈[0.6，0.8)时，侧翻预警控制器4发出橙色声光报警提示，提醒驾驶人员采取相关防侧翻措施；当铰接式震源车侧翻预警综合值G∈[0.8，1)时，侧翻预警控制器4发出红色声光报警提示，提醒驾驶人员应立即启用紧急措施，以实现防止震源车发生侧翻事故；若否，则返回重新进行计算。因此本装置能够准确地采集和提取铰接式震源车侧翻相关的复杂影响因素信息，同时能够对其工作环境及行驶状态进行实时监控，判断危险工况，提高了野外作业的安全性。