本发明涉及车辆监测技术，尤其涉及一种车辆轮胎状态监测及降温系统及方法。
背景技术：
当汽车行驶时，轮胎的胎压低会使轮胎与地面的接触增多，轮胎温度会因与地面摩擦增多而升高。载货汽车由于载重量大，其轮胎承受的重量较重，所以在行驶过程中与地面摩擦力非常大，轮胎的温度上升更加快，直接导致轮胎老化速度加快，非常容易爆胎，对行车安全以及货物安全带来特别大的风险。目前通常的解决方案是：在车辆上安装水箱，由司机凭借经验，定时给各个轮胎淋水降温，以保证轮胎工作在安全温度范围之内。但是这种方法因为无法获知轮胎的实时温度状态，或者即使通过加装tpms来获知温度状态却无法在检测到高温后自动喷淋，不能有效利用车身水箱有限的水资源和精准降温。并且轮胎在高温情况下，突然淋水降温，局部的热胀冷缩会导致轮胎内部结构发生变形，温度迅速变化会使得轮胎各层间产生冲突，如果同时存在轮胎老化的情况，就很有可能发生爆炸，而且，不仅仅是轮胎，如果温度过高，轮毂也极有可能产生爆裂，因此必须精准降温，依据车轮的实时状态调整淋水的时机以及淋水量。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种车辆轮胎状态监测及降温系统，其能解决现有技术不能精准降温的问题，并可以对轮胎状态进行监测。
本发明的目的之二在于提高一种车辆轮胎状态监测及降温方法，其能解决现有技术不能精准降温的问题。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
一种车辆轮胎状态监测及降温系统，应用于货车车辆，该货车车辆具有驾驶室和车身，车身上连接有多个车轮，包括安装在驾驶室的显示器、多个中间控制器、多个分别与车轮一一对应安装在车轮内或车轮外的温度压力传感器、若干个水箱、多个分别与水箱一一对应设置在水箱内的水位温度传感器、多组与水箱的出水端一一对应连接的喷头，喷头位于对应的车轮的上方，中间控制器与水箱一一对应，中间控制器均与显示器无线连接，水位温度传感器与对应的中间控制器连接，温度压力传感器与对应的中间控制器无线连接。
优选的，所述任意一组喷头与对应的水箱的出水端之间还设有与中间控制器连接的电磁阀。
优选的，每一组喷头中喷头的数量为多个。
优选的，所述多个水箱分布在车身的两侧以及与车轮相应的位置。
优选的，所述中间控制器的型号为stm8s003。
优选的，温度压力传感器与对应的中间控制器无线连接的方式为：中间控制器依次通过一rf接收模块和rf匹配电路连接天线，温度压力传感器连接天线。
优选的，所述rf接收模块为tda5235。
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
一种应用于车辆轮胎状态监测及降温系统的车辆轮胎状态监测及降温方法，对货车车辆的车轮进行压力、温度监测，包括如下步骤：
第一接收步骤：接收来自温度压力传感器检测的车轮压力数据、车轮加速度数据和车轮温度数据；
第一计算步骤：根据车轮加速度数据获取货车车辆行驶速度，以根据货车车辆行驶速度计算得到货车车辆行驶车轮周长的距离所需时间，并记为第一时间；
第二接收步骤：接收来自水位温度传感器的水位信号和液体温度信号；
第二计算步骤：根据第一时间、车轮温度数据和液体温度数据计算得到单次喷淋时长。
优选的，在第二计算步骤中，通过公式an＝v2/r计算得到货车车辆行驶速度，根据公式
优选的，第二计算步骤包括如下子步骤：
通过公式q0＝c0m0δt0计算将车轮温度数据下降至预设温度所需释放的热量，其中，m0为车轮的橡胶部分重量，c0为车轮的橡胶比热容，δt0为当前车轮温度数据与预设温度之间的温度差；
根据公式
根据公式
根据第一时长和降温所需水量获得单次喷淋时长。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明可以对轮胎进行精确测温监控，还可对轮胎压力状态进行监控，并判断到温度超过阈值时进行及时喷淋降温处理，防止发生轮胎受损以及安全事故。
附图说明
图1为本发明的模块结构图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1所示，本发明提供一种车辆轮胎状态监测及降温系统，其可以对轮胎进行实时精确监控，并精准降温，本发明主要针对货车车辆，其载重量大，车轮多，如果是以往的技术，喷淋次数频繁，需要大容量的水箱，本发明采用分布式控制的方式进行降温，根据已有知识，货车车辆具有驶室和车身，车身上连接有多个车轮，本发明包括显示器、多个中间控制器、多个温度压力传感器、若干个水箱、多个水位温度传感器、多组喷头。水箱的具体数量和安装位置根据车辆具体设定，采用分布式安装。其中，显示器安装在驾驶室，温度压力传感器的数量与车轮数量一致，并且与车轮一一对应，温度压力传感器分别安装在对应的车轮内或车轮外。水位温度传感器与水箱一一对应，数量与水箱一致，并且水位温度传感器设置在水箱内。每一个水箱对应一组喷头，每一组喷头至少包括一个喷头，优选为多个。喷头位于对应的车轮的上方，中间控制器与水箱一一对应，中间控制器均与显示器通过无线通讯方式连接，水位温度传感器与对应的中间控制器连接，温度压力传感器与对应的中间控制器无线连接。
作为优选的实施方式，任意一组喷头与对应的水箱的出水端之间还设有与中间控制器连接的电磁阀。水箱的顶端设置有进水口，水源来自雨雪天气通过挡风玻璃下部以及后车窗等容易存积水的部分自主收集水分，通过车辆的暖气系统控制水的温度。出水端连接水管，在水管上设置电磁阀，水管的另一端连接喷头。
水箱的数量根据车身车轮布局而定，在车身的左右两侧均需要分别设置水箱，车辆两侧的车轮对应位置，即是车轮附近设置一个，有多轴载重轮时，若相隔距离较远则优选多设置一个，若距离较近时可共用。
每个车轮内的压力传感器测量车轮的压力与温度后通过无线信号发射出来，中间控制器收到无线信号后判断是否需要及时降温，且将无线信号转发至驾驶室的显示器进行显示。本发明需要通过中间控制器进行转发的原因是由于压力传感器由纽扣电池供电，为保证寿命发射的功率较小，但是一般重型货车的车身较长，传感器的信号发送到车头的驾驶室内信号较弱，所以由距离较近的中间控制器收到后再以较大功率发射出去，确保显示器能正常接收，中间控制器由车身供电。每个水箱配一个中间控制器，相比由一个放置在驾驶室或其他地方的控制器来说，走线距离最短，中间控制器只需要供电，与水箱通过信号线连接，与显示器通过无线连接，不需要远距离的信号线连接，安装简单。
在本发明中，中间控制器的型号优选为stm8s003，温度压力传感器与对应的中间控制器无线连接的方式为：中间控制器依次通过一rf接收模块和rf匹配电路连接天线，温度压力传感器连接天线。
喷淋时需计算每次喷淋的时长，与多次喷淋之间的间隔，以及总共喷淋的次数，计算这三个参数时需要参考：车速、水箱水温和胎温：车速信号由轮胎内的胎压传感器获取，获取车速后能知道当前轮胎转一圈所需的时长，一般喷淋的时长取轮胎转一圈的时间的整数倍，以保证整圈轮胎都喷淋到；水箱水温与胎温：水箱水温与轮胎温度相差越大，一次喷淋的时长约短，以避免轮胎降温过快。
基于上述讨论内容，本发明还提供一种应用于车辆轮胎状态监测及降温系统的车辆轮胎状态监测及降温方法，对货车车辆的车轮进行压力、温度监测，包括如下步骤：
第一接收步骤：接收来自温度压力传感器检测的车轮压力数据、车轮加速度数据和车轮温度数据；
第一计算步骤：根据车轮加速度数据获取货车车辆行驶速度，以根据货车车辆行驶速度计算得到货车车辆行驶车轮周长的距离所需时间，并记为第一时间；
在本步骤中，通过公式
第二接收步骤：接收来自水位温度传感器的水位信号和液体温度信号；
第二计算步骤：根据第一时间、车轮温度数据和液体温度数据计算得到单次喷淋时长。
第二计算步骤中，具体如下：
用比热容计算热能的公式为：能量＝质量×比热×温度变化，q＝cmδt，设定轮胎的橡胶比热容为c0，轮胎橡胶部分重量为m0；水的比热容为c1，降温时水的初始温度为t1，也就是示出的液体温度；通过公式q0＝c0m0δt0计算将车轮温度数据下降至预设温度所需释放的热量，其中，m0为车轮的橡胶部分重量，c0为车轮的橡胶比热容，δt0为当前车轮温度数据与预设温度之间的温度差；
根据公式
根据公式
根据第一时长和降温所需水量获得单次喷淋时长。
例如货车车辆为两轴承重轮的，将水箱安装在左右两侧分别一套，位置与承重轮接近，分别对左右两侧的承重轮进行降温。当货车车辆的承重轮更多时，例如有五轴时，可以在两侧的中间位置分别安装水箱，每套水箱负责五轴车轮的一侧。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。