基本信息
- 項目名稱：
- 基于ZigBee的汽車輪胎防爆無源化檢測系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 為了減少高速公路上汽車因爆胎而引起重大事故，且改善市場上檢測系統(tǒng)的用電問題，我們設(shè)計了對汽車輪胎的氣壓溫度進行實時監(jiān)測的無源系統(tǒng)。利用ZigBee技術(shù)采集輪胎傳感器信息并組成網(wǎng)絡(luò)將各個輪胎的溫度、壓力值傳輸給主控制器并顯示，當信息值達到閾值時進行報警。下位機所需電能全部由汽車動能轉(zhuǎn)化而成，這樣就解決了電池壽命和電池污染所帶來的煩擾。
- 詳細介紹：
- 主機系統(tǒng)自動建立網(wǎng)絡(luò)，對應(yīng)的下位機加入網(wǎng)絡(luò)當中。對下位機進行標號，控制數(shù)據(jù)采集模塊采集壓力和溫度傳感器，并將采集到的壓力和溫度數(shù)據(jù)送到下位機CC2530并存儲，然后CC2530通過自身的發(fā)射裝置將當前存儲的壓力和溫度值發(fā)射。上位機接收數(shù)據(jù)并根據(jù)標號來判斷信息的來源，并在液晶相應(yīng)位置顯示。若該數(shù)據(jù)沒有超出報警門限值，燈光報警燈為滅狀態(tài)，若該數(shù)據(jù)超出報警門限值，燈光報警燈為點亮狀態(tài)。 我們的供電模塊方案是通過在輪胎剎車碟外部固定的擋風板構(gòu)架的磁鐵，利用汽車運動過程的車輪轉(zhuǎn)動，從而使車輪鋼圈內(nèi)部纏繞的螺線圈中產(chǎn)生變化的磁通量從而螺線圈兩端感應(yīng)交流電。這些感應(yīng)的交流電能通過整流穩(wěn)壓電路供給作為下位機所需的全部能量，實現(xiàn)了檢測系統(tǒng)無源化。 實現(xiàn)了：1. 采用的是zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在應(yīng)用當中我們組成了一個星型的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)多點對點的數(shù)據(jù)傳輸。2. 通過在輪胎剎車碟外部固定的擋風板構(gòu)架的磁鐵，利用汽車運動過程的輪胎的轉(zhuǎn)動，從而使輪胎鋼圈內(nèi)部纏繞的螺線圈中產(chǎn)生感應(yīng)交流電。這些感應(yīng)的交流電能通過整流穩(wěn)壓電路供給作為下位機所需的全部能量，實現(xiàn)了檢測系統(tǒng)的無源化。3. 網(wǎng)絡(luò)進行了加密，有效防止了其他網(wǎng)絡(luò)對本系統(tǒng)的干擾。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 據(jù)世界衛(wèi)生組織最新發(fā)布的全球首份《道路安全全球現(xiàn)狀報告》，調(diào)查顯示全球每年有127萬人死于道路交通事故，而我們中國每年有9萬人死于交通事故居世界之首，而國內(nèi)高速公路上發(fā)生的重大交通事故約70%是由于爆胎引起的。 而汽車輪胎爆胎前期的氣壓和溫度是有很大程度的征兆的，因此，對汽車的輪胎的胎壓和胎溫進行實時監(jiān)測并設(shè)定閾值，達到閾值時進行報警顯得十分重要。因此，我們提供了一套針對汽車輪胎氣壓和溫度實時監(jiān)測的方案。 本方案利用ZigBee技術(shù)采集輪胎傳感器信息并組成網(wǎng)絡(luò)將各個輪胎的溫度、壓力值傳輸給主控制器并顯示出其信息值，當信息值達到閾值時進行報警。下位機的所需電能全部由汽車的動能轉(zhuǎn)化，這樣就解決了電池壽命和電池污染問題所帶來的煩擾。 創(chuàng)新點： 1.采用的是zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在應(yīng)用當中我們組成了一個星型的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)多點對點的數(shù)據(jù)傳輸。 2.通過在輪胎剎車碟外部固定的擋風板構(gòu)架的磁鐵，利用汽車運動過程的輪胎的轉(zhuǎn)動，從而使輪胎鋼圈內(nèi)部纏繞的螺線圈中產(chǎn)生感應(yīng)交流電。這些感應(yīng)的交流電能通過整流穩(wěn)壓電路供給作為下位機所需的全部能量，實現(xiàn)了檢測系統(tǒng)的無源化。 3.網(wǎng)絡(luò)進行了加密，有效防止了其他汽車所建立起來的網(wǎng)絡(luò)對本系統(tǒng)的干擾，使系統(tǒng)更穩(wěn)定，安全可靠。 4.實時準確的報警模塊：實時的檢測胎溫胎壓，通過液晶顯示其信息值。為了給駕駛員一個準確的報警信息，我們同時采用了兩種方式進行報警：液晶報警，燈光報警。
科學(xué)性、先進性
- 本作品對行駛在高速公路上的汽車的輪胎氣壓溫度進行實時監(jiān)測。使用zigbee技術(shù)組成星型網(wǎng)絡(luò)使下位機與上位機通信。利用汽車的動能給下位機供電，解決了鋰電池所帶來的困擾。優(yōu)勢在于：(1)與間接式相比：①能夠顯示各個輪胎瞬時氣壓和溫度值；②兩個以上輪胎氣壓溫度同時變化時能夠進行報警;③同時兼顧車速、監(jiān)測精度及發(fā)動機的布置和驅(qū)動方式;④反應(yīng)時間短且能夠準確判斷出故障輪胎輪位。(2) 與直接式相比：①減少無線電磁波干擾，網(wǎng)絡(luò)進行了加密，避免其他網(wǎng)絡(luò)干擾。②實現(xiàn)了下位機檢測無源化，解決了鋰電池帶來的困擾。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 基于zigbee的汽車輪胎無源化檢測系統(tǒng)裝置已于2010年11月30日申請專利，專利申請?zhí)柺牵?01020633064.2.
作品所處階段
- 實驗階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 實物 現(xiàn)場演示 圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- ①使用說明及技術(shù)特點和優(yōu)勢：使用本裝置用戶在行駛的汽車上只需打開上位機電源即可。采用zigbee、無源發(fā)電等技術(shù)具有節(jié)能、抗干擾、操作簡單等優(yōu)勢。②適應(yīng)范圍及推廣前景：此裝置目前適用于行駛在高速公路上的汽車上。③市場分析和經(jīng)濟效益：目前市場上主要有直接式檢測裝置，價格昂貴，而本產(chǎn)品的成本低于一千塊錢，價格低廉。具備其他傳統(tǒng)的檢測裝置所不具有的優(yōu)勢。假設(shè)有中國有百分之十運用本產(chǎn)品則盈利50億RMB。更重要的是解決了鋰電池帶來的污染問題?？茖W(xué)調(diào)查表明，一顆鈕扣電池棄入大自然后，可以污染60萬升水，相當于一個人一生的用水量，對環(huán)保所作出的貢獻可想而知了。
同類課題研究水平概述
- 目前，國內(nèi)研究尚不太理想，沒有自己的專利權(quán)。其中部分高校正在研究，例如，同濟大學(xué)，上海交通大學(xué)，北京科技大學(xué)等。 而國外發(fā)展起步比較早，當前國外研究開發(fā)的輪胎氣壓監(jiān)測及控制系統(tǒng)有2種:間接式、直接式。 （1）間接式系統(tǒng)在裝有ABS的汽車上，通過對輪胎振動或輪胎半徑分析，間接檢測出輪胎的充氣壓力是否超過報警極限值，從而決定是否需要報警。該系統(tǒng)的優(yōu)點是簡單且費用低，但其局限性很大:①不能顯示出各條輪胎準確的瞬時氣壓值;②同一車軸或同一側(cè)車輪或4條輪胎氣壓同時下降時，不能報警;③不能同時兼顧車速、監(jiān)測精度及發(fā)動機的布置和驅(qū)動方式;④反應(yīng)時間長且不能判斷出故障輪胎輪位。因此這種方式并不受青睞。 （2） 直接式系統(tǒng)是利用安裝在每一個輪胎里的壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓，并對各輪胎氣壓進行顯示及監(jiān)視，當輪胎氣壓太低或有滲漏時，系統(tǒng)會自動報警。直接系統(tǒng)可以提供更高級的功能，使用直接系統(tǒng)，可以隨時測定每個輪胎內(nèi)部的壓力和溫度，很容易確定故障輪胎。它的優(yōu)點是在輪胎壓力過高、過低、輪胎緩慢漏氣或溫度異常變化時可以及時向接收模塊發(fā)出信號，接收模塊及時作出報警，可以同時監(jiān)測所有輪胎的狀況，并且系統(tǒng)對汽車的行駛速度沒有要求。但其容易受到無線電波干擾，而且發(fā)射模塊的電池存在使用壽命的問題。 針對上述兩種技術(shù)存在的缺陷，我們提供了一套方案，利用ZigBee技術(shù)采集輪胎傳感器信息并組成網(wǎng)絡(luò)將各個輪胎的溫度、壓力值傳輸給主控制器并顯示出其信息值，當信息值達到閾值時進行報警。下位機的所需電能全部由汽車的動能轉(zhuǎn)化，這樣就解決了電池壽命的所帶來的煩擾。而且ZigBee系統(tǒng)采用的是直序擴頻技術(shù)（DSSS),它是一種抗干擾能力極強，保密性和可靠性都很高的通信方式，能夠避免其他無線電波的干擾。
