CN106290963A - 自行车车速监测***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自行车车速监测***及控制方法，主要包括：控制单元、测速单元、物联网通讯模块、GPS定位模块、NFC模块、服务器和客户端；从而可以克服现有技术中缺乏自行车的监督手段，导致自行车违法交通规则，车祸发生几率明显增大的缺陷，完善交通中对自行车的车速监控，并根据自行车超速的集中时段和地点，制定相应的计划，降低交通中的安全隐患，同时实现了骑行者可以随时获取自己骑车速度，从而可以采取相应的减速措施来避免安全隐患。

Description

自行车车速监测***及控制方法

技术领域

本发明涉及测速技术领域，具体地，涉及自行车车速监测***及控制方法。

背景技术

随着人们生活水平的逐渐提高，人们对于生活质量的要求也日益增加，目前，自行车越来越受人们喜欢，不仅因为它环保节能，在交通拥挤的现今，使其更加方便，同时也是健身锻炼的好方法，将单片机应用到自行车上，使其更加智能化，也成为研究的一种方向。当人们利用自行车作为交通工具的时候，就需要知道自己的行驶速度，报警装置来提醒自己注意安全，同时在夜间的时候自动开启警示灯来提醒周围车辆，减少事故发生；当利用自行车作为运动工具的时候，就更需要测速装置来显示其速度，需要时间来显示自己运动了多久，行驶了多远，利用温度检测了解周围环境温度怎么样，适不适合运动。 测速技术在国内外应用非常广泛，也相当成熟，方法也很多，比如超声波测速，红外测速，激光测速等等高科技的测速技术，同时应用到了各个领域，其中交通领域更为广泛，可是对于自行车这种非机动车辆来说，也由于它本身速度不是很快的原因，将测速应用到自行车上还不够广泛，而作为环保节能锻炼于一身的交通工具来说，在人们日常生活中占据着很重要的作用，这也就增加了它危险性，更需要让其更智能化，在这方面不管是国内外来说都还不够重视。 因此，自行车不管是作为交通工具或者健身运动，都需要对其进一步的完善，让它更智能化，作为交通工具使其更加安全，作为健身运动使其多功能化，方便人们的生活。

近年来屡屡出现公路自行车飙车现象，导致连环撞的车祸事件屡屡发生，然而却没有提出相应的自行车车速监督措施，存在着相当大的安全隐患。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在缺乏自行车的监督手段，导致自行车违法交通规则，车祸发生几率明显增大的缺陷，同时存在骑行者因无法判断自己的车速，而不能及时采取减速措施，导致危险事故发生。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出自行车车速监测***及控制方法，以完善交通中对自行车的车速监控，并根据自行车超速的集中时段和地点，制定相应的计划，降低交通中的安全隐患。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：自行车车速监测***及方法，主要包括：控制单元、测速单元、物联网通讯模块、GPS定位模块、NFC模块、发送短信确认、服务器和客户端，所述测速单元、NFC模块、物联网通讯模块和GPS定位模块分别与控制单元连接，所述测速单元包括至少一个永久磁铁、开关型霍尔元件传感器电路，所述永久磁铁安装于轮圈上，开关型霍尔元件传感器电路采集脉冲信号，控制器根据脉冲信号进行计数，并计算出相应的速度，所述物联网通讯模块与服务器进行通讯，所述服务器与客户端进行通讯，所述GPS模块用于定位自行车位置信息，NFC模块将将速度发送至具有NFC收发模块的手机。

进一步地，所述开关型霍尔元件传感器电路包括A44E霍尔传感。

进一步地，所述客户端为电脑。

进一步地，基于自行车监测***的的控制方法，包括以下步骤：

A．自行车轮圈上安装至少一个永久磁铁，轮子每转一圈，开关型霍尔元件传感器电路采集一个脉冲信号，并将脉冲信号发送至控制单元进行计数并计算速度；

B. 计算速度结果和自行车定位信息通过物联网通信模块发送至服务器，服务器对车速值进行数据处理，同时判断是否有收到近场通信请求发送短信确认按键按下，如果收到请求，则将计算速度结果通过NFC模块发送至具有NFC收发模块的手机，否则不发送；

C.客户端从服务器获取处理后的数据。

进一步地，步骤B中，服务器对车速值的进行数据处理包括，按照同时段和同一地理位置信息对自行车辆信息进行分类，对分类后的自行车辆的车速值按从大到小进行排序，并统计超出设定速度大小的车辆数目。

进一步地，步骤C还包括，客户端获取处理后的数据后，根据不同的交通位置和超速的范围，通过互联网查找相应的自行车管理措施和建议，并进行下载，提示相关工作人员采取相应的限速措施。

本发明各实施例的，由于主要包括：控制单元、测速单元、物联网通讯模块、GPS定位模块、NFC模块、服务器和客户端，所述测速单元、物联网通讯模块、NFC模块、和GPS定位模块分别与控制单元连接，所述测速单元包括至少一个永久磁铁、开关型霍尔元件传感器电路，所述永久磁铁安装于轮圈上，开关型霍尔元件传感器电路采集脉冲信号，控制器根据脉冲信号进行计数，并计算出相应的速度，所述物联网通讯模块与服务器进行通讯，所述服务器与客户端进行通讯，所述GPS模块用于定位自行车位置信息，所述NFC模块将速度发送至具有NFC收发模块的手机；从而可以克服现有技术中缺乏自行车的监督手段，导致自行车违法交通规则，车祸发生几率明显增大的缺陷，完善交通中对自行车的车速监控，并根据自行车超速的集中时段和地点，制定相应的计划，降低交通中的安全隐患，同时实现了骑行者可以随时获取自己骑车速度，从而可以采取相应的减速措施来避免安全隐患。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

具体地，自行车车速监测***及控制方法，主要包括：

控制单元、测速单元、物联网通讯模块、GPS定位模块、NFC模块、服务器和客户端，所述测速单元、NFC模块、物联网通讯模块和GPS定位模块分别与控制单元连接，所述测速单元包括至少一个永久磁铁、开关型霍尔元件传感器电路，所述永久磁铁安装于轮圈上，开关型霍尔元件传感器电路采集脉冲信号，控制器根据脉冲信号进行计数，并计算出相应的速度，所述物联网通讯模块与服务器进行通讯，所述服务器与客户端进行通讯，所述GPS模块用于定位自行车位置信息，按下发送短信确认键，NFC模块将以短信的方式将速度发送至具有NFC收发模块的手机。。

所述开关型霍尔元件传感器电路包括A44E霍尔传感。

基于自行车监测***的的控制方法，包括以下步骤：

A．自行车轮圈上安装至少一个永久磁铁，轮子每转一圈，开关型霍尔元件传感器电路采集一个脉冲信号，并将脉冲信号发送至控制单元进行计数并计算速度；

B.计算速度结果和自行车定位信息通过物联网通信模块发送至服务器，服务器对车速值进行数据处理，同时判断是否有发送短信确认按键按下，如果有按键按下，则将计算速度结果通过NFC模块发送至具有NFC收发模块的手机，否则不发送；

C.客户端从服务器获取处理后的数据。

步骤B中，服务器对车速值的进行数据处理包括，按照同时段和同一地理位置信息对自行车辆信息进行分类，对分类后的自行车辆的车速值按从大到小进行排序，并统计超出设定速度大小的车辆数目。

步骤C还包括，客户端获取处理后的数据后，根据不同的交通位置和超速的范围，通过互联网查找相应的自行车管理措施和建议，并进行下载，提示相关工作人员采取相应的限速措施。

假定轮圈的周长为L，在轮圈上安装m个永久磁铁，则测得的里程值最大误差为L/m。经综合分析，本设计中取m=2。当轮子每转一圈，通过开关型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号，并从引脚P3.2中断0端输入，传感器每获取一个脉冲信号即对***提供一次计数中断。每次中断代表车轮转动半圈，中断数n和轮圈的周长L的乘积再乘以m为里程值。定时器T0定时1s就可以计算出即时速度v。当v大于设定的速度上限时，发出声光报警。

霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便、功耗小、频率高（可达1MHz）、耐震动、不怕灰尘、油污、水汽及烟雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高。取用各种补偿和保护措施的霍尔器件工作温度范围宽，可达－55℃～150℃。按照霍尔器件的功能可将它们分为：霍尔线性器件和霍尔开关器件，前者输出模拟量，后者输出数字量。 按被检测对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体。通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。

A44E集成霍尔开关由稳压器A、霍尔电势发生器(即硅霍尔片)B、差分放大器 C、密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成，在电源端加电压Vcc，经稳压器稳压后加在霍尔电势发生器的两端，根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将会产生霍尔电势差VH输出，VH信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC门输出。施加的磁场达到工作点时，触发器输出高电压(相对于地电位)，使三极管导通，此时OC门输出端输出低电压，通常称这种状态为开。当施加的磁场达到释放点时，触发器输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，这种状态为关。这样两次电压变换，使霍尔开关完成了一次开关动作。工作点与释放点的差值一定，此差值称为磁滞，在此差值内，V0保持不变，因而使开关输出稳定可靠，这也就是集电成霍尔开关传

感器优良特性之一。传感器主要特性是它的输出特性，即输入磁感应强度B与输出电压V0之间的关系。

通过利用物联网通讯模块将自行车车辆行驶信息发送至当地服务器，并对信息进行处理，当地车辆管控人员根据违章地址和违章车辆超速的范围进行相应的管制，从而克服交通中存在的安全隐患。

设置定位模块为了统计自行车集中超速的地点，能够使得工作人员快速高效的对集中超速的地理位置采取相应的措施。

设置NFC模块，当有确认按键按下时，将自行车车速发送至骑行者的手机存储，方便骑行者随时想要了解自己的骑行速度，判断自己是否超速，采取相应的减速措施，同时手机存储接收的速度数据作为自己体力指数的判断依据，其次，使用NFC模块，大大降低功耗。

客户端（具有管制交通资格的工作人员的电脑）还可以根据自行车车速信息，通过互联网搜索解决建议，减轻了工作人员的工作负担。

至少可以达到以下有益效果：克服现有技术中缺乏自行车的监督手段，导致自行车违法交通规则，车祸发生几率明显增大的缺陷，完善交通中对自行车的车速监控，并根据自行车超速的集中时段和地点，制定相应的计划，降低交通中的安全隐患，同时实现了骑行者可以随时获取自己骑车速度，从而可以采取相应的减速措施来避免安全隐患。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.自行车车速监测***，其特征在于，包括控制单元、测速单元、物联网通讯模块、GPS定位模块、NFC模块、服务器和客户端，所述测速单元、NFC模块、物联网通讯模块和GPS定位模块分别与控制单元连接，所述测速单元包括至少一个永久磁铁、开关型霍尔元件传感器电路，所述永久磁铁安装于轮圈上，开关型霍尔元件传感器电路采集脉冲信号，控制器根据脉冲信号进行计数，并计算出相应的速度，所述物联网通讯模块与服务器进行通讯，所述服务器与客户端进行通讯，所述GPS模块用于定位自行车位置信息， NFC模块将将速度发送至具有NFC收发模块的手机。

2.根据权利要求1所述的自行车车速监测***，其特征在于，所述开关型霍尔元件传感器电路包括A44E霍尔传感器。

3.根据权利要求2所述的自行车车速监测***，其特征在于，所述客户端为电脑。

4.基于权利要求3所述的自行车车速监测***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A．自行车轮圈上安装至少一个永久磁铁，轮子每转一圈，开关型霍尔元件传感器电路采集一个脉冲信号，并将脉冲信号发送至控制单元进行计数并计算速度；

B.计算速度结果和自行车定位信息通过物联网通信模块发送至服务器，服务器对车速值进行数据处理，同时判断是否有收到近场通信请求发送短信确认按键按下，如果收到请求，则将计算速度结果通过NFC模块发送至具有NFC收发模块的手机，否则不发送；

C.客户端从服务器获取处理后的数据。

5.根据权利要求4所述的自行车车速监测***的控制方法，其特征在于，所述步骤B中，服务器对车速值的进行数据处理包括，按照同时段和同一地理位置信息对自行车辆信息进行分类，对分类后的自行车辆的车速值按从大到小进行排序，并统计超出设定速度大小的车辆数目。

6.根据权利要求5所述的自行车车速监测***的控制方法，其特征在于，所述步骤C还包括，客户端获取处理后的数据后，根据不同的交通位置和超速的范围，通过互联网查找相应的自行车管理措施和建议，并进行下载，提示相关工作人员采取相应的限速措施。