CN205068788U

CN205068788U - 一种雨雾或者雨霾天车辆限速报警装置

Info

Publication number: CN205068788U
Application number: CN201520551226.0U
Authority: CN
Inventors: 陆振宇; 赵为汉; 何珏杉; 李凯
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2025-07-27

Abstract

本实用新型公开了一种雨雾或者雨霾天车辆限速报警装置，包括雨量识别检测器、雾或者霾浓度检测器、供电中心、信号处理中心、安全车速设定单元和安全车速提示器，雨量识别检测器包括雨量视频传感器/太阳能采集板，风向传感器/太阳光跟踪传感器，控制处理中心,旋转转动装置，储能中心以及信号转换与输出模块。本实用新型可以根据天气阴晴不同，分别启动太阳能采集板或者雨量视频传感器，雨量检测精确，节省能源。此外，将检测雨量与雾或者霾的两种装置结合起来使用，简洁方便。它具有目的明确，需求广泛，结构简单，易于实现，效益显著等优点。

Description

一种雨雾或者雨霾天车辆限速报警装置

技术领域

本实用新型属于汽车安全领域，尤其涉及雨雾或者雨霾天视线受损情况下的车辆限速报警装置。

背景技术

随着社会的不断发展，汽车逐渐成为人们日常出行的主要交通工具，同时在迅猛技术的推动下，汽车速度在不断提高，这就要求人们要特别重视安全出行的问题。在天气状况很好的情况下，视线状况受到的影响较小，所以人们可以轻松的调节速度比保证汽车的安全行驶。然而由于天气和道路等因素，使得交通事故的发生难以避免，特别是夏天暴雨以及雾或者霾严重的情况下，视线不清，驾驶员很难看清楚前方行驶的车辆和路况，这就导致了驾驶员只能凭借感觉来驾驶车辆，所以很容易发生交通事故。因此我们需要对行驶过程中的雨量或者雾或者霾大小进行测定，并依此确定当时行驶的最佳安全速度，进行雨雾或者雨霾天的车辆限速报警。

现有的雨天限速报警装置，一般采用雨量传感器对雨量进行数据采集，然后通过无线传输的方法，采用光电耦合单元，将采集的数据作为单片机的输入信号，同时将车辆的速度也传入单片机中进行数据比对，在所设定的速度小于当前雨量传感器所检测到的速度的情况下，就会发出报警信号，提示驾驶人员注意控制速度。这种采用无线传输同时协调较多的模块运作的方法，难免会存在较大的干扰，无形之间增加***实现的困难。同时，现有限速报警装置方案中的雨量传感器大多通过雨刮开启或者雨刮档位信息(中国专利申请号：201410066033.6)，以及A/D采集卡或者光电式雨感传感器(中国专利：CN201010204996)来直接采集雨量信息，或者利用动压水膜与压力平衡关系间接计算雨天最大安全行驶速度(中国专利申请号：201220518943.X)，然而这些方法均无法精确地测定雨量的大小以便提供更合理的安全车速。

另外，如今的车辆限速***大多依赖于车辆蓄电池供电，这样一方面会加重车辆电池的供电压力，加快储能电池的老化，另一方面会损耗更多的能源。

此外，由于现在的污染较为严重，雾霾天气越发频繁。雾霾不仅影响到空气质量，而且在空气中的粉尘含量较大时会给汽车行驶带来诸多不便。

实用新型内容

围绕存在的上述问题，本实用新型设计了一种雨雾或者雨霾天车辆限速报警装置。它雨量测量准确，能够利用太阳能驱动车辆限速***，节约能源，还能通过整合多种与雨、雾或者霾相关的检测于一体以限定安全车速，结构简单，效益显著。

本实用新型提供了一种雨雾或者雨霾天车辆限速报警装置，其特征在于：包括供电中心、雨量识别检测器、安全车速设定单元、雾或者霾浓度检测器、信号处理中心和安全车速提示器，所述供电中心分别与雨量识别检测器、安全车速设定单元、雾或者霾浓度检测器、信号处理中心和安全车速提示器相连，雨量识别检测器的输出端与安全车速设定单元的输入端连接，安全车速设定单元以及雾或者霾浓度检测器的输出端分别与信号处理中心的输入端连接，信号处理中心的输出端与安全车速提示器输入端连接。

所述雨量识别检测器包括雨量视频传感器/太阳能采集板、风向传感器/太阳光跟踪传感器、控制处理中心,、旋转转动装置、储能中心以及信号转换与输出模块，以达到更精确地测定雨量，充分利用太阳能车辆限速***以节约能源的目的。雨量视频传感器/太阳能采集板和风向传感器/太阳光跟踪传感器的输出端分别与控制处理中心的输入端连接，控制处理中心的输出端分别与旋转转动装置和信号转换与输出模块的输入端连接，信号转换与输出模块的输出端与安全车速设定单元的输入端连接，储能中心分别连接旋转转动装置、风向传感器/太阳光跟踪传感器、控制处理中心、雨量视频传感器/太阳能采集板、信号转换与输出模块以及供电中心。

可选地，旋转转动装置分为顶部旋转部分和底部转动部分，顶部旋转部分主要是对雨量视频传感器/太阳能采集板进行正反面旋转，其中，正面为工作面，用以切换雨量视频传感器和太阳能采集板,底部转动部分是对工作面进行旋转，以使得工作面能够达到最佳的检测或者采集角度。

可选地，所述雾或者霾浓度检测器包括湿度传感器/PM2.5浓度检测器，处理中心和信号转换模块。其中，湿度传感器/PM2.5浓度检测器的输出端与处理中心的输入端连接,处理中心的输出端与信号转换模块的输入端连接。

可选地，供电中心的输入端还可以连接于车辆的蓄电池。

可选地，本实用新型还可以包括空气加湿净化器,它连接于供电中心，并且，该空气加湿净化器的输入端与信号处理中心的输出端连接,接收来自信号处理中心的指令，在空气质量较差时，可以对车内空气起到加湿净化作用。

相对于现有技术，本实用新型取得了如下的有益效果：

1.在雨量识别检测时采用了雨量视频传感器和旋转装置，从而提高了雨量检测的准确性。具体而言，前者能够直接而且准确地判定雨量大小，后者可以根据接收到的指令随时旋转，使得雨量视频传感器准确采集到信号。

2.在计算雨天最大安全车速时，同时考虑到在安全车速设定单元中利用动压水膜与压力平衡关系计算最大安全车速，和基于实际检测到的雨量大小得出的最大安全车速，因而使测得的最大安全车速更准确，更好地确保人们在雨雾或者雨霾天视线受损情况下的行驶安全。

3.雨量识别检测器在天气晴朗时，太阳能采集板工作，将采集到的太阳能转化为电能储存在储能中心以用于供应雨量识别检测器工作，同时将多余的电能传输给供电中心，节约车辆的电能。

4.将检测雨量与雾(霾)的两种装置结合起来使用，能够在雨天或者雾或者霾天气中检测雨量的大小或者雾或霾浓度，通过分析后给出安全行驶速度，遇到雾霾天气时可以准确及时的通知驾驶员空气质量，不仅可以起到预防雾霾给人们的生活造成伤害，同时可以有效的减少在能见度较低的情况下交通事故的发生，给人们的生活会带来更多安全和便捷。

5.当雾或者霾天气空气质量较差时，雾或者霾浓度检测器的处理中心控制车内的空气加湿净化器工作，起到保护人体健康作用。

6.该雨雾或者雨霾天车辆限速报警装置整体结构中的信号传输采用电信号传输方式，抗干扰性强，更易于协调较多模块之间的运作。

因此，本实用新型具有目的明确，需求广泛，结构简单，易于实现，效益显著等优点。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构框图。

图2是雨量识别检测器的结构框图。

图3是雾或者霾浓度检测器的结构框图。

附图标记：

1.供电中心；2.雨量识别检测器；3.信号处理中心；4.安全车速设定单元；5.雾或者霾浓度检测器；6.安全车速提示器；7.空气加湿净化器；8.旋转转动装置；9.风向传感器/太阳光跟踪传感器；10.控制处理中心；11.雨量视频传感器/太阳能采集板；12.储能中心；13信号转换与输出模块；14.湿度传感器/PM2.5浓度传感器；15.处理中心；16.信号转换模块；

直线表示供电连接；带箭头线表示信号传输方向。

具体实施方式

图1为本实用新型的整体结构框图，它包括供电中心1、雨量识别检测器2、信号处理中心3、安全车速设定单元4、采集雾或者霾信息的雾或者霾浓度检测器5、安全车速提示器6和空气加湿净化器7。雨量识别检测器2对雨量大小进行识别和分析处理，将采集的信号经处理后转化为特定阈值速度传输给安全车速设定单元4；安全车速设定单元4，一方面接收雨量识别检查器2输入的速度，另一方面根据动压水膜与压力平衡关系计算设定速度，最后将综合处理计算出的车辆安全行驶速度传输给信号处理中心3；雾或者霾浓度检测器5，主要用于湿度以及PM2.5的检测，并进行数据处理产生阈值速度，最后将速度传输给信号处理中心3；信号处理中心3，与车辆本身的速度测定装置连接，并将测定的即时速度与从安全车速设定单元4或者雾或者霾浓度检测器5接收来的速度进行比较，此时信号处理中心3产生高低电平信号，并传输给安全车速提示器6和空气加湿净化器7；安全车速提示器6，主要用于接收信号处理中心3传输的信号，并且提示驾驶员注意行驶速度；空气加湿净化器7,接收来自信号处理中心3的指令，对车内空气进行加湿与净化。供电中心1的输出端分别与雨量识别检测器2、信号处理中心3、安全车速设定单元4、雾或者霾浓度检测器5、安全车速提示器6和空气加湿净化器7连接，其输入端可以连接于车辆的蓄电池。

图2为雨量识别检测器的结构框图，主要包括旋转转动装置8、风向传感器/太阳光跟踪传感器9、控制处理中心10、雨量视频传感器/太阳能采集板11、储能中心12和信号转换与输出模块13。旋转转动装置8分为顶部旋转部分和底部转动部分，顶部旋转部分主要是对雨量视频传感器/太阳能采集板11进行正反面旋转，用以根据当时情况切换雨量视频传感器和太阳能采集板为正面(工作面),底部转动部分可以对工作面进行旋转。储能中心12分别连接旋转转动装置8、风向传感器/太阳光跟踪传感器9、控制处理中心10、雨量视频传感器/太阳能采集板11和信号转换与输出模块13，用来为整个雨量识别检测器的运行提供能源。同时，储能中心12也与供电中心1的输入端连接，可以将多余的电能传输给供电中心1，节约车辆的电能。

当天气良好时，雨量识别检测器2中的太阳光跟踪传感器9工作，实时跟踪太阳光，并将测得的太阳光的方位角与高度角信号传输给控制处理中心10，控制处理中心10将接收到的信号进行处理得出此时太阳光的角度，并且发出指令控制旋转转动装置8进行顶部旋转部分转动，太阳能采集板11在顶部旋转部分转动后成为正面，并且开始采集太阳光能；与此同时，控制处理中心10驱动旋转转动装置8的底部转动部分，调整太阳能采集板11使其以最佳角度面向太阳，从而确保太阳能采集板11始终以最佳角度采集太阳能，达到发电的功能，并把电能传输到储能中心12，用以供应整个雨量识别检测器的运行。储能中心12可以同时与供电中心1连接。

当雨天行驶时，雨量识别检测器中的风向传感器9工作。由于风向会使得雨点的下落轨迹发生偏转，改变其原先的垂直降落，因此需要对风向信号进行检测，来明确雨滴降落的大致方向。风向传感器9将测得的风向信号传输给控制处理中心10，控制处理中心10将风向信号处理后，得出此时风向角度，并且控制旋转转动装置8进行旋转转动：一方面，雨量视频传感器11在顶部旋转部分转动后成为正面；另一方面，旋转转动装置8的底部旋转部分也在控制命令下旋转，使得雨量视频传感器正面接触雨滴，从而使得在一定时间内降落到屏幕检测器表面的雨滴量最多，便于对雨滴进行识别检测。

在进行雨量识别时，雨量视频传感器11对雨点敏感，主要根据利用色斑法得出的雨滴直径判断雨量的大小。根据生活常识设定，雨滴的直径大于5mm的为暴雨，3-5mm为大雨，0.8-3mm为中雨，低于0.8mm为小雨。在一定范围内，大雨由于雨滴直径相对大一些，个数较少，相对稀疏，而小雨时雨滴直径相对小一些，个数较多，相对稠密。因此，雨量视频传感器11计算检测在一定时间内雨滴的直径，并记录雨滴的个数。随后，采集的数据将被输入控制处理中心10，对雨量的大小进行判定，并且确定与之相对应的最大安全行驶速度V₁。具体的判定方法如下：当测定的雨滴直径大于5mm的所占的比例大于60％时，判定为暴雨，测定的雨滴直径介于3-5mm之间的所占比例大于60％时，判定为大雨，以此类推。初步处理的雨量主要分为暴雨、大雨、中雨和小雨四个等级，其对应的最大安全行驶速度V₁分别为20km/h、40km/h、60km和80km/h。信号转换与输出模块13主要进行信号的转化与输出，内部设置四个不同的电信号对于四个不同的阈值速度。控制处理中心10将确定的最大安全行驶速度V₁传输给信号转换与输出模块13，然后信号转换与输出模块13根据比对，实现信号的转换，将特定的电信号传输给安全车速设定单元4。

同时，在安全车速设定单元4中，根据一元定常流动伯努利方程，动压水膜与压力平衡关系，通过压力曲面的积分变化，得到如下公式：V₂ ²＝18950F/(LB)，V₂为根据该公式算得的最大安全车速，F为单轮承载重力，L为轮胎接地长度，B为宽度，从而计算出该雨天情况下的最大安全速度V₂。将雨量识别检测器中传输过来的电平信号恢复成对应的安全行驶速度信号V₁，安全车速设定单元4处理出此时设定速度V＝(V₁+V₂)/2，并将其作为最大安全行驶速度传输给信号处理中心3。此时信号处理中心3获取车辆当前的行驶速度V₀，当V₀>V时，说明当前的速度大于最大安全行驶速度，信号处理中心3传输高电平信号给安全车速提示器6，发出报警声音,并提示最大的安全行驶速度。反之，不发出报警声音。

当雾或者霾天气行驶时，雾或者霾浓度检测器5开始工作。雾或者霾浓度检测器5包括湿度传感器/PM2.5浓度传感器14,处理中心15和信号转换模块16(见图3)。湿度传感器/PM2.5浓度传感器14采集即时相对湿度和PM2.5浓度数值，并把数值信号传输给处理中心15。根据相对湿度与PM2.5浓度之间的关系，处理中心15将雾或者霾的测定分成轻雾，中雾，大雾，霾(粉尘)四个等级，并确定其相应安全行驶速度。其具体设定方式如下：根据2006年白志鹏等发表的“灰霾与能见度的研究进展”(《过程工程学报》第6卷增刊2，36-41页)和2013年宋明等发表的“天津大气能见度与相对湿度与PM₁₀及PM2.5的关系”(《气象与环境学报》第29卷第2期，34-41页)，本实用新型把相对湿度60％设定为分界点。当相对湿度小于60％时，为灰霾天气，当相对湿度高于60％时，为雾天气。因此，通过测定相对湿度(％)以及PM2.5浓度(ug.m^-3)，综合确定安全行驶速度：设定相对湿度介于小于60，PM2.5浓度大于98.20时，为重度雾霾天气，设定行驶速度为20km/h；相对湿度介于60-69，PM2.5浓度介于76.51-85.27时，为轻雾，设定速度为80km/h；相对湿度介于70-89之间，PM2.5浓度介于40-76.51时，为中雾，设定速度为40km/h；相对湿度大于90,PM2.5浓度低于40时，为大雾，设定速度为20km/h。信号转换模块16，设定四个不同的电信号对于不同的阈值速度。处理中心15将阈值速度V传输给信号转换模块16，然后信号转换模块16根据比对，实现信号转化为特定的电信号并被传输给信号处理中心3，信号处理中心3将接收到的信号恢复成V，并判定若V₀>V，表明此时的行驶速度超过了最大的安全行驶速度，信号处理中心3传输高电平信号给安全车速提示器6，发出报警声音。处理中心15还通过信号转换模块16将PM2.5浓度值传输给信号处理中心3，并与预先设定的40ug.m^-3和70ug.m^-3(环境空气质量标准GB3095-2012)进行比较，信号处理中心3将处理后的结果转换为三个不同的电信号，并将其传输给安全车速提示器6。当PM2.5值低于40ug.m^-3时、介于40-70ug.m^-3之间时或者大于70ug.m^-3时，安全车速提示器6分别提示此时的空气质量为优、良好或者差。同时，在第三种情况(即：空气质量为差时)，信号处理中心3控制空气加湿净化器7开始工作，对车内空气进行加湿与净化。

Claims

1.一种雨雾或者雨霾天车辆限速报警装置，其特征在于：包括供电中心、雨量识别检测器、安全车速设定单元、雾或者霾浓度检测器、信号处理中心和安全车速提示器，所述供电中心分别与雨量识别检测器、安全车速设定单元、雾或者霾浓度检测器、信号处理中心和安全车速提示器相连，雨量识别检测器的输出端与安全车速设定单元的输入端连接，安全车速设定单元以及雾或者霾浓度检测器的输出端分别与信号处理中心的输入端连接，信号处理中心的输出端与安全车速提示器输入端连接；所述雨量识别检测器包括雨量视频传感器/太阳能采集板、风向传感器/太阳光跟踪传感器、控制处理中心、旋转转动装置、储能中心以及信号转换与输出模块，雨量视频传感器/太阳能采集板和风向传感器/太阳光跟踪传感器的输出端分别与控制处理中心的输入端连接，控制处理中心的输出端分别与旋转转动装置和信号转换与输出模块的输入端连接，信号转换与输出模块的输出端与安全车速设定单元的输入端连接，储能中心分别连接旋转转动装置、风向传感器/太阳光跟踪传感器、控制处理中心、雨量视频传感器/太阳能采集板、信号转换与输出模块以及供电中心。

2.如权利要求1所述的雨雾或者雨霾天车辆限速报警装置，其特征在于：旋转转动装置分为顶部旋转部分和底部转动部分，顶部旋转部分对雨量视频传感器/太阳能采集板进行正反面旋转，其中，正面为工作面，底部转动部分对工作面进行旋转。

3.如权利要求1所述的雨雾或者雨霾天车辆限速报警装置，其特征在于：所述雾或者霾浓度检测器包括湿度传感器/PM2.5浓度检测器，处理中心和信号转换模块，湿度传感器/PM2.5浓度检测器的输出端与处理中心的输入端连接,处理中心的输出端与信号转换模块的输入端连接。

4.如权利要求1所述的雨雾或者雨霾天车辆限速报警装置，其特征在于：供电中心的输入端连接于车辆的蓄电池。

5.如权利要求1所述的雨雾或者雨霾天车辆限速报警装置，其特征在于：还包括空气加湿净化器,它连接于供电中心，且所述空气加湿净化器的输入端与信号处理中心的输出端连接。