基本信息
- 项目名称：
- 基于ZigBee的汽车轮胎防爆无源化检测系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 为了减少高速公路上汽车因爆胎而引起重大事故，且改善市场上检测系统的用电问题，我们设计了对汽车轮胎的气压温度进行实时监测的无源系统。利用ZigBee技术采集轮胎传感器信息并组成网络将各个轮胎的温度、压力值传输给主控制器并显示，当信息值达到阈值时进行报警。下位机所需电能全部由汽车动能转化而成，这样就解决了电池寿命和电池污染所带来的烦扰。
- 详细介绍：
- 主机系统自动建立网络，对应的下位机加入网络当中。对下位机进行标号，控制数据采集模块采集压力和温度传感器，并将采集到的压力和温度数据送到下位机CC2530并存储，然后CC2530通过自身的发射装置将当前存储的压力和温度值发射。上位机接收数据并根据标号来判断信息的来源，并在液晶相应位置显示。若该数据没有超出报警门限值，灯光报警灯为灭状态，若该数据超出报警门限值，灯光报警灯为点亮状态。 我们的供电模块方案是通过在轮胎刹车碟外部固定的挡风板构架的磁铁，利用汽车运动过程的车轮转动，从而使车轮钢圈内部缠绕的螺线圈中产生变化的磁通量从而螺线圈两端感应交流电。这些感应的交流电能通过整流稳压电路供给作为下位机所需的全部能量，实现了检测系统无源化。 实现了：1. 采用的是zigbee无线传感器网络技术，在应用当中我们组成了一个星型的网络，实现多点对点的数据传输。2. 通过在轮胎刹车碟外部固定的挡风板构架的磁铁，利用汽车运动过程的轮胎的转动，从而使轮胎钢圈内部缠绕的螺线圈中产生感应交流电。这些感应的交流电能通过整流稳压电路供给作为下位机所需的全部能量，实现了检测系统的无源化。3. 网络进行了加密，有效防止了其他网络对本系统的干扰。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 据世界卫生组织最新发布的全球首份《道路安全全球现状报告》，调查显示全球每年有127万人死于道路交通事故，而我们中国每年有9万人死于交通事故居世界之首，而国内高速公路上发生的重大交通事故约70%是由于爆胎引起的。 而汽车轮胎爆胎前期的气压和温度是有很大程度的征兆的，因此，对汽车的轮胎的胎压和胎温进行实时监测并设定阈值，达到阈值时进行报警显得十分重要。因此，我们提供了一套针对汽车轮胎气压和温度实时监测的方案。 本方案利用ZigBee技术采集轮胎传感器信息并组成网络将各个轮胎的温度、压力值传输给主控制器并显示出其信息值，当信息值达到阈值时进行报警。下位机的所需电能全部由汽车的动能转化，这样就解决了电池寿命和电池污染问题所带来的烦扰。 创新点： 1.采用的是zigbee无线传感器网络技术，在应用当中我们组成了一个星型的网络，实现多点对点的数据传输。 2.通过在轮胎刹车碟外部固定的挡风板构架的磁铁，利用汽车运动过程的轮胎的转动，从而使轮胎钢圈内部缠绕的螺线圈中产生感应交流电。这些感应的交流电能通过整流稳压电路供给作为下位机所需的全部能量，实现了检测系统的无源化。 3.网络进行了加密，有效防止了其他汽车所建立起来的网络对本系统的干扰，使系统更稳定，安全可靠。 4.实时准确的报警模块：实时的检测胎温胎压，通过液晶显示其信息值。为了给驾驶员一个准确的报警信息，我们同时采用了两种方式进行报警：液晶报警，灯光报警。
科学性、先进性
- 本作品对行驶在高速公路上的汽车的轮胎气压温度进行实时监测。使用zigbee技术组成星型网络使下位机与上位机通信。利用汽车的动能给下位机供电，解决了锂电池所带来的困扰。优势在于：(1)与间接式相比：①能够显示各个轮胎瞬时气压和温度值；②两个以上轮胎气压温度同时变化时能够进行报警;③同时兼顾车速、监测精度及发动机的布置和驱动方式;④反应时间短且能够准确判断出故障轮胎轮位。(2) 与直接式相比：①减少无线电磁波干扰，网络进行了加密，避免其他网络干扰。②实现了下位机检测无源化，解决了锂电池带来的困扰。
获奖情况及鉴定结果
- 基于zigbee的汽车轮胎无源化检测系统装置已于2010年11月30日申请专利，专利申请号是：201020633064.2.
作品所处阶段
- 实验阶段
技术转让方式
- 技术入股
作品可展示的形式
- 实物 现场演示 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- ①使用说明及技术特点和优势：使用本装置用户在行驶的汽车上只需打开上位机电源即可。采用zigbee、无源发电等技术具有节能、抗干扰、操作简单等优势。②适应范围及推广前景：此装置目前适用于行驶在高速公路上的汽车上。③市场分析和经济效益：目前市场上主要有直接式检测装置，价格昂贵，而本产品的成本低于一千块钱，价格低廉。具备其他传统的检测装置所不具有的优势。假设有中国有百分之十运用本产品则盈利50亿RMB。更重要的是解决了锂电池带来的污染问题。科学调查表明，一颗钮扣电池弃入大自然后，可以污染60万升水，相当于一个人一生的用水量，对环保所作出的贡献可想而知了。
同类课题研究水平概述
- 目前，国内研究尚不太理想，没有自己的专利权。其中部分高校正在研究，例如，同济大学，上海交通大学，北京科技大学等。 而国外发展起步比较早，当前国外研究开发的轮胎气压监测及控制系统有2种:间接式、直接式。 （1）间接式系统在装有ABS的汽车上，通过对轮胎振动或轮胎半径分析，间接检测出轮胎的充气压力是否超过报警极限值，从而决定是否需要报警。该系统的优点是简单且费用低，但其局限性很大:①不能显示出各条轮胎准确的瞬时气压值;②同一车轴或同一侧车轮或4条轮胎气压同时下降时，不能报警;③不能同时兼顾车速、监测精度及发动机的布置和驱动方式;④反应时间长且不能判断出故障轮胎轮位。因此这种方式并不受青睐。 （2） 直接式系统是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并对各轮胎气压进行显示及监视，当轮胎气压太低或有渗漏时，系统会自动报警。直接系统可以提供更高级的功能，使用直接系统，可以随时测定每个轮胎内部的压力和温度，很容易确定故障轮胎。它的优点是在轮胎压力过高、过低、轮胎缓慢漏气或温度异常变化时可以及时向接收模块发出信号，接收模块及时作出报警，可以同时监测所有轮胎的状况，并且系统对汽车的行驶速度没有要求。但其容易受到无线电波干扰，而且发射模块的电池存在使用寿命的问题。 针对上述两种技术存在的缺陷，我们提供了一套方案，利用ZigBee技术采集轮胎传感器信息并组成网络将各个轮胎的温度、压力值传输给主控制器并显示出其信息值，当信息值达到阈值时进行报警。下位机的所需电能全部由汽车的动能转化，这样就解决了电池寿命的所带来的烦扰。而且ZigBee系统采用的是直序扩频技术（DSSS),它是一种抗干扰能力极强，保密性和可靠性都很高的通信方式，能够避免其他无线电波的干扰。
