專利名稱：基于rfid自供能的車聯(lián)網(wǎng)輪載式傳感系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)輪載式傳感系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)是保證機(jī)動(dòng)車安全行駛的主要手段。采用機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)對(duì)機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全狀態(tài)和運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)防機(jī)動(dòng)車故障，發(fā)展監(jiān)測(cè)、控制、管理和決策于一體的安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)體系，對(duì)機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行具有重要意義；它是關(guān)系到國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)安全的一項(xiàng)重大的社會(huì)公益技術(shù)工作，是保障機(jī)動(dòng)車輛運(yùn)行安全重要的技術(shù)支撐，是政府管理部門對(duì)機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行的非常重要的技術(shù)保障；它不僅能提高機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行的技術(shù)保障能力、減少交通事故，而且對(duì)促進(jìn)機(jī)動(dòng)車工業(yè)及交通運(yùn)勢(shì)事業(yè)的發(fā)展有重大意義。目前，采用輪載式智能傳感是機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。然而目前機(jī)動(dòng)車上輪載式智能傳感器供電的方式一般采用外接小容量電池，如1.2V/節(jié)等，存在難以實(shí)現(xiàn)對(duì)車載智能傳感器持續(xù)而穩(wěn)定的供電，需要定時(shí)拆卸更換電池等問(wèn)題，更重要的是供電量下降直接影響到相關(guān)傳感器的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和傳輸，這已成為機(jī)動(dòng)車輪載是智能監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展瓶頸。因此機(jī)動(dòng)車輪載式智能傳感系統(tǒng)采用自供電方式將成為一種有效方法。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述中存在的問(wèn)題與缺陷，本發(fā)明提供了一種基于RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)輪載式傳感系統(tǒng)及方法。所述技術(shù)方案如下基于RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)輪載式傳感系統(tǒng)，包括車內(nèi)監(jiān)控終端模塊，通過(guò)GPRS與遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器雙向通信，所述系統(tǒng)還包括自供能發(fā)射端模塊和車輪智能傳感接收端模塊，其中車輪智能傳感接收端模塊，用于接收激活標(biāo)簽功率信號(hào)、采集車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和電容電量數(shù)據(jù)信息，并將接收到的數(shù)據(jù)無(wú)線反饋到自供能發(fā)射端模塊；自供能發(fā)射端模塊，讀取接收到的數(shù)據(jù)，并通過(guò)電感線圈和車輪智能傳感接收端模塊電感線圈進(jìn)行電感匹配耦合，實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電，并可讀取和分析判斷車輪智能傳感接收端模塊傳送來(lái)的相關(guān)數(shù)據(jù)?；赗FID自供能的車聯(lián)網(wǎng)輪載式傳感方法，該方法包括整合處理信息源；將車輪智能傳感接收端模塊和自供能發(fā)射端模塊的電感線圈進(jìn)行電感匹配耦合， 實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電；通過(guò)智能傳感單元感知車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；收集車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和超級(jí)電容中電容電量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)融合；讀取車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和超級(jí)電容中電容電量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行信息反饋；
對(duì)反饋信息進(jìn)行預(yù)處理，拆分車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和超級(jí)電容中電容電量數(shù)據(jù)信息，并分析判斷電容電量是否為車輪智能傳感接收端模塊供電；通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)與車內(nèi)監(jiān)控終端模塊連接，傳輸拆分后的車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)到車內(nèi)監(jiān)控終端模塊，并在車內(nèi)監(jiān)控終端模塊中分析判斷車輪的安全系數(shù)，反應(yīng)實(shí)時(shí)狀況。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是通過(guò)智能傳感器對(duì)機(jī)動(dòng)車安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)(如姿態(tài)、動(dòng)載荷、制動(dòng)性能)等進(jìn)行檢測(cè)，使車聯(lián)網(wǎng)底層檢測(cè)技術(shù)得到進(jìn)一步提高。接收端的超級(jí)電容通過(guò)對(duì)接受的電能進(jìn)行儲(chǔ)存和釋放避免了因暫時(shí)斷電而無(wú)法檢測(cè)和發(fā)射數(shù)據(jù)的尷尬局面。


圖1是基于RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)輪載式傳感系統(tǒng)的整體監(jiān)測(cè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖示意圖；圖2是RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)中機(jī)動(dòng)車輪載式傳感整體布置圖；圖3是以車輪俯視圖示意輪載式智能傳感車輪接收端模塊安裝及發(fā)射端模塊示意圖；圖4是車輪智能傳感接收端模塊電路結(jié)構(gòu)圖；圖5是基于RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)中輪載式傳感方法流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述如圖1、圖2所示，本實(shí)施例提供了一種基于RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)輪載式傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括車輪1、車內(nèi)監(jiān)控終端模塊4，通過(guò)GPRS與遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器雙向通信，所述系統(tǒng)還包括自供能發(fā)射端模塊3和車輪智能傳感接收端模塊2，其中車輪智能傳感接收端模塊，用于接收激活標(biāo)簽功率信號(hào)、采集車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和電容電量數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)無(wú)線反饋到自供能發(fā)射端模塊；自供能發(fā)射端模塊，讀取接收到的數(shù)據(jù)，并通過(guò)電感線圈和車輪智能傳感接收端模塊電感線圈進(jìn)行電感匹配耦合，實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電，并可讀取和分析判斷車輪智能傳感接收端模塊傳送來(lái)的相關(guān)數(shù)據(jù)。上述系統(tǒng)整體的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中每輛機(jī)動(dòng)車都通過(guò)監(jiān)控終端對(duì)四個(gè)車輪進(jìn)行檢測(cè)，并實(shí)時(shí)顯示于駕駛室，同時(shí)監(jiān)控終端通過(guò)GPRS與遠(yuǎn)程管理部門中監(jiān)控服務(wù)器雙向通信，進(jìn)行進(jìn)一步的安全監(jiān)控分析，同時(shí)將分析結(jié)果反饋回駕駛室，以實(shí)現(xiàn)車輛安全的實(shí)施監(jiān)控，同時(shí)管理人員或車主可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查詢車輛運(yùn)行安全數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的整體的人機(jī)協(xié)同監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。其中自供能發(fā)射端模塊和車輪智能傳感接收端模塊是系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集和接收現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控策略的前端設(shè)備，是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控層最關(guān)鍵的部分。自供能發(fā)射端模塊可以通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)通信，且自供能發(fā)射端模塊和車輪智能傳感接收端模塊之間以IEEE1451. 7的無(wú)線通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
上述車輪智能傳感接收端模塊2安裝于各個(gè)車輪1的輪轂赤道表面上，自供能發(fā)射端模塊安裝于各個(gè)車輪的擋泥板后面，與車輪保持一定距離(如圖3所示)，其自供能發(fā)射端模塊的電源可由機(jī)動(dòng)車本身取得。如圖4所示，為車輪智能傳感接收端模塊的電路系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電感線圈2a、 電源處理系統(tǒng)沘、智能傳感器2c、PIC處理器2d、RFID標(biāo)簽2e及超級(jí)電容2f ；所述電感線圈用于接收電能、電源處理系統(tǒng)用于調(diào)整所得電源的電壓參數(shù)；智能傳感器、PIC處理器處理智能傳感器所得數(shù)據(jù)；RFID標(biāo)簽用于傳輸數(shù)據(jù)；超級(jí)電容，用于儲(chǔ)能與供電。其上述車輪智能傳感接收端電路系統(tǒng)的工作原理為電感線圈通過(guò)電感耦合的方式從自供能發(fā)射端模塊接收電能并通過(guò)電源處理系統(tǒng)將電感電源整流、濾波、穩(wěn)壓以及變壓等得到穩(wěn)定持續(xù)的5V直流電源為車輪智能傳感接收端電路(包括超級(jí)電容、傳感器、PIC 處理器、RFID標(biāo)簽)提供電源。智能傳感器可檢測(cè)機(jī)動(dòng)車車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，所述車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括有姿態(tài)參數(shù)、動(dòng)載荷參數(shù)、制動(dòng)性能參數(shù)等，模擬或數(shù)字傳感器按照IEEE1451. 4標(biāo)準(zhǔn)與PIC處理器連接，將數(shù)據(jù)傳遞到PIC處理器中處理，接著PIC處理器將數(shù)據(jù)傳遞到RFID標(biāo)簽，用以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶怨┠馨l(fā)射端模塊中，同時(shí)超級(jí)電容從經(jīng)電源處理系統(tǒng)整理后的電源中儲(chǔ)存電能達(dá)到2. 7V，并因故障或者自供能發(fā)射端斷電無(wú)法給車輪智能傳感接收端傳輸電能，而車輪智能傳感接收端還需要傳輸檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，超級(jí)電容開始釋放電能，為電路暫時(shí)提供電源。超級(jí)電容同時(shí)會(huì)將自身的電壓數(shù)據(jù)傳遞到PIC處理器中，用以和智能傳感器數(shù)據(jù)一同發(fā)送到自供能發(fā)射端，讓自供能發(fā)射端分析是否給超級(jí)電容繼續(xù)充電。車輪智能傳感接收端的RFID標(biāo)簽天線與自供能發(fā)射端的閱讀器之間通過(guò) IEEE1451.7標(biāo)準(zhǔn)傳輸數(shù)據(jù)。如圖5所示，展示了基于RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)中輪載式傳感方法流程，該流程包括以下步驟步驟101整合處理信息源；由自供能發(fā)射端模塊將從車載直流電源通過(guò)變壓，振蕩電路調(diào)整為適當(dāng)?shù)碾妷汉皖l率，為無(wú)線供電做準(zhǔn)備。步驟102實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電；通過(guò)發(fā)射端的電感線圈與接收端的電感線圈進(jìn)行電感匹配耦合，實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電， 為車輪智能傳感接收端提供電源。步驟103感知車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；智能傳感單元感知車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)(如姿態(tài)、動(dòng)載荷、制動(dòng)性能等)，車輪三維加速度包括切向加速度、側(cè)向加速度和向心加速度。步驟104整理進(jìn)行數(shù)據(jù)融合；從智能傳感器以及儲(chǔ)能電容收集安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和電容電量并整理進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。步驟105將信息反饋；通過(guò)RFID天線將安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和電容電量等信息經(jīng)過(guò)抗干擾后發(fā)射到自供能發(fā)射端，并通過(guò)自供能發(fā)射端的閱讀器讀取其中數(shù)據(jù)，并將讀取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行反饋。步驟106對(duì)反饋信息進(jìn)行預(yù)處理；利用處理器拆分車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和超級(jí)電容中電容電量數(shù)據(jù)信息，并分析判斷電容電量是否為車輪智能傳感接收端模塊供電，以防止過(guò)度充電及電量過(guò)低。步驟107反應(yīng)實(shí)時(shí)狀況；通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)與車內(nèi)監(jiān)控終端模塊連接，傳輸拆分后的車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)到車內(nèi)監(jiān)控終端模塊，并在車內(nèi)監(jiān)控終端模塊中分析判斷車輪的安全系數(shù)，反應(yīng)實(shí)時(shí)狀況。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)輪載式傳感系統(tǒng)，包括車內(nèi)監(jiān)控終端模塊，通過(guò)GPRS與遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器雙向通信，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括自供能發(fā)射端模塊和車輪智能傳感接收端模塊，其中車輪智能傳感接收端模塊，用于接收激活標(biāo)簽功率信號(hào)、采集車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和電容電量數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)無(wú)線反饋到自供能發(fā)射端模塊；自供能發(fā)射端模塊，通過(guò)電感線圈和車輪智能傳感接收端模塊電感線圈進(jìn)行電感匹配耦合，實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電，并可讀取和分析判斷車輪智能傳感接收端模塊傳送來(lái)的相關(guān)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)輪載式傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述車輪智能傳感接收端模塊與所述自供能發(fā)射端模塊之間通過(guò)電感耦合供電及RFID無(wú)線射頻識(shí)別方式實(shí)現(xiàn)通信；所述自供能發(fā)射端模塊與車內(nèi)監(jiān)控終端模塊之間通過(guò)Zigbee無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙向通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)輪載式傳感系統(tǒng)，其特征在于， 所述自供能發(fā)射端模塊設(shè)置在車輪擋泥板的后面，所述車輪智能傳感接收模塊設(shè)置在車輪上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)輪載式傳感系統(tǒng)，其特征在于， 車輪智能傳感接收端模塊中接收端的電路系統(tǒng)包括電感線圈、電源處理系統(tǒng)、智能傳感器、 PIC處理器、RFID標(biāo)簽及超級(jí)電容；所述電感線圈，用于接收電能； 電源處理系統(tǒng)，用于調(diào)整所得電源的電壓參數(shù)； PIC處理器，用于處理智能傳感器所得數(shù)據(jù)； RFID標(biāo)簽，用于傳輸數(shù)據(jù)； 超級(jí)電容，用于儲(chǔ)能與供電。
5.基于RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)輪載式傳感方法，其特征在于，所述方法包括 整合處理信息源；將車輪智能傳感接收端模塊和自供能發(fā)射端模塊的電感線圈進(jìn)行電感匹配耦合，實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電；通過(guò)智能傳感單元感知車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)； 收集車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和超級(jí)電容中電容電量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)融合； 讀取車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和超級(jí)電容中電容電量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行信息反饋； 對(duì)反饋信息進(jìn)行預(yù)處理，拆分車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和超級(jí)電容中電容電量數(shù)據(jù)信息，并分析判斷電容電量是否為車輪智能傳感接收端模塊供電；通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)與車內(nèi)監(jiān)控終端模塊連接，傳輸拆分后的車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)到車內(nèi)監(jiān)控終端模塊，并在車內(nèi)監(jiān)控終端模塊中分析判斷車輪的安全系數(shù)，反應(yīng)實(shí)時(shí)狀況。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)輪載式傳感方法，其特征在于，所述自供能發(fā)射端模塊通過(guò)變壓、震蕩后得到的頻率實(shí)現(xiàn)電感耦合；所述車輪智能傳感接收端模塊采用整流、濾波、穩(wěn)壓電路后，給標(biāo)簽電路和傳感器在線供電，并利用超級(jí)電容將電能儲(chǔ)存。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于RFID自供能的車聯(lián)網(wǎng)輪載式傳感系統(tǒng)及方法，包括車內(nèi)監(jiān)控終端模塊；車輪智能傳感接收端模塊，用于接收激活標(biāo)簽功率信號(hào)、采集車輪的安全相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和電容電量數(shù)據(jù)信息，并將接收到的數(shù)據(jù)無(wú)線反饋到自供能發(fā)射端模塊；自供能發(fā)射端模塊通過(guò)電感線圈和車輪智能傳感接收端模塊電感線圈進(jìn)行電感匹配耦合，實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電，并可讀取和分析判斷車輪智能傳感接收端模塊傳送來(lái)的數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，自供能發(fā)射端模塊通過(guò)Zigbee方式向駕駛室的監(jiān)控終端傳輸檢測(cè)數(shù)據(jù)，最終基于GPRS實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)總體監(jiān)控模式。本發(fā)明完善了輪載式實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行參數(shù)方式，使車聯(lián)網(wǎng)底層檢測(cè)技術(shù)得到進(jìn)一步提高。
文檔編號(hào)B60C23/00GK102407742SQ201110290958
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者劉桂雄, 吳斯棟, 梁德杰, 洪曉斌, 黃維沛 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)