基于智能胎压计的汽车载重监测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于智能胎压计的汽车载重监测方法及系统，采集温度传感器传感的轮胎内气体温度数据和压力传感器传感的胎内气压数据，获取轮胎内胎的外圆半径、内胎的内圆半径、轮胎受压时的长轴半径、轮胎受压时的短轴半径，获取轮胎的初始胎压数据和胎内气体温度数据。获取轮胎受压前后内胎的体积变化，根据轮胎加载前后气体温度的变化、克拉伯龙方程以及采集的参数得到汽车轮胎的载重数据。再通过所述汽车载重数据对汽车载重进行监测。本发明专利技术采用自载重测量系统进行称重兼具静态式称重的准确性，和动态式称重的实时性。在保证一定的精度的前提下，通过车载传感器和车辆的一些固定参数进行载重的实时测量，可以随时判断车辆是否超载或偏载。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种汽车载重监测方法及系统，尤其涉及一种基于智能胎压计的汽车载重监测方法及系统。
技术介绍
近年来，我国道路交通运输车辆超限超载现象极为普遍，在某些地区，货运车辆都会有一定程度的超限超载。为了抑制车辆超载现象，国内外都对车辆超载检测技术进行了广泛的研究，按照在检测方式上分类主要有两种方式，一种是静态式称重；一种是动态式称重。静态式称重方法有：基于固定检测站的汽车载重检测等，其原理简单且称重准确。动态称重方法主要有分离式和车载式两大类。分离式称重方法有：ADV法、DV法、V法；车载式称重方法有：通过汽车前后悬挂钢板弹簧产生位移间接测出汽车的载重；在车辆上装置一套液压系统来获取汽车的重量等。静态称重需要汽车停车，容易造成交通拥堵；同时只能在固定地点进行安装和测量，容易被超载车辆绕行，且不具有实时性。分离式称重分离式动态称重系统的局限性表现在不方便携带、操作复杂等。通过钢板弹簧的位移进行测量的方法在理论上比较简单，但在实际应用过程中，由于汽车上新旧板賛的刚性不同而产生较大误差，而且安装应变装置也很复杂。通过在车辆上装置一套液压系统来获取汽车的重量这种方法主要缺点是称重系统结构复杂，调试起来比较困难。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：构建一种基于智能胎压计的汽车载重监测方法及系统，克服现有技术结构复杂、调试困难。本专利技术的技术方案是：构建一种基于智能胎压计的汽车载重监测方法及系统，包括如下步骤：采集参数：采集温度传感器传感的轮胎内气体温度数据和压力传感器传感的胎内气压数据，获取轮胎内胎的外圆半径、内胎的内圆半径、轮胎受压时的长轴半径、轮胎受压时的短轴半径，获取轮胎的初始胎压数据和胎内气体温度数据。具体实施例中，所述胎内气压数据和所述轮胎内气体温度数据通过无线通讯信号传输。获取轮胎载重：根据作用力和反作用力的原理，获取轮胎受压前后内胎的体积变化，根据轮胎加载前后气体温度的变化、克拉伯龙方程以及采集的参数得到汽车轮胎的载重数据。监测：通过汽车轮胎的载重数据得到汽车载重数据，再通过所述汽车载重数据对汽车载重进行监测。本专利技术的进一步技术方案是：所述胎内气压数据和所述轮胎内气体温度数据通过无线通讯信号传输。本专利技术的进一步技术方案是：还包括将汽车载重数据输出。本专利技术的进一步技术方案是：还包括将常用轮胎的轮胎内胎的外圆半径、内胎的内圆半径、轮胎的初始胎压数据和胎内气体温度数据构建常用汽车轮胎数据库。本专利技术的技术方案是：构建一种基于智能胎压计的汽车载重监测系统，包括采集模块、汽车载重测量模块、监测模块，所述采集模块包括温度传感器和压力传感器，将所述温度传感器和所述压力传感器设置在待测轮胎上，所述采集模块采集温度传感器传感的轮胎内气体温度数据和压力传感器传感的胎内气压数据，所述采集模块获取轮胎内胎的外圆半径、内胎的内圆半径、轮胎受压时的长轴半径、轮胎受压时的短轴半径，所述采集模块获取轮胎的初始胎压数据和胎内气体温度数据；根据作用力和反作用力的原理，获取轮胎受压前后内胎的体积变化，所述汽车载重模块根据轮胎加载前后气体温度的变化、克拉伯龙方程以及采集的参数得到轮胎的载重数据；所述监测模块根据通过汽车轮胎的载重数据得到汽车载重数据，再通过所述汽车载重数据对汽车载重进行监测。本专利技术的进一步技术方案是：所述压力传感器为胎压计，还包括无线通讯模块，所述胎压计通过无线通讯模块传输胎压数据。本专利技术的进一步技术方案是：还包括无线通讯模块，所述温度传感器通过所述无线通讯模块传输轮胎内气体温度数据。本专利技术的进一步技术方案是：还包括输出模块，所述输出模块将汽车载重数据和汽车载重监测结果输出。本专利技术的进一步技术方案是：还包括常用汽车轮胎数据库，所述常用汽车轮胎数据库包括常用轮胎的轮胎内胎的外圆半径、内胎的内圆半径、轮胎的初始胎压数据和胎内气体温度数据。本专利技术的技术效果是：构建一种基于智能胎压计的汽车载重监测方法及系统，采集温度传感器传感的轮胎内气体温度数据和压力传感器传感的胎内气压数据，获取轮胎内胎的外圆半径、内胎的内圆半径、轮胎受压时的长轴半径、轮胎受压时的短轴半径，获取轮胎的初始胎压数据和胎内气体温度数据。根据作用力和反作用力的原理，获取轮胎受压前后内胎的体积变化，根据轮胎加载前后气体温度的变化、克拉伯龙方程以及采集的参数得到汽车轮胎的载重数据。通过汽车轮胎的载重数据得到汽车载重数据，再通过所述汽车载重数据对汽车载重进行监测。本专利技术的基于智能胎压计的汽车载重监测方法及系统，本专利技术采用自载重测量系统进行称重兼具静态式称重的准确性，和动态式称重的实时性。在保证一定的精度的前提下，通过车载传感器和车辆的一些固定参数进行载重的实时测量，可以随时判断车辆是否超载或偏载。附图说明图1为本专利技术的流程图。图2为本专利技术轮胎模型图。图3为本专利技术轮胎受压模型图。图4为本专利技术结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，对本专利技术技术方案进一步说明。如图1所示，本专利技术的具体实施方式是：构建一种基于智能胎压计的汽车载重监测方法及系统，包括如下步骤：采集参数：采集温度传感器传感的轮胎内气体温度数据和压力传感器传感的胎内气压数据，获取轮胎内胎的外圆半径、内胎的内圆半径、轮胎受压时的长轴半径、轮胎受压时的短轴半径，获取轮胎的初始胎压数据和胎内气体温度数据。获取轮胎载重：根据作用力和反作用力的原理，获取轮胎受压前后内胎的体积变化，根据轮胎加载前后气体温度的变化、克拉伯龙方程以及采集的参数得到汽车轮胎的载重数据。具体实施过程如下：采集相关参数，包括温度传感器传感的轮胎内气体温度数据、压力传感器传感的胎内气压数据、轮胎内胎的外圆半径、内胎的内圆半径、轮胎受压时的长轴半径、轮胎受压时的短轴半径、轮胎的初始胎压数据和胎内气体温度数据。如图2、图3所示，构建数学模型：首先对单个轮胎建立模型，模型假设条件如下:①轮胎内胎是一个截面为圆形的规则的圆环；②轮胎受压变形均在允许范围内；③轮胎内胎载重后与外胎的接触面为椭圆形。明确模型参数：2a为受压面的长轴长度，单位为m；2b为轮胎的短轴长度，单位为m；R为内胎外圆半径，单位为m；r为内胎内圆半径，单位为m；α为轮胎接地面左右两端与轮胎中心的夹角，单位为度。明确各物理量符号和单位：F为地面对轮胎的撑力，单位为N；P为轮胎内部压强，单位为pa；S为轮胎与地面的接触面积，单位为m2。V0为内胎初始体积，单位为m3；V1为内胎受压前的体积，单位为m3；V2为内胎受压后的体积，单位为m3；T0为初始温度，单位为℃；ΔT为受压前后温度的变化量，单位为℃。根据作用力与反作用力原理得到:F＝PS根据模型可以得到轮胎受压前后内胎的体积变化：其中的sinα用泰勒展开式展开(忽略3次以上的阶数)为:将其代入式可得:由于实际中轮胎受压变形很小，近似有：Rα＝2a整理得：假设加载前后气体温度升高了ΔT，则根据克拉伯龙方程可知：轮胎载重前:P0V0＝nωT0，轮胎载重后:(P0+ΔP)(V0+ΔV)＝nω(T0+ΔT)假设轮胎内胎看作圆环，将圆环展开看作圆柱，其中圆柱底面直径为内外圆半径之差，圆柱的高为以内外圆半径之和1/2为半径的圆周长，以此计算圆环容积，即轮胎内胎容积：受力面面积：S＝πab(6)联立式(5)、式(7)，得出载重量M与胎压的关系为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能胎压计的汽车载重监测方法，其特征在于，包括如下步骤：采集参数：采集温度传感器传感的轮胎内气体温度数据和压力传感器传感的胎内气压数据，获取轮胎内胎的外圆半径、内胎的内圆半径、轮胎受压时的长轴半径、轮胎受压时的短轴半径，获取轮胎的初始胎压数据和胎内气体温度数据；获取轮胎载重：根据作用力和反作用力的原理，获取轮胎受压前后内胎的体积变化，根据轮胎加载前后气体温度的变化、克拉伯龙方程以及采集的参数得到汽车轮胎的载重数据；监测：通过汽车轮胎的载重数据得到汽车载重数据，再通过所述汽车载重数据对汽车载重进行监测。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能胎压计的汽车载重监测方法，其特征在于，包括如下步骤：采集参数：采集温度传感器传感的轮胎内气体温度数据和压力传感器传感的胎内气压数据，获取轮胎内胎的外圆半径、内胎的内圆半径、轮胎受压时的长轴半径、轮胎受压时的短轴半径，获取轮胎的初始胎压数据和胎内气体温度数据；获取轮胎载重：根据作用力和反作用力的原理，获取轮胎受压前后内胎的体积变化，根据轮胎加载前后气体温度的变化、克拉伯龙方程以及采集的参数得到汽车轮胎的载重数据；监测：通过汽车轮胎的载重数据得到汽车载重数据，再通过所述汽车载重数据对汽车载重进行监测。2.根据权利要求1所述于智能胎压计的汽车载重监测方法，其特征在于，所述胎内气压数据和所述轮胎内气体温度数据通过无线通讯信号传输。3.根据权利要求1所述于智能胎压计的汽车载重监测方法，其特征在于，还包括将汽车载重数据输出。4.根据权利要求1所述于智能胎压计的汽车载重监测方法，其特征在于，还包括将常用轮胎的轮胎内胎的外圆半径、内胎的内圆半径、轮胎的初始胎压数据和胎内气体温度数据构建常用汽车轮胎数据库。5.一种基于智能胎压计的汽车载重监测系统，其特征在于，包括采集模块、汽车载重测量模块、监测模块，所述采集模块包括温度传感器和压力传感器，将所述温度传感器和所述压力传感器设置在待测轮胎上，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丹宁，隋晗，况翀，江未来，
申请(专利权)人：深圳市一体数科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44