本发明专利技术公开了一种基于云端技术的电动轮椅安全行驶监控系统及其监控方法，主要包括电动轮椅端、移动端、云端以及安全行驶控制策略。利用移动端设备将轮椅端传感数据和天气预报数据上传到云端进行分析和决策，从而获得电动轮椅端关键硬件如电机、电池和刹车的监控信息和控制器如刹车控制器和电机驱动器的安全控制指令。利用云端建立电动轮椅采样数据和天气预报数据的数据预处理、特征提取和模型选择，通过移动端实现，可不需额外增加硬件基础上，结合云端技术，对电动轮椅电机、刹车和电池等关键部件进行实时安全行驶监控和预警，并给出刹车控制器和电机控制器的安全控制指令，增加残障和老年人等行动不便群体户外出行安全性。残障和老年人等行动不便群体户外出行安全性。残障和老年人等行动不便群体户外出行安全性。
【技术实现步骤摘要】
基于云端技术的电动轮椅安全行驶监控系统及其监控方法
[0001]本专利技术涉及一种电动轮椅，尤其是涉及一种使用于电动轮椅上的基于云端技术的电动轮椅安全行驶监控系统及其监控方法。
技术介绍
[0002]目前，全球需要借助轮椅出行的人数估计超过6500万，并且还在以每年5.9%的速度增长。这类电动轮椅需求群体因行动不便或认知机能衰退等各因素导致社会参与度与生活质量降低，借助电动轮椅能够在很大程度上提高了他们行动自由度。专利技术专利（公开号为CN 107684493）公开了一种用于轮椅的云模拟智能避障系统，主要通过云处理器对三维实景进行处理，以实现轮椅的有效避障；专利技术专利（公开号为CN 105455979）和专利技术专利（CN 105342767）公开的基于云端平台的智能轮椅主要用于训练和锻炼老年人及残障人士，并不涉及安全行驶方面；专利技术专利（公开号为CN 108056865）公开一种基于云平台的多模态轮椅脑控制系统及方法。专利技术专利（CN 115047801）主要通过云服务平台实现轮椅集群的远程感知与控制。上述现有公开技术所涉及基于云技术的智能电动轮椅均会安装激光雷达、高算力芯片、摄像头等额外硬件，然而这些现有技术电动轮椅存在着对电动轮椅安全行驶监控及预判预控机制不够完善，若需增强电动轮椅安全行驶监控及预判预控机制，又需增配更多安全配置，而这由此也会进一步提高电动轮椅整体价格问题，而这对于很多超过残疾人、老年人等弱势需求群体来说则极有可能是会超出他们的购买能力范围，由此造成智能化电动轮椅的实际使用率极低或市场前景难以得到有效拓展。因而如何充分利用现有电动轮椅的硬件设备，提高电动轮椅的智能化水平，提高电动轮椅户外行驶的安全性是亟需解决的关键问题。
技术实现思路
[0003]本专利技术为解决现有技术上述缺陷现状而提供的一种可以不需要额外增加硬件基础上，结合云端技术，对电动轮椅的电机、刹车和电池等关键部件进行实时监控，并给出刹车控制器和电机控制器的安全控制指令，增加残障人士和老年人等行动不便群体户外出行安全性的基于云端技术的电动轮椅安全行驶监控系统及其监控方法。
[0004]本专利技术为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种基于云端技术的电动轮椅安全行驶监控系统，其特征在于：包括电动轮椅端、移动端和云端，所述电动轮椅端主要包括刹车、电机和电池；移动端主要包括智能手机、平板电脑和智能手表智能移动设备；移动端分别与电动轮椅端和云端通讯连接，所述云端主要包括知识库、模型库和数据库；所述电动轮椅端的刹车、电机和电池通过轮椅端传感系统获得反馈信号数据，所述移动端用于将轮椅传感系统数据和天气预报数据上传到云端，并用于从云端下载监控信息以及从云端安全行驶控制策略下载轮椅安全控制指令；所述云端主要的作用是将上传的数据分析模块进行数据预处理、特征提取和模型选择，然后结合知识库、模型库和数据库，通过云端安全监控模块对电动轮椅安全行驶进行监控。利用云端建立电动轮椅采样数据和天气预报数
据的数据预处理、特征提取和模型选择，通过移动端实现，可以不需要额外增加硬件基础上，结合云端技术，对电动轮椅的电机、刹车和电池等关键部件进行实时安全行驶监控和预警，并给出刹车控制器和电机控制器的安全控制指令，增加残障人士和老年人等行动不便群体户外出行安全性。
[0005]优选的，所述的轮椅端传感系统主要包括旋转编码器、电量传感器、电压传感器、倾角传感器；所述的移动端和电动轮椅端的通讯连接包括蓝牙或WIFI连接，移动端和云端的通讯连接采用无线网连接。提高轮椅端的相关行驶安全传感检测有效性，并传输至云端，实现云端分析处理后的安全监控预警及控制指令及时反馈控制处理有效性。
[0006]优选的，所述的电动轮椅端通过轮椅端控制器进行控制，电动轮椅端主要包括刹车控制器和电机驱动器。利用云端反馈安全检测控制电动轮椅刹车和电机安全控制有效性。
[0007]优选的，所述的云端安全监控模块主要包括轮椅速度监控、剩余电量监控、部件寿命预测和安全行驶控制。提高云端对电动轮椅的相关安全监测控制有效性。
[0008]优选的，所述的移动端在app软件监控信息显示界面主要包括连接电动轮椅模块、上传传感数据模块、下载控制指令模块、电池状况显示模块、速度监控显示模块和寿命预警显示模块；所述电池状况显示模块主要包括剩余电量、容量衰减和里程估计；所述轮椅速度监控显示模块主要包括最大速度、启动速度和节能速度；所述寿命预警显示模块主要包括刹车、电池和电机部件的预估剩余寿命。提高移动端APP对电动轮椅的安全监控与显示预警及时有效性。
[0009]优选的，所述的电动轮椅端运行的采样周期可设定为1min~2min。提高采样数据准确可靠有效性。
[0010]本专利技术申请的另一个专利技术目的在于提供一种基于云端技术的电动轮椅安全行驶监控方法，其特征在于：包括如下控制步骤
[0011]A1. 轮椅端传感系统的各传感器采样监测电动轮椅端数据，电动轮椅端将各传感器采样监测得到的数据按设定时间间隔保存在自身的存储设备中；
[0012]A2.移动端设备与电动轮椅端通讯连接后，电动轮椅端存储的轮椅传感器数据和移动端App自动获取的天气预报数据通过移动端的无线网上传至云端服务器中；
[0013]A3.云端对移动端上传的轮椅传感器数据和天气预报数据进行云端数据分析，云端数据分析包括数据预处理、特征提取和模型选择；
[0014]A4.云端结合上述A3步骤提取得到数学模型和天气预报数据进行对电动轮椅端的云端安全监控；云端安全监控主要包括对电动轮椅端的轮椅速度监控、剩余电量监控、部件寿命预测和安全行驶控制；
[0015]A5. 云端安全监控将决策的安全控制指令和监控信息全部显示在移动端的app显示界面上；
[0016]A6. 有电动轮椅需求的弱势群体或弱势群体的监护人利用移动端将云端下发的控制指令实时传输到电动轮椅端控制器中；
[0017]A7. 移动端在将控制指令实时传输到电动轮椅端控制器中的同时，移动端的app显示界面显示与连接电动轮椅、上传传感器数据、下载控制指令、电池状况显示、寿命预警显示和速度监控显示相关的操作与数据；
[0018]A8.在执行上述A1步骤～A7步骤过程中，自动预估行驶路面是否出现异常路面路况，并自动给出最大速度和启动安全速度控制指令，当电动轮椅相关数据超过设定阈值时，自动触发刹车控制器，对电动轮椅进行快速刹车规避驾驶者的误操作。
[0019]云端根据移动端上传的电动轮椅端行驶数学模型和天气预报数据，处理分析反馈下发安全控制指令与安全预警信息显示等至移动端的APP显示界面上，及时安全有效实现对电动轮椅的快速安全刹车，规避可能存在的驾驶者误操作与异常路面状况的安全隐患因素，及时安全预警显示。
[0020]优选的，所述的云端安全监控主要包括轮椅速度监控、剩余电量监控、部件寿命预测和安全行驶控制；轮椅速度监控主要是结合手机反馈的降雨和气温以及电动轮椅的电量，对电动轮椅的最大速度、启动速度和节能速度进行监控。剩余电量监控主要本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于云端技术的电动轮椅安全行驶监控系统，其特征在于：包括电动轮椅端、移动端和云端，所述电动轮椅端主要包括刹车、电机和电池；移动端主要包括智能手机、平板电脑和智能手表的智能移动设备；移动端分别与电动轮椅端和云端通讯连接，所述云端主要包括知识库、模型库和数据库；所述电动轮椅端的刹车、电机和电池通过轮椅端传感系统获得反馈信号数据，所述移动端用于将轮椅传感系统数据和天气预报数据上传到云端，并用于从云端下载监控信息以及从云端安全行驶控制策略下载轮椅安全控制指令；所述云端主要的作用是将上传的数据分析模块进行数据预处理、特征提取和模型选择，然后结合知识库、模型库和数据库，通过云端安全监控模块对电动轮椅安全行驶进行监控与预警。2.按照权利要求1所述的基于云端技术的电动轮椅安全行驶监控系统，其特征在于：所述的轮椅端传感系统主要包括旋转编码器、电量传感器、电压传感器、倾角传感器；所述的移动端和电动轮椅端的通讯连接包括蓝牙或WIFI连接，移动端和云端的通讯连接采用无线网连接。3.按照权利要求1所述的基于云端技术的电动轮椅安全行驶监控系统，其特征在于：所述的电动轮椅端通过轮椅端控制器进行控制，电动轮椅端主要包括刹车控制器和电机驱动器。4.按照权利要求1所述的基于云端技术的电动轮椅安全行驶监控系统，其特征在于：所述的云端安全监控模块主要包括轮椅速度监控、剩余电量监控、部件寿命预测和安全行驶控制。5.按照权利要求1所述的基于云端技术的电动轮椅安全行驶监控系统，其特征在于：所述的移动端在app软件监控信息显示界面主要包括连接电动轮椅模块、上传传感数据模块、下载控制指令模块、电池状况显示模块、速度监控显示模块和寿命预警显示模块；所述电池状况显示模块主要包括剩余电量、容量衰减和里程估计；所述轮椅速度监控显示模块主要包括最大速度、启动速度和节能速度；所述寿命预警显示模块主要包括刹车、电池和电机部件的预估剩余寿命。6.按照权利要求1或2或3所述的基于云端技术的电动轮椅安全行驶监控系统，其特征在于：所述的电动轮椅端运行的采样周期可设定为1min~2min。7.一种基于云端技术的电动轮椅安全行驶监控方法，其特征在于,包括如下控制步骤:A1. 轮椅端传感系统的各传感器采样监测电动轮椅端数据，电动轮椅端将各传感器采样监测得到的数据按设定时间间隔保存在自身的存储设备中；A2.移动端设备与电动轮椅端通讯连接后，电动轮椅端存储的数据和移动端的天气预报数据通过移动端的无线网上传至云端服务器中；A3.云端对移动端上传的轮椅传感器数据和天气预报数据进行云端数据分析，云端数据分析包括数据预处理、特征提取和模型选择；A4.云端结合上述A3步骤提取得到数学模型和天气预报数据进行对电动轮椅端的云端安全监控；云端安全监控主要包括对电动轮椅端的轮椅速度监控、剩余电量监控、部件寿命预测和安全行驶控制；A5. 云端安全监控将决策的...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴开宇，钱鹏飞，杜姗，吴晓峰，吴小康，孙祝兵，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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