一种基于物联网通信的新能源汽车胎压监测系统及监测方法

技术领域

本发明公开了一种基于物联网通信的新能源汽车胎压监测系统及监测方法，属于新能源汽车胎压监测领域。

背景技术

如今公路交通四通八达，汽车轮胎问题造成的交通事故频频在发，这些事故很多都是由于胎压异常而引起的；研究、分析和设计汽车胎压监测系统，对现代汽车行驶时的经济性、安全性和稳定性具有深远而又非常重要的现实意义；众所周知爆胎、超速、疲劳是高速公路事故的三大杀手；爆胎成为行车安全首要因素；轮胎故障是所有驾驶员最为担心最难预防的；怎样监测轮胎的压力预防爆胎，成为安全驾驶的需要解决的问题。

现有技术中的新能源汽车胎压监测系统，由于汽车有着前轮驱动和后轮驱动，所以对汽车的胎压的工作要求也不一样，同时在工作时，由于采集的数据不同恶的原因，会出现数据混乱，从而导致出现误触发的现象，同时接收的信号出现衰减，从而导致胎压显示不正确。

发明内容

发明目的：提供一种基于物联网通信的新能源汽车胎压监测系统及监测方法，以解决上述问题。

技术方案：一种基于物联网通信的新能源汽车胎压监测系统，包括：

控制单元，进行采集胎压数据信号的转换，处理、以及进行胎压数据的检测和比较，从而进行触发控制指令；

数据收发单元，进行发送胎压数据采集指令和接收采集数据，并进行传输至控制单元进行处理；

数据存储单元，进行存储轮胎标准温度和胎压数据门阈值的比较数据，从而方便驾驶证进行日后观察；

数据采集单元，进行汽车胎压的数据采集；

胎压显示单元，通过显示屏进行显示此时汽车胎压的大小。

在一个实施例中，所述数据收发单元包括：发送模块和接收滤波模块；

其中，所述发送模块包括：电容C5、电感L3、电容C4、电容C3、电感L1、电感L2、电容C1、电容C3、晶振管X1、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、发送器U1、发送接口J1；

所述发送器U1的1号引脚与所述电感L1的一端连接，所述发送器U1的2号引脚与所述电感L2的一端连接，所述电容C3的一端同时与所述电感L1的另一端和所述电感L2的另一端连接，所述电容C3的另一端同时与所述电容C4的一端和所述电感L1的一端连接，所述电容C4的另一端接地，所述电容C5的一端与所述电感L3的另一端连接且输入发送信号，所述电容C5的另一端接地，所述发送器U1的20号引脚与所述电容C1的一端连接，所述发送器U1的10号引脚与所述晶振管X1的2号引脚连接，所述晶振管X1的1号引脚同时与所述电容C1的另一端和所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端接地，所述发送器U1的8号引脚、5号引脚、3号引脚与所述电容C6的一端连接且接地，所述发送器U1的11号引脚、18号引脚与所述电容C6的一端连接，所述发送器U1的6号引脚同时与所述电容C7的一端和所述电容C8的一端连接且输入电压，所述电容C7的另一端和所述电容C8的另一端连接且接地，所述发送器U1的7号引脚与所述发送接口J1的1号引脚，所述发送器U1的9号引脚与所述发送接口J1的4号引脚连接，所述发送接口J1的3号引脚接地，所述发送器U1的16号引脚同时与所述电容C9的一端、所述发送接口J1的2号引脚和所述电容C10的一端连接且输入电压，所述电容C9的另一端和所述电容C10的另一端连接且接地，所述发送器U1的12号引脚、13号引脚、14号引脚、15号引脚、17号引脚连接且接地。

在一个实施例中，所述接收滤波模块包括：接收电路和滤波电路；

其中，所述接收电路包括：接收接口J2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电感L4、电感L5、电容C13、电容C14、电阻R4、电阻R5、电感L6、电容C15、电容C16、电阻R6、稳压器U3、电阻R7、电阻R8、电容R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C17、电容C18、电容C11、电容C12、晶振管X2、接收器U2；

所述接收器U2的7号引脚同时与所述电阻R1的一端和所述电阻R2的一端连接且输入电压，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的另一端连接且接地，所述接收器U2的12号引脚与所述电容C11的一端连接，所述接收器U2的14号引脚与所述电容C12的一端连接，所述晶振管X2的1号引脚与所述电容C11的另一端连接，所述晶振管X2的2号引脚与所述电容C12的另一端连接，所述接收器U2的8号引脚与所述电感L4的一端连接，所述电感L4的另一端与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述接收接口J2的2号引脚连接，所述接收接口J2的3号引脚输入工作电压，所述接收接口J2的1号引脚接地，所述接收器U2的6号引脚与所述电感L5的一端连接，所述接收器U2的5号引脚与所述电感L5的另一端连接且接地，所述接收器U2的20号引脚同时与所述电阻R4的一端、所述电感L6的一端和所述电容C13的一端连接，所述接收器U2的21号引脚与所述电阻R4的另一端连接，所述接收器U2的26号引脚输入电压，所述接收器U2的22号引脚与所述电容C14的一端连接，所述电容C14的另一端同时与所述电阻R5的一端、所述电感L6的另一端和所述电容C13的另一端连接且输入电压，所述电阻R5的另一端接地，所述接收器U2的19号引脚接地，所述接收器U2的24号引脚同时与所述电容C15的一端和所述电容C16的一端连接且输入信号，所述电容C15的另一端与所述电容C16的另一端连接且接地，所述接收器U2的25号引脚与所述稳压器U3的3号引脚连接，所述稳压器U3的1号引脚接地，所述接收器U2的15号引脚与所述电阻R6的一端连接且接地，所述接收器U2的16号引脚、17号引脚与所述电阻R6的另一端连接且输入电压，所述接收器U2的13号引脚与所述电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端接地，所述接收器U2的18号引脚接地，所述接收器U2的23号引脚与所述稳压器U3的2/4号引脚连接，所述接收器U2的27号引脚与所述电阻R11的一端连接，所述电阻R11的另一端接地，所述接收器U2额28号引脚同时与所述电容C18的一端、所述电阻R10的一端和所述电阻R9的一端连接，所述接收器U2的1号引脚同时与所述电阻R12的一端和所述电阻R10的另一端连接，所述电阻R12的另一端接地，所述接收器U2的3号引脚与所述电阻R8的一端连接，所述接收器U2的9号引脚同时与所述电阻R8的另一端、所述电阻R9的另一端和所述电容C17的一端连接，所述接收器U2的4号引脚与所述电容C18的另一端连接，所述接收器U2的2号引脚输入电压。

在一个实施例中，所述滤波电路包括：电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R13、放大器UA4、放大器U5A、放大器U6A、放大器U7A、电阻R15、可调电阻RV1、电阻R14、可调电阻RV2、电容C19、电阻R20、电阻R21、电阻R22；

所述电阻R16的一端与所述电容C17的另一端连接，所述放大器U4A的3号引脚同时与所述电阻R16的另一端和所述电阻R15的一端连接，所述放大器U4A的2号引脚同时与所述电阻R17的一端和所述电阻R18的一端连接，所述放大器U4A的1号引脚同时与所述可调电阻RV1的一端、所述电阻R17的另一端和所述电阻R19的一端连接，所述可调电阻RV1的控制端、另一端与所述电阻R13的一端连接，所述放大器U5A的2号引脚、1号引脚同时与所述电阻R13的另一端、所述可调电阻RV1的一端和所述电阻R15的另一端连接，所述可调电阻RV1的控制端、另一端与所述电阻R14的一端连接，所述放大器U5A的3号引脚输入电压，所述放大器U6A的3号引脚输入电压，所述放大器U6A的2号引脚同时与所述电阻R14的另一端和所述电容C19的一端连接，所述放大器U6A的1号引脚同时与所述电容C19的另一端、所述电阻R18的另一端和所述电阻R20的一端连接，所述放大器U7A的2号引脚同时与所述电阻R20的另一端、所述电阻R21的一端和所述电阻R19的一端连接，所述放大器U7A的3号引脚与所述电阻R22的一端连接，所述电阻R22的另一端输入电压，所述放大器U7A的1号引脚与所述电阻R21的另一端连接且输出信号。

在一个实施例中，所述发送器U1的型号为MPXY8310。

在一个实施例中，所述接收器U2的型号为MAX1473。

一种基于物联网通信的新能源汽车胎压监测系统的监测方法，当新能源汽车在行驶时，需要对四个轮胎进行胎压监测，通过进行轮胎内部此时的轮胎共振频率检测，根据胎压与轮胎共振频率的对应关系，识别轮胎共振频率的变化进而监控胎压变化情况，当轮胎欠压达到一定程度给出警报，具体步骤如下：

步骤1、首先应初始化系统，对四个轮胎进行设置压力、温度的门阈值、以及轮胎内部的感应模块进行启动；

步骤12、其次控制单元进行发送命令给远程感应模块，唤醒远程感应模块的接收器；远程感应模块收到命令激活后，内部的传感器首先采集数据，且将采集数据传递给处理单元进行处理；

根据步骤12进行提取采集数据信号中轮胎的共振频率和压力大小检测，从而进行判定胎压大小，可以得到；

步骤13、首先对与前轮与后轮的工作形式的不同，前轮与后轮的胎压阈值也不一样，从而设定分别设置前轮与后轮的轮胎共振频率阈值，从而确认轮胎处于正常胎压状态下的轮胎共振频率，为前轮与后轮的轮胎欠压监控提供频率参照值；

步骤14、判断轮胎频率是否达到稳定状态；

步骤15、首先进行轮胎共振频率标定的触发条件，即满足基于频域特征筛选的有效数据组数是否大于10组；如果满足标定条件，认为轮胎共振频率达到稳定值，可以进行标定；反之，则不可以；

步骤2、进行轮胎压力大小检测，根据标志量指数、共振频率指数和欠压报警门限之间分别进行胎压监控、胎压监控切换与轮胎欠压报警的触发；

步骤21、设定标志量初始值和共振频率初始值置为0；

当标志量指数为0时，系统会触发胎压监控；

当标志量指数大于0时，并且共振频率指数大于轮胎欠压报警门限指数时，系统触发轮胎欠压报警，发出轮胎欠压报警信号；

当标志量指数为1时，并且共振频率指数小于轮胎欠压报警门限指数时，系统触发胎压监控切换；

步骤23、进行设置5个共振频率监控值，其中第三共振频率监控值为标定的轮胎共振频率的基准频率；

步骤24、将5个共振频率监控值范围划分为6个频域区间，根据提取的轮胎共振频率指数判断此时所在的频域区间，共振频率指数就会累加一次所在频域区间的区间代表值；同时根据5个共振频率监控值范围和6个频域区间分为三个阶段，第一阶段为胎压监控触发，第二阶段为胎压监控切换触发，第三阶段为轮胎欠压报警触发；从而进行判断步骤15中的轮胎共振频率标定的触发条件。

在一个实施例中，当胎压监控触发过程中对应的轮胎共振频率已经低于基准频率，但并没有启动胎压监控主程序，而是当提取的轮胎共振频率开始出现低于频域边界值的情况时，才开始启动胎压监测主程序，其目的在于防止过于频繁地启动胎压监测主程序，提高算法的稳定性。

在一个实施例中，在汽车行驶过程中，由于未知的不稳定因素存在，可能出现胎压监控异常触发的现象，从而误触发胎压监测主程序，但此时胎压处于正常水平，从而进行压力大小检测过程示意图中胎压监控异常触发现象的修正过程；当提取的轮胎共振频率保持在较高水平，但共振频率指数不断减小，从而系统会直接触发轮胎欠压报警；同时当没有出现胎压异常触发的现象，而是满足触发逻辑，没有经过切换逻辑，从容系统直接计入轮胎欠压报警逻辑。

在一个实施例中，当胎压数据进行完成共振频率和压力大小检测时，接收显示模块在收到数据以后，控制单元进行处理数据；通过与轮胎标准温度和胎压数据门阈值的比较，判断是否产生告警，并把处理结果存储进行存储，以供及时查询；最后将结果显示在汽车内部的液晶显示屏上，以供驾驶员观测；同时系统每3秒钟激活一次远程感应模块采集数据；每30秒远程感应模块向接收显示模块传送一次数据。，

有益效果：本发明通过对在进行行驶中的汽车的轮胎进行实时的监测，同时对轮胎进行压力大小的检测，通过对汽车的前轮与后轮的工作形式的不同，前轮与后轮的胎压阈值也不一样，从而设定分别设置前轮与后轮的轮胎共振频率阈值，从而确认轮胎处于正常胎压状态下的轮胎共振频率，为前轮与后轮的轮胎欠压监控提供频率参照值，通过判定标志量指数所处于的阶段，进行触发不同的监控工作，从而可以有效的保证监控的工作的准确性，且当出现胎压监控异常触发的现象，从而误触发胎压监测主程序，系统会自行进行修正。

附图说明

图1是本发明的工作流程图。

图2是本发明的数据收发单元示意图。

图3是本发明的发送模块电路图。

图4是本发明的接收滤波模块电路图。

图5是本发明的轮胎压力大小检测区间图。

具体实施方式

如图1所示，在该实施例中，一种基于物联网通信的新能源汽车胎压监测系统及监测方法，包括：控制单元、数据收发单元、数据存储单元、数据采集单元、胎压显示单元。

在进一步的实施例中，数据收发单元包括：发送模块和接收滤波模块；其中，所述发送模块包括：电容C5、电感L3、电容C4、电容C3、电感L1、电感L2、电容C1、电容C3、晶振管X1、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、发送器U1、发送接口J1。

在更进一步的实施例中，所述发送器U1的1号引脚与所述电感L1的一端连接，所述发送器U1的2号引脚与所述电感L2的一端连接，所述电容C3的一端同时与所述电感L1的另一端和所述电感L2的另一端连接，所述电容C3的另一端同时与所述电容C4的一端和所述电感L1的一端连接，所述电容C4的另一端接地，所述电容C5的一端与所述电感L3的另一端连接且输入发送信号，所述电容C5的另一端接地，所述发送器U1的20号引脚与所述电容C1的一端连接，所述发送器U1的10号引脚与所述晶振管X1的2号引脚连接，所述晶振管X1的1号引脚同时与所述电容C1的另一端和所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端接地，所述发送器U1的8号引脚、5号引脚、3号引脚与所述电容C6的一端连接且接地，所述发送器U1的11号引脚、18号引脚与所述电容C6的一端连接，所述发送器U1的6号引脚同时与所述电容C7的一端和所述电容C8的一端连接且输入电压，所述电容C7的另一端和所述电容C8的另一端连接且接地，所述发送器U1的7号引脚与所述发送接口J1的1号引脚，所述发送器U1的9号引脚与所述发送接口J1的4号引脚连接，所述发送接口J1的3号引脚接地，所述发送器U1的16号引脚同时与所述电容C9的一端、所述发送接口J1的2号引脚和所述电容C10的一端连接且输入电压，所述电容C9的另一端和所述电容C10的另一端连接且接地，所述发送器U1的12号引脚、13号引脚、14号引脚、15号引脚、17号引脚连接且接地。

在进一步的实施例中，接收滤波模块包括：接收电路和滤波电路；其中，所述接收电路包括：接收接口J2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电感L4、电感L5、电容C13、电容C14、电阻R4、电阻R5、电感L6、电容C15、电容C16、电阻R6、稳压器U3、电阻R7、电阻R8、电容R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C17、电容C18、电容C11、电容C12、晶振管X2、接收器U2。

在更进一步的实施例中，所述接收器U2的7号引脚同时与所述电阻R1的一端和所述电阻R2的一端连接且输入电压，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的另一端连接且接地，所述接收器U2的12号引脚与所述电容C11的一端连接，所述接收器U2的14号引脚与所述电容C12的一端连接，所述晶振管X2的1号引脚与所述电容C11的另一端连接，所述晶振管X2的2号引脚与所述电容C12的另一端连接，所述接收器U2的8号引脚与所述电感L4的一端连接，所述电感L4的另一端与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述接收接口J2的2号引脚连接，所述接收接口J2的3号引脚输入工作电压，所述接收接口J2的1号引脚接地，所述接收器U2的6号引脚与所述电感L5的一端连接，所述接收器U2的5号引脚与所述电感L5的另一端连接且接地，所述接收器U2的20号引脚同时与所述电阻R4的一端、所述电感L6的一端和所述电容C13的一端连接，所述接收器U2的21号引脚与所述电阻R4的另一端连接，所述接收器U2的26号引脚输入电压，所述接收器U2的22号引脚与所述电容C14的一端连接，所述电容C14的另一端同时与所述电阻R5的一端、所述电感L6的另一端和所述电容C13的另一端连接且输入电压，所述电阻R5的另一端接地，所述接收器U2的19号引脚接地，所述接收器U2的24号引脚同时与所述电容C15的一端和所述电容C16的一端连接且输入信号，所述电容C15的另一端与所述电容C16的另一端连接且接地，所述接收器U2的25号引脚与所述稳压器U3的3号引脚连接，所述稳压器U3的1号引脚接地，所述接收器U2的15号引脚与所述电阻R6的一端连接且接地，所述接收器U2的16号引脚、17号引脚与所述电阻R6的另一端连接且输入电压，所述接收器U2的13号引脚与所述电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端接地，所述接收器U2的18号引脚接地，所述接收器U2的23号引脚与所述稳压器U3的2/4号引脚连接，所述接收器U2的27号引脚与所述电阻R11的一端连接，所述电阻R11的另一端接地，所述接收器U2额28号引脚同时与所述电容C18的一端、所述电阻R10的一端和所述电阻R9的一端连接，所述接收器U2的1号引脚同时与所述电阻R12的一端和所述电阻R10的另一端连接，所述电阻R12的另一端接地，所述接收器U2的3号引脚与所述电阻R8的一端连接，所述接收器U2的9号引脚同时与所述电阻R8的另一端、所述电阻R9的另一端和所述电容C17的一端连接，所述接收器U2的4号引脚与所述电容C18的另一端连接，所述接收器U2的2号引脚输入电压。

在进一步的实施例中，滤波电路包括：电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R13、放大器UA4、放大器U5A、放大器U6A、放大器U7A、电阻R15、可调电阻RV1、电阻R14、可调电阻RV2、电容C19、电阻R20、电阻R21、电阻R22。

在更进一步的实施例中，所述电阻R16的一端与所述电容C17的另一端连接，所述放大器U4A的3号引脚同时与所述电阻R16的另一端和所述电阻R15的一端连接，所述放大器U4A的2号引脚同时与所述电阻R17的一端和所述电阻R18的一端连接，所述放大器U4A的1号引脚同时与所述可调电阻RV1的一端、所述电阻R17的另一端和所述电阻R19的一端连接，所述可调电阻RV1的控制端、另一端与所述电阻R13的一端连接，所述放大器U5A的2号引脚、1号引脚同时与所述电阻R13的另一端、所述可调电阻RV1的一端和所述电阻R15的另一端连接，所述可调电阻RV1的控制端、另一端与所述电阻R14的一端连接，所述放大器U5A的3号引脚输入电压，所述放大器U6A的3号引脚输入电压，所述放大器U6A的2号引脚同时与所述电阻R14的另一端和所述电容C19的一端连接，所述放大器U6A的1号引脚同时与所述电容C19的另一端、所述电阻R18的另一端和所述电阻R20的一端连接，所述放大器U7A的2号引脚同时与所述电阻R20的另一端、所述电阻R21的一端和所述电阻R19的一端连接，所述放大器U7A的3号引脚与所述电阻R22的一端连接，所述电阻R22的另一端输入电压，所述放大器U7A的1号引脚与所述电阻R21的另一端连接且输出信号。

工作原理：当需要进行胎压监测时，控制单元进行输出检测信号，同时数据收发单元中的发送器进行接收器，并且进行检测型号转换成射频信号进行输出，通过发送接口J1进行与发射器进行连接从而向各个轮胎进行发送检测信号，同时此时数据采集模块进行接收信号，并且进行采集数据发送至数据收发单元中的接收滤波模块，通过接收器进行接收信号，且进行信号转换，同时滤波电路进行信号的滤波，从而过滤信号中的杂波，从而可以进行稳定输出信号，此时信号进行返回发送至控制单元，通过与轮胎标准温度和胎压数据门阈值的比较，判断是否产生告警，并把处理结果存储进行存储，以供及时查询；最后将结果显示在汽车内部的液晶显示屏上，以供驾驶员观测；同时系统每3秒钟激活一次远程感应模块采集数据；每30秒远程感应模块向接收显示模块传送一次数据。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。