阅读说明：本技术 一种危化品运输车行驶及安全状态监测预警系统及方法 (System and method for monitoring and early warning of running and safety states of hazardous chemical substance transport vehicle ) 是由 时磊 夏晶晶 陆建 于 2021-07-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种危化品运输车行驶及安全状态监测预警系统,包括采集危化品运输车和前车的行驶信息以及道路信息的车路信息交互模块、采集危化品运输车自身状态信息的安全数据采集模块和根据车路信息交互模块和安全数据采集模块判断运输车是否存在安全风险并发出预警的安全行驶预警模块；本发明还公开一种危化品运输车状态监测预警系统方法,将危化品温度、液位传感器、罐体压力传感器和运输车胎压的测量值和阈值进行比对,判断是否存在高温、泄露、压力异常或胎压异常风险,基于车速、载重和路况等信息判断是否存在碰撞和侧翻风险。本发明能够及时对运输车内部危化品的参数变化以及在行驶中发生的碰撞、侧翻等事故发出预警,提升危化品运输过程中的安全性。(The invention discloses a monitoring and early warning system for running and safety states of a hazardous chemical substance transport vehicle, which comprises a vehicle road information interaction module, a safety data acquisition module and a safety running early warning module, wherein the vehicle road information interaction module is used for acquiring running information and road information of the hazardous chemical substance transport vehicle and a front vehicle; the invention also discloses a system and a method for monitoring and early warning the state of the dangerous chemical transport vehicle, which compare the measured values and the threshold values of the temperature of the dangerous chemical, the liquid level sensor, the tank pressure sensor and the tire pressure of the transport vehicle, judge whether the risk of high temperature, leakage, abnormal pressure or abnormal tire pressure exists, and judge whether the risk of collision and rollover exists based on the information of the vehicle speed, the load, the road condition and the like. The invention can timely send out early warning to the parameter change of the hazardous chemical substance in the transport vehicle and the accidents of collision, rollover and the like during running, thereby improving the safety of the hazardous chemical substance in the transport process.)

一种危化品运输车行驶及安全状态监测预警系统及方法

技术领域

本发明涉及车辆状态监测系统，尤其涉及一种危化品运输车的安全状态监测系统。

背景技术

公路运输是危化品运输的常用手段，通常将危化品装入特种车辆中进行运输，由于危化品本身存在易燃易爆或毒性等风险，且运输过程中难免会发生颠簸和温湿度变化，提升运输的危险性，一旦发生意外，则会造成物资损失或人员伤亡，因此需对运输过程中的状态进行检测，以便及时针对存在的风险进行预警，危化品运输车在直线行驶中容易发生追尾碰撞事故，在弯道处易发生侧翻事故，传统的预警方案针对面比较单一，难以对风险进行全面预测。传统的预警系统只单纯针对车辆行驶工况进行预警，未能考虑危化品自身物理状态的变化，由于其特殊的属性，发生意外后果不堪设想。其次，在车辆行驶中，由于液体晃动的影响，相较于其他车辆危化品运输车更易发生侧翻、追尾事故，传统预警方案并不适用于危化品车辆的预警。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够全面监测危化品运输状态并对风险发出预警的系统和方法。

技术方案：本发明的危化品运输车状态监测预警系统，包括采集危化品运输车和前车的行驶信息以及道路信息的车路信息交互模块、采集危化品运输车自身状态信息的安全数据采集模块和根据车路信息交互模块和安全数据采集模块判断运输车是否存在安全风险并发出预警的安全行驶预警模块，所述安全数据采集模块与安全行驶预警模块通讯连接。

车路信息交互模块包括电源、用于存储传感器测得的温度、轮胎压力、罐体压力的车载单元和用于采集车辆行驶距离及行驶时间的路侧单元，所述车载单元和路侧单元无线通讯连接，路侧单元向车载单元传递道路信息。

安全数据采集模块包括危化品温度传感器、液位传感器、罐体压力传感器、轮胎压力传感器、车速传感器和测距激光雷达。

安全行驶预警模块包括显示屏、蜂鸣器和危险判断中心，所述危险判断中心根据安全数据采集模块采集的信息判断是否存在安全风险并控制显示屏和蜂鸣器发出警报。

本发明还提供一种基于上述系统的危化品运输车状态监测预警方法，包括以下步骤：基于安全数据采集模块采集的信息判断危化品运输车是否存在自身安全风险和行驶安全风险，当存在风险时进行自身安全风险预警或行驶安全风险预警；

所述运输车自身安全风险预警包括危化品高温预警，危化品泄漏预警、危化品容器压力异常预警和运输车各轮胎的胎压预警，所述行驶状态信息预警包括碰撞预警和侧翻预警；

运输车自身安全风险预警包括如下步骤：

(1)危化品高温预警：用危化品温度传感器对危化品温度进行监测，测得温度为T1，与预设的标准最高温度T进行比对，如果T₁＞T，控制显示屏和蜂鸣器发出预警并继续进行温度监测；

(2)危化品泄漏预警：通过液位传感器采集危化品容器的液位高度H₁，并与系统预设标准高度H进行比对，如果H₁＜H，则液体具有泄漏风险，控制显示屏和蜂鸣器发出预警；

(3)危化品容器压力异常预警：通过罐体压力传感器获得罐体顶端的气体压力P₁，通过与预设的最小压力值P₀与最大压力值P₂进行比对，当P₁＜P₀或者P₁＞P₂时，控制显示屏和蜂鸣器发出预警；

(4)通过轮胎压力传感器获得各个胎压为N_n，n∈[1···x]，x为汽车轮胎数，与系统设定的标准胎压最低值N₀以及最大值N₁进行比对，如果N_n＜N₀或N_n＞N₁，控制显示屏和蜂鸣器发出预警。

碰撞预警包括如下步骤：

(1)设定最小跟车距离S，当车载激光雷达测得的运输车与前车的距离S1＜S时，进行碰撞风险判断；

(2)基于路侧设备的激光测距雷达采集的车辆行驶信息，危化品运输车某一时段T1行驶经过的路程为L1，其平均速度为前车某一时段T2行驶经过的路程为L2，其平均速度为设定判断系数K衡量，当K＞0时系统存在碰撞风险，通过显示屏和蜂鸣器发出碰撞预警，其中K的表达式如下

侧翻预警包括如下步骤：

(1)对获取危化品运输车侧倾时对侧倾中心点O在地面的垂直投影点P取矩，其所得的取矩方程为：

其中，B表示危化品运输车的轮距，Fz₀表示弯道外侧垂直车轮载荷，Fz_l表示弯道内侧垂直车轮载荷，m表示非满载液体时危化品运输车的整车质量，a_y表示侧向加速度，h_c表示危化品运输车非满载液体时质心位置距侧倾中心点O的垂直距离，h_r表示侧倾中心点O距地面的距离，g表示重力加速度，L表示非满载液体时危化品运输车质心距侧倾中心点O的水平距离；

(2)计算部分装载液体时其质心与侧倾中心O的垂直距离和水平距离：

(3)部分装载液体时危化品运输车质心距侧倾中心点O的水平距离：

其中，m_l为装载的液体质量，h_v为车辆整备质量质心距侧倾中心O点的距离，m_v为罐式汽车的整备质量，Φ为罐体的侧倾角；

(4)计算车辆侧翻临界状态的侧向加速度阈值a’_y：

(5)由路侧设备获取弯道半径R，由安全行驶预警模块计算临界侧翻车速：

在车辆即将行驶进弯道，车速传感器将车速V₁通过电信号传输至车载单元，当V_R＜V₁时，通过显示屏和蜂鸣器发出侧翻预警。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：能够及时对运输车内部危化品的参数变化以及在行驶中发生的碰撞、侧翻等事故发出预警，提升危化品运输过程中的安全性，针对面广泛，判断结果可靠性高，车辆追尾风险判断过程简洁且效果显著，侧翻风险判断过程相比于传统判断方法考虑了液体晃动的影响，判断结果更加准确。

附图说明

图1为本发明的系统结构图；

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明的危化品运输车状态监测预警系统，包括采集危化品运输车和前车的行驶信息以及道路信息的车路信息交互模块、采集危化品运输车自身状态信息的安全数据采集模块和根据车路信息交互模块和安全数据采集模块判断运输车是否存在安全风险并发出预警的安全行驶预警模块，车路信息交互模块、安全数据采集模块与安全行驶预警模块通讯连接。

如图1所示，车路信息交互模块包括电源、车载单元和路侧单元，所述车载单元和路侧单元通讯连接，路侧单元向车载单元传递道路信息，车载单元采集车辆的行驶距离和时间信息。安全数据采集模块包括安装在运输车上的危化品温度传感器、液位传感器、罐体压力传感器、轮胎压力传感器、车速传感器和测距激光雷达，其中危化品温度传感器、液位传感器和罐体压力传感器安装在危化品容器内。安全行驶预警模块包括显示屏、蜂鸣器和危险判断中心，所述危险判断中心根据安全数据采集模块采集的信息判断是否存在安全风险并控制显示屏和蜂鸣器发出警报。

如图2所示，本发明的基于上述系统的危化品运输车状态监测预警方法，包括以下步骤：基于安全数据采集模块采集的信息判断危化品运输车是否存在自身安全风险和行驶安全风险，当存在风险时进行自身安全风险预警或行驶安全风险预警；

运输车自身安全风险预警包括危化品高温预警，危化品泄漏预警、危化品容器压力异常预警和运输车各轮胎的胎压预警，行驶状态信息预警包括碰撞预警和侧翻预警；

运输车自身安全风险预警包括如下步骤：

(1)危化品高温预警：用危化品温度传感器对危化品温度进行监测，测得温度为T1，与预设的标准最高温度T进行比对，如果T₁＞T，则存在超温风险，由危险判断中心控制显示屏和蜂鸣器发出预警并继续进行温度监测；

(2)危化品泄漏预警：通过液位传感器采集危化品容器的液位高度H₁，并与系统预设标准高度H进行比对，如果H₁＜H，则危化品具有泄漏风险，由危险判断中心控制显示屏和蜂鸣器发出预警；

(3)危化品容器压力异常预警：通过罐体压力传感器获得罐体顶端的气体压力P₁，通过与预设的最小压力值P₀与最大压力值P₂进行比对，当P₁＜P₀或者P₁＞P₂时，存在泄露或过压风险，由危险判断中心控制显示屏和蜂鸣器发出预警；

(4)通过轮胎压力传感器获得各个胎压为N_n，n∈[1···x]，x为汽车轮胎数，与系统设定的标准胎压最低值N₀以及最大值N₁进行比对，如果N_n＜N₀或N_n＞N₁，存在胎压异常风险，由危险判断中心控制显示屏和蜂鸣器发出预警。

碰撞预警包括如下步骤：

(1)设定最小跟车距离S，当车载激光雷达测得的运输车与前车的距离S1＜S时，进行碰撞风险判断；

(2)基于路侧设备的激光测距雷达采集的车辆行驶信息，危化品运输车某一时段T1行驶经过的路程为L1，其平均速度为前车某一时段T2行驶经过的路程为L2，其平均速度为设定判断系数K衡量，当K＞0时系统存在碰撞风险，通过显示屏和蜂鸣器发出碰撞预警，其中K的表达式如下

侧翻预警包括如下步骤：

(1)对获取危化品运输车侧倾时对侧倾中心点O在地面的垂直投影点P取矩，其所得的取矩方程为：

其中，B表示危化品运输车的轮距，Fz₀表示弯道外侧垂直车轮载荷，Fz_l表示弯道内侧垂直车轮载荷，m表示非满载液体时危化品运输车的整车质量，a_y表示侧向加速度，h_c表示危化品运输车非满载液体时质心位置距侧倾中心点O的垂直距离，h_r表示侧倾中心点O距地面的距离，g表示重力加速度，L表示非满载液体时危化品运输车质心距侧倾中心点O的水平距离；

(2)计算部分装载液体时其质心与侧倾中心O的垂直距离和水平距离：

(3)部分装载液体时危化品运输车质心距侧倾中心点O的水平距离：

其中，m_l为装载的液体质量，h_v为车辆整备质量质心距侧倾中心O点的距离，m_v为罐式汽车的整备质量，Φ为罐体的侧倾角；

(4)

(5)由路侧设备获取弯道半径R，由安全行驶预警模块计算临界侧翻车速：

在车辆即将行驶进弯道，车速传感器将车速V1通过电信号传输至车载单元，当V_R＜V1时，通过显示屏和蜂鸣器发出侧翻预警。

本实施例中未详细描述的部分均可用常规技术实现，故不再详述。