[发明专利]基于ZigBee无线技术的汽车车胎温度气压监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于ZigBee无线技术的汽车车胎温度气压监控系统。属于无线网络通信技术、片上嵌入式系统领域和自动化控制系统领域。

背景技术

随着世界经济的发展，基础投资的不断加大，已使公路设施的改善和高速公路里程的猛增，使公路交通的平均车速有了很大提高，这无疑给国家和人民带来了巨大财富。但同时交通事故尤其是爆胎事故、轮胎气压差异造成的刹偏事故也相应迅速增加，给人民的生命和财产造成极大损失。据不完全统计，国内高速路上由爆胎引发的交通事故占到交通事故总数的70％。专家表示，汽车在时速100公里以上行驶时发生爆胎事故，驾乘成员死亡率为100％。业内人士告诉说：我国交通事故的年均死亡人数均超过10万人，平均每天死亡300人，每4.8分钟有1人死于车祸，相当于每天坠毁1架满载客人的波音777-200型飞机。爆胎与疲劳驾车、超速行驶并列为中国道路交通的三大杀手。由于国内保险公司对爆胎事故不做理赔，因此，珍惜并关注生命、普及规避爆胎风险的技能，已成为一个迫在眉睫的社会问题。

而轮胎爆胎的原因主要有：

①胎气压过高

②轮胎漏气、欠压

③轮胎温度异常升高

④各胎气压严重不一致。

若解决所述问题便可大量减少交通事故的发生。

预防爆胎方法有二：

目前，国外普遍流行一种新技术，叫汽车轮胎气压监视系统，简称TPMS。其基本原理是：在轮胎的轮毂或气嘴上安装一个传感器。传感器中包括感应气压的电桥式电子气压感应装置，它将气压信号转换为电信号，通过无线发射装置将信号发射出来。驾驶者从监视器上就可以清楚地知道每个轮胎的气压值以及温度值。当轮胎的气压及温度有异于设定的标准值时，监视器将自动报警。TPMS在轮胎出现危险征兆时及时报警，让驾驶者立即采取措施，将事故消灭在萌芽状态。由于可以监视轮胎的气压及温度，正好可以解决汽车高速行驶发生爆胎的危害，这对于高速行驶车辆尤其重要。另外，TPMS具备护胎省油作用。许多欧美的汽车厂商将TPMS配装于自己的车型之中。目前，TPMS技术也有引入国内，但由于国内的电子科技企业生产成本昂贵、卖价更高，大多车主均不愿安装。

另外一种避免高温引起爆胎的方法是给轮胎充氮气。首先，氮气是惰性气体，分子自由行程比氧气大，在橡胶内的渗透率低。因此，轮胎气压下降速率大幅度降低，维持正常胎压时间增长。同时，氮气在温度变化时体积膨胀远比含有水分的空气低，因此降低了爆胎几率。其次，氮气充填轮胎可延缓橡胶老化。充氮气的轮胎比充空气的轮胎多跑26％的里程。另外，由于不含水分，氮气还能保护轮圈内部不受氧化。第三，充氮轮胎，可以按设计的胎压进行充气达到汽车设计时的油耗指标，充氮轮胎比充空气轮胎节油2％～10％。目前市内的各汽车美容店均有轮胎充氮服务，每辆车收费50～80元不等。

专利号为：200410086295.5的专利，设计了一种无线监视轮胎气压与温度的装置，但亦有明显缺陷，其无线发射接收装置共用车载收音机的天线，容易造成干扰，采用震动传感器控制设备运行，无法完成温度较低时的需要停止工作，另外，它只提供了监视装置，却未曾提出如何自动解决这种危害的处理。

随着无线通信技术的不断发展，近年来出现了面向低成本设备无线联网要求的技术，称之为ZigBee，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于远程控制、消费型电子、家庭控制、计量和智能能源、楼宇自动化、医疗以及更多领域。ZigBee新一代SOC芯片CC2530是真正的片上系统解决方案，支持IEEE802.15.4标准/ZigBee/ZigBee Pro协议，可工作在无需申请的免费频段2.4GHz。拥有庞大的快闪记忆体多达256个字节，CC2530是理想ZigBee专业应用。CC2530结合了一个完全集成的，高性能的RF收发器与一个8051微处理器，8kB的RAM，32/64/128/256KB闪存，以及其他强大的支持功能和外设。CC2530提供了101dB的链路质量，优秀的接收器灵敏度和健壮的抗干扰性，四种供电模式，多种闪存尺寸，以及一套广泛的外设集-包括2个USART、12位ADC和21个通用GPIO，以及更多。除了通过优秀的RF性能、选择性和业界标准增强8051MCU内核，支持一般的低功耗无线通信，CC2530还可以配备TI的一个标准兼容或专有的网络协议栈(RemoTI，Z-Stack，或SimpliciTI)来简化开发。

发明内容