[发明专利]车辆振动监测报警装置

说明书

本发明公开了车辆振动监测报警装置，内部电路包括电源供电模块、PVDF振动采集模块、九轴姿态传感器模块、主控MCU、数据备份模块，外部通信接口和声光报警模块以及电源供电模块。主控MCU完成对九轴姿态传感器模块和PVDF振动采集模块的初始化，测量九轴姿态传感器的加速度、角速度和电子磁场参数，同时PVDF振动采集模块获取垂直方向加速度，然后利用EEMD算法提取信号特征值，作为扩展卡尔曼滤波和Mahony互补滤波器修正项，进行姿态融合及滤波，从而得到四元数并以此数据模拟出车辆运行时的起伏状态。主控MCU会根据所述起伏状态进行预警，开启声光报警模块。本发明可以及时准确预测危险情况并进行报警，具有对历史数据的记录以及对运输中问题追溯等功能。

技术领域

本发明属于物流运输行业技术领域，具体涉及一种适合运输易碎物品、危险品、精密仪器等特殊物资的车辆振动监测报警装置。

背景技术

近年来，随着经济快速发展物流业得以快速扩张，尤其伴随电子商务和网上购物的不断升温，快递市场得到了迅猛发展。同时由于生产需求的多元化，运输的物品具有多样性，导致对运输的要求呈现多样化的态势。

其中，对于易碎物品、危险品，特别是精密仪器的运输，需要对这种物品在整个运输过程中的振动及环境参数进行监测并记录，以保证运输物品的完整性和安全性。而目前的现状是物流企业不能对运输货物安全性和完整性做到科学精确的控制，更无法获知货品的全程运输情况，因此不能判断货物具体是在哪个环节遭遇损坏行为，进而无法确定相关环节的责任人。

鉴于此，亟需一种可广泛适用于物流企业的低成本、高布设灵活性、高稳定性的货物运输途中车辆振动监测的记录装置。

九轴传感器是三种传感器的组合，即3轴加速传感器、3轴陀螺仪和3轴电子罗盘(地磁传感器)，这三个部分作用不同，通过相互配合完成运动感测，已广泛应用于各类软件、游戏中的交互控制中。能否将这种技术应用到货物运输途中的车辆进行振动监测目前还没有看到实例。

发明内容

为解决上述现有车辆振动监测报警装置存在的对运输货物安全性和完整性无法实现科学精确控制的问题，本发明提出一种适合运输易碎物品、危险品、精密仪器等特殊物资的车辆振动监测报警装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为车辆振动监测报警装置，该装置的内部电路包括电源供电模块、振动采集模块、九轴姿态传感器模块、主控MCU、数据备份模块，外部通信接口和声光报警模块，电源供电模块利用车载电池进行DC转换，为整个系统提供供电；系统上电后，主控MCU完成对九轴姿态传感器模块和振动采集模块的初始化，测量九轴姿态传感器的加速度、角速度和电子磁场参数，同时振动采集模块获取垂直方向加速度，然后利用EEMD算法提取信号特征值，作为扩展卡尔曼滤波和Mahony互补滤波器修正项，进行姿态融合及滤波，从而得到四元数并以此数据模拟出车辆运行时的起伏状态；在数据处理结束后，主控MCU会及时保存数据至数据备份模块，并且根据所述起伏状态进行预警，开启声光报警模块，提醒驾乘人员小心驾驶；外部通信接口可用于历史数据的导出。

上述振动采集模块为PVDF(polyvinylidene fluoride)，是通过PVDF矩阵获取车辆的垂直方向加速度。

上述外部通信接口可以回溯车辆运输的历史状态，用于事故后的分析和追责。

上述利用EEMD(Ensemble Empirical Mode Decomposition，集合经验模式分解)算法提取信号特征值具体包含以下步骤：

步骤一：向采集到的信号中加入正态分布白噪声；

步骤二：对原始数据进行经验模式分解，把数据分解为满足Hilbert变换要求的n阶本征模式函数和残余函数之和；

步骤三：对每一阶本征模式函数进行Hilbert变换，得到瞬时频率，从而求得时频图；