车辆智能防火预警决策方法及车载消防系统的制作方法
专利名称：车辆智能防火预警决策方法及车载消防系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆的消防方法及控制系统，尤其涉及包括发动机舱、乘员舱、箱体等火灾高发区的车辆智能防火预警决策方法及车载消防系统。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，运输工具数量不断增多，运输网络越来越复杂，同时汽车火灾现象也频繁出现，且呈上升趋势，每年各中等以上城市发生的汽车火灾都在几十起以上，在高速公路等火灾消防困难地段发生火灾次数更多，并且汽车火灾80%以上都造成车辆报废，甚至是车毁人亡，给人民群众生命财产和国民经济造成了严重损失。车辆起火的原因主要有三个方面，一是人为因素造成的车厢内部着火，例如客车乘员携带可燃性物质(汽油、香蕉水、火药类爆炸物等)；二是由于道路交通事故而导致的起火事故(二次事故形态)，例如车辆碰撞、侧翻等事故均可能引起着火事故；三是由于燃料泄漏而引起的自燃着火事故。现有车辆灭火技术中，只有在发现起火时，才进行灭火，而不能提前主动预防火灾的发生，也有一些灭火技术是在判断车辆加速度达到一定门槛值时自动启动灭火，但此时事故已经发生，很可能立即引发起火二次事故形态。如何在车辆一次起火事故、二次着火事故之前进行主动预防尚未见深入研究。
发明内容
因此，为解决车辆在一次起火事故、二次着火事故之前就能够主动预警、实时控制的问题，本发明目的是针对火灾高发区的车辆部位，提供一种智能防火预警决策方法及车载消防系统。该系统和方法可及时向驾驶员发出警报，避免火灾事故的发生。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种车载消防系统，安装于整车控制系统之中，其特征在于它包括一基于单片机的嵌入式处理器，以及由处理器连接的报警指示灯、蜂鸣器、应急按钮、显示器、继电器、陀螺仪、温度传感器、CAN接口 ；所述继电器至少为两个，分别连接一灭火器；所述CAN接口连接显示模块和环境监测模块，CAN接口同时与整车系统相连；所述处理器中包含有温度信号处理单元，倾角信号处理单元，加速度信号处理单元，起火监测单元、侧翻监测单元，CAN通讯单元，碰撞危险监测单元，碰撞程度监测单元，决策控制单元；温度信号处理单元将信号发送给起火监测单元，同时发给CAN通讯单元，起火监测单元将温度信号处理后发送给决策控制单元；倾角信号处理单元将信号发送给侧翻监测单元，同时发给CAN通讯单元，侧翻监测单元对倾角信号处理后发送给决策控制单元；加速度信号处理单元将信号发送给CAN通讯单元，CAN通讯单元将信号依次发送给碰撞危险监测单元及碰撞程度监测单元进行判断，然后发送给决策控制单元；决策控制单元负责总控，并向外发出指令。各灭火器由处理器通过继电器独立控制，当有危险出现时，处理器按顺序接通继电器，相应灭火器被顺序弓I爆，每次危险只弓I爆一个灭火器。〔0008〕 所述陀螺仪采集三轴向加速度信号以及倾角信号，三轴向角速度量程为 士 300。/？，三轴加速度计量程为士 128，横滚角量程为士 180。；所述温度传感器量程 为-40。0 300。0，精度为0丨，输出电压为0 5乂。
〔0009〕 利用上述系统实现的一种车辆智能防火预警决策方法，包括以下步骤 ^00103 0系统初始化；
〔0011〕 2、采样温度、倾角、三轴加速度信号，通过(他总线接收环境监测节点发送的车距 和相对车速，同时向显示模块发送信息，显示模块接收后显示当前时刻温度、倾角、加速度、 车距、相对速度以及各种危险状态； 〔0012〕 3〉检查是否已经有事故发生；
〔0013〕 4〉根据事故是否发生，调整温度报警阈值，对车辆监测点温度进行判断， 〔0014〕 如果发现超过监测点预设的温度阈值，则启动预警指示灯和蜂鸣器，进行预警，弓丨 爆灭火器，系统同时重新开始采样；
〔0015〕 5〉如果温度正常，则通过倾角信号对车辆侧翻状态进行判断，如果发现侧翻危险，
则启动预警指示灯和蜂鸣器，进行预警，并引爆灭火器，系统同时重新开始采样；
〔0016〕 6〉如果车辆未发生侧翻危险，则检查是否接收到车距和相对车速信息，如果接收
到信息，则根据车距及相对车速判断是否有碰撞危险；如果未接收到车距和相对车速信息，
则跳过这一步，不进行碰撞危险判断；
〔0017〕 了)如果未发生碰撞危险，则重新开始采样；
〔0018〕 如果发生了碰撞危险，则启动预警指示灯和蜂鸣器，进行预警；同时，系统采样X、 丫、2三轴加速度信号，计算三轴向速度合成积分量，判断碰撞发生的程度，当积分量大于预 设的阈值时，则引爆灭火器，小于阈值时则重新采样。
〔0019〕 所述温度、侧翻、碰撞中任意一项危险状况出现，驾驶员均可触发应急按钮，引爆 灭火器。
〔0020〕 所述步骤4〉中，对车辆监测点温度进行判断的方法为 〔0021〕 ①首先在系统中对监测点预设温度阈值1.，时间阈值、， 〔0022〕 ②如已经有事故发生，则降低温度阈值1.， 〔0023〕 ③实时采集温度信号I， 〔0024〕 ④对I进行微分，得到温度变化率I’，
〔0025〕⑤令
权利要求
1.一种车载消防系统，安装于整车控制系统之中，其特征在于它包括一基于单片机的嵌入式处理器，以及由处理器连接的报警指示灯、蜂鸣器、应急按钮、显示器、继电器、陀螺仪、温度传感器、CAN接口；所述继电器至少为两个，分别连接一灭火器；所述CAN接口连接显示模块和环境监测模块，同时与整车系统相连；所述处理器中包含有温度信号处理单元，倾角信号处理单元，加速度信号处理单元，起火监测单元、侧翻监测单元，CAN通讯单元，碰撞危险监测单元，碰撞程度监测单元，决策控制单元；温度信号处理单元将信号发送给起火监测单元，同时发给CAN通讯单元，起火监测单元将温度信号处理后发送给决策控制单元；倾角信号处理单元将信号发送给侧翻监测单元，同时发给CAN通讯单元，侧翻监测单元对倾角信号处理后发送给决策控制单元；加速度信号处理单元将信号发送给CAN通讯单元，CAN通讯单元将信号依次发送给碰撞危险监测单元及碰撞程度监测单元进行判断，然后发送给决策控制单元；决策控制单元负责总控，并向外发出指令。
2.如权利要求1所述的车载消防系统，其特征在于各所述继电器与灭火器组合由处理器独立控制，按顺序引爆。
3.如权利要求1或2所述的车载消防系统，其特征在于所述陀螺仪采集三轴向加速度信号以及倾角信号，三轴向角速度量程为士300° /S，三轴加速度计量程为士 12g，横滚角量程为士 180° ；所述温度传感器量程为-40°C 300°C，精度为0.3%，输出电压为0 5V。
4.利用如权利要求1 3中任一所述系统实现的车辆智能防火预警决策方法，其特征在于，包括以下步骤1)系统初始化；2)采样温度、倾角、三轴加速度信号，通过CAN总线接收环境监测节点发送的车距和相对车速，同时向显示模块发送信息，显示模块接收后显示当前时刻温度、倾角、加速度、车距、相对速度以及各种危险状态；3)检查是否已经有事故发生；4)根据事故是否发生，调整温度报警阈值，对车辆监测点温度进行判断，如果发现超过监测点预设的温度阈值，则启动预警指示灯和蜂鸣器，进行预警，引爆灭火器，系统同时重新开始采样；5)如果温度正常，则通过倾角信号对车辆侧翻状态进行判断，如果发现侧翻危险，则启动预警指示灯和蜂鸣器，进行预警，并引爆灭火器，系统同时重新开始采样；6)如果车辆未发生侧翻危险，则检查是否接收到车距和相对车速信息，如果接收到信息，则根据车距及相对车速判断是否有碰撞危险；如果未接收到车距和相对车速信息，则跳过这一步，不进行碰撞危险判断；7)如果未发生碰撞危险，则重新开始采样；如果发生了碰撞危险，则启动预警指示灯和蜂鸣器，进行预警；同时，系统采样X、Y、Z 三轴加速度信号，计算三轴向速度合成积分量，判断碰撞发生的程度，当积分量大于预设的阈值时，则引爆灭火器，小于阈值时则重新采样。
5.如权利要求4所述的车辆智能防火预警决策方法，其特征在于所述温度、侧翻、碰撞中任意一项危险状况出现，驾驶员均可触发应急按钮，引爆灭火器。
6.如权利要求4所述的车辆智能防火预警决策方法，其特征在于各灭火器由处理器 通过继电器独立控制，当有危险出现时，处理器按顺序接通继电器，相应灭火器被顺序引 爆，每次危险只弓I爆一个灭火器。
7.如权利要求4所述的车辆智能防火预警决策方法，其特征在于所述步骤4)中，对 车辆监测点温度进行判断的方法为①首先在系统中对监测点预设温度阈值T_，时间阈值、，②如已经有事故发生，则降低温度阈值Tmax，③实时采集温度信号T，④对T进行微分，得到温度变化率T'，⑤令
8.如权利要求4所述的车辆智能防火预警决策方法，其特征在于所述步骤5)中，通 过倾角信号对车辆侧翻状态进行判断的方法为①预设侧翻阈值，时间阈值、，②实时采集侧倾角0，③对e进行微分，得到角速度《，④令
9.如权利要求4所述的车辆智能防火预警决策方法，其特征在于所述步骤6)中，根 据车距及相对车速判断是否有碰撞危险发生的方法是①预设碰撞危险阈值L_，时间阈值t2，②实时采集车距L，③对L进行微分，得到相对速度V，
10.如权利要求4所述的车辆智能防火预警决策方法，其特征在于所述步骤7)中，计 算三轴向加速度合成积分量的方法是
全文摘要
本发明涉及一种车辆智能防火预警决策方法及车载消防系统，基于单片机的嵌入式处理器，连接的报警指示灯、蜂鸣器、应急按钮、显示器、继电器(连接灭火器)、陀螺仪、温度传感器、CAN接口(连接显示模块、环境监测模块)，对车辆行驶过程中温度、车距、相对车速、车体加速度、侧倾角进行监控，建立异常状态识别及预警方法，首先判断温度是否出现异常，其次判断有无侧翻危险，然后判断有无碰撞危险，以上任一情况出现都可接通继电器，各个继电器顺序引爆灭火器，实现车辆一次起火事故、二次着火事故的主动预防和智能灭火，保障人员和车辆安全。是一种事前预防措施，较以前的事后弥补更具有实用性，能提高早期灭火的及时性和可靠性。
文档编号A62C37/00GK102343131SQ20111018775
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者周小钧, 周炜, 尤宁, 李文亮 申请人:周小钧
技术领域：
本发明涉及车辆的消防方法及控制系统，尤其涉及包括发动机舱、乘员舱、箱体等火灾高发区的车辆智能防火预警决策方法及车载消防系统。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，运输工具数量不断增多，运输网络越来越复杂，同时汽车火灾现象也频繁出现，且呈上升趋势，每年各中等以上城市发生的汽车火灾都在几十起以上，在高速公路等火灾消防困难地段发生火灾次数更多，并且汽车火灾80%以上都造成车辆报废，甚至是车毁人亡，给人民群众生命财产和国民经济造成了严重损失。车辆起火的原因主要有三个方面，一是人为因素造成的车厢内部着火，例如客车乘员携带可燃性物质(汽油、香蕉水、火药类爆炸物等)；二是由于道路交通事故而导致的起火事故(二次事故形态)，例如车辆碰撞、侧翻等事故均可能引起着火事故；三是由于燃料泄漏而引起的自燃着火事故。现有车辆灭火技术中，只有在发现起火时，才进行灭火，而不能提前主动预防火灾的发生，也有一些灭火技术是在判断车辆加速度达到一定门槛值时自动启动灭火，但此时事故已经发生，很可能立即引发起火二次事故形态。如何在车辆一次起火事故、二次着火事故之前进行主动预防尚未见深入研究。
发明内容
因此，为解决车辆在一次起火事故、二次着火事故之前就能够主动预警、实时控制的问题，本发明目的是针对火灾高发区的车辆部位，提供一种智能防火预警决策方法及车载消防系统。该系统和方法可及时向驾驶员发出警报，避免火灾事故的发生。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种车载消防系统，安装于整车控制系统之中，其特征在于它包括一基于单片机的嵌入式处理器，以及由处理器连接的报警指示灯、蜂鸣器、应急按钮、显示器、继电器、陀螺仪、温度传感器、CAN接口 ；所述继电器至少为两个，分别连接一灭火器；所述CAN接口连接显示模块和环境监测模块，CAN接口同时与整车系统相连；所述处理器中包含有温度信号处理单元，倾角信号处理单元，加速度信号处理单元，起火监测单元、侧翻监测单元，CAN通讯单元，碰撞危险监测单元，碰撞程度监测单元，决策控制单元；温度信号处理单元将信号发送给起火监测单元，同时发给CAN通讯单元，起火监测单元将温度信号处理后发送给决策控制单元；倾角信号处理单元将信号发送给侧翻监测单元，同时发给CAN通讯单元，侧翻监测单元对倾角信号处理后发送给决策控制单元；加速度信号处理单元将信号发送给CAN通讯单元，CAN通讯单元将信号依次发送给碰撞危险监测单元及碰撞程度监测单元进行判断，然后发送给决策控制单元；决策控制单元负责总控，并向外发出指令。各灭火器由处理器通过继电器独立控制，当有危险出现时，处理器按顺序接通继电器，相应灭火器被顺序弓I爆，每次危险只弓I爆一个灭火器。〔0008〕 所述陀螺仪采集三轴向加速度信号以及倾角信号，三轴向角速度量程为 士 300。/？，三轴加速度计量程为士 128，横滚角量程为士 180。；所述温度传感器量程 为-40。0 300。0，精度为0丨，输出电压为0 5乂。
〔0009〕 利用上述系统实现的一种车辆智能防火预警决策方法，包括以下步骤 ^00103 0系统初始化；
〔0011〕 2、采样温度、倾角、三轴加速度信号，通过(他总线接收环境监测节点发送的车距 和相对车速，同时向显示模块发送信息，显示模块接收后显示当前时刻温度、倾角、加速度、 车距、相对速度以及各种危险状态； 〔0012〕 3〉检查是否已经有事故发生；
〔0013〕 4〉根据事故是否发生，调整温度报警阈值，对车辆监测点温度进行判断， 〔0014〕 如果发现超过监测点预设的温度阈值，则启动预警指示灯和蜂鸣器，进行预警，弓丨 爆灭火器，系统同时重新开始采样；
〔0015〕 5〉如果温度正常，则通过倾角信号对车辆侧翻状态进行判断，如果发现侧翻危险，
则启动预警指示灯和蜂鸣器，进行预警，并引爆灭火器，系统同时重新开始采样；
〔0016〕 6〉如果车辆未发生侧翻危险，则检查是否接收到车距和相对车速信息，如果接收
到信息，则根据车距及相对车速判断是否有碰撞危险；如果未接收到车距和相对车速信息，
则跳过这一步，不进行碰撞危险判断；
〔0017〕 了)如果未发生碰撞危险，则重新开始采样；
〔0018〕 如果发生了碰撞危险，则启动预警指示灯和蜂鸣器，进行预警；同时，系统采样X、 丫、2三轴加速度信号，计算三轴向速度合成积分量，判断碰撞发生的程度，当积分量大于预 设的阈值时，则引爆灭火器，小于阈值时则重新采样。
〔0019〕 所述温度、侧翻、碰撞中任意一项危险状况出现，驾驶员均可触发应急按钮，引爆 灭火器。
〔0020〕 所述步骤4〉中，对车辆监测点温度进行判断的方法为 〔0021〕 ①首先在系统中对监测点预设温度阈值1.，时间阈值、， 〔0022〕 ②如已经有事故发生，则降低温度阈值1.， 〔0023〕 ③实时采集温度信号I， 〔0024〕 ④对I进行微分，得到温度变化率I’，
〔0025〕⑤令
权利要求
1.一种车载消防系统，安装于整车控制系统之中，其特征在于它包括一基于单片机的嵌入式处理器，以及由处理器连接的报警指示灯、蜂鸣器、应急按钮、显示器、继电器、陀螺仪、温度传感器、CAN接口；所述继电器至少为两个，分别连接一灭火器；所述CAN接口连接显示模块和环境监测模块，同时与整车系统相连；所述处理器中包含有温度信号处理单元，倾角信号处理单元，加速度信号处理单元，起火监测单元、侧翻监测单元，CAN通讯单元，碰撞危险监测单元，碰撞程度监测单元，决策控制单元；温度信号处理单元将信号发送给起火监测单元，同时发给CAN通讯单元，起火监测单元将温度信号处理后发送给决策控制单元；倾角信号处理单元将信号发送给侧翻监测单元，同时发给CAN通讯单元，侧翻监测单元对倾角信号处理后发送给决策控制单元；加速度信号处理单元将信号发送给CAN通讯单元，CAN通讯单元将信号依次发送给碰撞危险监测单元及碰撞程度监测单元进行判断，然后发送给决策控制单元；决策控制单元负责总控，并向外发出指令。
2.如权利要求1所述的车载消防系统，其特征在于各所述继电器与灭火器组合由处理器独立控制，按顺序引爆。
3.如权利要求1或2所述的车载消防系统，其特征在于所述陀螺仪采集三轴向加速度信号以及倾角信号，三轴向角速度量程为士300° /S，三轴加速度计量程为士 12g，横滚角量程为士 180° ；所述温度传感器量程为-40°C 300°C，精度为0.3%，输出电压为0 5V。
4.利用如权利要求1 3中任一所述系统实现的车辆智能防火预警决策方法，其特征在于，包括以下步骤1)系统初始化；2)采样温度、倾角、三轴加速度信号，通过CAN总线接收环境监测节点发送的车距和相对车速，同时向显示模块发送信息，显示模块接收后显示当前时刻温度、倾角、加速度、车距、相对速度以及各种危险状态；3)检查是否已经有事故发生；4)根据事故是否发生，调整温度报警阈值，对车辆监测点温度进行判断，如果发现超过监测点预设的温度阈值，则启动预警指示灯和蜂鸣器，进行预警，引爆灭火器，系统同时重新开始采样；5)如果温度正常，则通过倾角信号对车辆侧翻状态进行判断，如果发现侧翻危险，则启动预警指示灯和蜂鸣器，进行预警，并引爆灭火器，系统同时重新开始采样；6)如果车辆未发生侧翻危险，则检查是否接收到车距和相对车速信息，如果接收到信息，则根据车距及相对车速判断是否有碰撞危险；如果未接收到车距和相对车速信息，则跳过这一步，不进行碰撞危险判断；7)如果未发生碰撞危险，则重新开始采样；如果发生了碰撞危险，则启动预警指示灯和蜂鸣器，进行预警；同时，系统采样X、Y、Z 三轴加速度信号，计算三轴向速度合成积分量，判断碰撞发生的程度，当积分量大于预设的阈值时，则引爆灭火器，小于阈值时则重新采样。
5.如权利要求4所述的车辆智能防火预警决策方法，其特征在于所述温度、侧翻、碰撞中任意一项危险状况出现，驾驶员均可触发应急按钮，引爆灭火器。
6.如权利要求4所述的车辆智能防火预警决策方法，其特征在于各灭火器由处理器 通过继电器独立控制，当有危险出现时，处理器按顺序接通继电器，相应灭火器被顺序引 爆，每次危险只弓I爆一个灭火器。
7.如权利要求4所述的车辆智能防火预警决策方法，其特征在于所述步骤4)中，对 车辆监测点温度进行判断的方法为①首先在系统中对监测点预设温度阈值T_，时间阈值、，②如已经有事故发生，则降低温度阈值Tmax，③实时采集温度信号T，④对T进行微分，得到温度变化率T'，⑤令
8.如权利要求4所述的车辆智能防火预警决策方法，其特征在于所述步骤5)中，通 过倾角信号对车辆侧翻状态进行判断的方法为①预设侧翻阈值，时间阈值、，②实时采集侧倾角0，③对e进行微分，得到角速度《，④令
9.如权利要求4所述的车辆智能防火预警决策方法，其特征在于所述步骤6)中，根 据车距及相对车速判断是否有碰撞危险发生的方法是①预设碰撞危险阈值L_，时间阈值t2，②实时采集车距L，③对L进行微分，得到相对速度V，
10.如权利要求4所述的车辆智能防火预警决策方法，其特征在于所述步骤7)中，计 算三轴向加速度合成积分量的方法是
全文摘要
本发明涉及一种车辆智能防火预警决策方法及车载消防系统，基于单片机的嵌入式处理器，连接的报警指示灯、蜂鸣器、应急按钮、显示器、继电器(连接灭火器)、陀螺仪、温度传感器、CAN接口(连接显示模块、环境监测模块)，对车辆行驶过程中温度、车距、相对车速、车体加速度、侧倾角进行监控，建立异常状态识别及预警方法，首先判断温度是否出现异常，其次判断有无侧翻危险，然后判断有无碰撞危险，以上任一情况出现都可接通继电器，各个继电器顺序引爆灭火器，实现车辆一次起火事故、二次着火事故的主动预防和智能灭火，保障人员和车辆安全。是一种事前预防措施，较以前的事后弥补更具有实用性，能提高早期灭火的及时性和可靠性。
文档编号A62C37/00GK102343131SQ20111018775
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者周小钧, 周炜, 尤宁, 李文亮 申请人:周小钧
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