基于RS485通信技術實現的觀光車防側翻、防側滑預警裝置

摘要：該裝置通過絕對值編碼器、速度傳感器和傾角傳感器實時監測觀光車的行駛狀態，并根據實時數據，由中央處理器計算出側翻、側滑臨界值，當觀光車出現側翻、側滑狀態時，通過小型聲光報警器發出預警信號，提醒駕駛員采取相應措施，防止造成側翻側滑事故。實驗結果表明，該裝置能夠有效提高觀光車的使用安全性，降低事故發生率。

關鍵詞：觀光車；預警；側翻；側滑

中圖分類號：TS801.8文獻標志碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1674-4977.2025.01.029

觀光車是旅游景區的重要交通工具，觀光車廣泛應用于酒店、景區、售樓看房車、工廠、機場、火車站、汽車站、碼頭、體育館、公園等場所。

由于觀光車在行駛過程中會受地形、速度等多種因素的影響，可能會出現速度過快、轉向角過大、坡度過陡等情況，普遍存在發生側翻、側滑的風險。假設觀光車上有一種系統裝置能實時監測行駛動態數據并計算出運行狀態臨界值，并能提前報警，會起到保護乘客安全的效果。本文設計了一種可自動監測觀光車側翻、側滑臨界值的系統，并在車輛實時速度達到設定的側翻、側滑狀態的臨界值時，發出聲光報警，提醒司機及時調整行駛狀態，避免側翻、側滑事故的發生。該系統具有成本低、功耗低、實時性高、抗干擾性強、安裝簡單的優點。

1觀光車側翻、側滑理論分析

由于市場上絕大多數觀光車出廠都沒有預留接口，本文就采用加裝傳感器裝置和中央處理器的設計方式，來實現觀光車行駛狀態的數據采集。該觀光車監控裝置主要由中央處理器、RS485通信裝置、轉向角傳感器、速度傳感器、坡度傳感器和報警裝置組成。

因此，當監控裝置在不同情況下，能夠實時獲取方向盤轉角、坡度、摩擦系數等相關數據。

通過中央處理器計算出車輛側滑、側翻的臨界狀態數據。當觀光車行駛時實時狀態達到臨界側翻狀態時，提醒駕駛員減速或者減小轉角，達到預防側滑、側翻的目的。

2系統架構設計

觀光車防側翻、側滑預警裝置的系統架構主要包括數據采集模塊、數據處理模塊、通信模塊、預警模塊和電源模塊。數據采集模塊通過絕對值編碼器、速度傳感器和傾角傳感器實時采集觀光車的方向盤轉向角度、運行速度和行駛坡度等信息。數據處理模塊采用中央處理器，接收并處理數據采集模塊傳來的信息，并計算出側翻臨界速度。通信模塊由RS485串口和通信線為整個系統提供通信基礎；預警模塊在實時運行速度達至臨界側翻、側滑速度時觸發小型聲光報警器發出警報；電源模塊為整個系統提供穩定的電力供應。系統架構見圖1。

3硬件設計

觀光車監控系統應用于室外環境，且工程要求對觀光車的運行狀態進行實時監控，因此對系統的可靠性、抗干擾性提出了較高的要求。

本系統以深圳昆侖通態科技有限責任公司的MCGS Pro物聯網觸摸屏為中心，型號為TPC7052Ni。觸摸屏含有Modbus RTU串口通信驅動，用于Modbus RTU協議讀寫Modicon PLC設備的各種寄存器的數據，同時也可用于對支持Modbus RTU標準協議的各類PLC、儀表、控制器數據的讀寫。CPU為多核800 MHz的高性能中央處理器，采用了7英寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率800×480），為四線電阻式觸摸屏，帶有兩路RS485通信接口，同時還預裝了mcgsPro嵌入式組態軟件（運行版），具有遠程上下載，遠程VNC，數據上云等物聯網功能。

MCGS具有較好的人機界面和強大的數據處理能力，使得操作人員能夠方便地監控觀光車的運行，對大量的數據進行實時的分析和處理，為系統提供重要的決策依據。

觀光車轉向角監測裝置采用海精浦機電有限公司的絕對值編碼器，它是具有唯一性和獨立性的絕對值編碼器，能夠通過直接讀取高精度的絕對位置值，在分辨率和轉速方面有著獨特的優勢，目前國外已廣泛用于工控技術、機床以及半導體和電子制造等領域。

觀光車速度監測裝置是由一種霍爾式轉速傳感器（由霍爾開關集成傳感器和磁性轉盤組成）和RS485通信線組成。其原理是將磁性轉盤的輸入軸與被測轉軸相連，當被測轉軸轉動時，磁性轉盤便隨之轉動，固定在磁性轉盤附近的霍爾開關集成傳感器便可在每一個小磁鐵通過時產生一個相應的脈沖（磁體每經過霍爾傳感器一次，霍爾傳感器便輸出一個相應的電壓脈沖），檢測出單位時間的脈沖數，便可知道被測對象的轉速。

觀光車坡度監測裝置由深圳維特智能科技有限公司的雙軸傾角傳感器和RS485通信線組成。雙軸傾角傳感器是利用模塊集成陀螺儀傳感器、微處理器和動力學解算與卡爾曼動態濾波算法，快速求解出模塊當前的實時運動姿態，采用數字濾波技術，運行姿態解算器，配合動態卡爾曼濾波算法，準確讀取模塊的當前姿態（姿態測量精度靜態±0.2°）。

聲光報警裝置由廣州悅欣電子科技有限公司的485控制新型款語音報警器閃燈-USB更換提示音YX75R和485通信線組成，采用高亮LED發光源，防水高頻喇叭，內嵌高穩定性的MP3主控，具有良好操作性，通過串口485協議進行多段聲音控制，自帶8M存儲空間，直接通過數據線載入MP3音頻內容。

觀光車防側翻、防側滑預警裝置的系統結構圖見圖2。

4系統特點及優勢

觀光車防側翻、防側滑預警裝置具有以下特點和優勢：

1）實時監測：通過傳感器技術實時監測觀光車的行駛狀態，確保預警信息的及時性和準確性。

2）精確預警：基于先進的算法模型計算側翻、側滑臨界速度，能夠準確判斷是否存在側翻、側滑風險。

3）易于操作和使用：觸摸屏主機的使用使得操作簡便直觀，方便駕駛員隨時查看和操作；聲光報警提醒辨識度高，司機易于接收危險信號。

4）高效節能：低功耗，既保證了系統的穩定運行，又實現了能源的高效利用。

5實際應用效果評估

為了驗證觀光車防側翻、防側滑預警裝置的實際應用效果，我們進行了一系列的實驗和現場測試。測試結果表明，該裝置能夠有效識別和預警觀光車的側翻、側滑風險，顯著降低了側翻、側滑事故的發生率。同時，駕駛員對該裝置的反饋也非常積極，認為它大大提高了行車安全性和舒適性。此外，該裝置還具有較好的市場前景和推廣價值，有望為觀光車的安全運營做出更大的貢獻。

6結束語

本文設計了一種基于RS485通信技術傳感器技術的觀光車側翻、側滑預警裝置，并對其進行了詳細的分析和闡述。該裝置通過實時監測觀光車的行駛狀態，并結合中央處理器計算出側翻、側滑臨界速度，通過聲光報警器實現了對觀光車側翻、側滑風險的有效預警。實驗結果表明，該裝置具有較高的實用性和可靠性。未來，我們將繼續優化和完善該裝置的性能和功能，以適應不同場景下的需求。同時，我們還將探索與其他智能交通系統的集成應用，為觀光車的安全運營提供更加全面和高效的解決方案。

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作者簡介

楊玉波，男，1985年出生，工程師，研究方向為特種設備檢驗檢測。

宋健，男，1984年出生，助理工程師，研究方向為特種設備檢驗檢測。

陳聰，男，1980年出生，高級工程師，研究方向為特種設備檢驗檢測。

（編輯：劉一童，收稿日期：2024-06-24）