[发明专利]基于光纤光栅的特种车辆车体温度监测装置

说明书

技术领域

本发明属于光电子监测技术领域。

背景技术

在油槽车、汽罐车、危险化学品罐车等大吨位易燃易爆运输车辆以及起重车、混凝土泵车、高空作业车等工程车辆的行驶过程中，当出现长距离上下坡等特殊路段时，刹车盘长时间受力摩擦，加之鼓式刹车盘散热性能较差，刹车部位产生的热量将会大量积聚，极易造成刹车失灵，轮轴上升引起断裂等事故，甚至进一步引发危险运输品泄露等次生灾害，对道路行车安全产生了极大的威胁。

目前国内还没有专门针对特种车辆所设计的对车体温度进行全方面实时监测的系统。现有的温度监测系统主要针对刹车盘等部位，包括热电偶、热电阻、IC温度传感器等类型，这些系统虽然能够对刹车系统罐体进行温度监测，但在实际运行中还存在一些不足，主要体现在：如高温、强电磁场等特殊环境下，传统传感器的测量误差将会增大，甚至产生失效，损毁等情况。

热电偶传感器的响应速度、灵敏度和稳定性较低，高温时容易产生老化和漂移。热敏电阻传感器的温度范围较窄，非线性，需要有外部电流源，而且会产生自身发热。IC温度传感器的响应速度较低，测量范围较窄，固有的自身发热而且需要外部参考源。这些传感器的先天性劣势，使其无法满足在长距离复杂路况中，对刹车盘等产热较多的部位，以及易燃易爆运输品罐体外表面的温度所进行的实时监测。而且现有的车体温度监测装置，无法实现智能控制。

发明内容

本发明为了解决现有的车辆温度监测装置在高温、强电磁场、易燃易爆等特殊环境下，电子传感器的防爆和高温漂移问题。提出了基于光纤光栅的特种车辆车体温度监测装置。

基于光纤光栅的特种车辆车体温度监测装置，特种车辆包括特种车辆驾驶室A、特种车辆罐体B和特种车辆后轮组C，特种车辆后轮组C上有特种车辆刹车盘1；

它包括控制显示单元D、n个一号光纤光栅温度传感器2、m个二号光纤光栅温度传感器3、传输光缆4、降温装置5、传输电缆7、3G/4G无线数据传输/接收模块9和蓄电池13；n、m均为正整数；控制显示单元D包括控制器12、驾驶室触控显示屏11、光纤光栅波长解调器6和降温控制单元8；

n个一号光纤光栅温度传感器2分别固定在n个特种车辆刹车盘1上；m个二号光纤光栅温度传感器3均匀分布在特种车辆罐体B上；控制显示单元D安装在特种车辆驾驶室A内；n个一号光纤光栅温度传感器2和m个二号光纤光栅温度传感器3通过传输光缆4与控制显示单元D的光纤光栅波长解调器6连接，构成温度传感网络；

驾驶室触控显示屏11的显示信号输入端通过解码器连接控制器12的显示信号输出端；控制器12的解调信号输出端通过电缆连接光纤光栅波长解调器6的解调信号输入端；控制器12的控制信号输出端连接降温控制单元8的控制信号输入端；降温控制单元8的降温信号输出端通过传输电缆7连接降温装置5的降温信号输入端；控制器12的电源输入端连接蓄电池13的电源输出端；控制器12的数据传输信号输入输出端连接3G/4G无线数据传输/接收模块9的数据传输信号输出输入端。

基于光纤光栅的特种车辆车体温度监测装置，它还包括GPS/北斗定位模块10；GPS/北斗定位模块10内嵌在控制器12内，用于定位特种车辆的位置。

基于光纤光栅的特种车辆车体温度监测装置，它还包括Android手机平台14或终端数据平台15；3G/4G无线数据传输/接收模块9用于将所述控制器12接收的温度数据传送至Android手机平台14或者远端的终端数据平台15；Android手机平台14或终端数据平台15通过3G/4G无线数据传输/接收模块9实现对控制器12的控制。

基于光纤光栅的特种车辆车体温度监测装置，降温装置5采用风冷或水冷的方式对特种车辆刹车盘1和特种车辆罐体B进行降温处理。

本发明利用光纤光栅温度传感器体积小、耐高温、抗电磁干扰能力强、灵敏度高、使用寿命长、易步设等特点，在特种车辆刹车盘和特种车辆罐体表面形成一个全方位的准分布式温度监测传感网络，并在温度过高时利用降温装置对发热部位进行降温处理。在保证特种车辆安全行驶的同时，使温度监测系统的测量精度、安全性和耐用性均得到大幅度提升。解决了现有的车辆温度监测装置在高温、强电磁场、易燃易爆等特殊环境下，电子传感器的防爆(传感器在高温环境下爆炸)和高温漂移问题(传感器在高温等特殊环境下测量精度不准确等)。同时在控制器中内嵌GPS/北斗模块，对车辆进行实时定位。并通过3G/4G无线数据传输/接收模块将实时监测到的各个被检测部位的温度信息上传至远端数据平台和Android手机平台，对监测信息进行实时显示并通过远程控制实现降温。