一种基于LoRa及eMTC的车辆胎压监测系统的制作方法

本实用新型涉及汽车车载电子产品技术领域，尤其涉及一种基于LoRa及eMTC的车辆胎压监测系统。

背景技术：

车辆在行驶过程中，保障其安全性能的一个重要指标就是轮胎气压，无论轮胎气压过低或过高，不只是影响行车的舒适性，还有安全隐患。比如轮胎气压过低，增加油耗，加速轮胎磨损，易爆胎，或者轮胎气压太高，轮胎与地面的摩擦力小，会因为其制动性能的减弱而给行车安全带来不安全因素。

传统的胎压监测有一种方式，是将智能传感器安装集成到轮胎中，这种智能传感器还集成了无线发射器，而且是在轮胎出厂前就已经装配好，再结合安装在车身上的无线接收器，构成了胎压监测系统TPMS(Tire Pressure Monitoring System)。此类胎压监测系统有一定的局限性，在轮胎制造时，如果没有形成行业统一技术标准，其通用性很难保证。在轮胎使用时也需要指定厂家或型号的轮胎，给车辆使用者带来麻烦。同时集成了此类胎压监测系统，一般价格偏贵，在经济型车辆上使用，不容易被接受。

也有后期安装的胎压监测系统(TPMS)，如上所述，不但成本高，安装过程繁琐，费时费力。

在部分公开的技术文献中，也有将胎压监测独立于车辆的，没有集成在轮胎中。但此类监测装置或系统一般是采用基于RF射频来实现的，功耗没有保证，而且基本没有定位功能，如果要实现定位，还要增加GPS模块，会影响装置外观尺寸、提高功耗及增加成本。

专利号为CN201410387960.8 的中国专利提供了一种智能胎压监测系统及方法，其通过GPS模块获取汽车的位置信息，并通过3G模块将监测相关信息上传到服务器上，但其需要将接头插到汽车的OBD诊断座上使用并获取电源，而且功耗也偏高。

专利号为CN200920001299.7的中国专利提供了一种轮胎压力监测系统，其包括有工作在ASK(幅移键控调制)方式的射频发射模块，并且是通过处理子模 块来控制多个射频发射模块交替工作，这种工作模式除了功耗高，工作时需要将多个射频发射模块并联，并统一在一个控制装置上处理，很明显没有独立装置灵活，安装与维护同样麻烦。

专利号为CN201210192559.X的中国专利提供了基于无线传感器的胎压监测方法及系统，其通过将TPMS传感器所发送数据帧中的ID由静态不变改为动态滚码变化，来提高TPMS系统运行的可靠性，但其只是为已经存在的胎压监测系统TPMS提供一种改进，如果车上没有TPMS，就无法实现胎压监测。

技术实现要素：

本实用新型针对上述技术问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种独立于车辆、低功耗、可进行车辆定位、可检测胎压胎温的车辆胎压监测系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种技术方案是：一种基于LoRa及eMTC的车辆胎压监测系统，包括有胎压监测智能传感器及智能接收显示屏。

进一步地，所述胎压监测智能传感器包括有电池、低功耗的第一处理器，及与所述第一处理器相连的第一LoRa模块、第一电源管理电路、压力传感器、温度传感器及小型太阳能模组。

进一步地，所述小型太阳能模组包括低功率的太阳能板及充电管理电路，为所述电池充电，所述电池与所述第一电源管理电路相连，分别为所述第一处理器、所述第一LoRa模块、所述压力传感器及所述温度传感器供电。

进一步地，所述小型太阳能模组上的所述低功率的太阳能板是个圆盘形状结构。

进一步地，所述智能接收显示屏包括有太阳能模组、充电电池、第二处理器，及与所述第二处理器相连的显示屏单元、eMTC通讯模组、第二LoRa模块、第二电源管理电路、报警装置、加速度传感器。

进一步地，所述太阳能模组包括有太阳能板和充电管理电路，利用太阳能为所述充电电池充电，所述充电电池与所述第二电源管理电路相连，分别为所述第二处理器、所述显示屏单元、所述eMTC通讯模组、所述第二LoRa模块、加速度传感器及所述报警装置供电。

进一步地，所述基于LoRa及eMTC的车辆胎压监测系统还包括有远程平台 及手机APP应用。

进一步地，所述显示屏单元包括有低功耗的段码显示屏。

进一步地，所述第一处理器及所述第二处理器采用低功耗的微处理器。

进一步地，所述eMTC通讯模组包括有eMTC无线模块及物联网号段的eSIM卡。

进一步地，所述胎压监测智能传感器通过LoRa无线方式与所述智能接收显示屏进行通信，所述智能接收显示屏通过eMTC无线方式与所述远程平台进行通信，所述手机APP应用与所述远程平台通讯连接，用于获取监测数据信息。

进一步地，所述圆盘形状结构的所述低功率的太阳能板的外围镶有一金属框，所述金属框有缺口，其缺口的一端与所述第一LoRa模块连接，所述金属框作为所述第一LoRa模块的天线。

进一步地，所述胎压监测智能传感器的结构设计为：上部分是所述圆盘形状结构，中部分是圆柱体结构，用于放置电池及电子器件，下部分也是圆柱体结构，与轮胎气门部位连接。

本实用新型的技术实现方案分为监测、LoRa传输及eMTC远程传输三个过程，车辆的四个轮胎都装配有所述胎压监测智能传感器，每个所述胎压监测智能传感器都预设有轮胎的标识信息，用于识别对应的轮胎, 并且配套一所述智能接收显示屏，可以安装在车辆仪表盘上合适位置。

进一步地，所述智能接收显示屏在车辆启动行驶时，触发所述加速度传感器后，并向所述胎压监测智能传感器发出启动指令，所述胎压监测智能传感器才进入工作状态。

进一步地，所述胎压监测智能传感器定期通过各自的所述压力传感器及所述温度传感器获取轮胎的压力及温度信息，并以LoRa无线方式将包括有轮胎标识信息在内的相关监测数据信息传输至所述智能接收显示屏。

进一步地，所述智能接收显示屏按所述轮胎标识信息进行分类存储及数据分析，并将相关信息在所述显示屏单元上的低功耗段码显示屏上显示，如果监测数据超过预设的第一阀值，则触发所述报警装置，通过声光报警方式提醒，促使当前驾驶人员及时放慢行车速度并在合适时机停车检查。

进一步地，所述智能接收显示屏定期进行位置定位，获取车辆位置信息，同时，所述eMTC通讯模组与所述远程平台连接，上传监测的数据信息、报警信息及位置信息，所述远程平台进行储存，以便于后续进行数据追溯。

进一步地，当检测到车辆胎压偏高、偏低或者漏气时，或者轮胎温度异常，达到预设的第二阀值，除了触发放置在车身内的所述报警装置进行声光报警外，所述远程平台同步发送手机短信到预设的手机号码上，并且推送报警信息至所述手机APP应用上。所述手机APP应用可以随时连接所述远程平台，查询相关监测数据信息。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）胎压监测装置独立于车辆，安装、使用及维护都很方便；

（2）功耗低，使用钮扣电池或者小型太阳能模组即可长时间供电；

（3）无需增加GPS模块，即可实现定位，获取车辆位置，提高车辆安全性；

（4）监测数据可以远距离传输至远程云平台；

（5）检测到的胎压胎温数据都储存在云平台，可以追溯历史数据；

（6）硬件成本低廉，外观结构可以设计很小巧。

附图说明

图1为本实用新型实施例的胎压监测智能传感器的电路示意框图。

图2为本实用新型实施例的胎压监测智能传感器的另一电路示意框图。

图3为本实用新型实施例的智能接收显示屏的电路示意框图。

图4为本实用新型实施例的系统架构示意图。

图5为本实用新型实施例的胎压监测智能传感器的外观样式图。

图1中：1-第一LoRa模块、2-第一处理器、3-第一电源管理电路、4-电池、5-压力传感器、6-温度传感器。

图2中：1-第一LoRa模块、2-第一处理器、3-第一电源管理电路、4-电池、5-压力传感器、6-温度传感器、7-小型太阳能模组。

图3中：10-显示屏单元、11- eMTC通讯模组、12-第二LoRa模块、13-第二处理器、14-太阳能模组、15-第二电源管理电路、16-充电电池、17-报警装置、18-加速度传感器。

具体实施方式

下面将对具体实施方式所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，附图是本实用新型一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他形式的附图。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本实用新型描述中的术语“连接”、“相连”、“安装”应做广义理解，例如，可以是一体地连接、固定连接或者是可拆卸连接；可以是通过机械结构或者电子直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。

“eMTC”的名词解释：LTE enhanced MTC (eMTC)是增强机器类通信，是为了更加适合物与物之间的通信，基于LTE协议简化，且基于蜂窝网络部署，其用户设备通过支持1.4MHz的射频和基带带宽，可以直接接入现有的LTE网络。eMTC具备LPWA基本的四大能力：一是覆盖广，二是具备支撑海量连接的能力，三是更低功耗，eMTC终端模块的待机时间可长达10年，四是更低的模块成本。eMTC支持连接状态下的移动性，无需新增GPS芯片就可进行位置定位，同时也支持VoLTE语音。

如图4所示，一种基于LoRa及eMTC的车辆胎压监测系统，包括有胎压监测智能传感器及智能接收显示屏。

如图2所示，在本实施例中，所述胎压监测智能传感器包括有电池4、低功耗的第一处理器2，及与所述第一处理器2相连的第一LoRa模块1、第一电源管理电路3、压力传感器5、温度传感器6及小型太阳能模组7；所述小型太阳能模组7包括低功率的太阳能板及充电管理电路，为所述电池4充电，所述电池4与所述第一电源管理电路3相连，分别为所述第一处理器2、所述第一LoRa模块1、所述压力传感器5及所述温度传感器6供电。

如图5所示，在本实施例中，所述小型太阳能模组7上的所述低功率的太阳能板是个圆盘形状结构。

如图3所示，在本实施例中，所述智能接收显示屏包括有太阳能模组14、充电电池16、第二处理器13，及与所述第二处理器13相连的显示屏单元10、eMTC通讯模组11、第二LoRa模块12、第二电源管理电路15、报警装置17、加速度传感器18。

在本实施例中，所述显示屏单元10包括有低功耗的段码显示屏。

在本实施例中，所述太阳能模组14包括有太阳能板和充电管理电路，为所述充电电池16充电，所述充电电池16与所述第二电源管理电路15相连，分别为所述第二处理器13、所述显示屏单元10、所述eMTC通讯模组11、所述第二LoRa模块12、所述加速度传感器18及所述报警装置17供电。

所述基于LoRa及eMTC的车辆胎压监测系统还包括有远程平台 及手机APP应用。

做为可实施的方式之一，如图1所示，所述胎压监测智能传感器的所述电池4可以替换为钮扣电池，并取消配备所述小型太阳能模组7。

见图2及图3，在本实施例中，所述第一处理器2及所述第二处理器13采用低功耗的微处理器。

在本实施例中，所述eMTC通讯模组11包括有eMTC无线模块及物联网号段的eSIM卡。

做为可实施的方式之一，所述eMTC通讯模组11还可以用包括有eMTC模式及NB-IoT模式的多模通讯模组来替换eMTC通讯模组。

在本实施例中，如图4所示，所述胎压监测智能传感器通过LoRa无线方式与所述智能接收显示屏进行通信，所述智能接收显示屏通过eMTC无线方式与所述远程平台进行通信，所述手机APP应用与所述远程平台通讯连接，用于获取监测数据信息。

在本实施例中，如图5所示，所述圆盘形状结构的所述低功率的太阳能板的外围镶有一金属框，所述金属框有缺口，其缺口的一端与所述第一LoRa模块1连接，所述金属框作为所述第一LoRa模块1的天线。

在本实施例中，所述胎压监测智能传感器的结构设计为：上部分是所述圆盘形状结构，中部分是圆柱体结构，用于放置电池及电子器件，下部分也是圆柱体结构，与轮胎气门部位连接。

在本实施例中，本实用新型的技术实现方案分为监测、LoRa传输及eMTC远程传输三个过程，车辆的四个轮胎都装配有所述胎压监测智能传感器，每个所述胎压监测智能传感器都预设有轮胎的标识信息，用于识别对应的轮胎, 并且配套一所述智能接收显示屏，可以安装在车辆仪表盘上合适位置。

在本实施例中，所述智能接收显示屏在车辆启动行驶时，触发所述加速度传感器后，并向所述胎压监测智能传感器发出启动指令，所述胎压监测智能传感器才进入工作状态。

在本实施例中，所述胎压监测智能传感器定期通过各自的所述压力传感器5及所述温度传感器6获取轮胎的压力及温度信息，并以LoRa无线方式将包括有轮胎标识信息在内的相关监测数据信息传输至所述智能接收显示屏。

进一步地，所述智能接收显示屏按所述轮胎标识信息进行分类存储及数据分析，并将相关信息在所述显示屏单元10上的低功耗段码显示屏上显示，如果监测数据超过预设的第一阀值，则触发所述报警装置17，通过声光报警方式提醒，促使当前驾驶人员及时放慢行车速度并在合适时机停车检查。

进一步地，所述智能接收显示屏定期进行位置定位，获取车辆位置信息，同时，所述eMTC通讯模组11与所述远程平台连接，上传监测的数据信息、报警信息及位置信息，所述远程平台进行储存，以便于后续进行数据追溯。

进一步地，当检测到车辆胎压偏高、偏低或者漏气时，或者轮胎温度异常，达到预设的第二阀值，除了触发放置在车身内的所述报警装置17进行声光报警外，所述远程平台同步发送手机短信到预设的手机号码上，并且推送报警信息至所述手机APP应用上。所述手机APP应用可以随时连接所述远程平台，查询相关监测数据信息。

在本实施例中，采用压力传感器及温度传感器测量对应轮胎的胎压及胎温，并利用低功耗的LoRa无线方式传输至车辆仪表盘上的显示屏上，让车辆驾驶人员在汽车行驶的过程中，可以直观了解各个轮胎的压力值和温度值，以及异常状况，保障车辆行驶的安全。

在本实施例中，所述车辆胎压监测系统在使用时，车辆处于启动及行驶状态，所述智能接收显示屏内置的所述加速度传感器18被触发，智能接收显示屏退出休眠状态，并向四个所述胎压监测智能传感器发出启动指令，所述胎压监测智能传感器上的LoRa模块监测到无线指令，促使所述胎压监测智能传感器退出休眠状态，开始进入工作状态，定期进行胎压及胎温的检测，并定期以LoRa方式传输监测数据至所述智能接收显示屏上显示，所述智能接收显示屏进行数据分析事，在异常时及时报警，同时通过eMTC无线方式上报相关监测信息和报警信息至所述远程平台。

在本实施例中，本实用新型通过结合LoRa及eMTC两种低功耗通讯技术，并采用低功耗的微处理器，使用钮扣电池或者小型太阳能模组即可长时间供电，无需增加GPS模块，即可实现定位，获取车辆位置，进一步提高车辆使用的安全性；并且胎温及胎压监测装置独立于车辆，安装、使用及维护都很方便；监测数据可以远距离传输至远程云平台并储存，方便后续追溯历史数据。本实用新型的硬件成本低廉，外观结构可以设计很小巧。

以上所述仅为本实用新型较佳实施例，只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，但并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型涵盖范围。