一种汽车浸水自救系统的制作方法

[0001]
本申请涉及汽车应急救援技术领域，尤其涉及一种汽车浸水自救系统。


背景技术：

[0002]
随着汽车产业的发展和人们生活水平的不断提高，很多家庭都有了自己的私家车，人们对汽车安全性能的要求也越来越高，汽车的安全问题日益成为人们关注的话题。比如遇到强降雨等极端天气时，一些城市就可能发生内涝，城市内积水严重，此时如果没有保护措施，马路上的汽车就可能发生发动机进水的现象，给车主造成经济损失并给汽车留下安全隐患。又比如汽车落水时，水压作用于汽车车门，使得车门难以打开，因而汽车内的人员不易逃生，而且汽车落入水中时，由于车体不是密封的，水会迅速通过空隙进入车内，造成车体短时间内沉入水中，如果车内的人不能及时离开车体，就会造成不可估量的损失。目前，浮力装置已经应用到交通事故打捞方面，但是这种事故后使用的浮力装置，在抢救及时性方面不如安装在汽车车身上的浮力装置。有的浮力装置只是设置在汽车底盘，然而汽车落水时可能是车体发生倾覆，车顶先接触水面，在这种情况下，只在汽车底盘安装浮力装置，所安装的浮力装置不能起到应该发挥的作用。统计数据表明，在汽车落水的情况下，从汽车车体接触水面到汽车完全沉入水中时间不超过1分钟，在这段时间内，车内人员处于精神非常紧张的状态。因此，有必要提供一种自动化程度及可靠性程度高的，城市内涝情况和汽车落水情况下，都能对汽车和汽车内人员起到保护作用的汽车浸水自救系统。


技术实现要素：

[0003]
本说明书实施例提供一种汽车浸水自救系统，以便汽车落水时能依靠充气后的充气气垫的浮力作用漂浮在水面，避免安全事故发生。
[0004]
为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：本实用新型提供一种汽车浸水自救系统，包括单片机控制单元、车载充气泵、气管、若干个充气气垫、加速度传感器；
[0005]
在汽车的车头和车尾设置有充气气垫，在汽车车身靠近两侧车门底部位置对称设置有充气气垫；所述充气气垫与所述车载充气泵通过所述气管连接；
[0006]
气管上设置有充气控制阀，所述充气控制阀与所述单片机控制单元连接；
[0007]
所述加速度传感器与车体固定连接，所述加速度传感器与所述单片机控制单元电性连接，所述加速度传感器用于实时测量基于汽车车体静止不变的正交三轴坐标系下的三轴加速度值。
[0008]
可选的，汽车的车头设置的充气气垫的体积大于汽车的车尾设置的充气气垫的体积。
[0009]
可选的，在汽车底盘的前部、中部和后部均设置所述充气气垫，并且前部充气气垫和后部充气气垫位置应对称；在汽车的车顶设置所述充气气垫。
[0010]
可选的，在汽车安装所述充气气垫的位置设置容纳各个所述充气气垫的安装腔体，并且各个所述安装腔体开口处设置有相对应的弹盖，所述弹盖用于将所述充气气垫限
位在所述安装腔体内部；所述安装腔体通过螺纹连接的方式安装在所述汽车车体上。
[0011]
可选的，所述充气气垫由高密度防水耐磨材料制成。
[0012]
可选的，在汽车顶部还设置有可拆卸的救生圈，所述救生圈通过所述气管与所述车载充气泵连接。
[0013]
可选的，还包括锚定装置，所述锚定装置安装在汽车前保险杠上，用于在汽车浸水处于漂浮状态时将汽车与周围固定物连接。
[0014]
可选的，汽车车体的尾部设置若干推进器叶轮，并且各个推进器叶轮由所述汽车的电源系统提供动力。
[0015]
本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0016]
本实用新型包括单片机控制单元、车载充气泵、气管、充气气垫和加速度传感器，通过加速度传感器能够快速及时地感知汽车是否处于异常状态，从而在汽车发生落水事故时，单片机控制单元能够及时地控制车载充气泵对设置在车体不同位置上的充气气垫进行充气，将汽车浮起，避免人员伤亡。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]
图1为本说明书实施例提供的汽车浸水自救系统的充气气垫未充气时的俯视示意图；
[0019]
图2为本说明书实施例提供的汽车浸水自救系统的充气气垫充气后的俯视示意图；
[0020]
图3为本说明书实施例提供的汽车浸水自救系统安装时车体一个侧面的安装示意图。
[0021]
其中，1为单片机控制单元，2为充气气垫，3为车载充气泵，4为救生圈，5为加速度传感器。
具体实施方式
[0022]
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0023]
参见图1-3，本实施例提供一种汽车浸水自救系统，包括单片机控制单元1、安装在汽车后备箱的车载充气泵3、4个充气气垫和加速度传感器5，充气气垫由高密度防水耐磨材料制成，单片机控制单元1由汽车的电源系统提供电源，其输入端与汽车的电源系统连接。车载充气泵2与汽车的电源系统连接。4个充气气垫分别设置在汽车的前保险杠、后保险杠、汽车左侧车门底部和汽车右侧车门底部。车载充气泵3与不同位置的充气气垫分别通过气
管连接，其中每个气管上分别安装有充气控制阀，各个充气控制阀分别与单片机控制单元1的输出端电连接，车载充气泵3也与单片机控制单元1的输出端电连接。
[0024]
本实施例中，加速度传感器5固定连接在车体上，并且与单片机控制单元1电性连接。本实施例中，单片机控制单元1和车载充气泵3应有防水装置对其进行保护，保证其在汽车浸水时仍能正常工作。
[0025]
其中，汽车车体上安装充气气垫的位置，设置有容纳各个充气气垫的安装腔体，并且各个安装腔体开口处设置有相对应的弹盖，弹盖用于将充气气垫限位在安装腔体内部，安装腔体通过螺纹连接的方式安装在汽车车体上。在正常状态下，充气气囊均未充气，其体积很小，故而安装腔体的体积也较小。
[0026]
本系统的工作原理是：通过固接于车体上的加速度传感器5，实时测量基于车体静止不变的正交三轴坐标系下的三轴加速度值，如在预先设定的时长内连续出现z轴加速度值大于或等于第一设定值，并且x轴和y轴加速度值小于或等于第二设定值，则单片机控制单元1控制各个气管上的充气控制阀打开并且控制车载充气泵3启动。此时，车体上不同位置放置的充气气垫被快速充气膨胀，容纳充气气垫的安装腔体上的弹盖被弹开，随着充气气垫体积的不断增大，其在水中受到的浮力也不断增大，当充气气垫体积足够大时，充气气垫受到的浮力能够将汽车托起。
[0027]
其中，预先设定的时长可设定为5s，第一设定值设定为8m/s
2
，第二设定值设定为1m/s
2
，因为汽车在落水前有一段时间处于脱离地面状态，车体各轴方向的加速度值与车体在正常路面行驶时各轴方向的加速度值有明显区别。本实用新型中，将车体在x轴和y轴方向的加速度值小于或等于第一设定值，并且z轴方向的加速度值大于或等于第二设定值的状态判定为车体处于异常状态，在判定车体处于异常状态后，单片机控制单元1控制各个气管上的充气控制阀打开并且控制车载充气泵3启动，从而能够及时地对车体进行防护。
[0028]
其中，按以下方式对每一轴的加速度值进行滤波处理以得出该轴的加速度输出值。
[0029]
步骤1：计算从某一轴方向上所测量的k次加速度均值和测量方差mc
n
；
[0030]
步骤2：计算估计方差ec，公式如下：
[0031]
ec
n
＝(1-kg
n-1
)ec
n-1
+rand
[0032]
其中，ec
n
为本次的估计方差，kg
n-1
为上一次的卡尔曼增益，ec
n-1
为上一次的估计方差，rand为随机数；
[0033]
步骤3：计算卡尔曼增益kg，公式如下：
[0034][0035]
其中，kg
n
为本次的卡尔曼增益，ec
n
为本次的估计方差，mc
n
为本次的测量方差；
[0036]
步骤4：计算估计值ev，公式如下:
[0037]
ev
n
＝ov
n-1
+kg
n
(mv
n-ov
n-1
)
[0038]
其中，ev
n
为本次的估计值，ov
n-1
为上一次测量的输出值，mv
n
为本次的测量值；
[0039]
步骤5：计算输出值，公式如下：
[0040]
ov
n
＝a*ev
n
+(1-a)*ov
n-1
[0041]
其中，ov
n
为本次的加速度的输出值，a为一阶滤波的滤波系数；
[0042]
在初始计算时，估计方差ec的初始值为随机数rand，该随机数的具体取值为最近k个测量值的均值的10％，估计值ev和输出值ov的初始值均为车体处理正常水平状态下的三轴中的待测轴的加速度值。
[0043]
进一步优化方案，汽车仪表盘内设置安全按钮，安全按钮与单片机控制单元1电性连接，作为汽车发生落水事故时的紧急应对方式，当安全按钮按下时，单片机控制单元1向控制各个气管上的充气控制阀打开并且控制车载充气泵3启动。为减少误操作的几率，应设置位置靠近的两个安全按钮，只有当两个安全按钮全部按下时，单片机控制单元1才控制各个气管上的充气控制阀打开并且控制车载充气泵3启动。因为汽车在发生落水事故时，在汽车落水前的一小段时间内驾驶员是清醒的，设置此安全按钮可以进一步保证充气气囊能够及时被充气打开，而通过设置两个位置靠近的安全按钮，只有两个安全按钮全部被按下时，单片机控制单元1才会控制各个气管上的充气控制阀打开并且控制车载充气泵3启动，这符合人机工程学原理，因为大都数人在操作仪器时，不会同时按下多个按钮，本实用新型通过两个安全按钮全部被按下时，单片机控制单元1才会发出控制指令，这样很大程度上减少了误操作，提高了系统的可靠性。
[0044]
进一步优化方案，在汽车的车顶安装可拆卸的救生圈4，救生圈通过管道与车载充气泵连接，在汽车落水的情况下，落水人员如果能够打开车窗，则可以通过充气后的救生圈4逃离。并且在汽车底盘的前部、中部和后部均设置充气气垫，前部充气气垫和后部充气气垫位置应对称，在汽车的车顶也设置充气气垫，这样可进一步保障汽车发生落水事故时，汽车能够快速地依靠充气膨胀后的充气气垫的浮力作用将车体漂浮在水面上，在车顶上设置的充气气垫可以保证汽车倾覆落水后，能依靠充气气垫的浮力作用漂浮在水面上，保障汽车上的人员安全。
[0045]
进一步优化方案，还包括gps模块和gsm模块，gps模块和gsm模块分别与单片机控制单元1电连接，gps模块用于汽车浸水时对所述汽车进行定位，gsm模块用于将浸水时汽车的定位信息和求救信息发送到监控中心，从而能够在汽车落水后及时将求救信息发送到监控中心，对落水人员进行搭救。
[0046]
进一步优化方案，在汽车前保险杠上安装锚定装置，并且在汽车车体的尾部设置若干推进器叶轮，并且各个推进器叶轮由汽车的电源系统提供动力，当汽车漂浮在水中时，可以由推进器叶轮提供动力，这样落水的汽车能够驱动到有固定物的地方并使用锚定装置将汽车与固定物连接，避免汽车漂浮时浮动到别的地方。
[0047]
上述对本说明书特定实施例进行了描述，其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，附图中描绘的过程不一定必须按照示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0048]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要
素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0049]
以上所述仅为本说明书实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

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