基于RS485通信技术实现的观光车防侧翻、防侧滑预警装置

摘要：该装置通过绝对值编码器、速度传感器和倾角传感器实时监测观光车的行驶状态，并根据实时数据，由中央处理器计算出侧翻、侧滑临界值，当观光车出现侧翻、侧滑状态时，通过小型声光报警器发出预警信号，提醒驾驶员采取相应措施，防止造成侧翻侧滑事故。实验结果表明，该装置能够有效提高观光车的使用安全性，降低事故发生率。

关键词：观光车；预警；侧翻；侧滑

中图分类号：TS801.8文献标志码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1674-4977.2025.01.029

观光车是旅游景区的重要交通工具，观光车广泛应用于酒店、景区、售楼看房车、工厂、机场、火车站、汽车站、码头、体育馆、公园等场所。

由于观光车在行驶过程中会受地形、速度等多种因素的影响，可能会出现速度过快、转向角过大、坡度过陡等情况，普遍存在发生侧翻、侧滑的风险。假设观光车上有一种系统装置能实时监测行驶动态数据并计算出运行状态临界值，并能提前报警，会起到保护乘客安全的效果。本文设计了一种可自动监测观光车侧翻、侧滑临界值的系统，并在车辆实时速度达到设定的侧翻、侧滑状态的临界值时，发出声光报警，提醒司机及时调整行驶状态，避免侧翻、侧滑事故的发生。该系统具有成本低、功耗低、实时性高、抗干扰性强、安装简单的优点。

1观光车侧翻、侧滑理论分析

由于市场上绝大多数观光车出厂都没有预留接口，本文就采用加装传感器装置和中央处理器的设计方式，来实现观光车行驶状态的数据采集。该观光车监控装置主要由中央处理器、RS485通信装置、转向角传感器、速度传感器、坡度传感器和报警装置组成。

因此，当监控装置在不同情况下，能够实时获取方向盘转角、坡度、摩擦系数等相关数据。

通过中央处理器计算出车辆侧滑、侧翻的临界状态数据。当观光车行驶时实时状态达到临界侧翻状态时，提醒驾驶员减速或者减小转角，达到预防侧滑、侧翻的目的。

2系统架构设计

观光车防侧翻、侧滑预警装置的系统架构主要包括数据采集模块、数据处理模块、通信模块、预警模块和电源模块。数据采集模块通过绝对值编码器、速度传感器和倾角传感器实时采集观光车的方向盘转向角度、运行速度和行驶坡度等信息。数据处理模块采用中央处理器，接收并处理数据采集模块传来的信息，并计算出侧翻临界速度。通信模块由RS485串口和通信线为整个系统提供通信基础；预警模块在实时运行速度达至临界侧翻、侧滑速度时触发小型声光报警器发出警报；电源模块为整个系统提供稳定的电力供应。系统架构见图1。

3硬件设计

观光车监控系统应用于室外环境，且工程要求对观光车的运行状态进行实时监控，因此对系统的可靠性、抗干扰性提出了较高的要求。

本系统以深圳昆仑通态科技有限责任公司的MCGS Pro物联网触摸屏为中心，型号为TPC7052Ni。触摸屏含有Modbus RTU串口通信驱动，用于Modbus RTU协议读写Modicon PLC设备的各种寄存器的数据，同时也可用于对支持Modbus RTU标准协议的各类PLC、仪表、控制器数据的读写。CPU为多核800 MHz的高性能中央处理器，采用了7英寸高亮度TFT液晶显示屏（分辨率800×480），为四线电阻式触摸屏，带有两路RS485通信接口，同时还预装了mcgsPro嵌入式组态软件（运行版），具有远程上下载，远程VNC，数据上云等物联网功能。

MCGS具有较好的人机界面和强大的数据处理能力，使得操作人员能够方便地监控观光车的运行，对大量的数据进行实时的分析和处理，为系统提供重要的决策依据。

观光车转向角监测装置采用海精浦机电有限公司的绝对值编码器，它是具有唯一性和独立性的绝对值编码器，能够通过直接读取高精度的绝对位置值，在分辨率和转速方面有着独特的优势，目前国外已广泛用于工控技术、机床以及半导体和电子制造等领域。

观光车速度监测装置是由一种霍尔式转速传感器（由霍尔开关集成传感器和磁性转盘组成）和RS485通信线组成。其原理是将磁性转盘的输入轴与被测转轴相连，当被测转轴转动时，磁性转盘便随之转动，固定在磁性转盘附近的霍尔开关集成传感器便可在每一个小磁铁通过时产生一个相应的脉冲（磁体每经过霍尔传感器一次，霍尔传感器便输出一个相应的电压脉冲），检测出单位时间的脉冲数，便可知道被测对象的转速。

观光车坡度监测装置由深圳维特智能科技有限公司的双轴倾角传感器和RS485通信线组成。双轴倾角传感器是利用模块集成陀螺仪传感器、微处理器和动力学解算与卡尔曼动态滤波算法，快速求解出模块当前的实时运动姿态，采用数字滤波技术，运行姿态解算器，配合动态卡尔曼滤波算法，准确读取模块的当前姿态（姿态测量精度静态±0.2°）。

声光报警装置由广州悦欣电子科技有限公司的485控制新型款语音报警器闪灯-USB更换提示音YX75R和485通信线组成，采用高亮LED发光源，防水高频喇叭，内嵌高稳定性的MP3主控，具有良好操作性，通过串口485协议进行多段声音控制，自带8M存储空间，直接通过数据线载入MP3音频内容。

观光车防侧翻、防侧滑预警装置的系统结构图见图2。

4系统特点及优势

观光车防侧翻、防侧滑预警装置具有以下特点和优势：

1）实时监测：通过传感器技术实时监测观光车的行驶状态，确保预警信息的及时性和准确性。

2）精确预警：基于先进的算法模型计算侧翻、侧滑临界速度，能够准确判断是否存在侧翻、侧滑风险。

3）易于操作和使用：触摸屏主机的使用使得操作简便直观，方便驾驶员随时查看和操作；声光报警提醒辨识度高，司机易于接收危险信号。

4）高效节能：低功耗，既保证了系统的稳定运行，又实现了能源的高效利用。

5实际应用效果评估

为了验证观光车防侧翻、防侧滑预警装置的实际应用效果，我们进行了一系列的实验和现场测试。测试结果表明，该装置能够有效识别和预警观光车的侧翻、侧滑风险，显著降低了侧翻、侧滑事故的发生率。同时，驾驶员对该装置的反馈也非常积极，认为它大大提高了行车安全性和舒适性。此外，该装置还具有较好的市场前景和推广价值，有望为观光车的安全运营做出更大的贡献。

6结束语

本文设计了一种基于RS485通信技术传感器技术的观光车侧翻、侧滑预警装置，并对其进行了详细的分析和阐述。该装置通过实时监测观光车的行驶状态，并结合中央处理器计算出侧翻、侧滑临界速度，通过声光报警器实现了对观光车侧翻、侧滑风险的有效预警。实验结果表明，该装置具有较高的实用性和可靠性。未来，我们将继续优化和完善该装置的性能和功能，以适应不同场景下的需求。同时，我们还将探索与其他智能交通系统的集成应用，为观光车的安全运营提供更加全面和高效的解决方案。

参考文献

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作者简介

杨玉波，男，1985年出生，工程师，研究方向为特种设备检验检测。

宋健，男，1984年出生，助理工程师，研究方向为特种设备检验检测。

陈聪，男，1980年出生，高级工程师，研究方向为特种设备检验检测。

（编辑：刘一童，收稿日期：2024-06-24）