一种自感应磨损长度的静电拖地带及其报警方法与流程

1.本发明属于汽车静电释放配件应用领域，尤其涉及一种自感应磨损长度的静电拖地带及其报警方法。


背景技术：

2.危险品运输车等特种车辆为提高其安全性，要求必须设置静电拖地带以保证车体与大地连接，消除可能存在的静电。静电拖地带通过其自身配重来实现其金属导体与大地相连，其拖地带长度可根据磨损情况手动调整，如图1所示，内部具有贯穿电导线的导电橡胶带2通过固定件及调节装置1安装在车辆底部，以保障其长度合适，并在配重件3的重力作用下使得导电橡胶带2保持下垂，从而保证释放静电。
3.然而，在车辆行驶过程中，需确保接拖地带始终与底盘保持接触，拖地带与地面接触一段时间后将导致磨损，由于缺乏自感应手段，需人为定期检查调整拖地带长度，否则拖地带导体与地面接触将不可靠，无法起到消除静电的作用。极端情况下，可能导致点燃油、火药等危险品，存在安全隐患。
4.因此，现有技术中的静电拖地带存在如下的问题及缺点：
5.1.目前的静电拖地带依靠其自身下端的重量及其配重件的重量在重力的作用下保持下垂，从而实现导电橡胶带与大地相连。车辆行驶一段时间后，拖地带磨损导致接地不可靠，需人工定期调整拖地带长度。因此无法实时监测磨损情况，接地带磨损后如未及时发现，拖地带金属导体与大地缺乏可靠连接，导致静电无法卸荷，存在着火引爆危险品的风险。
6.2.静电拖地带长度根据磨损情况手动调整，需人工定期检查维护，缺乏智能检测手段预测拖地带剩余寿命，及时提醒客户调整、更换磨损静电拖带。
7.3.拖地带与地面接触面超出正常接地面积需求时，将导致磨损面增大，拖地带使用寿命降低，因此缺乏智能检测手段，无法检测及预警接地带因长度设置不当等导致的过度磨损等问题，导致静电拖地带应有的寿命减短。
8.基于此，故亟需提出一种静电拖地带及其报警方法，以解决静电拖地带长度设置不当等导致的过度磨损等问题，并及时发出警报提醒司机来保障静电拖地带的寿命和作用。


技术实现要素：

9.(一)要解决的技术问题
10.本发明提供一种自感应磨损长度的静电拖地带及其报警方法，该静电拖地带及其报警方法能实时监测接地带与地面的接触情况，确保接地可靠，消除着火风险；能依托大数据，预测拖地带剩余寿命，提示驾驶员及时储备、更换拖地带，并且监控异常磨损，及时提醒驾驶员，提高静电拖地带使用寿命。
11.(二)技术方案
12.本发明公开了一种自感应磨损长度的静电拖地带，包括：静电拖地带主体和自感应电路，所述静电拖地带主体底部一端为拖地带可接地区域，所述自感应电路包括n个相互并联的并联电阻r1
‑
rn和采集单元，所述拖地带可接地区域的导线上设置有并联电阻r1
‑
rn，采集单元用于测量车辆在行驶时并联电阻r1
‑
rn的当前总并联电阻值r
总
；所述并联电阻从下到上依次设置在所述拖地带可接地区域的导线上，以便于与采集单元通信的报警系统能根据接收到的当前总并联电阻值r
总
与并联电阻的预设值r
并
进行对比来判断拖地带的磨损情况，所述预设值r
并
是根据并联电阻r1
‑
rn计算得出的一个或者多个预设电阻值。
13.优选的，所述并联电阻r1
‑
rn的阻值都互不相同。
14.优选的，所述静电拖地带主体具体为内部带有接地铜导线的导电橡胶带。
15.优选的，所述预设值r
并
包括n
‑
1个r
并i
，下标i的取值为1,2,
…
,n
‑
1，r
并i
计算公式为：1/r
并i
＝1/ri 1/r(i 1)
……
1/rn，r1
‑
rn中的每个并联电阻对应表示不同的拖地带长度的刻度值。
16.优选的，若电阻值r
总
大于r
并i
，则表示r1～ri之间的拖地带可接地区域发生了磨损。
17.优选的，所述报警系统为控制单元，所述控制单元通过信号传输单元分别与所述采集单元和数据平台通信连接，以采集当前里程和当前总并联电阻值r
总
。
18.优选的，所述并联电阻r1
‑
rn的电阻值的关系为r1<r2<r3
…
<rn。
19.优选的，所述并联电阻r1
‑
rn的电阻值的关系为r1<r2<r3
…
<rn。
20.在另外一方面，本发明还公开了一种如上述所述的自感应磨损长度的静电拖地带的报警方法，包括如下步骤：
21.步骤s1：记录当前里程与当前总并联电阻值r
总
；
22.步骤s2：判断当前里程的间隔是否到达预设里程间隔或判断当前阻值是否有变化，若否，则返回上一步骤；若是，则执行下一步；
23.步骤s3：将当前总并联电阻值r
总
与对应的预设值r
并
对比，若r
总
小于r
并
则表示静电拖地带接地异常；若r
总
大于r
并
则表示静电拖地带磨损异常；若r
总
等于r
并
则表示预设值r
并
所对应长度的拖地带工作正常，并返回步骤s1。
24.优选的，所述报警系统为控制单元，所述控制单元能采集当前里程和当前总并联电阻值r
总
。
25.优选的，所述步骤s1
‑
s3在所述控制单元中执行。
26.(三)有益效果
27.1)在静电拖地带上设置自感应电路，可以实时感应拖地带自身磨损情况，降低着火风险，且自带感应电路的硬件改进成本较低，只需在拖地带底部的可接地区域的导线上设置基于多个并联电阻作为自感应电路，通过仪表测量当前总并联电阻值后发送给t
‑
box，通过t
‑
box发送给控制单元进判断，最后通过预先设定的报警方法即可实时监控和测量接地区域的磨损情况；
28.2)通过利用数据平台的大数据信息，统计同路线车辆的平均寿命
‑
里程曲线，预测接地带剩余寿命，从而提示驾驶员及时储备、更换拖地带；
29.3)通过报警方法还可以监控异常磨损，以及时报警进行拖地带的长度调整和更换，防止拖地带寿命异常减短。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
31.图1是现有技术中的静电拖地带结构示意图；
32.图2是本发明中自感应磨损长度的静电拖地带的结构示意图；
33.图3是本发明中自感应电路的电路原理图；
34.图4是本发明中自感应磨损长度的静电拖地带的报警系统中的报警方法流程图。
35.附图标记：1.固定件及调节装置；2.导电橡胶带；3.配重件。
具体实施方式
36.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
37.为了完成静电拖地带的长度进行测量，尤其是对拖地带可接地区域的长度的测量，本发明的自感应磨损长度的静电拖地带针对现有的静电拖地带的导电橡胶带的接地区域部分进行了改进，以实现拖地带长度变化的测量。
38.参见图2和图3所示，本发明的自感应磨损长度的静电拖地带包括：静电拖地带主体和自感应电路，静电拖地带主体底部一端为拖地带可接地区域，自感应电路包括若干个并联电阻r1
‑
rn和采集单元，在拖地带可接地区域的导线上设置所述并联电阻r1
‑
rn，n个并联电阻r1
‑
rn的阻值都互不相同，并联电阻的总个数n≥2，在拖地带可接地区域的长度固定的情况下，n越大则拖地带磨损的测量精度越高，且r1
‑
rn依次从下到上设置在拖地带可接地区域的导线上，每个并联电阻对应表示不同的拖地带长度的刻度值，采集单元可具体可为仪表，仪表用于测量车辆在行驶时并联电阻r1
‑
rn的当前总并联电阻值r
总
，以便于与仪表通信的报警系统能根据接收到的当前总并联电阻值r
总
与并联电阻的预设值r
并
进行对比来判断拖地带的磨损情况，所述预设值r
并
是根据并联电阻r1
‑
rn计算得出的预设电阻值。
39.优选的，所述静电拖地带主体为内部带有接地铜导线的导电橡胶带。
40.此外，为了判断可接地区域的具体长度，可人工设置多个预设值r
并
，预设值r
并
包括n
‑
1个r
并i
，i取值为1,2,
…
,n
‑
1，r
并i
计算公式为：1/r
并i
＝1/ri 1/r(i 1)
……
1/rn，r1
‑
rn中的每个电阻对应表示不同的拖地带长度的刻度值，该刻度值可与对应的电阻一一对应，以与后续确定拖地带可接地区域的剩余长度。若电阻值r
总
大于r
并i
，则表示r1～ri之间的拖地带可接地区域发生了磨损，由此可确定拖地带的剩余有效长度，从而判断需要是否更换拖地带或者拖地带出现异常。
41.当然，值得一提的是，在所述并联电阻的预设值r
并
是根据并联电阻r1
‑
rn计算得出的电阻值的情况中，预设值r
并
的计算方式也是多种多样的，可以根据实际情况选择从而进行应用。例如：在有五个并联电阻r1
‑
r5的情况下，只判断电阻r1的磨损来进行磨损异常的报警也可，此时电阻r1可对应拖地带基本要求的最短安全接地长度(即拖地带下垂时与地
面接触的临界位置下方)，从而完成基本的静电拖地带磨损异常报警和接地异常报警，此时不对磨损长度进行测量。或者，还可以将测量得到的当前总并联电阻值r
总
与所有的r1
‑
rn中两个以上组合的所有并联电阻值r
并组合
来一一进行等值对比(如果有五个不同阻值的并联电阻的话就是c
51
c
52
c
53
c
54
＝30种)，从而判断r
总
是否与对应的子并联电阻值r
并组合
相等，以根据r
并组合
的电阻组成情况具体定位当前磨损的电阻，但是这样的话就会导致计算量变大，且无法发现r
总
小于r
并
的接地异常情况。
42.此外，为了使得拖地带的长度易于测量，本发明从下到上设置在拖地带可接地区域的导线上的电阻r1
‑
rn的不同的电阻值依次由小到大设置，即r1<r2<r3
…
<rn，以提高越靠近拖地带可接地区域底部的重要电阻的报警和磨损测量精度，因为电阻值越小的电阻的缺失对整个并联电阻值的影响更大。
43.图2中，当拖地带与地面接触时，如果靠近拖地带端部可接地区域的电阻r1先行磨损失效，此时仪表检测到传感电路阻值变化，可判断r1处对应区域已磨损，此时测量的当前总并联电阻值r
总
则为r2
‑
rn的并联电阻值，设置并联电阻的预设值r
并1
为r1
‑
rn的并联电阻值，由于并联电阻的阻值会随着并联电阻的个数减少而增大，且其并联电阻值必然小于最小电阻的阻值，所以将当前总并联电阻值r
总
与预设值r
并
比较后即可判断得知r
总
大于r
并
，从而判断静电拖地带出现磨损异常。如果r
总
小于r
并
，则此时表示静电拖地带出现了接地异常，例如：出现了除了电阻r1
‑
rn外的导体意外的接入到了自感应电路中等情况。
44.为了判断磨损的程度和拖地带可接地区域的实时长度，本发明在报警系统的报警程序中将每个并联电阻r1
‑
rn分别对应表示不同的拖地带长度的刻度值，同理，在r1发生了磨损后，如果经过一段里程后r1上方的r2电阻也被磨损，则表示拖地带磨损到了电阻r2的位置(因为一般设有配重装置的拖地带的磨损是自下而上的，即ri发生了磨损导致失效，则下方的i
‑
1个电阻都失效，此时即可视r1
‑
ri都为断路)，此时仪表会检测到传感电路阻值再次变化，此时如果r3没有发生磨损则可测量得到的r
总
等于或者约等于r3
‑
rn的并联电阻值，此时有效对比的并联电阻的预设值r
并2
为r2
‑
rn的并联电阻值，由于r
并2
是大于r
并1
的(因为并联电阻的阻值会随着并联电阻的个数减少而增大)，故如果出现r
总
大于r
并2
也必然表示r
总
大于r
并1
，此时则表示静电拖地带磨损到了r2的刻度位置，即r1和r2都出现了磨损，并且此时r
总
理论上等于r3
‑
rn的并联电阻值r
并3
。
45.由此往复，通过对行驶里程间隔和对阻值变化与各个预设值r
并
(r
并
包括r
并1
～r
并n
‑1)进行对比，即可判断拖地带是否一直处于磨损状态，并根据当前总并联电阻值r
总
与各个预设值r
并
的对比判断当前的实际磨损情况和拖地带的具体长度，并由此判断拖地带与地面是否保持可靠接触。
46.需要特别指出的是，本发明的电阻r1
‑
rn设置为并联方式且要求各个电阻不一致是有实际原因的，因为这样会随着并联电阻的个数的增减而发生显著的非线性变化，且其并联电阻值必然小于最小电阻的阻值。反之，如果对电阻串联的话则无法实现磨损长度的检测，因为测量得到的当前总并联电阻值r
总
会因为n个电阻中缺少一个或者多个电阻使得导线断路导致最终无法正常向地面释放静电，更别提拖地带长度的磨损情况的测量了。
47.参见图4可知，为了实现拖地带的实时多种报警提示功能，本发明还针对图2
‑
3所示的自感应磨损长度的静电拖地带设计了一种多功能的报警方法，包括以下步骤：
48.步骤s1：记录当前里程与当前总并联电阻值r
总
；
49.步骤s2：判断当前里程的间隔是否到达预设里程间隔或判断当前阻值是否有变化，若否(即其中一个条件为否)，则返回上一步骤；若是(即其中一个条件为是)，则执行下一步；
50.步骤s3：将当前总并联电阻值r
总
与对应的预设值r
并
对比，若r
总
小于r
并
则表示静电拖地带接地异常，此时表示有异常导体接入；若r
总
大于r
并
则表示静电拖地带磨损异常，此时表示出现对应的电阻磨损，具体磨损的电阻需要根据r
并
的计算方式来确定；若r
总
等于r
并
则表示预设值r
并
所对应长度的拖地带工作正常，并返回步骤s1，以循环执行程序。
51.进一步的，使用报警系统采集以上当前里程与当前总并联电阻值r
总
数据，报警系统具体可以是控制单元(例如单片机或者arm等处理器)，其中，控制单元与信号传输单元连接，信号传输单元可以为t
‑
box等单元，t
‑
box分别与所述仪表和数据平台通信连接，以便于控制单元能执行以上的报警方法，当然该报警系统也可以为与t
‑
box无线连接的远程服务器，以实现远程监控功能。
52.综上可知，本发明设计了带传感电路的静电拖地带和拖地带接地状态判断算法，从而实时感应其自身磨损情况，以及时报警，防止拖地带寿命异常减短。
53.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。