智能轮胎在车队信息化管理中的应用_刘川来

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1、中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶软控股份有限公司刘川来董兰飞滕学志智能轮胎在车队信息化管理中的应用T o p i c s 专题橡胶工业与高端制造一、 背景轮胎费用在车队日常成本中占据很大的比例，轮胎管理作为车队管理不可或缺的组成部分，越来越受到车队

2、管理者的重视，采用信息化手段对轮胎进行管理可以有效节省车队车辆运行成本。目前许多大型车队、汽车租赁公司，轮胎的管理会遇到很多问题。 如在车辆使用过程中经常会出现轮胎丢失的情况，每年的轮胎丢失、非正常更换会造成巨大的经济损失。 车队轮胎仓库管理混乱，导致库存得不到有效统计，不足或者超出必须进行调拨， 以至于管理物流成本增加。 车辆维修和保养管理不善导致出现安全问题， 以及成本费用增加的风险难以控制。采用翻新轮胎也是节省轮胎成本的一种方式。 但轮胎翻新行业具有自身特点，在轮胎翻新工序，客户厂家不一，所翻新的轮胎也是由不同厂家生产的，各个轮胎厂家的品牌、规格、花纹等标准及名称不一致，导致翻新轮胎品种

3、繁多，不易统一管理。 同时，对于这些品牌规格不一的轮胎，需要做到客户送到的货，翻新后送还此客户，轮胎翻新信息无法记录。 轮胎翻新过程质量控制尤其重要，而一条轮胎的质量跟踪在没有信息化系统的情况下很难做到。有的翻新厂承包了大型车队的轮胎， 需要实时对轮胎数据进行监控，以便于及时响应轮胎出现的问题，从而获取轮胎翻新的最大价值，通过信息化手段提升服务质量水平和数据分析能力，为二次销售提供合理的数据支持。 因此智能轮胎在车队管理中将扮演越来越重要的角色。二、 智能轮胎概述智能轮胎的研究与开发是目前汽车技术的最新发展方向之一。 智能轮胎的研究涉及材料、结构、传感、信号处理、无线通讯和实时内嵌计算等多项先

4、进技术，是未来汽车电子发展的方向。 国际上许多汽车公司也积极参与开发新型和智能型轮胎， 试图在实现轮胎压力监测的同时，完成诸如轮胎道路摩擦、动态平衡和轮胎温度监控等功能，并将其与智能驾驶、导航和电子安全系统等其它汽车控制预警结合起来，共同组成一个完整的智能汽车电子监控系统。我国是轮胎消费制造大国，产、销、用均居世界第一。 智能轮胎的应用和研究有利于我国轮胎企业掌握关键技术，提高轮胎行业的核心竞争力，同时有利于发展军民两用技术提高国家安全保障能力。 这里提到的智能轮胎主要集成射频识别技术与胎压监测系统。1.射频识别技术射频识别(Radio Frequency Identifica-tion，简称

5、RFID)技术是20世纪90年代开始兴起的一种非接触的自动识别技术，它利 22中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶用无线射频方式进行非接触式的通信，实现静止或移动物体的自动识别。 具有安全性高、对环境要求低、寿命长等优点，使RFID技术受到企业和科研机

6、构的追捧。射频识别系统的工作原理为：阅读器通过发射天线发送特定频率的信号，当RFID标签进入其有效工作区域时标签天线将产生感应电流，使得标签获得能量而被激活，并将自身编码等信息通过内置射频天线发送回阅读器；阅读器接收天线接收到来自电子标签的调制信号，经阅读器信号处理模块对该信号进行解调后发送到后台主机（上位机）进行处理；上位机根据逻辑运算识别该标签的身份和合法性，然后根据不同的设定去完成相应的处理和控制。 电子标签接收到射频脉冲后，由其数据解调部分中解调出数据并送到控制逻辑， 控制逻辑接收指令完成存储、发送数据或其他操作。随着轮胎信息化管理技术的不断进步，将超高频RFID电子标签作为数据信息载

7、体植入到轮胎中，可以对轮胎进行全生命周期的管理。 植入到轮胎中的RFID电子标签，起到轮胎“电子身份证”的功能，可以将轮胎从出厂，使用过程中的维修翻新，到报废的整个生命周期中的诸如生产序号、生产日期、生产厂代码、标识码等重要数据完整保存于RFID的芯片内。目前，RFID智能轮胎已经受到国内外轮胎生产和汽车制造企业的广泛关注，在智能轮胎的研究方面，RFID智能轮胎已经成为轮胎生产企业、汽车制造厂商和集成电路设计厂家研究的热门技术。国际上，几家大型轮胎生产企业，包括米其林、固特异等对智能轮胎的研究已经开展了大量的工作， 并已有成功的应用案例，米其林在开发智能轮胎方面成功地解决了通过硫化把射频识别（

8、RFID）标签封存在轮胎胎侧内的一系列工艺问题，固特异的RFID轮胎处于小批试制阶段。国内企业针对智能轮胎系统的研究还比较薄弱， 目前正处于市场孕育阶段，轮胎企业已经意识到该技术的市场竞争优势，并将加大资金和技术的投入力度，预计在未来几年内会形成一定的竞争能力。2.胎压监测系统汽 车 胎 压 监 测 系 统 （Tire PressureMonitoring System，简称TPMS）主要用于在汽车行驶时对轮胎气压进行实时监测，对轮胎漏气和低气压故障能够进行及时报警，以保障驾车者和乘车人行车时的安全，是生命安全保障预警系统。研究表明， 轮胎欠压20%可使其使用寿命缩短25%， 同时会使燃油消耗

9、量增大3%；80%90%的轮胎损坏直接由于欠压而造成。 我国交通事故中，约有30%是因轮胎气压过低导致轮胎过热或因轮胎气压超高导致轮胎爆破引起， 在高速公路上发生的交通事故中，这一比例高达50%以上。传统的有源直接式胎压监测系统的工作原理为： 安装于轮胎内部的传感器，通过检测轮胎内部的气压、温度等轮胎参数信息，通过无线方式将测量结果发送到信号接收器，信号接收模块将收到的数据通过有线或无线方式传输到用户界面，实时的显示给驾驶者。轮胎处于一个密封及高速旋转的环境，TPMS系统不仅可以提前进行预警，有效预防轮胎爆胎事故，还可以降低汽车油耗，保障整车的性能与寿命。在TPMS智能轮胎的研发方面， 国外对

10、有源TPMS的研究趋于成熟， 但有源TPMS需要电池来维持其工作，体积较大，不利于环保，促使了无源TPMS研究， 但是研究大部分还处于理论研究阶段。 一旦技术成熟，将会大大缩小传感器尺寸，为植入轮胎提供可能。3.智能轮胎信息管理系统在智能轮胎的信息管理系统方面，总体上讲，国内外还处于空白阶段。 有关轮胎全生命周期信息管理系统开发方面，国内外的轮胎生产企业关于智能轮胎的研究都更多是集中到如何解决RFID植入工艺等问题，仍未展开相关信息化管理系统的研发工作。 虽然部分厂家在成品仓储、23中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶

11、中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶T o p i c s 专题发货、管理等部分环节实现了对轮胎条码化管理，但由于条形码本身的技术缺陷以及所需管理环节零散， 未能贯穿轮胎生产物流销售使用翻新的全过程，数据信息的共享程度和利用率均比较低，所起到的作用有限，企业投资回报率较低。通过RFID技术、TPMS技术整合的智能轮胎，赋予轮胎以“生命”，可以对轮胎全生命周期的数

12、据进行采集管理，为车队、生产商、销售商进行深度数据挖掘提供依据。 解决目前轮胎管理中的问题。三、 车队管理系统应用1.车队管理系统介绍基于RFID轮胎及TPMS轮胎智能轮胎的车队管理系统，该系统可与车载管理系统进行集成应用，与车联网系统进行数据交互，实现智能轮胎与车联网的整体应用，为汽车驾驶员的安全行车提供支持和帮助，减少交通安全事故的发生，提高车队现代化管理水平。车队管理系统将智能轮胎中RFID技术与TPMS技术、GPS全球卫星定位系统、GIS地理信息系统、数据库系统、Inter-net和GPRS网络系统等技术和产品有机且高效地结合在一起。 通过轮胎唯一RFID编码、 底层TPMS技术实时采

13、集轮胎温度压力信息，利用移动通信GPRS网络作为通信媒介，运用矢量化地理信息电子地图软件平台，通过通信管理机、短信收发平台、GPS调度管理系统和数据库等软、硬件，实现对车辆轮胎参数实时监控，车辆位置监视，车辆出入库管理，信息服务，移动车辆工作状态监测等功能；还可以根据用户需求，定制能满足用户需求的各种统计报表，并打印输出。2.车队管理系统网络构架在智能轮胎日常保养过程中，如轮胎入库、 轮胎维护信息记录等， 通过手持RFID读写器或固定RFID读写器，对智能轮胎内RFID标签进行扫描并将轮胎当前数据自动与平台数据库进行同步，如果轮胎需要翻新可以通过RFID读写器或手持RFID终端对轮胎每个翻新过

14、程进行及时质量跟踪，将每个过程的质量跟踪数据实时同步上传至平台数据库。 通过日常数据维护可以实现对轮胎主要参数，如胎面花纹深度、位置、车轴、类型、状况、直径、品牌、胎体型号、负载、轮胎尺寸、出行里程数、出行日期、翻新次数、胎面花纹设计，车辆参数等与数据服务器的数据记录和同步。当车辆出入库时，通过安装在出入口处的固定RFID识别器，自动的将轮胎参数和车辆参数上传至平台数据库。 当车辆行驶过程中，车队管理系统通过车载GPS装备，接收定位卫星信号，对车辆实时定位。 车辆安装智能轮胎，通过TPMS系统实时采集轮胎温度压力信息，接收器接收采集到得轮胎信息， 通过集成在一起的GPRS/3G模块发送到数据服

15、务器，监控中心通过应用服务器的软件界面可以对车辆位置，轮胎数据进行实时监控。 系统网络构架见图1。3.车队管理系统组成基于智能轮胎的车队管理系统见图2。主要由以下几个部分组成：运行管理子系统，仓储管理子系统，费用管理子系统，车务管理子系统。（1）运行管理系统通过GPS技术、GPRS网络方式或图1系统网络构架24中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶

16、中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶中国橡胶GSM短信方式向监控中心发送定位数据获取经纬度信息，在后台对车辆进行网上监控， 在电子地图上实现对车辆的时速、方向、状态等监控，以及监控的权限分配、管理。 可以针对车辆设置行驶区域及路线，当车辆离开该区域、路线监控平台将显示报警信息。通过智能轮胎内置TPMS实现状态的监控。 对轮胎的温度、压力进行实时监控， 并对传感器的电池状态进行监控，通过设置参数上下限， 实现超限报警功能。将数据通过GPRS/3G技术实时上传在后台数据服务器系统中，结合日常维护中记录的轮胎磨损状态、报废情况记录，为车队管理和轮胎全生命周期管理提供数据支持。（2）仓储管理系统通过智能轮胎内置的RFID标签，实现轮胎的唯一编码，即可以对公司内的轮胎财产进行管理， 包含轮胎入库出库信息。 特别是对胎压进行生命跟踪，入库时间、出库时间、安装情况、拆卸维护情况记录，直至产品报废。 为轮胎生命周期数据进行深度数据挖掘提供依据。同时可以利用RFID技术对安装智能轮胎的车辆出入车库或厂区进行管理记录，对轮胎是否匹配等在通过道闸