智能轮胎全生命周期健康管理系统的技术突破与实践应用

一、智能轮胎全生命周期健康管理系统的关键技术突破

1.1 高精度传感器技术创新

为应对轮胎传感器的供电难题，自供电传感技术应运而生。该技术依托轮胎运转时振动与温差等环境能源，并基于压电效应或温差发电实现能量采集，以维持对传感器电力的持续供给。设计时融入低功耗理念，优化电路架构与数据处理算法，有效降低传感器能耗。例如，通过引入休眠与唤醒机制，轮胎静止时传感器进入低能耗休眠模式，转动时则立即激活并采集数据。这种方式不仅延长了传感器的使用期限，同时显著减少了维护成本。

1.2 数据处理与分析算法优化

针对轮胎行驶过程中产生的海量实时数据，亟须制定高效的数据处理方案。利用边缘计算在传感器或车载终端对原始数据进行预处理与特征提取，既减少了数据传输量又缓解了延迟情况。例如，运用快速傅里叶变换（FFT）剖析轮胎振动信号的频域特性，进而提炼出故障相关特征频率。

运用机器学习与深度学习技术构建轮胎健康状态评估模型，需收集涵盖正常运行、故障状态及维修记录等多种工况和使用阶段的历史数据。再对这些原始数据做一系列处理工作，如清除冗余部分、标记重要信息并进行特征工程加工。然后选择支持向量机（SVM）、随机森林（RF）这类传统机器学习算法，同时应用卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）这种深度学习手段来训练模型。所得模型能够解析传感器采集来的数据，准确判定轮胎剩余使用时长、当前磨损程度及可能存在的风险，为维护决策和更换计划提供可靠依据。

1.3 可靠通信技术应用

轮胎与车载终端采用蓝牙低功耗（BLE）及超宽带（UWB）等短距离无线通信技术。蓝牙低功耗技术凭借低功耗、高兼容性的特点，适用于对能耗要求严苛的轮胎传感器数据传输；超宽带技术则以快速传输和精准定位为优势，实现轮胎传感器与车载终端的高效数据交互，确保轮胎信息准确传输至车载系统。

为实现轮胎状态信息的远程监控与管理，引入蜂窝网络（4G/5G）和窄带物联网（NB-IoT）等通信手段。车辆行驶时，车载终端通过蜂窝网络将轮胎数据发送至云端服务器，管理人员便能借助手机 APP 或电脑实时获取轮胎信息。而窄带物联网技术在低数据速率需求、长期稳定连接场景下尤为适用，比如仓储物流环境中的轮胎状态监测就非常适合它。这种技术以低功耗广覆盖方式进行远程通信，确保轮胎在全生命周期内的状态可实时追踪。

二、智能轮胎全生命周期健康管理系统架构设计

2.1 感知层

感知层设于轮胎内部，集成多样传感器装置，是提取轮胎状态数据的核心。除已提及的压力、温度、应变与磨损传感器之外，依据具体需求还可添入加速度计或陀螺仪等设备来监控轮胎的动态性能与受力变动情况。传感器捕捉轮胎状态信号后，将其转化为电信号，经调理电路初步处理，再通过模数转换器转换为数字信号，最后由短距离无线通信模块传输至车载终端。

2.2 平台层

平台层在系统中占据关键位置，大致由云端服务器和数据处理分析平台构成。云端服务器类似于接收器、仓储中心加协调者三合一的角色，专门存储各个轮胎的状态信号，分布式存储让安全牢固及延展性大大增强。而那边的数据处理分析平台能分析那些汇聚而来的信息流，快速生成报告，诸如轮胎健康的评估或是预警信息等，帮助使用者了解具体情况。这个工作台还能够提供图表显示、地图之类直观的界面或报告形式，以便管理人员一目了然掌握整体性能与情况趋势，为决策提供支持。

2.3 应用层

面向不同用户群体，在应用端布局多样化的服务形态。车主借助手机 APP便能够即时了解轮胎的气压、温度以及磨损状态等各项信息，同时收到故障预警与维护提醒；物流运输企业可依托管理平台对车队轮胎的整体情况进行集中监控，并通过深挖使用数据优化更换规划，进而压缩运营支出；而轮胎制造企业凭借系统汇聚的实际使用期间的海量数据，能为日后产品改进及品质提升提供重要参照依据。

三、智能轮胎全生命周期健康管理系统的实践应用

3.1 交通运输行业应用

智能轮胎全生命周期健康管理系统在长途货运行业中发挥着至关重要的作用。例如，部分物流公司安装智能轮胎全生命周期健康管理系统以后，利用它实时抓取胎压和温度的功能，很快能够检测出如漏气或超温等问题，从而减轻由于轮胎引发的突发事故的概率。同时，这个架构还能把磨损程度以及使用寿命余值结合在计划里，制定适宜的换胎规划，准确定义最佳换胎里程，过度损耗和浪费问题得到了控制，并且还让整个轮胎寿命延展到更大范围。

3.2 乘用车领域应用

乘用车领域里，这套系统赋予主机一套高效且靠谱的轮胎管理模式。手机APP 配合下，查看轮胎状态突破时空局限，例如远行前就能查看轮胎是否存在隐患。轮胎一旦异常，系统即刻警示并推送周边维修点指引，帮助车主迅速处理故障。此外，其还会根据车主日常驾驶习性与路线特点打造个性化的轮胎养护方案，这在提高轮胎耐用度方面具有巨大价值。

3.3 轮胎生产与售后服务

对轮胎制造企业来说，智能轮胎全生命周期健康管理系统整合了产品使用的真实反馈，尤其在实际应用场景中这些信息尤为直观，使得企业能观察产品真实性能与短板所在。借此重新梳理技术脉络与设计理念，以优化生产链条。售后环节，系统输出的状态报告也为维护指引带来便捷，使企业能在客户感知问题前提出合理养护方案或适时推荐产品替换建议。如此一来，用户的接纳度自然会上升，品牌也通过优质体验逐步赢得市场口碑，进一步巩固竞争格局。

结语：

随着技术不断发展，智能轮胎全生命周期健康管理系统将朝着智能化、集成化与个性化深度融合的方向发展。未来可尝试将人工智能或区块链等新兴技术融入其中，从而在提升预警精度的同时加强数据安全性能。依靠技术创新及实际场景应用，该系统能够拓展到更多细分领域，为轮胎行业乃至整个交通板块注入创新动力。

参考文献：

[1] 韩彩霞 . 基于轮胎技术革新视角的公路运输经济提升路径探讨 [J]. 中国轮胎资源综合利用 ，2025，（03）：64-66.

[2] 胡梦丹 ， 李波 ， 贝绍轶 ， 等 . 基于模型和数据驱动的智能轮胎载荷估计 [J]. 重庆理工大学学报 （ 自然科学 ），2025，39（02）：55-64.