基于校車生命監(jiān)控報警系統的遠程通信方案 研究與實現

　　摘 要：據調查顯示，近年來隨著我國道路交通的發(fā)展和經濟的繁榮，我國汽車保有量逐年增加，我國道路交通事故越來越多。其中，由于滯留車內被遺忘致死的事件也越來越多，并且死亡人員多數是小孩。由此，引起社會大眾的廣泛關注。本團隊由此研究設計了監(jiān)控車內生命并及時報警的裝置——車輛生命監(jiān)控報警系統。該裝置在51單片機的基礎上設有溫度傳感器、CO感應器、DS感應器、人體紅外感應器和北斗導航模塊及4G移動網絡，可實現車內有人或車內相關指標過高時及時報警，與車內人員對話，進行定位并及時解救被困人員。
    關鍵詞：交通 車輛 監(jiān)控報警

　　1 研究背景

　　隨著我國經濟的發(fā)展，我國汽車保有量逐漸增多，出于便捷和舒適的考慮，越來越多的人出行選擇乘坐小汽車。由于我國教育體制的改革與完善，學校校車接送孩子上下學逐漸興起。近年來，滯留車內導致死亡的案例屢屢發(fā)生，如海南省車輛內被遺忘男童悶死事故，且死亡的大多是兒童，這些事件引起人民大眾的普遍關注。究其原因，還是由于車內沒有合適的報警和通信裝置，使得人員得不到及時解救。一直以來，國內外對此都有研究，在溫度傳感器、CO傳感器方面，不僅有一系列研究成果，而且類似產品也可以在許多購物軟件上買到。但是，這類產品功能單一，價格昂貴，不能解決大多數人的需求。因而，我們從源頭出發(fā)，設計了車輛生命報警系統裝置。

　　2 基本原理

　　2.1 51單片機工作原理

　　校車生命監(jiān)控報警系統是在51單片機的基礎上設計的。51單片機是單片機的一種，是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能(可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路)集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，因此它又稱為單片微控制器，在工業(yè)控制領域廣泛應用。

　　單片機主要由運算器、控制器和寄存器三大部分構成。其中，運算器由算術邏輯單元(ALU)、累加器、寄存器等構成。在微處理器內部運算器、控制器、寄存器之間是相互連接的，由控制器向各部分發(fā)布操作命令，運算器接到命令后進行相應運算，并將運算后結果存入相應的寄存器中。

　　2.2 車輛生命監(jiān)控報警系統工作原理

　　車輛生命監(jiān)控報警系統由溫度傳感器、CO感應器、人體感應模塊、云芯片、AD芯片、北斗導航模塊和移動4G模塊。我們的裝置主要檢測車內有毒氣體的濃度、溫度和人離開車后是否有滯留3個指標。該裝置的人體感應模塊主要檢測車內是否有人，通過檢測人體紅外線發(fā)揮作用。當在感應范圍內有人時，紅外光譜會發(fā)生變化，從而報警。且裝置內放有移動4G卡，裝置可以及時地給綁定的兩個聯系人發(fā)短信并打電話。

　　裝置的CO感應器只要檢測車內的CO濃度。當車內CO 濃度分別大于100ppm、130ppm和160ppm時，裝置分別報警，給第一個人發(fā)信息并打電話，給第一、二個人同時發(fā)信息并給第二個人打電話。

　　裝置的溫度傳感器主要檢測車內溫度。根據通用汽車和全球兒童安全網絡的調查研究，在室外的汽車，即使沐浴在光線不強的太陽下，其內外溫差也常高達7℃~10℃。同時在汽車門窗關閉的情況下，大約10min，車內溫度便急速上升6℃~7℃，這對嬰幼兒來說是非常危險的。而本裝置在車內溫度大于30℃時自行報警，車內溫度大于35℃時給第一個號碼打電話和發(fā)短信，車內溫度大于40℃時給第一個和第二個號碼同時發(fā)短信并給第二個打電話。

　　2.3 車輛生命監(jiān)控報警系統中移動4G模塊的工作原理

　　對單片機來說，通信是單片機的“神經中樞”，車輛生命監(jiān)控報警系統發(fā)揮作用的前提是具有遠程通信功能，移動4G模塊使這一功能得以實現。車輛生命監(jiān)控報警系統應用的是串口通信中的全雙工通信。即車輛生命監(jiān)控報警系統檢測到車內有滯留人群發(fā)出警報，并依據指標的不同給綁定的第一個號碼打電話和發(fā)短信及給第一個和第二個號碼同時發(fā)短信并給第二個打電話。電話打通后，該裝置可以實現被困人員與車外人員的通話，給施救人員準確的救援方向。

　　3 可行性研究

　　3.1 項目成熟性分析

　　該裝置的傳感器可以實現數據的短距離傳輸，無線網絡能夠把感知到的數據信息無障礙、可靠、安全地傳送出去。由于移動通信、互聯網、環(huán)境信息專網等技術已十分成熟，能夠很好地滿足MAS裝置的物聯網中數據傳輸的需要。近些年，嵌入式系統(如ARM、DSP、FPGA等)的迅猛發(fā)展也為物聯網技術的應用提供了強有力的技術支撐。

　　3.2 需求分析

　　目前，移動通信發(fā)展很快，人們在應用單片機監(jiān)控車輛生命安全時，也提出了新的需求：實現低價位、低功耗、功能齊全且便于攜帶。而本產品剛好迎合了人們的需求。

　　4 裝置創(chuàng)新點

　　(1)裝置可以同時檢測車內CO等有毒氣體的濃度，溫度和人體紅外線，打破了市面上類似裝置功能過于單一的問題。

　　(2)裝置可同時檢測多個指標，避免了由于環(huán)境因素對裝置檢測造成的干擾。

　　(3)結合了移動通信網絡和北斗導航模塊，實現了對相關人員發(fā)短信、打電話求救和對被困人員的定位，使被困人員得到及時解救。

　　(4)裝置整體成本低，便于攜帶，反應快速，無人值守，免維護，管理成本低。

　　5 市場分析

　　5.1 車輛行業(yè)現狀分析

　　全球汽車市場平穩(wěn)增長。近年來，全球汽車產量逐年上升，2016年前全球汽車產量達到了9497萬輛，同比增長 4.7%。汽車產量的增長在很大程度上得益于新興市場國家良好的經濟發(fā)展形勢以及巨大人口數量帶來的市場需求，而中國依舊是全球最大的單一汽車市場。在全球經濟持續(xù)復蘇向好的方向發(fā)展下，2018年全球汽車市場有望保持低速平穩(wěn)增長，為車輛生命監(jiān)控報警系統裝置提供相對穩(wěn)定的市場需求。通過調查，2010—2016年全球汽車產量和全球汽車保有量逐年增加，且增幅逐年上升。

　　5.2 產品市場分析

　　近年來，幼兒被遺忘在校車內致死事故在全國各地時有發(fā)生。據媒體統計，從2006—2017年，僅公開報道的兒童被遺忘車內事件至少有25起，造成超過20人死亡。其中將兒童遺忘于車輛中導致兒童死亡的慘劇在2007年發(fā)生 5起、2010年發(fā)生4起，2011年發(fā)生3起、2012年發(fā)生3起。政府相關部門為解決車輛安全問題，及時采取措施進行治理，但是部分車輛的安全問題尚未得到合理的解決，隱患依然存在。因此如何減少車輛事故,提高車輛的安全系數, 更好的保護乘客的人生安全成為社會熱點。根據社會對該裝置的需求，可以推斷該裝置前景良好。

　　6 結語

　　以上是對車輛生命監(jiān)控報警系統的全部闡述，在生活節(jié)奏越來越快的今天，有以無線網絡技術支撐的車輛生命監(jiān)控報警系統遠程通信方案的實現無疑為兒童的安全上了一道保險。車輛生命監(jiān)控報警系統可同時檢測車內的多種指標，功能齊全，價格實惠，使汽車、網絡、安全相結合，達到最大效果。同時，保護車內人員安全，避免車內滯留致死的悲劇重演。

　　參考文獻

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