CN105501113A - 具有co2检测的乘坐者安全系统 - Google Patents
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Abstract
公开了具有CO2检测的乘坐者安全系统。交通工具(12)的乘坐者(20)安全系统(10)包括二氧化碳(CO2)传感器和控制器(22)。CO2传感器被配置成当交通工具(12)不运作时(即停靠时)确定交通工具(12)的乘客座舱(18)内的CO2浓度。控制器(22)被配置成当交通工具(12)不运作时基于乘客座舱(18)内的CO2浓度来确定乘客座舱(18)被乘坐者(20)占据。如果在交通工具(12)不运作时考虑CO2浓度，则系统(10)可通过启动诸如交通工具(12)喇叭或警报器这样的通知装置或通过藉由开窗或运转交通工具(12)的HVAC系统(10)的鼓风机使乘客座舱(18)通风而作出响应。
Description
技术领域
本公开总体涉及交通工具的乘坐者安全系统，并且更具体地涉及为交通工具配备CO2传感器以在交通工具不运作(即停靠)时确定乘客座舱内的CO2浓度。
发明背景
在交通工具不运作时(例如停靠和引擎不运转)，需要保护交通工具的乘坐者。当交通工具不运作时，诸如不小心被留在交通工具中的婴儿、等待家人购物归来的老人或在交通工具内睡着的精壮年人之类的乘坐者是交通工具中出现的乘坐者的例子。
发明内容
根据一个实施例，提供一种用于交通工具的乘坐者安全系统。该系统包括二氧化碳(CO2)传感器和控制器。CO2传感器被配置成当交通工具不运作时确定交通工具的乘客座舱内的CO2浓度。控制器被配置成当交通工具不运作时基于乘客座舱内的CO2浓度来确定乘客座舱被乘坐者占据。
在另一实施例中，提供了操作乘坐者安全系统的方法。该方法包括步骤：提供CO2传感器，其被配置成当交通工具不运作时确定交通工具的乘客座舱内的CO2浓度。该方法还包括步骤：当交通工具不运作时基于乘客座舱内的CO2浓度来确定乘客座舱被乘坐者占据。
在阅读优选实施例的下列详细描述后，进一步的特征和优势将更清楚地表现，这些优选实施例只是借助非限定例子和结合附图给出的。
附图简述
现在将参考附图借助示例来描述本发明，在附图中：
图1是根据一个实施例的配有一系统以在交通工具不运作时检测交通工具座舱内的CO2浓度的交通工具的图；以及
图2是根据一个实施例的操作图1的系统的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出适用于交通工具12的乘坐者安全系统(下文中称其为系统10)的非限制性例子。系统10包括二氧化碳(CO2)传感器(下文中称其为CO2传感器14)，其被配置成确定交通工具12的乘客座舱18内的CO2浓度16。使用一种形式的光谱法以隔离和测量CO2气体浓度的适用的CO2传感器是市场上可获得的。系统10利用这种类型的CO2感测的可靠性来提供一种安全系统，该安全系统能够作为一自立系统被安装在交通工具内或者被集成在交通工具已有的基于微计算机的设备之一内。
当交通工具不运作时，尤其希望使用本文描述的系统10。在本文中，术语“不运作”指这样一种状态：即交通工具停靠并且交通工具的引擎(未示出)不运转时。这种“不运作”状态与交通工具12的下列状态相同或相似：例如当交通工具整晚被存放在车库而不使用时，或者当交通工具在交通工具的所有者/操作者工作或购物时停靠在停车场时。
本文描述的系统10测量CO2浓度16以提供乘客座舱18的空气质量的指示。由于CO2是呼吸的副产物，因此类似乘客座舱18的密闭空间可能表现出增加水平的CO2，如果未将充足的新鲜空气提供至乘客座舱18的话。实验表示如果CO2浓度16大于约1000份/1000000(1000ppm)，则乘客座舱18的乘坐者20可能经历显著程度的困倦和/或不适。对于大多数人，增加的呼吸速率发生在2000ppm。在20000ppm，呼吸速率增加50％。在30000ppm，呼吸速率增加100％，并且最大推荐容许暴露极限(PEL)为15分钟。已认识到，就CO2的个体安全水平而言，个体的年龄、健康和呼吸状态可能显著地影响这些水平。
已经观察到，当成年人在常见的汽车乘客客舱内呼吸时(窗关着并且交通工具不运作)，CO2浓度16在15分钟内从300ppm左右(常见的新鲜空气浓度为250ppm-400ppm)增加至1500ppm以上。没有充足新鲜空气的话，无法操作交通工具以提供充足新鲜空气的诸如小孩、老人和/或宠物之类的乘坐者可能暴露于不理想的CO2浓度。相反，未被占据的乘客座舱表现出非常少的变化和几乎不变的CO2水平。长时间没有乘坐者在交通工具内，CO2水平将逐渐下落以与交通工具外的环境水平匹配，这是因为少量空气漏入乘客座舱18的密封结构。
系统10包括控制器22，其被配置成当交通工具不运作时基于乘客座舱内的CO2浓度来确定乘客座舱18被乘坐者占据。在本文中，术语“乘坐者”一般指有生命的动物，例如但不限于人、狗、猫以及在交通工具12停靠时可能占据乘客座舱的其它动物。尽管图1中给出的例子暗示该系统用于汽车内，但本文给出的教义也可用于保护在运输中的牲畜。
控制器22可包括诸如微处理器的处理器(未示出)或其它控制电路，例如模拟和/或数字控制电路，包括本领域内技术人员熟知的用于处理数据的专用集成电路(ASIC)。控制器22可包括存储器，包括非易失性存储器，例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，用以存储一个或多个例程、阈值和捕捉的数据。如本文所述，可通过处理器执行一个或多个例程以执行步骤：基于由控制器22接收的信号，确定乘客座舱18内是否有乘坐者。
由于CO2比常见大气中的主要成份(它们是N2(28)和O2(32))具有更高的分子密度(44)，因此可能有CO2沉降至乘客座舱18的下部区域的情况。因此，如果CO2传感器14位于乘客座舱18的按体积算的下三分之一24中，则是有利的。由于大多数乘客座舱的配置是下部区域由座位等部件占据而上部区域更为开放，因此指示下三分之一24的边界的线可能比从乘客座舱的底部至顶部的距离的三分之一更高，例如也有可能大约为一半。
如果CO2传感器14是例如基于重量或电容耦合来检测乘坐者20的存在的座位占据检测设备26的一部分，则同样有利，如本领域内技术人员所知的那样。将CO2传感器14与座位占据检测设备26整合将避免一些电子器件的重复，例如供电滤波/管理。CO2传感器可借助共享的数据总线28而电耦合至控制器22。替代地，可使用CO2传感器和控制器22之间的专门线路来传送CO2浓度16，或者这种通信可借助无线装置。
控制器22可被配置成如果CO2浓度16大于被存储在控制器22中的浓度阈值30则确定乘客座舱18被占据。浓度阈值30的适当值为1000ppm；然而相信可使用较低值而没有错误警报的显著危险，例如700ppm的值。替代地，控制器22不是等待CO2浓度16超出浓度阈值30，而是可配置成如果CO2浓度16以高于一速率阈值32的速率增加则确定乘客座舱18被占据。速率阈值32的适当值是30份/1000000/分钟(30ppm/min)。然而，要理解，如果乘客座舱18显著大于或小于本文描述的乘客座舱，则系统10可用不同的值进行校准。
已考虑其它技术以确定乘坐者的存在，但这些其它技术不直接保护乘坐者20免受过大的CO2浓度的影响，并在实际确定乘坐者20确实存在方面具有一些基本问题。例如，如果乘坐者正在睡觉和不移动，则使用相机或超声换能器基于检测到的乘坐者20的移动来确定乘坐者存在的技术可能失效。如果乘坐者20盖有毛毯，则依赖于检测由乘坐者20辐射出的体热的系统可能失效。然而，可通过使这些其它技术与乘客座舱18内的CO2浓度的直接检测相结合来提高系统10检测到乘客座舱18被占据的可能性。也就是说，系统10可较为有利地包括座舱占据检测设备34，其被配置成输出指示乘坐者存在于乘客座舱18内的检测信号36。因此，控制器22可进一步配置成基于检测信号36和乘客座舱18内的CO2浓度16两者确定乘客座舱18被占据。
座舱占据检测设备34可包括相机40，其被配置成观察乘坐者20可能在的乘客座舱18的区域。检测信号36可基于乘客座舱18中存在的可见光和近红外光中的一者。控制器22则可被配置成检测乘坐者20的存在，例如通过来自相机40的图像的运动流分析或通过本领域内技术人员所知的其它类型图像分析。座舱占据检测设备34也可包括发光器42，其被配置成发出例如近红外光之类的光以使相机40能够捕捉图像，如果乘客座舱18的环境照度低的话。
替代地，相机40可被配置成检测远红外光，即由交通工具座舱内的乘坐者20辐射出的热能量。检测热能，即检测一对象的温度，可能是有利的，因为这样做不依赖于来自发光器42的发光。然而，相比具有相同成本的可见光或近红外型相机，这种设备的分辨率相对低。在另一实施例中，座舱检测设备34可包括超声换能器44，其被配置成发出超声信号46并检测超声声波48。因此，检测信号36可指示在乘客座舱18内反射的超声声波48。已发现，具有或不具有发光器42的相机40可与超声换能器44结合使用以相比单独使用CO2传感器14进一步增加检测到乘坐者20存在的可能性。
响应于检测或确定CO2浓度16大于浓度阈值30和/或CO2浓度16的增加速率大于上述速率阈值32，系统10可包括可由控制器22操作以指示乘客客舱18被占据并且CO2浓度16是关注因素的通知装置50。通知装置50可通过多种通知技术中的任何一个或其组合向乘客座舱18外(即交通工具12外)的人指示乘客座舱18被占据并且需要关注，所述通知技术例如但不限于使交通工具的头灯或其它外部灯闪烁、鸣响或启动交通工具的喇叭以及经由蜂窝电话网将警报发送至指定的电话号码。如果CO2水平是危险程度地高并且很可能存在乘坐者，则控制器22可被配置成解锁交通工具12的门以使交通工具12外的人能够帮助乘坐者20。
作为启动通知装置50的替代或附加，系统10可包括通风装置52，其可由控制器22操作以当交通工具12不运作时将新鲜空气提供给乘客座舱18。通风装置52可包括配有致动器的窗54，当交通工具不运作时该致动器能够打开(例如摇下)窗54以允许新鲜空气进入乘客座舱18。作为进一步的例子而非限制，通风装置52可包括风扇或鼓风机，例如交通工具的加热、通风和空调(HVAC)系统的鼓风机，其可由控制器22操作以当交通工具12不运作时将新鲜空气吸入乘客座舱18。
图2示出操作交通工具12内的乘坐者安全系统(系统10)的方法的非限制性例子。
步骤210，“提供CO2传感器”，可包括提供或安装CO2传感器14到交通工具12内，要么作为自立传感器，要么集成到座位占据检测设备26内、要么集成到某些事先存在的交通工具控制单元内。总地来说，CO2传感器被配置成当交通工具不运作时确定交通工具12的乘客座舱18内的CO2浓度16。
步骤220，“交通工具运作？”，可包括检测来自引擎控制单元的电压或受点火钥匙的位置影响的电压以确定引擎是否正在运转。替代地，系统10可包括振动传感器(未示出)，以独立于其它交通工具系统而确定交通工具操作状态。
步骤230，“确定CO2浓度”，可包括当交通工具不运作时基于乘客座舱18内的CO2浓度来确定乘客座舱18被乘坐者20占据。由CO2传感器14指示的CO2浓度16可通过控制器22被过滤或以其它方式被处理，以提高信噪比或计算CO2浓度16的变化速率。
步骤240和250示出一些不同的方式以确定CO2浓度16是否为关注因素。尽管方法200示出了这两个步骤，然而要理解，可执行仅一个或仅另一个步骤并且仍然检测过大的CO2浓度。
步骤240，“CO2浓度＞浓度阈值？”，可包括确定CO2浓度16是否大于浓度阈值30。浓度阈值30可被预编程到控制器22中，和/或可随时间调整以补偿CO2传感器14的校准漂移和/或CO2的正常环境浓度。
步骤250，“CO2浓度增加＞速率阈值？”，可包括确定CO2浓度16是否正以大于一速率阈值32的速率增加。为了确定CO2浓度增加的速率，控制器22可在诸如几分钟的时间周期内对由CO2传感器14报告的CO2浓度16作出采样。速率阈值32可被编程到控制器22内，和/或可随时间被调整以补偿CO2传感器14的校准漂移和/或CO2环境浓度中的正常波动。
步骤260和270示出一些不同的方式以对CO2浓度16是否为关注因素作出响应。尽管方法200示出了这两个步骤，然而要理解，可执行仅一个或仅另一个步骤并且仍然对过大的CO2浓度作出响应。
步骤260，“启动通知装置”，可包括启动一通知装置50以指示乘客客舱18被占据。通知装置可以例如使交通工具外灯发光、鸣响喇叭或其它可闻警报、或发消息给蜂窝电话网上的电话号码。
步骤270，“使乘客座舱通风”，可包括当交通工具不运作时通过控制器22使乘客座舱通风，所述控制器22将交通工具12的机动窗操作至打开状态，或操作交通工具HVAC系统的鼓风机以将新鲜空气吹入到乘客座舱18。
因此，提供了一种用于交通工具12的乘坐者安全系统(系统10)以及操作交通工具12的系统10的方法200。尽管认识到CO2传感器14在交通工具运作时(例如当行驶时)也是有用的，然而当交通工具12不运作时保护乘坐者20不受过大CO2浓度影响的问题的解决方案是本文描述的系统10和方法200的关注焦点。
尽管已针对其优选实施例对本发明进行了描述，然而本发明不旨在如此限制，而是仅受后面权利要求书中给出的范围限制。
Claims (17)
1.一种用于交通工具(12)的乘坐者安全系统(10)，所述系统(10)包括：
CO2传感器(14)，其被配置成当所述交通工具(12)不运作时确定所述交通工具(12)的乘客座舱(18)内的CO2浓度(16)；以及
控制器(22)，其被配置成当所述交通工具(12)不运作时基于乘客座舱(18)内的CO2浓度(16)来确定所述乘客座舱(18)被乘坐者(20)占据。
2.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述CO2传感器(14)位于所述乘客座舱(18)的按体积算的下三分之一(24)中。
3.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述CO2传感器(14)是座位占据检测设备(26)的一部分。
4.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，如果所述CO2浓度(16)大于一浓度阈值(30)，则所述控制器(22)确定所述乘客座舱(18)被占据。
5.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，如果所述CO2浓度(16)以大于一速率阈值(32)的速率增加，则所述控制器(22)确定所述乘客座舱(18)被占据。
6.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述系统(10)包括：
座舱占据检测设备(34)，其被配置成输出一检测信号(36)，所述检测信号(36)指示在所述交通工具(12)座舱内有乘坐者(20)，其中
所述控制器(22)被进一步配置成基于所述检测信号(36)和乘客座舱(18)内的所述CO2浓度(16)来确定所述乘客座舱(18)被占据。
7.如权利要求6所述的系统(10)，其特征在于，所述检测信号(36)是基于所述交通工具(12)座舱内存在的可见光和近红外光中的一者。
8.如权利要求6所述的系统(10)，其特征在于，所述检测信号(36)是基于所述交通工具(12)座舱内存在的可见光和近红外光这两者。
9.如权利要求6所述的系统(10)，所述检测信号(36)是基于所述交通工具(12)座舱内辐射的热能。
10.如权利要求6所述的系统(10)，所述检测信号(36)指示在所述交通工具(12)座舱内反射的超声声波(48)。
11.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述系统(10)包括：
通知装置，其可由所述控制器(22)操作以指示所述乘客座舱(18)被占据。
12.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述系统(10)包括：
通风装置，其可由所述控制器(22)操作以在所述交通工具(12)不运作时将新鲜空气提供至所述乘客座舱(18)。
13.一种操作交通工具(12)的乘坐者(20)安全系统(10)的方法(200)，所述方法(200)包括：
提供(210)CO2传感器(14)，所述CO2传感器(14)被配置成当所述交通工具(12)不运作时确定所述交通工具(12)的乘客座舱(18)内的CO2浓度(16)；以及
当所述交通工具(12)不运作时基于乘客座舱(18)内的CO2浓度(16)来确定(220，230，240，250)所述乘客座舱(18)被乘坐者(20)占据(220)。
14.如权利要求13所述的方法(200)，其特征在于，确定所述乘客座舱(18)被占据包括确定(240)是否所述CO2浓度(16)大于一浓度阈值(30)。
15.如权利要求13所述的方法(200)，其特征在于，确定所述乘客座舱(18)被占据包括确定(250)是否所述CO2浓度(16)以高于一速率阈值(32)的速率增加。
16.如权利要求13所述的方法(200)，其特征在于，所述方法(200)包括：
启动(260)通知装置以指示所述乘客座舱(18)被占据。
17.如权利要求13所述的方法(200)，其特征在于，所述方法(200)包括：
当所述交通工具(12)不运作时使所述乘客座舱(18)通风。
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