CN106864394A - 一种车内环境监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种车内环境监控系统，设置车内检测模块、车门开关检测模块、车外检测模块、控制器模块、无线传输模块以及制动模块；车门开关模块检测到驾驶员下车后，系统开始检测车内是否有生命体以及车内温度、一氧化碳和二氧化碳参数浓度，并检测车外一氧化碳、碳氢化物以及氮氧化物浓度，车内任一参数超标，均可通过制动模块打开车窗、抽风机和氧气瓶，并关闭车辆发动机，但只要车外任一环境参数超标，则不打开车窗或将已打开的车窗关闭，以有效改善车内环境；当车内任一参数超标，立即通过无线传输模块向外部终端发送信号，提醒终端人员采取援救措施，上述模块的设置，既能以合理的方式改善车内环境，又能及时通知相关人员，减少事故发生。
Description
技术领域
本发明涉及车载用监控系统，具体涉及一种车内环境监测系统。
背景技术
近年来，发生在车内的高温脱水、一氧化碳中毒、缺氧窒息等人身意外事故频频发生。气温达到30摄氏度，阳光照射15分钟，封闭车辆内温度能上升至65摄氏度，身处这样的高温环境半小时，就会出现体内热量过度积蓄，而引发神经器官受损，威胁生命安全；车辆停止行驶，空调没关时，发动机排出的一氧化碳便有可能聚集车内，引发一氧化碳中毒；滞留车内的人员久呆车内，会消耗大量氧气，产生二氧化碳，时间一长，车内二氧化碳浓度增高，会导致滞留人员窒息。
针对上述情况，现有技术提出车内环境监测系统，涉及车内空气质量检测、车内环境改善以及向他人求助。现有的车内环境监测系统的缺点在于：仅仅检测车内空气环境，通过车内空气环境参数自动打开或关闭车窗，以改善车内环境，未考虑车身外界的环境因素，盲目开关车窗可能引进的不是新鲜空气，而是导致车内环境更恶劣的气体。
现有技术给出的技术方案保证车内人员安全的有效性较低，其功能、性能方面有待加强。有待于提出一种车内环境监测系统，在检测车内环境参数的同时，也以车外环境参数为参考依据，以更恰当的方式改善车内环境，并及时获取他方援助，将事故发生的可能性降到最低。
发明内容
本发明提供一种车内环境监测系统，解决现有车内环境监测系统存在的不能以合适的方式改善车内环境并及时获得援助的问题。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
一种车内环境监测系统，包括车内检测模块、车门开关检测模块、车外检测模块、控制器模块、无线传输模块以及制动模块；
所述车内检测模块包括温度检测子模块、生命体检测子模块、车内一氧化碳检测子模块、二氧化碳检测子模块；
所述温度检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述生命体检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述车内一氧化碳检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述二氧化碳检测子模块的输出端与控制器模块相连；
所述车外检测模块包括车外一氧化碳检测子模块、碳氢化物检测子模块、氮氧化物检测子模块；
所述车外一氧化碳检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述碳氢化物检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述氮氧化物检测子模块的输出端与控制器模块相连；
所述无线传输模块与控制器模块相连；所述无线传输模块与外部监控终端相连；
所述制动模块的输入端与控制器模块相连，所述制动模块的一路输出端与外部车窗的制动端相连，所述制动模块的另一路输出端与外部抽风机的控制端相连；所述制动模块的又一路输出端与外部氧气瓶的启动阀相连；所述制动模块的再一路输出端与外部车辆发动机的启动开关相连。
进一步地，包括报警开关，所述报警开关的输出端与控制器模块相连。
进一步地，包括摄像头，所述摄像头输出的信息输入至控制器模块。
进一步地，还包括声光报警模块；所述声光报警模块的输入端与控制器模块相连。
进一步地，还包括显示模块；所述显示模块安装在车身外侧壁，所述显示模块的输入端与控制器模块相连。
进一步地，所述生命体检测子模块为红外传感器或激光对射器中的至少一种；所述红外传感器安装于车内顶部，所述红外传感器的输出端与控制器模块相连；所述激光对射器的数量与车位的排数数量相同，每个激光对射器安装于每排车位处对应的车壁内侧，所述各激光对射器的输出端与控制器模块相连。
进一步地，所述车门开关检测模块为对射式光电传感器；所述对射式光电传感器安装于驾驶员侧的外部车身AB柱的内侧，所述对射式光电传感器的输出端与控制器模块相连。
进一步地，所述车内检测模块进一步包括至少一个压力检测子模块，所述压力检测子模块安装在座位的底部，所述各压力检测子模块的输出端与控制器模块相连。
进一步地，所述车外检测模块还包括甲醛检测子模块，所述甲醛检测子模块的输出端与控制器模块相连。
进一步地，所述车外检测模块还包括车外二氧化碳检测子模块，所述车外二氧化碳检测子模块的输出端与控制器模块相连。
与现有技术相比，具有如下特点：
1、设置车内检测模块、车门开关检测模块、车外检测模块、控制器模块、无线传输模块以及制动模块；车门开关模块检测到驾驶员下车后，系统便开始检测车内是否有生命体以及车内温度、一氧化碳和二氧化碳参数浓度，并检测车外一氧化碳、碳氢化物以及氮氧化物浓度，车内任一参数超标，均可通过制动模块打开车窗、抽风机和氧气瓶，并关闭车辆发动机，但只要车外任一环境参数超标，则不打开车窗或将已打开的车窗关闭，以有效改善车内环境；当车内任一参数超标，立即通过无线传输模块向外部终端发送信号，提醒终端人员采取援救措施，上述模块的设置，既能以合理的方式改善车内环境，又能及时通知相关人员，减少事故发生；
2、进一步包括报警开关、摄像头、声光报警模块和显示模块，滞留人员可按下报警开关，报警信息会立即传输至外部监控终端，同时声光报警模块工作，引起车身周边人员注意，以期得到援助；摄像头主要用于配合生命体检测子模块和车门开关检测模块，用于辅助检测车内是否有生命体，检测驾驶员是否已下车，提高检测参数的准确性，以便及时启动本系统；
3、还设置有压力检测子模块，用于辅助检测车内是否有生命体；还在车外设置检测甲醛和二氧化碳检测子模块，在较为封闭的或者新装修的停车场，检测这两个环境参数能进一步确认是否适合打开车窗，避免将恶劣气体引流至车内，危及车内人员的安全。
附图说明
图1为本发明结构原理框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
一种车内环境监测系统，包括车内检测模块、车门开关检测模块、车外检测模块、控制器模块、无线传输模块以及制动模块；所述车内检测模块包括温度检测子模块、生命体检测子模块、车内一氧化碳检测子模块、二氧化碳检测子模块；所述温度检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述生命体检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述车内一氧化碳检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述二氧化碳检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述车外检测模块包括车外一氧化碳检测子模块、碳氢化物检测子模块、氮氧化物检测子模块；所述车外一氧化碳检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述碳氢化物检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述氮氧化物检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述无线传输模块与控制器模块相连；所述无线传输模块与外部监控终端相连；所述制动模块的输入端与控制器模块相连，所述制动模块的一路输出端与外部车窗的制动端相连，所述制动模块的另一路输出端与外部抽风机的控制端相连；所述制动模块的又一路输出端与外部氧气瓶的启动阀相连；所述制动模块的再一路输出端与外部车辆发动机的启动开关相连。
温度检测子模块，用于检测车内温度，在温度达到预设阀值时，控制器模块会通过制动模块启动抽风机，并关闭车辆发动机，只有在车外环境参数都未超过相应阈值时，才会打开车窗。温度检测子模块主要包括温度传感器、设置开关和滑动变阻器。温度传感器具体为LM35传感器，其输出电压与摄氏温度一一对应，输出电压直接输入至控制器模块的模拟口，LM35传感器的灵敏度为10mv/℃。LM35传感器的供电电压为5V，则测量温度＝模拟口读入值*5.0/1023.0*100。针对地域差异、季节气温差异引发的报警温度阀值也会有所差异的情况，本发明设有设置开关，用于调整滑动变阻器的阻值，用于改变报警温度阈值。
进一步地，所述生命体检测子模块为红外传感器或激光对射器中的至少一种；所述红外传感器安装于车内顶部，所述红外传感器的输出端与控制器模块相连；所述激光对射器的数量与车位的排数数量相同，每个激光对射器安装于每排车位处对应的车壁内侧，所述各激光对射器的输出端与控制器模块相连。红外传感器，可安装在每排座位上，只要车厢内有生命体，则红外传感器会输出电压信号，任何一个红外传感器输出电压信号，均可认为车内有人。由于红外传感器的检测有可能会受到天气、环境的影响，可能会出现误判，因此，可设置激光对射器作为辅助，以提高生命体检测的准确度。
对于车内一氧化碳的含量，成人在200ppm(百万分率)环境中呆2-3小时后会轻微头痛、乏力；在400ppm环境呆1-2小时会前额痛，呆3小时后会威胁生命，本发明的车内一氧化碳含量的报警阈值可设为200-300ppm之间。车内一氧化碳检测子模块为半导体传感器MQ7。
二氧化碳检测子模块为单通道红外二氧化碳传感器MH-Z14A，其输出的电压信号输入之后控制器模块的另一个模拟口，输出的电压范围是0V至2.5V，对应的二氧化碳浓度为0ppm至10000ppm，本发明的二氧化碳报警阈值设为2800ppm。
在车外检测模块设置检测一氧化碳、碳氢化物和氮氧化物的子模块，主要是考虑在相对闭塞的停车环境中，汽车排放尾气可能过量，上述物质含量超标，会对人身体造成损害。
车外一氧化碳检测子模块用于检测车外一氧化碳含量，当车外一氧化碳含量超标时，应当不打开车窗或立即将已打开的车窗关闭。车外一氧化碳检测子模块与车内一氧化碳检测子模块一样，为半导体传感器MQ7。
车辆尾气排放碳氢化物，主要是由燃料在发动机中燃烧不完全和燃料挥发形成的，它包括多种烃类化合物，部分烃类化合物有致癌性，进入人体后产生慢性中毒。碳氢化物检测子模块为碳氢化物传感器，主要包括红外光源、红外源调制单元、2个反射镜以及热电堆探测器，红外光源和热电堆探测器设置在光路通道的一端，2各对称的反射镜设置于光路通道的另一端，红外源调制单元与红外光源电连接。碳氢化物传感器利用部分光红外吸收法探测车身外部环境中的碳氢化物的浓度值：红外源调制单元发出调制脉冲，控制红外源发出断续的红外光，红外光穿透气流通道，照射到位于光路通道的另一端的反射镜上，经过2个反射镜的2次反射后再照射到热电堆探测器上，在这个照射光路中，某些频段的红外光被气流通道内的碳氢化物气体吸收，光强减弱，热电堆探测器探测到这些频段减弱的光强，红外探测电路根据吸收定律得出碳氢化物的浓度值，输入至控制器模块中。一旦检测到碳氢化物含量超标，控制器模块立即通过制动模块关闭车窗，并启动抽风机和氧气瓶。
车辆尾气中的氮氧化物浓度较大时，对人体的毒性很大，它可与血液中的血红蛋白结合生成亚硝酸基血红蛋白或高铁血红蛋白，从而降低血液输氧能力，引起组织缺氧，甚至损害中枢神经系统。氢氧化物还可直接侵入呼吸道深部的细支气管和肺泡，诱发哮喘病。本发明设置氮氧化物检测子模块，用于检测车身外的氮氧化物含量。本发明的氮氧化物检测模块为氮氧化物传感器。
车门开关检测模块为对射式光电传感器；所述对射式光电传感器安装于驾驶员侧的外部车身AB柱的内侧，所述对射式光电传感器的输出端与控制器模块相连。车身的A柱是指前风挡玻璃两侧的立柱，B柱是至前后门之间的立柱。驾驶员下车，对射式光电传感器中的光电元件会检测到光信号的变化，将光信号转换为电信号，输入至控制器模块中。一旦检测到驾驶员下车，本发明各检测子模块开始工作。
无线传输模块主要用于传输报警信息以及车内环境参数至外部监控终端。无线传输模块为蓝牙、WiFi、手机子模块的一种及一种以上。蓝牙的传输距离有限，而WiFi在相对闭塞的环境中会没有信号或者信号很弱，可能会出现不能及时发送报警信息至外部终端的情况，针对此情况，可增设手机子模块进行辅助传输。出现报警信息后，手机子模块向预设手机号发送短信，并拨打语音电话报警，发送和拨打的频率可自行设置，可进行至外部监控终端的人员来到车辆现场才解除报警。本发明的手机子模块为SIM900A模块，该模块在2G/3G/4G网络环境下都可使用。
制动模块主要包括有电磁阀子模块和3个继电器子模块：在控制器模块的控制下，第一个继电器子模块可接通车窗的马达电源，使得车窗降下，可通过改变继电器子模块的接通时间长短来调整开窗的大小；在控制器模块的控制下，第二个继电器子模块可接通抽风机的马达电源，用于排出车内一氧化碳和二氧化碳，并进行通风降温；在控制器模块的控制下，第三个继电器子模块断开发动机的点火线，关闭发动机；在控制器模块的控制下，电子阀子模块打开或关闭氧气瓶。
进一步地，本发明包括报警开关，所述报警开关的输出端与控制器模块相连。无论车内环境参数是否超标，车内人员只要按下报警开关，报警信息会通过无线传输模块传输至外部终端，通知外部终端的人员及时回到停车处，给车内滞留人员提供了便捷。
进一步地，还包括摄像头，所述摄像头输出的信息输入至控制器模块。摄像头的设置，主要是用于协助车门开关检测模块和生命体检测子模块，用做判断驾驶员是否已下车离开，用做判断车内是否有生命体的依据，提高了本发明系统启动和生命体检测的准确度。
进一步地，还包括声光报警模块；所述声光报警模块的输入端与控制器模块相连。在车内滞留人员按下报警开关，或车内任一环境参数超标时，声光报警模块在控制器模块的控制下立即启动，以提醒车辆周边人员的注意，向周边人员寻求帮助。
进一步地，还包括显示模块；所述显示模块安装在车身外侧壁，所述显示模块的输入端与控制器模块相连，用于显示车内环境环境参数以及报警信息，在视觉上引起周边人员的注意，便于车内滞留人员能及时得到帮助。
进一步地，所述车内检测模块包括至少一个压力检测子模块，所述压力检测子模块安装在座位的底部，所述各压力检测子模块的输出端与控制器模块相连。可通过判断座位上的压力来判断车内是否有人员滞留，用于提高车内生命体检测的准确度。
进一步地，所述车外检测模块还包括甲醛检测子模块，所述甲醛检测子模块的输出端与控制器模块相连。停车处可能新装修，可能存在甲醛超标的情况，无论汽车排放尾气参数是否超标，只要甲醛超标，也不打开车窗或将已打开的车窗关闭，并启动抽风机进行排风。
进一步地，所述车外检测模块还包括车外二氧化碳检测子模块，所述车外二氧化碳检测子模块的输出端与控制器模块相连。车外汽车尾气中也含有二氧化碳，可对其进行检测，一旦车外二氧化碳含量超标，也不打开窗户或将已打开的车窗关闭，而是启动抽风机进行排风。
本发明的工作过程为：
车门开关检测模块或摄像头检测到驾驶员下车后，车内检测模块开始检测车内是否有生命体，开始检测车内温湿度、车内一氧化碳、车内二氧化碳，车外检测模块开始检测车外一氧化碳、车外碳氢化物、车外氮氧化物、车外甲醛以及车外二氧化碳含量，一旦其中一个车内环境参数超标，则立即通过制动模块启动抽风机和氧气瓶，并关闭车辆发动机，当外部各检测参数均未超标时，制动模块还开启车窗，当外部任一检测参数超标，则不启动车窗或将已开启的车窗关闭，同时，车内环境参数以及报警信息通过无线传输模块传输至外部监控终端；无论车内环境参数和车外环境参数是否超标，车内滞留人员均可按下按键开关，通过显示模块和声光报警模块向周围人员求助，通过无线传输模块向外部终端监控人员求助。
Claims (10)
1.一种车内环境监测系统，其特征在于：
包括车内检测模块、车门开关检测模块、车外检测模块、控制器模块、无线传输模块以及制动模块；
所述车内检测模块包括温度检测子模块、生命体检测子模块、车内一氧化碳检测子模块、二氧化碳检测子模块；
所述温度检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述生命体检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述车内一氧化碳检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述二氧化碳检测子模块的输出端与控制器模块相连；
所述车外检测模块包括车外一氧化碳检测子模块、碳氢化物检测子模块、氮氧化物检测子模块；
所述车外一氧化碳检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述碳氢化物检测子模块的输出端与控制器模块相连；所述氮氧化物检测子模块的输出端与控制器模块相连；
所述无线传输模块与控制器模块相连；所述无线传输模块与外部监控终端相连；
所述制动模块的输入端与控制器模块相连，所述制动模块的一路输出端与外部车窗的制动端相连，所述制动模块的另一路输出端与外部抽风机的控制端相连；所述制动模块的又一路输出端与外部氧气瓶的启动阀相连；所述制动模块的再一路输出端与外部车辆发动机的启动开关相连。
2.根据权利要求1所述的一种车内环境监测系统，其特征在于：进一步包括报警开关，所述报警开关的输出端与控制器模块相连。
3.根据权利要求1所述的一种车内环境监测系统，其特征在于：进一步包括摄像头，所述摄像头输出的信息输入至控制器模块。
4.根据权利要求1所述的一种车内环境监测系统，其特征在于：进一步包括声光报警模块；所述声光报警模块的输入端与控制器模块相连。
5.根据权利要求1所述的一种车内环境监测系统，其特征在于：进一步包括显示模块；所述显示模块安装在车身外侧壁，所述显示模块的输入端与控制器模块相连。
6.根据权利要求1所述的一种车内环境监测系统，其特征在于：
所述生命体检测子模块为红外传感器或激光对射器中的至少一种；所述红外传感器安装于车内顶部，所述红外传感器的输出端与控制器模块相连；所述激光对射器的数量与车位的排数数量相同，每个激光对射器安装于每排车位处对应的车壁内侧，所述各激光对射器的输出端与控制器模块相连。
7.根据权利要求1所述的一种车内环境监测系统，其特征在于：
所述车门开关检测模块为对射式光电传感器；所述对射式光电传感器安装于驾驶员侧的外部车身AB柱的内侧，所述对射式光电传感器的输出端与控制器模块相连。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种车内环境监测系统，其特征在于：
所述车内检测模块进一步包括至少一个压力检测子模块，所述压力检测子模块安装在座位的底部，所述各压力检测子模块的输出端与控制器模块相连。
9.根据权利要求7所述的一种车内环境监测系统，其特征在于：
所述车外检测模块进一步包括甲醛检测子模块，所述甲醛检测子模块的输出端与控制器模块相连。
10.根据权利要求7所述的一种车内环境监测系统，其特征在于：
所述车外检测模块进一步包括车外二氧化碳检测子模块，所述车外二氧化碳检测子模块的输出端与控制器模块相连。
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