CN108297817A - 一种车辆落水提醒及救助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车辆落水提醒及救助装置，包括：检测单元、单片机、执行单元和为装置提供电力支持的供电单元；检测单元包括检测汽车倾斜角度的水平检测仪和若干检测涉水水位的水位传感器，执行单元包括根据涉水水位深度选择启动的提醒模块、玻璃爆破器和求救模块，玻璃爆破器为撞针式爆破器；单片机接收检测单元发送的检测信号并向执行单元发出信号；水平检测仪和各水位传感器分别与单片机的输入端电连接，玻璃爆破器和求救模块分别与单片机的输出端电连接。该装置结合了水位传感器和水平检测仪，降低误判概率，减少不必要损失；同时自救和求救相结合提高事故人员的获救率。属于汽车安全技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及汽车安全技术领域，尤其涉及一种车辆落水提醒及救助装置。
背景技术
东南沿海地区夏秋季节多台风、暴雨天气,对于地势低的城市造成一定的影响，容易形成城市内涝。当汽车驾驶员在没有熟知前方水位情况下开车，极有可能经过的城市路段是大水淹没的地方。这时驾驶员的情况非常危险，大水可能漫过车盖甚至更高的地方。这是车辆涉水行驶的一种情况。还有另外两种常见情况，分别为：一些车辆涉水过河时，河水可能会发生猛涨，河水迅速淹没车辆引擎盖的情况以及车辆因驾驶员错误操作，落入水中的情况。总的来说，这三种情况，都是十分危险的，驾驶员的生命安全受到威胁的。这时，驾驶员如何夺取最佳时间从车窗逃生至关重要。
目前，利用车窗逃生，爆破车窗玻璃的方法有多种。爆破车窗玻璃可以通过安全锤，但是安全锤容易丢失并且在水中会受到一定的阻力，汽车车窗玻璃很难一下子就成功爆破。利用一些车窗玻璃爆破器装置作用效果比较明显，但是装置本身结构占据了车内的空间。值得强调的是，一些车窗玻璃爆破装置采用火药等点火方式进行爆破玻璃，在水中该装置功能很容易失效。此种情况下，幸存的驾驶员及车内人员逃生的希望变得极小。并且这些装置结构复杂、功能繁多、安装麻烦、实用性较低。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种误判概率低、自救和求救相结合的汽车落水提醒及救助装置。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种车辆落水提醒及救助装置，包括：检测单元、单片机、执行单元和为装置提供电力支持的供电单元；检测单元包括检测汽车倾斜角度的水平检测仪和若干检测涉水水位的水位传感器，执行单元包括根据涉水水位深度选择启动的提醒模块、玻璃爆破器和求救模块，玻璃爆破器为撞针式爆破器；单片机接收检测单元发送的检测信号并向执行单元发出信号；水平检测仪和各水位传感器分别与单片机的输入端电连接，提醒模块、玻璃爆破器和求救模块分别与单片机的输出端电连接。采用这种结构后，水位传感器和水平检测仪的结合，降低误判的可能性，避免造成不必要损失。
优选地，水位传感器的数量为11个，根据涉水水位的高低分别安装在汽车左右两A柱内侧、左右两C柱内侧、引擎盖内侧和前后保险杠中部、汽车前后轮罩上；A柱和C柱内侧的4个水位传感器为高水位传感器，引擎盖内侧和前后保险杠中部的3个水位传感器为中水位传感器，汽车前后轮罩上的4个水位传感器为低水位传感器。采用这种结构后，将涉水水位分布为低级到高级，便于对相应的水位涉水做出相应的警示并根据汽车涉水深度的不同启动不同的措施。
优选地，水平检测仪的数量为1个，安装在车内后视镜底部。采用这种结构后，水平检测仪位于汽车内较为平稳的位置，提高检测的准确性。
优选地，提醒模块包括指示灯和警报器，指示灯和警报器分别与单片机的输出端电连接，指示灯安装在仪表板上，警报器安装在仪表板旁，指示灯的报警模式为指示灯闪烁，警报器的报警模式为蜂鸣报警。采用这种结构后，指示灯用于给车内人员发出警示信息，指示灯的闪烁频率的快慢以表示涉水深度；同时警报器发出蜂鸣报警，通过蜂鸣报警声音的大小对应不同的涉水深度，提醒或引起汽车周边人员注意，同时还可提高获救率。
优选地，求救模块包括GPS定位模块和GSM短信模块，GSM短信模块设置有多个短信接收终端，GSM短信模块将GPS定位模块的定位信息发送至短信接收终端。采用这种结构后，GSM短信模块可设置有多个短信接收终端，可同时向多个紧急联系人发送信息，且将事故发生位置也发送至短信接收终端，提高获救率。
优选地，玻璃爆破器包括：电磁阀、铁块、撞针、弹簧和外壳；外壳的中部设有容纳撞针的空腔，外壳的前端设有释放撞针的端口，撞针的前部左右两侧均设有用于卡放铁块的卡槽，两铁块的外侧均对应设有电磁阀，撞针的后部安装有弹簧；当玻璃爆破器位于锁紧位时，铁块位于卡槽内，将撞针卡在空腔内，弹簧处于压缩状态；当玻璃爆破器位于爆破位时，铁块脱离卡槽吸附在电磁阀上、弹簧和撞针处于释放状态；玻璃爆破器还设有手动控制开关。采用这种结构后，玻璃爆破器接受单片机的指令或者利用手动控制开关启动爆破时，电磁阀通电后产生磁力，吸附铁块，压缩的弹簧处于释放状态，将撞针从外壳前端的端口出顶出，撞针快速冲击车窗的窗角处的某一点，在玻璃上打出一个点，破坏玻璃的表面应力，从而破窗容易，利用撞针爆破的爆破速度快，避免了火药爆破器所带来的不稳定性和安全隐患。
优选地，玻璃爆破器的数量为4个，分别安装汽车B柱内侧上，撞针分别对应前后车窗玻璃的一角。采用这种结构后，爆破的点较多，避免单个玻璃爆破器故障而爆破失败；且撞击点易冲击破碎。
优选地，对于有天窗的汽车，玻璃爆破器的数量为5个，分别安装汽车B 柱内侧上和汽车天窗左后角旁，B柱内侧上的玻璃爆破器的撞针分别对应前后车窗玻璃的一角；天窗左后角旁的玻璃爆破器的撞针对应天窗玻璃的左后角。采用这种结构后，针对有天窗的汽车，在水位较高时，从天窗破窗逃出，破窗更容易，获救率更高。
优选地，供电单元包括蓄电池和变压模块，变压模块将蓄电池的12V电压降至5V后为装置供电。
优选地，当低水位传感器触发时，发出报警信息的指示灯启动；当中水位传感器触发且水平检测仪检测到汽车倾斜角度小于45°时，发出报警信息指示灯和警报器均启动；当中水位传感器触发且水平检测仪检测到汽车倾斜角度大于45°时，发出报警信息指示灯和警报器均启动、实现爆破工作的玻璃爆破器启动、发出求救信息的求救模块启动；当高水位传感器触发时，发出报警信息的指示灯和警报器均启动，同时实现爆破工作的玻璃爆破器启动，同时发出求救信息的求救模块启动。采用这种结构后，针对不同的汽车涉水深度，提醒模块、玻璃爆破器和求救模块选择启动，针对性强。针对中水位传感器触发的情况结合水平检测仪同时判断，降低误判的可能性，避免造成不必要损失。
本发明的原理是：在汽车低、中、高三类位置处设置水位传感器，检测汽车的涉水位置并做出相应的提醒或爆破及发送求救信息的反馈。另外还结合了水平检测仪，用于细化中水位传感器触发情形的判断。若中水位触发的同时水平检测仪检测到汽车的倾斜角度过大，则做出相应的提醒和爆破及发送求救信息动作；若中水位触发的同时水平检测仪检测到汽车的倾斜角度在安全范围内，则做出相应的提醒动作。求救模块工作为：GSM短信模块将GPS定位模块的定位信息发送至短信接收终端。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.水位传感器的技术基础上增加水平检测仪，用于细化中水位传感器触发情形的判断，避免对车辆正常涉水行驶误判水位传感器和水平检测仪的组合极大程度的增加了装置的可行性和应用的广泛性。
2.采用水位传感器和水平检测仪相结合的方法，对汽车涉水深度和是否落水进行判断，避免单一传感器对汽车状况误判的可能。
3.采用自救与求救相结合的方法，通过自动爆破玻璃逃离+手动爆破玻璃逃离和GPS定位+GSM短信报警的方法，实现对落水车辆车内人员的自救和求救，提高事故人员的获救率。
4.当汽车以左右倾斜的方式落水时，左右两侧的涉水水位出现等级差异时，结合水平检测仪检测的倾斜角度分析判断涉水等级并做出相应警示。
附图说明
图1为本发明的工作流程图。
图2为装有水位传感器和水平检测仪的汽车的俯视图。
图3为装有水位传感器和水平检测仪的汽车的右视图。
图4为玻璃爆破器的结构示意图。
图中的标号和对应的零部件名称为：1为水位传感器，2为水平检测仪，3 为外壳，4为电源线，5为弹簧，6为铁块，7为撞针，8为电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明做进一步详细的说明。
一种车辆落水提醒及救助装置，包括：检测单元、单片机、执行单元和为装置提供电力支持的供电单元。
检测单元包括1个安装在车内后视镜底部的用于检测汽车倾斜角度的水平检测仪和分高、中、低水位分别安装在汽车上的用于检测涉水水位的水位传感器。11个水位传感器分别安装在汽车左右两A柱内侧、左右两C柱内侧，引擎盖内侧和前后保险杠中部，汽车前后轮罩上；分别对应高水位传感器，中水位传感器和低水位传感器。将涉水水位分布为低级到高级，便于对相应的水位涉水做出相应的警示并根据汽车涉水深度的不同启动对应的措施。水位传感器与水平检测仪的结合，降低误判的可能性，避免产生不必要损失。
执行单元包括根据涉水水位深度选择启动的提醒模块、4个玻璃爆破器和求救模块。提醒模块包括指示灯和警报器，指示灯安装在仪表板上，警报器安装在仪表板旁，指示灯的报警模式为指示灯闪烁，警报器的报警模式为蜂鸣报警。指示灯用于给车内人员发出警示信息，指示灯的闪烁频率的快慢以表示涉水深度；同时警报器发出蜂鸣报警，通过蜂鸣报警声音的大小对应不同的涉水深度，提醒或引起汽车周边人员注意，同时还可提高获救率。求救模块包括GPS定位模块和GSM短信模块，GSM短信模块设置有多个短信接收终端，GSM短信模块将GPS定位模块的定位信息发送至短信接收终端。GSM短信模块可设置有多个短信接收终端，可同时向多个紧急联系人发送信息，且将事故发生位置也发送至短信接收终端，提高获救率。
玻璃爆破器为撞针式爆破器；分别安装汽车B柱内侧上，撞针分别对应前后车窗玻璃的一角。多个玻璃爆破器的设置，避免单个玻璃爆破器故障而爆破失败；且撞击点易冲击破碎。玻璃爆破器包括：电磁阀、铁块、撞针、弹簧和外壳；外壳的中部设有容纳撞针的空腔，外壳的前端设有释放撞针的端口，撞针的前部左右两侧均设有用于卡放铁块的卡槽，两铁块的外侧均对应设有电磁阀，撞针的后部安装有弹簧；当玻璃爆破器位于锁紧位时，铁块位于卡槽内，将撞针卡在空腔内，弹簧处于压缩状态；当玻璃爆破器位于爆破位时，铁块脱离卡槽吸附在电磁阀上、弹簧和撞针处于释放状态；玻璃爆破器还设有手动控制开关。玻璃爆破器接受单片机的指令或者利用手动控制开关启动爆破时，电磁阀通电后产生磁力，吸附铁块，压缩的弹簧处于释放状态，将撞针从外壳前端的端口出顶出，撞针快速冲击车窗的窗角处的某一点，在玻璃上打出一个点，破坏玻璃的表面应力，从而破窗容易，利用撞针爆破的爆破速度快，避免了火药爆破器所带来的不稳定性和安全隐患。利用手动控制开关，车内人员可通过开启开关实现对车窗的爆破控制，通过关闭开关取消车窗的自动爆破。在车内人员意识到危险时可以使用手动控制开关实现爆破工作。设立手动开关爆破模式还利于避免部分传感器老化或失效造成装置功能失效而造成不必要损失。
水平检测仪和各水位传感器分别与单片机的输入端电连接，玻璃爆破器、指示灯和警报器分别与单片机的输出端电连接，单片机接收检测单元发送的检测信号并向执行单元发出信号。
供电单元包括直流电端口、电源开关、蓄电池、变压模块；直流电端口通过壳体的接口向原车蓄电池获取电源；直流电端口连接电源开关，电源开关连接变压模块，变压模块将蓄电池12V的电压降至5V后输出为装置供电。
工作状态：
当没有水位传感器触发时，装置正常待机。
当低水位传感器触发时，发出报警信息的指示灯启动。
当中水位传感器触发且水平检测仪检测到汽车倾斜角度小于45°时，发出报警信息指示灯和警报器均启动。
当中水位传感器触发且水平检测仪检测到汽车倾斜角度大于45°时，发出报警信息指示灯和警报器均启动，指示灯和警报器启动报警后，有20秒的反应时间供车内人员判断是否需要取消爆破，若车内人员判断为安全状态，不需要实现爆破，则可以通过手动控制开关停止将要自动爆破的工作。若在20秒内，车内人员没有通过手动控制开关控制玻璃爆破器，则实现爆破工作的玻璃爆破器启动，同时发出求救信息的求救模块启动。
当高水位传感器触发时，发出报警信息的指示灯和警报器均启动，同时实现爆破工作的玻璃爆破器启动，同时发出求救信息的求救模块启动。
该装置针对不同的汽车涉水深度，提醒模块、玻璃爆破器和求救模块选择启动，对应不同的工作状态，针对性强。针对中水位传感器触发的情况结合水平检测仪同时判断，降低误判的可能性，避免造成不必要损失。
除了上述实施例提及的方式外，针对有天窗的汽车，可以在天窗左后角旁设置玻璃爆破器，且该玻璃爆破器的撞针对应天窗玻璃的左后角。使得在水位较高时，可以从天窗破窗逃出，破窗更容易，获救率更高。还可以增设迷你破窗器，迷你破窗器使用简便，相对于传统的安全锤，体积细小，不用特意安装，使用更加省力、效果更好，是在极端条件下(自动爆破器失效时或者车内人员意识到危险时)车内人员进行自救的保障手段。这些变换方式均在本发明的保护范围内。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车辆落水提醒及救助装置，其特征在于，包括：检测单元、单片机、执行单元和为装置提供电力支持的供电单元；检测单元包括检测汽车倾斜角度的水平检测仪和若干检测涉水水位的水位传感器，执行单元包括根据涉水水位深度选择启动的提醒模块、玻璃爆破器和求救模块，玻璃爆破器为撞针式爆破器；单片机接收检测单元发送的检测信号并向执行单元发出信号；
水平检测仪和各水位传感器分别与单片机的输入端电连接，提醒模块、玻璃爆破器和求救模块分别与单片机的输出端电连接。
2.按照权利要求1所述的车辆落水提醒及救助装置，其特征在于：水位传感器的数量为11个，根据涉水水位的高低分别安装在汽车左右两A柱内侧、左右两C柱内侧、引擎盖内侧和前后保险杠中部、汽车前后轮罩上；
A柱和C柱内侧的4个水位传感器为高水位传感器，引擎盖内侧和前后保险杠中部的3个水位传感器为中水位传感器，汽车前后轮罩上的4个水位传感器为低水位传感器。
3.按照权利要求1所述的车辆落水提醒及救助装置，其特征在于：水平检测仪的数量为1个，安装在车内后视镜底部。
4.按照权利要求2所述的车辆落水提醒及救助装置，其特征在于：提醒模块包括指示灯和警报器，指示灯和警报器分别与单片机的输出端电连接，指示灯安装在仪表板上，警报器安装在仪表板旁，指示灯的报警模式为指示灯闪烁，警报器的报警模式为蜂鸣报警。
5.按照权利要求1所述的车辆落水提醒及救助装置，其特征在于：求救模块包括GPS定位模块和GSM短信模块，GSM短信模块设置有多个短信接收终端，GSM短信模块将GPS定位模块的定位信息发送至短信接收终端。
6.按照权利要求1所述的车辆落水提醒及救助装置，其特征在于：玻璃爆破器包括：电磁阀、铁块、撞针、弹簧和外壳；外壳的中部设有容纳撞针的空腔，外壳的前端设有释放撞针的端口，撞针的前部左右两侧均设有用于卡放铁块的卡槽，两铁块的外侧均对应设有电磁阀，撞针的后部安装有弹簧；当玻璃爆破器位于锁紧位时，铁块位于卡槽内，将撞针卡在空腔内，弹簧处于压缩状态；当玻璃爆破器位于爆破位时，铁块脱离卡槽吸附在电磁阀上、弹簧和撞针处于释放状态；玻璃爆破器还设有手动控制开关。
7.按照权利要求6所述的车辆落水提醒及救助装置，其特征在于：玻璃爆破器的数量为4个，分别安装汽车B柱内侧上，撞针分别对应前后车窗玻璃的一角。
8.按照权利要求6所述的车辆落水提醒及救助装置，其特征在于：对于有天窗的汽车，玻璃爆破器的数量为5个，分别安装汽车B柱内侧上和汽车天窗左后角旁，B柱内侧上的玻璃爆破器的撞针分别对应前后车窗玻璃的一角；天窗左后角旁的玻璃爆破器的撞针对应天窗玻璃的左后角。
9.按照权利要求1所述的车辆落水提醒及救助装置，其特征在于：供电单元包括蓄电池和变压模块，变压模块将蓄电池的12V电压降至5V后为装置供电。
10.按照权利要求4所述的车辆落水提醒及救助装置，其特征在于：
当低水位传感器触发时，发出报警信息的指示灯启动；
当中水位传感器触发且水平检测仪检测到汽车倾斜角度小于45°时，发出报警信息指示灯和警报器均启动；
当中水位传感器触发且水平检测仪检测到汽车倾斜角度大于45°时，发出报警信息指示灯和警报器均启动、实现爆破工作的玻璃爆破器启动、发出求救信息的求救模块启动；
当高水位传感器触发时，发出报警信息的指示灯和警报器均启动，同时实现爆破工作的玻璃爆破器启动，同时发出求救信息的求救模块启动。
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