CN108528379A - 一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，属于车辆运行状态监测技术领域。本发明包括单片机模块、GPS定位模块、破窗模块，LoRa无线传输模块、LoRa基站、后台管理系统。通过加速度传感器和倾角传感器负责周期性采集车辆在行驶过程中的加速度和倾角，单片机模块根据提前设置的阈值判断车辆是否出现车祸。若出现车祸，单片机模块一方面将加速度传感器和倾角传感器检测到的信息连同GPS定位模块的车辆位置信息依次通过LoRa无线传输模块、LoRa基站传送给后台管理系统，使工作人员对车祸现场进行及时处理，另一方面，控制破窗模块将车窗爆破，以便人员逃生，减少人员伤亡。
Description
技术领域
一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，属于车辆运行状态监测技术领域。
背景技术
据国家交通部报告显示，至2006年全国公路总里程达345.60万公里、全国公路营运车辆汽车702.57万辆。公路覆盖面积之大，车流量之大可想而知。在行车的过程中，由于路面，天气，人为等不确定因素长期存在，而这些因素极大程度的造成了车祸的发生。若车祸现场不能及时处理，将对其他车辆的行驶造成不可估量的影响和损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，在车祸发生时能时告知后台以及使车内人员逃生。
本发明采用的技术方案是：一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，包括倾角传感器1、加速度传感器2、GPS定位模块3、单片机模块4、破窗模块5、LoRa无线传输模块6、LoRa基站7、后台管理系统8；
所述的倾角传感器1、加速度传感器2、GPS定位模块3、破窗模块5、LoRa无线传输模块6均与单片机模块4连接，LoRa无线传输模块6同时与LoRa基站7连接，LoRa基站7与后台管理系统8连接。
具体地，所述的单片机模块4用于根据倾角传感器1和加速度传感器2的检测数据排断车辆是否发生车祸，当发生车祸时，控制破窗模块5爆破车窗，同时将倾角传感器1和加速度传感器2的检测数据及GPS定位模块3检测到的车辆位置依次通过LoRa无线传输模块6、LoRa基站7传送给后台管理系统8。
具体地，所述的单片机模块4包括STM32单片机，双晶振电路和复位电路，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电磁阀J1，其中双晶振电路包括电容C5，电容C6，电容C6，电容C7，晶振Y1，晶振Y2，电阻R7；电容C5和电容C6的一端并行的接地，电容C5的另一端接STM32单片机的管脚3，电容C6的另一端接STM32单片机的管脚3，电容C6和电容C7的一端并行的接地，电容C6的另一端接STM32单片机的管脚5，电容C7的另一端接STM32单片机的管脚6，晶振Y1的一端接STM32单片机的管脚3和电容C5的一端，另一端接STM32单片机的管脚4和电容C6的一端，晶振Y2和电阻R7的一端并行接STM32单片机的管脚5和电容C6的一端，另一端并行接STM32单片机的管脚6和电容C7的另一端；复位电路包括电容C8，开关S1，电阻R8，其中电容C8和开关S1的一端并行接STM32单片机的管脚6，另一端并行的接电源，电阻R8的一端接STM32单片机的管脚6，另一端接地，另外，电阻R10的一端接电源，另一端与电阻R11接电磁阀J1的接口1，电磁阀J1的接口2接地，电阻R11的另一端接STM32单片机的管脚44，电阻R12的一端接STM32单片机的管脚20，另一端接地。
具体地，所述的倾角传感器1包括芯片ADXL345、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5；其中电阻R1的一端与ADXL345芯片的管脚6相连，另一端接电源，电阻R2的一端接电源，另一端分为两个分支，其中一端接入STM32单片机的SCL管脚，另一端接ADXL345芯片的管脚14，电阻R3的一端接电源，另外一端分为两个分支，其中一端接ADXL345芯片的管脚13，另一端接STM32单片机的SDA管脚，电阻R4的一端接ADXL芯片的管脚12，另一端接地，电阻R5的一端接ADXL345芯片的管脚6，另一端接电源，芯片ADXL345的管脚2，管脚4，管脚5全部接地，芯片ADXL345的管脚13、14分别与单片机模块4连接于STM单片机的管脚43、42管脚。
具体地，所述的加速度传感器2包括MPU6050芯片，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电阻R6，电阻R6，电容C1的一端与MPU6050芯片的管脚1一起接地，另一端与MPU6050芯片的管脚4一起接电源，电容C2的一端接MPU6050芯片的管脚6，另一端同MPU6050芯片的管脚6一起接地，电容C3的一端与MPU6050芯片的管脚12相连，另一端接地，电容C4的一端与MPU6050芯片的管脚8一起接电源，另一端接地，电阻R6的一端与电阻R6的一端并联接电源，另一端与MPU6050芯片的管脚16相连，电阻R6的另一端与MPU6050芯片的管脚15相连，MPU6050芯片的管脚15、16分别与STM单片机的管脚21、22相连。
具体地，所述的LoRa无线传输模块6包括芯片SX1267、电容C10、开关S2、电阻R13，其中电容C10和开关S2的一端并行的与芯片SX1267的管脚5相连，另一端接电源，电阻R13的一端与芯片SX1267的管脚5相连，另一端接地，芯片SX1267的管脚12、13、14、15分别于STM32单片机的管脚25、26、26、27相连，将单片机收集处理的信息发送至LoRa无线传输模块，芯片SX1267的管脚1接天线，芯片SX1267的管脚2、8、16都接地。
具体地，所述的GPS定位模块3为车辆自带的GPS，将车辆变化的位置信息记录下来，传输至单片机模块4。
具体地，所述的破窗模块5包括四个破窗器，安装在每块车窗玻璃的四个角落。
本发明的有益效果是：
本发明针对行驶车辆现存在的问题，即车祸发生时如何及时告知后台以及使车内人员逃生。由于需要对车辆行驶过程中加速度和倾角时时监测、比对、报告，所以在传输方面使用LoRa传输，LoRa无线传输技术最大的特点就是传输距离远、功耗低。利用此系统可以将车辆在行驶过程中监测车辆的加速度和倾角，并比对之前设定好的阈值，如若超过，一方面则连同此信息和车辆的位置通过单片机整合发送的后台系统，以便及时对车祸现场进行处理，使得不对其他车辆造成影响。另一方面，一旦超过，则马上通过单片机模块对车窗进行爆破，对车内人员逃亡争取时间。
附图说明
图1为本发明整体结构框图；
图2为本发明倾角传感器电路图；
图3为本发明加速度传感器电路图；
图4为本发明LoRa无线传输模块电路图；
图5为本发明单片机模块电路图。
图中各标号：1-倾角传感器，2-加速度，3-定位模块，6-LoRa无线传输模块，4-单片机模块，5-破窗模块， 6-LoRa无线传输模块，7-LoRa基站，8-后台管理系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1-5所示，一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，包括倾角传感器1、加速度传感器2、GPS定位模块3、单片机模块4、破窗模块5、LoRa无线传输模块6、LoRa基站7、后台管理系统8；
所述的倾角传感器1、加速度传感器2、GPS定位模块3、破窗模块5、LoRa无线传输模块6均与单片机模块4连接，LoRa无线传输模块6同时与LoRa基站7连接，LoRa基站7与后台管理系统8连接。
进一步地，所述的单片机模块4用于根据倾角传感器1和加速度传感器2的检测数据排断车辆是否发生车祸，当发生车祸时，破窗模块5爆破车窗，同时将倾角传感器1和加速度传感器2的检测数据及GPS定位模块3检测到的车辆位置依次通过LoRa无线传输模块6、LoRa基站7传送给后台管理系统8。
进一步地，所述的单片机模块4包括STM32单片机，双晶振电路和复位电路，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电磁阀J1，其中双晶振电路包括电容C5，电容C6，电容C6，电容C7，晶振Y1，晶振Y2，电阻R7；电容C5和电容C6的一端并行的接地，电容C5的另一端接STM32单片机的管脚3，电容C6的另一端接STM32单片机的管脚3，电容C6和电容C7的一端并行的接地，电容C6的另一端接STM32单片机的管脚5，电容C7的另一端接STM32单片机的管脚6，晶振Y1的一端接STM32单片机的管脚3和电容C5的一端，另一端接STM32单片机的管脚4和电容C6的一端，晶振Y2和电阻R7的一端并行接STM32单片机的管脚5和电容C6的一端，另一端并行接STM32单片机的管脚6和电容C7的另一端；复位电路包括电容C8，开关S1，电阻R8，其中电容C8和开关S1的一端并行接STM32单片机的管脚6，另一端并行的接电源，电阻R8的一端接STM32单片机的管脚6，另一端接地，另外，电阻R10的一端接电源，另一端与电阻R11接电磁阀J1的接口1，电磁阀J1的接口2接地，电阻R11的另一端接STM32单片机的管脚44，电阻R12的一端接STM32单片机的管脚20，另一端接地。
进一步地，所述的倾角传感器1包括芯片ADXL345、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5；其中电阻R1的一端与ADXL345芯片的管脚6相连，另一端接电源，电阻R2的一端接电源，另一端分为两个分支，其中一端接入STM32单片机的SCL管脚，另一端接ADXL345芯片的管脚14，电阻R3的一端接电源，另外一端分为两个分支，其中一端接ADXL345芯片的管脚13，另一端接STM32单片机的SDA管脚，电阻R4的一端接ADXL芯片的管脚12，另一端接地，电阻R5的一端接ADXL345芯片的管脚6，另一端接电源，芯片ADXL345的管脚2，管脚4，管脚5全部接地，芯片ADXL345的管脚13、14分别与单片机模块4连接于STM单片机的管脚43、42管脚。
本发明倾角传感器1采用ADXL345芯片，其特点是小巧轻便，易于在任何车辆上安装。芯片ADXL345通常是通过SPI数字接口访问，数字输出数据为16位二进制补码格式。芯片ADXL345的分辨率极高，功耗极低，非常适合车辆要一直周期性传输倾角数据。ADXL345倾角传感器首先由前端感应器感测倾角大小，然后由感应电信号器件转为可识别的电信号，这个信号可以是模拟信号，ADXL345中集成了AD转换器，可以将模拟信号转换为数字信号。经过数字滤波器的滤波后再控制和中断逻辑单元的控制下访问32级的FIFO，通过串行接口访问数据。
进一步地，所述的加速度传感器2包括MPU6050芯片，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电阻R6，电阻R6，电容C1的一端与MPU6050芯片的管脚1一起接地，另一端与MPU6050芯片的管脚4一起接电源，电容C2的一端接MPU6050芯片的管脚6，另一端同MPU6050芯片的管脚6一起接地，电容C3的一端与MPU6050芯片的管脚12相连，另一端接地，电容C4的一端与MPU6050芯片的管脚8一起接电源，另一端接地，电阻R6的一端与电阻R6的一端并联接电源，另一端与MPU6050芯片的管脚16相连，电阻R6的另一端与MPU6050芯片的管脚15相连，MPU6050芯片的管脚15、16分别与STM单片机的管脚21、22相连。
本发明加速度传感器2采用MPU6050芯片，利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压，只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。
进一步地，所述的LoRa无线传输模块6包括芯片SX1267、电容C10、开关S2、电阻R13，其中电容C10和开关S2的一端并行的与芯片SX1267的管脚5相连，另一端接电源，电阻R13的一端与芯片SX1267的管脚5相连，另一端接地，芯片SX1267的管脚12、13、14、15分别于STM32单片机的管脚25、26、26、27相连，将单片机收集处理的信息发送至LoRa无线传输模块，芯片SX1267的管脚1接天线，芯片SX1267的管脚2、8、16都接地。LoRa技术将传输距离和功耗折中，并且抗干扰能力强，非常适合不间断远距离传输数据，具有很好地应用前景。
进一步地，所述的GPS定位模块3为车辆自带的GPS，将车辆变化的位置信息记录下来，传输至单片机模块4，一旦检测到车祸发生，则单片机模块4把监测到的倾角和加速度信息连同车辆的位置信息一同通过LoRa无线传输模块发送给后台管理系统，方便抢救人员可以直接找到事发目的地。
进一步地，所述的破窗模块5包括四个破窗器，安装在每块车窗玻璃的四个角落，当检测到车祸发生时，则单片机模块4直接控制四个破窗器对车窗进行爆破，为人员逃生最大限度的提供时间，减少人员伤亡。
本发明的工作原理是：首先在STM32单片机中设定车辆加速度的峰值、制动时间等参数，具体为：在紧急情况下加速度急剧增加，且峰值持续时间长，一般情况下加速度峰值设定为-0.65g至-0.65g。
然后设定车辆相对于水平面的横向倾角阈值，一般情况下为60度。然后通过加速度传感器2和倾角传感器1实时监测的车辆加速度和倾角数据信息，单片机模块4用于周期性采集车辆在行驶过程中的倾角与加速度的信息，并且将这些信息与之前设置好的阈值进行比较，若判断车辆发生车祸，则单片机模块4控制破窗模块5爆破车窗，以最快的速度对车辆车窗进行爆破，以便车上人员的及时逃生，同时将加速度传感器2和倾角传感器1检测到的信息连同GPS定位模块3的车辆位置信息依次通过LoRa无线传输模块6、LoRa基站7传送给后台管理系统8，使工作人员对车祸现场进行及时处理，减少人员伤亡并且降低对其他车辆的正常行驶的影响。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，其特征在于：包括倾角传感器（1）、加速度传感器（2）、GPS定位模块（3）、单片机模块（4）、破窗模块（5）、LoRa无线传输模块（6）、LoRa基站（7）、后台管理系统（8）；
所述的倾角传感器（1）、加速度传感器（2）、GPS定位模块（3）、破窗模块（5）、LoRa无线传输模块（6）均与单片机模块（4）连接，LoRa无线传输模块（6）同时与LoRa基站（7）连接，LoRa基站（7）与后台管理系统（8）连接。
2.根据权利要求书1所述的一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，其特征在于：所述的单片机模块（4）用于根据倾角传感器（1）和加速度传感器（2）的检测数据排断车辆是否发生车祸，当发生车祸时，控制破窗模块（5）爆破车窗，同时将倾角传感器（1）和加速度传感器（2）的检测数据及GPS定位模块（3）检测到的车辆位置依次通过LoRa无线传输模块（6）、LoRa基站（7）传送给后台管理系统（8）。
3.根据权利要求书1所述的一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，其特征在于：所述的单片机模块（4）包括STM32单片机，双晶振电路和复位电路，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电磁阀J1，其中双晶振电路包括电容C5，电容C6，电容C6，电容C7，晶振Y1，晶振Y2，电阻R7；电容C5和电容C6的一端并行的接地，电容C5的另一端接STM32单片机的管脚3，电容C6的另一端接STM32单片机的管脚3，电容C6和电容C7的一端并行的接地，电容C6的另一端接STM32单片机的管脚5，电容C7的另一端接STM32单片机的管脚6，晶振Y1的一端接STM32单片机的管脚3和电容C5的一端，另一端接STM32单片机的管脚4和电容C6的一端，晶振Y2和电阻R7的一端并行接STM32单片机的管脚5和电容C6的一端，另一端并行接STM32单片机的管脚6和电容C7的另一端；复位电路包括电容C8，开关S1，电阻R8，其中电容C8和开关S1的一端并行接STM32单片机的管脚6，另一端并行的接电源，电阻R8的一端接STM32单片机的管脚6，另一端接地，另外，电阻R10的一端接电源，另一端与电阻R11接电磁阀J1的接口1，电磁阀J1的接口2接地，电阻R11的另一端接STM32单片机的管脚44，电阻R12的一端接STM32单片机的管脚20，另一端接地。
4.根据权利要求书3所述的一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，其特征在于：所述的倾角传感器（1）包括芯片ADXL345、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5；其中电阻R1的一端与ADXL345芯片的管脚6相连，另一端接电源，电阻R2的一端接电源，另一端分为两个分支，其中一端接入STM32单片机的SCL管脚，另一端接ADXL345芯片的管脚14，电阻R3的一端接电源，另外一端分为两个分支，其中一端接ADXL345芯片的管脚13，另一端接STM32单片机的SDA管脚，电阻R4的一端接ADXL芯片的管脚12，另一端接地，电阻R5的一端接ADXL345芯片的管脚6，另一端接电源，芯片ADXL345的管脚2，管脚4，管脚5全部接地，芯片ADXL345的管脚13、14分别与单片机模块（4）连接于STM单片机的管脚43、42管脚。
5.根据权利要求书3所述的一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，其特征在于：所述的加速度传感器（2）包括MPU6050芯片，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电阻R6，电阻R6，电容C1的一端与MPU6050芯片的管脚1一起接地，另一端与MPU6050芯片的管脚4一起接电源，电容C2的一端接MPU6050芯片的管脚6，另一端同MPU6050芯片的管脚6一起接地，电容C3的一端与MPU6050芯片的管脚12相连，另一端接地，电容C4的一端与MPU6050芯片的管脚8一起接电源，另一端接地，电阻R6的一端与电阻R6的一端并联接电源，另一端与MPU6050芯片的管脚16相连，电阻R6的另一端与MPU6050芯片的管脚15相连，MPU6050芯片的管脚15、16分别与STM单片机的管脚21、22相连。
6.根据权利要求书3所述的一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，其特征在于：所述的LoRa无线传输模块（6）包括芯片SX1267、电容C10、开关S2、电阻R13，其中电容C10和开关S2的一端并行的与芯片SX1267的管脚5相连，另一端接电源，电阻R13的一端与芯片SX1267的管脚5相连，另一端接地，芯片SX1267的管脚12、13、14、15分别于STM32单片机的管脚25、26、26、27相连，将单片机收集处理的信息发送至LoRa无线传输模块，芯片SX1267的管脚1接天线，芯片SX1267的管脚2、8、16都接地。
7.根据权利要求书1-6任一项所述的一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，其特征在于：所述的GPS定位模块（3）为车辆自带的GPS，将车辆变化的位置信息记录下来，传输至单片机模块（4）。
8.根据权利要求书1-6任一项所述的一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，其特征在于：所述的破窗模块（5）包括四个破窗器，安装在每块车窗玻璃的四个角落。
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