CN109541721B - 环境自适应车辆滞留人员检测方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境自适应车辆滞留人员检测方法及检测装置，其特征在于：所述检测装置由车内温度测量传感模块、红外感应模块、人声探测传感模块、微处理模块、声光报警模块、远程报警模块、电源管理模块组成。本发明的技术方案采用温度检测、红外检测、人声检测相结合的方式，根据车内环境温度的变化采用不同的检测方式，增强了检测方式的正确性，避免了单一检测方式带来的错误判断，有效提升了车辆滞留人员的检测正确率，通过警报措施，杜绝车辆在停运后出现人员滞留情况，避免发生人身安全危险。

Description

环境自适应车辆滞留人员检测方法及检测装置

技术领域

本发明属于生命检测领域，具体涉及一种环境自适应车辆滞留人员检测方法及检测装置。

背景技术

随着人民生活水平的日益提高以及社会文明的不断前进，乘坐大、中型客车或小轿车已成为老百姓日常出行的常用手段。截止2017年，我国汽车年销量已连续8年世界第一，汽车保有量已超过2亿辆，每千人汽车保有量超过140辆，其中私人汽车保有量超过1.8亿辆，大中型客车保有量超过150万辆，专用校车保有量超过10万量。然而近年来，市场发生儿童被滞留车内的事故，由于车辆内部可能出现封闭缺氧及高温等危险，往往造成的伤害是致命的、不可逆的。有研究表明，当气温达到35度时，阳光照射15分钟，封闭车厢内里温度就能升至65度，在这样的环境里滞留半小时就能致命；在阳光直射下，密闭车厢内的温度可在一小时内上升约20度，因此即便车内最初温度是26度，1小时后也会超过40度。在这样的高温下，儿童体温上升、体内水分散失的速度远比成年人快，他们的呼吸系统和耐热能量又远不如成年人，因此很可能发生“热射病”，即因体内热量过度积蓄而引发神经器官受损，直至死亡。尤其是对于尚无自救能力的婴幼儿，仅仅通过教育如何开展自救的方式来减少这种致命伤害是远远不够的。

目前市场上已经提出了集中车辆滞留人员探知报警装置，授权公告号CN202294147U公开了一种汽车自动防窒息系统，授权公告号CN104175834B公开了一种车内安全系统装置，授权公告号CN104210443A公开了一种车载人体检测器及检测方法；但这些技术车内人员检测传感器单一，只有红外传感器，执行器只有车窗，没有实现与驾驶员信息的传递，在检测车内环境时，只检测氧气浓度和温度，检测指标不能准确反映车内环境。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种环境自适应车辆滞留人员检测方法及检测装置。

本发明采用了如下的技术方案。

一种环境自适应车辆滞留人员检测装置，其特征在于：所述检测装置由车内温度测量传感模块、红外感应模块、人声探测传感模块、微处理模块、声光报警模块、远程报警模块、电源管理模块组成。

电源管理模块分别与车内温度测量传感模块、红外感应模块、人声探测传感模块、微处理模块、声光报警模块和远程报警模块连接供电。

微处理模块分别与车内温度测量传感模块、红外感应模块、人声探测传感模块、声光报警模块和远程报警模块连接。

优选的，所述微处理模块包括1路AD，1个微处理器以及1组RS422收发接口。

优选的，所述电源管理模块由开关、继电器以及DC/DC电压转换电路等组成。

优选的，所述DC/DC电压转换电路包括DC/DC1模块、DC/DC2模块和DC/DC3模块，所述DC/DC1模块与车内温度测量传感模块、红外感应模块、人声探测传感模块和微处理模块连接供电，DC/DC2模块与远程报警模块连接供电，DC/DC3模块通过继电器与声光报警模块连接供电，微处理模块分别与DC/DC2模块和继电器连接。

一种使用所述环境自适应车辆滞留人员检测装置的检测方法，其特征在于：所述检测方法具体步骤如下，

（1）车辆发动机关闭后，点火指示断路，检测装置由车载电源供电启动；

（2）检测装置由车载电源供电后进入监视模式，车辆内环境温度作为检测装置进入监视模式的启动判据，当温度处于10度到30度时，检测装置继续处于温度监视模式，不启动其它传感器；

（3）当温度高于30度或低于10度时，检测装置获取红外感应模块指示，若红外感应模块检测到有效指示，则检测装置报警；

（4）当温度继续升高，超过37度，检测装置放弃红外感应模块数据，获取人声探测传感模块数据，若人声探测传感模块检测到有效声音，则检测装置报警；

（5）若监视模式持续至少1小时，检测装置仍未检测发现有滞留人员，则检测装置进入休眠状态，等待下次上电。

优选的，所述步骤（2）中，检测装置由车载电源供电后，首先进行自检，检测装置自检后进入监视模式。

优选的，所述步骤（2）中，自检要在上电后对关键功能进行检查，首先依据温度模块工作模式，若检测到温度信号，则通过温度模块自检，若三次自检不通过，则发出故障指示；通过温度模块自检后，检测装置控制远程报警模块供电使能，让远程报警模块启动工作，向远程报警模块依次发出“AT”指令以及“网络注册”检测指令，两个环节若返回正常数据，则远程报警模块自检通过，若任一指令返回状态不正常，则连续三次指令验证，若仍不正常，则发出故障指示。

优选的，所述步骤（4）中，人声探测传感器模块设置有声音强度低门限、声音频率门限和声音持续时间或高频率发生门限。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的技术方案采用温度检测、红外检测、人声检测相结合的方式，根据车内环境温度的变化采用不同的检测方式，增强了检测方式的正确性，避免了单一检测方式带来的错误判断，有效提升了车辆滞留人员的检测正确率，通过警报措施，杜绝车辆在停运后出现人员滞留情况，避免发生人身安全危险。

附图说明

图1是本发明的总体原理框图。

图2是本发明的总体处理流程图。

图3是本发明的检测装置自检流程图。

图4是本发明的人声探测传感模块处理流程图。

图5是本发明的检测装置报警处理流程图。

图6是本发明的RS422接口通信处理流程图。

图7是本发明的RS422接口通信帧格式与指令类型图。

图8是本发明的微处理原理示意图。

图9是本发明的电源管理模块原理示意图。

图10是典型人声、干扰声频率范围及特征图。

具体实施方式

结合下面附图，对本发明的技术方案作进一步详细的描述。

如图1～9所示，一种环境自适应车辆滞留人员检测装置，检测装置由车内温度测量传感模块、红外感应模块、人声探测传感模块、微处理模块、声光报警模块、远程报警模块、电源管理模块组成。

电源管理模块分别与车内温度测量传感模块、红外感应模块、人声探测传感模块、微处理模块、声光报警模块和远程报警模块连接供电。

微处理模块分别与车内温度测量传感模块、红外感应模块、人声探测传感模块、声光报警模块和远程报警模块连接。

进一步的，微处理模块包括1路AD，1个微处理器以及1组RS422收发接口；AD用于对声音模拟信号采集，然后送微处理器作进一步处理，AD采用LTC1298芯片。

微处理器用于各个传感模块数据融合处理，包括对人声数据滤波、频谱分析以及强度门限判别，同时采集温度数据、红外感应信号等，通过以上数据综合分析，当判断车内有人，则向声光报警模块继电器发出供电导通信号，同时执行远程报警程序，向GSM模块发送拨号数据，GSM模块为远程报警模块；微处理器采用MKE06Z128VLH4处理器，RS422接口采用MAX3467芯片；微处理器模块通过处理器普通IO，可与其他扩展装置互联，可扩展3个装置。

进一步的，电源管理模块由开关、继电器以及DC/DC电压转换电路等组成，继电器采用单路+5V高电平触发继电器。

DC/DC电压转换电路包括DC/DC1模块、DC/DC2模块和DC/DC3模块；当车辆发动机处于运转状态时，发动机点火指示处于高电平，则DC/DC1模块处于待机状态，当发动机熄火后，由于下拉电阻的作用，断路的点火指示信号处于低电平，则DC/DC1模块进入工作状态，将车辆常电转换为+5V，为微处理模块及各传感模块供电；微处理模块控制DC/DC2模块工作，将车辆常电转换为+5V，当需要远程报警时提供直流供电；DC/DC3模块具有宽压输入以及升压、降压功能，可稳定输出+12V直流电，微处理模块控制继电器，当需要声光报警时，导通继电器提供+12V直流电。

DC/DC1模块与车内温度测量传感模块、红外感应模块、人声探测传感模块和微处理模块连接供电，DC/DC2模块与远程报警模块连接供电，DC/DC3模块通过继电器与声光报警模块连接供电，微处理模块分别与DC/DC2模块和继电器连接。

DC/DC1模块采用TL2575模块，DC/DC2模块采用MP9942模块，DC/DC3模块采用车载电源转换器。

进一步的，车内温度测量传感模块采用DS18B20数字温度传感器，DS18B20数字温度传感器测量温度范围-55度～125度，精确测量范围为-10度～85度，DS18B20数字温度传感器具有唯一的序号，因此DS18B20数字温度传感器可以存放在同一条单线总线上，可以在多个地方放置温度测量器件。

进一步的，红外感应模块采用SL650通用型人体感应模块，SL650通用型人体感应模块可以感应到小于120度锥角的角度，有效检测距离达到10米，可以在-45度～85度的环境温度下工作。

进一步的，人声探测传感模块采用RB-02S074声音检测模块，RB-02S074声音检测模块工作温度范围为-40度～125度，具有三个不同的输出量，能够输出音频，能够指示声音的存在，能够以模拟量的形式输出声音的振幅，三个输出量完全独立、同步。

进一步的，声光报警模块采用SF-533mini声光报警器。

进一步的，远程报警模块采用SIM900A模块。

一种使用环境自适应车辆滞留人员检测装置的检测方法，检测方法具体步骤如下，

（1）车辆发动机关闭后，点火指示断路，检测装置由车载电源供电启动；

（2）检测装置由车载电源供电后，首先进行自检；

（3）检测装置自检后进入监视模式，车辆内环境温度作为检测装置进入监视模式的启动判据，当温度处于10度到30度时，检测装置继续处于温度监视模式，不启动其它传感器；

（4）当温度高于30度或低于10度时，检测装置获取红外感应模块指示，若红外感应模块检测到有效指示，则检测装置报警；

（5）当温度继续升高，超过37度，检测装置放弃红外感应模块数据，获取人声探测传感模块数据，若人声探测传感模块检测到有效声音，则检测装置报警；

（6）若监视模式持续至少1小时，检测装置仍未检测发现有滞留人员，则检测装置进入休眠状态，等待下次上电。

进一步的，步骤（2）中，自检要在上电后对关键功能进行检查，首先依据温度模块工作模式，若检测到温度信号，则通过温度模块自检，若三次自检不通过，则发出故障指示；通过温度模块自检后，检测装置控制远程报警模块供电使能，让远程报警模块启动工作，向远程报警模块依次发出“AT”指令以及“网络注册”检测指令，两个环节若返回正常数据，则远程报警模块自检通过，若任一指令返回状态不正常，则连续三次指令验证，若仍不正常，则发出故障指示。

进一步的，所述步骤（5）中，人声探测传感器模块设置有声音强度低门限、声音频率门限和声音持续时间或高频率发生门限。

本发明的工作原理为：如图1所示，红外感应模块检测人体自身温度辐射能量，捕获人员存在信息；人声探测传感模块依据声音频率及强度，捕获人员存在信息；车内温度测量传感模块负责对车内温度进行实时点测；红外感应模块、人声探测传感模块以及车内温度测量传感模块分别作为三个独立模块，当检测到车辆发动机关闭，立即启动联合检测程序；由微处理模块进行综合数据融合处理，依据一定策略及判据，确定车辆内部是否有人员滞留，若判定有人员滞留，由微处理模块向声光报警模块以及远程报警模块发出综合报警指令；电源管理模块包含继电器以及DC/DC电压转换电路，接入车辆保险盒提供的直流电和点火指示，在车辆发动机关闭后，为各模块供电，工作持续至少1小时后，检测装置停止工作，检测装置可通过装置扩展接口在车内增加更多感应、探测装置，通过RS422扩展接口与车载电子设备通信。

如图2所示，当车辆发动机关闭后，点火指示断路，检测装置由车载电源供电启动；检测装置上电后，首先进行自检，自检流程如图3所示，检测装置自检要在上电后对关键功能进行检查，确保正常工作，首先依据温度模块工作模式，其中温度模块是指车内温度测量传感模块，检测装置进行温度存在信号检测，若检测到温度信号，则通过温度模块自检，若三次自检不通过，则发出故障指示；通过温度模块自检后，检测装置控制GSM模块供电使能，其中GSM电源使能模块指电源允许为GSM模块供电，让远程报警模块启动工作，向GSM模块依次发出“AT”指令以及“网络注册”检测指令，两个环节若返回正常数据，则远程报警模块自检通过，若任一指令返回状态不正常，则连续三次指令验证，若仍不正常，则发出故障指示。

检测装置自检后进入监视模式，车辆内环境温度作为检测装置进入监视模式的启动判据，当温度处于10度到30度时，检测装置继续处于温度监视模式，不启动其它传感器；当温度高于30度或低于10度时，检测装置获取红外感应模块指示，若红外感应模块检测到有效指示，则检测装置报警；当温度处于30度到37度时，检测装置获取红外感应模块数据，若红外感应模块检测到有效指示，则检测装置报警；当温度继续升高，超过37度，检测装置放弃红外感应模块数据，获取人声探测传感模块数据，人声探测传感模块检测流程如图4所示，若人声探测传感模块检测到有效声音，则检测装置报警；若监视模式持续至少1小时后，检测装置仍未检测发现有滞留人员，则检测装置进入休眠状态，等待下次上电。

检测装置报警流程如图5所示，检测装置报警包括声光报警以及远程报警，当检测装置发出报警指示，一方面控制声光报警器继电器电源导通，使声光报警器进入报警状态；同时，控制GSM电源使能，使远程报警模块进入工作状态，依据GSM模块工作流程，依次发出“AT”指令以及“网络注册”检测指令，两个环节若返回正常数据，则根据预存号码依次拨打电话，若任一指令返回状态不正常，则连续三次指令验证，若仍不正常，则发出故障指示。

远程报警的电话号码可以通过出厂设置，也可以通过检测装置的RS422接口，利用PC自行设置，设置的电话号码存入GSM模块的SIM卡中，RS422接口通信处理流程以及RS422接口通信帧格式与指令类型如图6、图7所示，RS422接口通信处理以及RS422接口通信帧格式与指令类型为现有技术。

在红外感应模块检测过程中，红外感应模块容易受到两方面的干扰：首先，容易受到环境温度的影响，当环境温度超过30度，红外感应的作用距离开始逐渐缩短，当环境温度接近人体体温时，红外感应的灵敏度会急剧下降，直至不能正常感应，因此，红外感应与环境温度测量数据融合处理，当环境温度低于37度，红外感应指示有效，当环境温度高于37度，则红外感应指示无效；其次，红外感应的作用视角较大，容易受到车辆旁人员干扰，从而造成误判，该干扰的剔除可在结构设计时解决。

在人声探测模块检测过程中，车辆在停运状态时，由于所处环境不尽相同，可能导致车辆内部人声探测受到车外各种干扰噪音的影响，典型干扰主要包括公共场合中车辆笛声、车辆警示声、景区或社区广播声等，利用声音探测传感模块检测到的声音强度数据以及声音频率数据，通过一定策略，剔除干扰，尽可能的从干扰中提取游泳的车内人员声音信息，从而实现车辆内部人声探测功能。

典型人声、干扰声频率范围及特征如图10所示，依据图10所列特征参数，设定干扰剔除策略，基本策略如下。

1、设定声音强度低门限，当声音强度信息低于门限，则认为是干扰，此数据滤除，检测装置不予响应，该策略可剔除大多数广播声、车辆笛声以及其他环境干扰噪声。

2、设定声音频率门限，超出正常人说话频率的，尤其是儿童声音频率的，即使该声音强度达到检测门限，也认为是干扰，此数据滤除，检测装置不予响应，该策略可剔除绝大多数车辆警报声。

3、设定声音持续时间或高频率发生门限，当处于儿童声音频率范围内的信息，若持续或重复出现，并且声音强度满足检测门限，则认为是儿童声音，检测装置给予响应。

其他技术参照现有技术。

以上所述，仅是本发明的优选实施方式，并不是对本发明技术方案的限定，应当指出，本领域的技术人员，再不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出进一步的改进和改变，这些改进和改变都应该涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种环境自适应车辆滞留人员检测装置，其特征在于：所述检测装置由车内温度测量传感模块、红外感应模块、人声探测传感模块、微处理模块、声光报警模块、远程报警模块、电源管理模块组成；

电源管理模块分别与车内温度测量传感模块、红外感应模块、人声探测传感模块、微处理模块、声光报警模块和远程报警模块连接供电；

微处理模块分别与车内温度测量传感模块、红外感应模块、人声探测传感模块、声光报警模块和远程报警模块连接；

所述检测方法具体步骤如下，

（1）车辆发动机关闭后，点火指示断路，检测装置由车载电源供电启动；

（2）检测装置由车载电源供电后进入监视模式，车辆内环境温度作为检测装置进入监视模式的启动判据，当温度处于10度到30度时，检测装置继续处于温度监视模式，不启动其它传感器；

（3）当温度高于30度或低于10度时，检测装置获取红外感应模块指示，若红外感应模块检测到有效指示，则检测装置报警；

（4）当温度继续升高，超过37度，检测装置放弃红外感应模块数据，获取人声探测传感模块数据，若人声探测传感模块检测到有效声音，则检测装置报警；

（5）若监视模式持续至少1小时，检测装置仍未检测发现有滞留人员，则检测装置进入休眠状态，等待下次上电。

2.根据权利要求1所述的环境自适应车辆滞留人员检测装置，其特征在于：所述微处理模块包括1路AD，1个微处理器以及1组RS422收发接口。

3.根据权利要求1所述的环境自适应车辆滞留人员检测装置，其特征在于：所述电源管理模块由开关、继电器以及DC/DC电压转换电路等组成。

4.根据权利要求3所述的环境自适应车辆滞留人员检测装置，其特征在于：所述DC/DC电压转换电路包括DC/DC1模块、DC/DC2模块和DC/DC3模块，所述DC/DC1模块与车内温度测量传感模块、红外感应模块、人声探测传感模块和微处理模块连接供电，DC/DC2模块与远程报警模块连接供电，DC/DC3模块通过继电器与声光报警模块连接供电，微处理模块分别与DC/DC2模块和继电器连接。

5.根据权利要求1所述的环境自适应车辆滞留人员检测装置，其特征在于：所述步骤（2）中，检测装置由车载电源供电后，首先进行自检，检测装置自检后进入监视模式。

6.根据权利要求5所述的环境自适应车辆滞留人员检测装置，其特征在于：所述步骤（2）中，自检要在上电后对关键功能进行检查，首先依据温度模块工作模式，若检测到温度信号，则通过温度模块自检，若三次自检不通过，则发出故障指示；通过温度模块自检后，检测装置控制远程报警模块供电使能，让远程报警模块启动工作，向远程报警模块依次发出“AT”指令以及“网络注册”检测指令，两个环节若返回正常数据，则远程报警模块自检通过，若任一指令返回状态不正常，则连续三次指令验证，若仍不正常，则发出故障指示。

7.根据权利要求1所述的环境自适应车辆滞留人员检测装置，其特征在于：所述步骤（4）中，人声探测传感器模块设置有声音强度低门限、声音频率门限和声音持续时间或高频率发生门限。

Images