CN110422152A - 一种公交车智能应急制动系统 - Google Patents

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CN110422152A CN201910831296.4A CN201910831296A CN110422152A CN 110422152 A CN110422152 A CN 110422152A CN 201910831296 A CN201910831296 A CN 201910831296A CN 110422152 A CN110422152 A CN 110422152A
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梁开武
陈南熹
廖凯
江锋
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    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
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Abstract

本发明公开了一种公交车智能应急制动系统，涉及车辆制动技术领域，其技术方案要点是：包括驾驶员信号端和公交车执行端，驾驶员信号端包括心率检测模块、中央处理模块、显示模块和提醒模块；驾驶员信号端设有无线信号传输模块；公交车执行端包括单片机、公交车油门系统、公交车刹车系统和公交车信号灯；智能手环设有供电蓄电池；公交车执行端设有电源装置。能够对突发状态下的驾驶员的异常心率进行实时监测，并根据该异常心率数据发出控制信号至公交车执行端控制公交车进行制动，从而能够在驾驶员无法控制公交车情况下，及时控制公交车制动，从而保证公交车的安全行驶及乘客的人生和财产安全。

Description

一种公交车智能应急制动系统
技术领域
本发明涉及车辆制动技术领域，更具体地说，它涉及一种公交车智能应急制动系统。
背景技术
近年来，随着国民经济的发展，交通需求增加，城市公交车保有数量不断上升，2017年全国公交车已经达到85.1万辆。随之带来的问题，是公交车事故的不断频发，这已经成为了不容忽视的社会问题。据相关统计，公交客运交通事故起数和死亡人数均占全国道路交通事故相应总数的1％左右，但公交车保有量仅占全国机动车保有量总数的0.2％，其中93％的公交车肇事事故都与驾驶员有关。
2018年10月28日10时08分，重庆市万州区一公交车在万州长江二桥桥面与小轿车发生碰撞后，坠入江中，导致13名乘客遇难，2名乘客失联，据车内黑匣子监控视频显示，失控原因系乘客与司机激烈争执互殴致车辆失控。
2018年11月3日，汉中市区中心广场转盘发生一起车祸：一辆105路公交车在经过转盘时失控，连续撞上多车和行人，造成2死5伤，事故原因系一起因驾驶员张某突发晕厥疾病，导致车辆失控引发的道路交通事故。在事故的背后，如何应急处理公交车驾驶员在突发状态下导致事故的发生，消除公交车事故带来的即刻影响和后续影响，提出有效的应对措施是我们面临的核心问题。
目前，现有技术中的公交车智能应急制动系统主要通过设置于公交车上的应急制动系统根据公交车的行驶情况控制公交车进行控制。
现有技术中的公交车智能应急制动系统不能够根据驾驶员的心率情况控制公交车进行制动。
发明内容
本发明的目的是提供一种公交车智能应急制动系统，能够对突发状态下的驾驶员的异常心率进行实时监测，并根据该驾驶员异常的实时心率数据发出为紧急控制信号至公交车执行端，并控制公交车进行制动工作，从而能够使驾驶员在无法控制公交车的情况下，及时控制公交车进行制动，从而保证了公交车的安全行驶及乘客的人生安全和财产安全。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种公交车智能应急制动系统，包括驾驶员信号端和安装于公交车上的公交车执行端，所述驾驶员信号端包括心率检测模块、与心率检测模块连接的中央处理模块、与中央处理模块连接的显示模块和与中央处理模块连接的提醒模块；所述驾驶员信号端设有与中央处理模块连接的无线信号传输模块；所述公交车执行端包括单片机、公交车油门系统、公交车刹车系统和公交车信号灯，所述单片机与无线信号传输模块连接，所述公交车油门系统、公交车刹车系统和公交车信号灯与单片机连接；所述驾驶员信号端为智能手环；所述智能手环设有供电蓄电池；所述公交车执行端设有电源装置；
所述心率检测模块为用于实时监测采集驾驶员心率数据的PPG心率传感器；
所述中央处理模块为用于对心率检测模块监测的数据信号进行接收、处理和发送的ARM处理器；
所述显示模块为用于显示PPG心率传感器实时监测的驾驶员心率数据的LCD显示屏；
所述提醒模块为用于对驾驶员发出振动警告动作的微型震动马达；
所述无线信号传输模块为蓝牙信号接收器，且所述蓝牙信号接收器用于中央处理模块与单片机之间进行无线数据传输。
通过采用上述技术方案，在公交车智能应急制动系统运行的过程中，首先，利用驾驶员信号端的PPG心率传感器对驾驶员的心率进行周期数据监测，然后PPG心率传感器将监测到的驾驶员的心率周期数据传递至ARM处理器；ARM处理器在接收到PPG心率传感器监测到的驾驶员的心率周期数据进行分析与处理，从而得到该驾驶员的正常心率数据频段，并对该驾驶员的正常心率数据频段进行存储；然后，通过PPG心率传感器对驾驶员的心率进行实时监测，得到驾驶员的实时心率数据，然后PPG心率传感器将监测到的驾驶员的实时心率数据传递至ARM处理器；ARM处理器接收到PPG心率传感器监测到的驾驶员的实时心率数据后，将该实时心率数据与存储在ARM处理器内的该驾驶员的正常心率数据频段进行比较判断分析，若该驾驶员的实时心率数据在该驾驶员的正常心率数据频段的范围内时，ARM处理器将该驾驶员的实时心率数据传递至LCD显示屏显示出来；若该驾驶员的实时心率数据不在该驾驶员的正常心率数据频段的范围内时，ARM处理器将该驾驶员的实时心率数据分析判断为驾驶员异常心率数据，然后AMR处理器根据该驾驶员的异常心率数据发出控制信号至微型震动马达并控制微型震动马达进行工作，从而对驾驶员进行提醒；当微型震动马达对驾驶员进行提醒工作后，ARM处理器通过蓝牙信号接收器发出控制命令信号至公交车执行端中的单片机；单片机接收到该控制命令信号后，单片机根据该控制命令信号控制公交车油门系统停止工作，并控制公交车刹车系统进行制动工作；同时，单片机根据该控制命令信号控制公交车信号灯进行工作，从而便于提醒道路上行驶的其他车辆注意避让；通过PPG心率传感器、ARM处理器、微型震动马达、LCD显示屏和蓝牙信号接收器构成的智能手环作为驾驶员信号端，便于对突发状态下的驾驶员的异常心率进行实时监测，并根据该驾驶员异常的实时心率数据发出为紧急控制信号至公交车执行端，并控制公交车进行制动工作，从而能够使驾驶员在无法控制公交车的情况下，及时控制公交车进行制动，从而保证了公交车的安全行驶及乘客的人生安全和财产安全。
本发明进一步设置为：所述智能手环内设有用于数据存储的闪存芯片，所述闪存芯片与ARM处理器连接。
通过采用上述技术方案，通过闪存芯片，便于数据信息的存储；同时，通过闪存芯片，便于ARM处理器能够快速地从闪存芯片内调取数据和存储数据。
本发明进一步设置为：所述公交车信号灯包括制动指示灯和双闪指示灯。
通过采用上述技术方案，通过制动指示灯和双闪指示灯，能够根据单片机接收到的控制命令信号进行亮灯和闪烁工作，从而便于提醒道路上行驶的其他车辆注意避让。
本发明进一步设置为：所述公交车执行端设有用于检测公交车车速的车速检测器，所述车速检测器与单片机连接。
通过采用上述技术方案，在单片机根据接收到的控制命令信号控制公交车刹车系统进行减速制动的过程中，利用车速检测器，便于实时检测公交车的行驶速度；然后车速检测器将检测到的该公交车的实时行驶速度信息传递至单片机，单片机接收到该公交车的实时行驶速度信息后根据该实时行驶速度信息最合适的制动方式控制公交车刹车系统进行减速制动，从而能够保证公交车进行制动过程中的安全。
本发明进一步设置为：所述公交车执行端设有与单片机连接的语音播放器。
通过采用上述技术方案，单片机接收到控制命令信号后，单片机根据该控制命令信号控制语音播放器进行语音播放工作，从而便于在公交车进行制动过程中提醒乘客注意安全。
本发明进一步设置为：所述智能手环表面和公交车执行端均设有一键还原按钮。
通过采用上述技术方案，当智能手环发出控制命令信号至公交车执行端控制公交车进行制动时，通过一键还原按钮，在微型震动马达进行震动提醒工作或公交车执行端执行制动过程中，便于阻止ARM处理器发送控制命令信号传输至单片机或者中止公交车执行端执行制动的过程，从而便于使公交车恢复正常行驶状态，避免公交车执行端控制公交车执行不必要的制动。
本发明进一步设置为：所述智能手环表面设有与供电蓄电池连接的太阳能光伏膜。
通过采用上述技术方案，通过太阳能光伏膜，便于延长供电蓄电池对智能手环进行供电的时间。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过PPG心率传感器、ARM处理器、微型震动马达、LCD显示屏和蓝牙信号接收器构成的智能手环作为驾驶员信号端，便于对突发状态下的驾驶员的异常心率进行实时监测，并根据该驾驶员异常的实时心率数据发出为紧急控制信号至公交车执行端，并控制公交车进行制动工作，从而能够使驾驶员在无法控制公交车的情况下，及时控制公交车进行制动，从而保证了公交车的安全行驶及乘客的人生安全和财产安全；通过一键还原按钮，在微型震动马达进行震动提醒工作或公交车执行端执行制动过程中，便于阻止ARM处理器发送控制命令信号传输至单片机或者中止公交车执行端执行制动的过程，从而便于使公交车恢复正常行驶状态，避免公交车执行端控制公交车执行不必要的制动。
附图说明
图1是本发明实施例中的结构框图；
图2是本发明实施例中公交车智能应急制动系统运行流程图；
图3是本发明实施例中智能手环的结构示意图；
图4是本发明实施例中正常心率与异常心率的数据图。
图中：1、智能手环；2、PPG心率传感器；3、ARM处理器；4、LCD显示屏；5、微型震动马达；6、蓝牙信号接收器；7、单片机；8、公交车油门系统；9、公交车刹车系统；10、公交车信号灯；11、供电蓄电池；12、电源装置；13、闪存芯片；14、制动指示灯；15、双闪指示灯；16、车速检测器；17、语音播放器；18、一键还原按钮；19、太阳能光伏膜。
具体实施方式
以下结合附图1-4发明作进一步详细说明。
实施例：一种公交车智能应急制动系统，如图1、图2和图3所示，包括驾驶员信号端和安装于公交车上的公交车执行端，驾驶员信号端包括心率检测模块、与心率检测模块连接的中央处理模块、与中央处理模块连接的显示模块和与中央处理模块连接的提醒模块。驾驶员信号端安装有与中央处理模块连接的无线信号传输模块。公交车执行端包括单片机7、公交车油门系统8、公交车刹车系统9和公交车信号灯10，单片机7与无线信号传输模块连接，公交车油门系统8、公交车刹车系统9和公交车信号灯10与单片机7连接。驾驶员信号端为智能手环1。智能手环1安装有供电蓄电池11。公交车执行端安装有电源装置12。
心率检测模块为用于实时监测采集驾驶员心率数据的PPG心率传感器2。
中央处理模块为用于对心率检测模块监测的数据信号进行接收、处理和发送的ARM处理器3。
显示模块为用于显示PPG心率传感器2实时监测的驾驶员心率数据的LCD显示屏4。
提醒模块为用于对驾驶员发出振动警告动作的微型震动马达5。
无线信号传输模块为蓝牙信号接收器6，且蓝牙信号接收器6用于中央处理模块与单片机7之间进行无线数据传输。
在本实施例中，PPG心率传感器2的型号为MAX30102。ARM处理器3的型号为nRF51-DK ARM处理器。蓝牙信号接收器6为采用蓝牙6.0的蓝牙信号接收器6。单片机7为STM32单片机。在公交车智能应急制动系统运行的过程中，首先，利用驾驶员信号端的PPG心率传感器2对驾驶员的心率进行周期数据监测，然后PPG心率传感器2将监测到的驾驶员的心率周期数据传递至ARM处理器3。ARM处理器3在接收到PPG心率传感器2监测到的驾驶员的心率周期数据进行分析与处理，从而得到该驾驶员的正常心率数据频段，并对该驾驶员的正常心率数据频段进行存储。然后，通过PPG心率传感器2对驾驶员的心率进行实时监测，得到驾驶员的实时心率数据，然后PPG心率传感器2将监测到的驾驶员的实时心率数据传递至ARM处理器3。ARM处理器3接收到PPG心率传感器2监测到的驾驶员的实时心率数据后，将该实时心率数据与存储在ARM处理器3内的该驾驶员的正常心率数据频段进行比较判断分析，若该驾驶员的实时心率数据在该驾驶员的正常心率数据频段的范围内时，ARM处理器3将该驾驶员的实时心率数据传递至LCD显示屏4显示出来。若该驾驶员的实时心率数据不在该驾驶员的正常心率数据频段的范围内时，ARM处理器3将该驾驶员的实时心率数据分析判断为驾驶员异常心率数据，然后AMR处理器根据该驾驶员的异常心率数据发出控制信号至微型震动马达5并控制微型震动马达5进行工作，从而对驾驶员进行提醒。当微型震动马达5对驾驶员进行提醒工作后，ARM处理器3通过蓝牙信号接收器6发出控制命令信号至公交车执行端中的单片机7。单片机7接收到该控制命令信号后，单片机7根据该控制命令信号控制公交车油门系统8停止工作，并控制公交车刹车系统9进行制动工作。同时，单片机7根据该控制命令信号控制公交车信号灯10进行工作，从而便于提醒道路上行驶的其他车辆注意避让。通过PPG心率传感器2、ARM处理器3、微型震动马达5、LCD显示屏4和蓝牙信号接收器6构成的智能手环1作为驾驶员信号端，便于对突发状态下的驾驶员的异常心率进行实时监测，并根据该驾驶员异常的实时心率数据发出为紧急控制信号至公交车执行端，并控制公交车进行制动工作，从而能够使驾驶员在无法控制公交车的情况下，及时控制公交车进行制动，从而保证了公交车的安全行驶及乘客的人生安全和财产安全。
异常心率判断原理如下：
对某公交司机在正常行驶状态过程中的一段周期的心率进行周期数据监测，监测数据如下：X1、X2、X3、…、Xn。
①安静心率A(正常心率下限)：以驾驶员起床时1分钟测量的心率数据为准，若周期数据监测为Z天，测Z次取平均值，例：Z个早晨数据分别为：Xa、Xb、Xc、…、XZ，则安静心率A为次/分钟。
②正常心率上限D：最大心率B＝220-驾驶员年龄。储备心率C为最大心率B减去安静心率A，即储备心率C＝B-A。正常心率上限D：D＝0.8C+A。故如果驾驶员年龄为N，则正常心率的区间为
将[A,D]定义为正常心率区间，正常心率下限和正常心率上限分别定义为Xmin和Xmax，超过正常心率区间的心率值为心率异常值。
设Xf1为周期数据监测正常心率区间出现频率最高的心率值，Y1、Y2为警示极限值，Xf2为投入使用后公交车司机在驾驶过程中一段时期内出现频率最高的心率值。
则
故警示区间为[Y1，Y2]。
同时，在单片机7中用C语言进行编程，代码如下：
智能手环1内安装有用于数据存储的闪存芯片13，闪存芯片13与ARM处理器3连接。
在本实施例中，通过闪存芯片13，便于数据信息的存储。同时，通过闪存芯片13，便于ARM处理器3能够快速地从闪存芯片13内调取数据和存储数据。
公交车信号灯10包括制动指示灯14和双闪指示灯15。
在本实施例中，通过制动指示灯14和双闪指示灯15，能够根据单片机7接收到的控制命令信号进行亮灯和闪烁工作，从而便于提醒道路上行驶的其他车辆注意避让。
公交车执行端安装有用于检测公交车车速的车速检测器16，车速检测器16与单片机7连接。
在本实施例中，在单片机7根据接收到的控制命令信号控制公交车刹车系统9进行减速制动的过程中，利用车速检测器16，便于实时检测公交车的行驶速度。然后车速检测器16将检测到的该公交车的实时行驶速度信息传递至单片机7，单片机7接收到该公交车的实时行驶速度信息后根据该实时行驶速度信息最合适的制动方式控制公交车刹车系统9进行减速制动，从而能够保证公交车进行制动过程中的安全。
公交车执行端安装有与单片机7连接的语音播放器17。
在本实施例中，单片机7接收到控制命令信号后，单片机7根据该控制命令信号控制语音播放器17进行语音播放工作，从而便于在公交车进行制动过程中提醒乘客注意安全。
智能手环1表面和公交车执行端均安装有一键还原按钮18。
在本实施例中，当智能手环1发出控制命令信号至公交车执行端控制公交车进行制动时，通过一键还原按钮18，在微型震动马达5进行震动提醒工作或公交车执行端执行制动过程中，便于阻止ARM处理器3发送控制命令信号传输至单片机7或者中止公交车执行端执行制动的过程，从而便于使公交车恢复正常行驶状态，避免公交车执行端控制公交车执行不必要的制动。
智能手环1表面贴接有与供电蓄电池11连接的太阳能光伏膜19。
在本实施例中，通过太阳能光伏膜19，便于延长供电蓄电池11对智能手环1进行供电的时间。
工作原理：在公交车智能应急制动系统运行的过程中，首先，利用驾驶员信号端的PPG心率传感器2对驾驶员的心率进行周期数据监测，然后PPG心率传感器2将监测到的驾驶员的心率周期数据传递至ARM处理器3。ARM处理器3在接收到PPG心率传感器2监测到的驾驶员的心率周期数据进行分析与处理，从而得到该驾驶员的正常心率数据频段，并对该驾驶员的正常心率数据频段进行存储。然后，通过PPG心率传感器2对驾驶员的心率进行实时监测，得到驾驶员的实时心率数据，然后PPG心率传感器2将监测到的驾驶员的实时心率数据传递至ARM处理器3。ARM处理器3接收到PPG心率传感器2监测到的驾驶员的实时心率数据后，将该实时心率数据与存储在ARM处理器3内的该驾驶员的正常心率数据频段进行比较判断分析，若该驾驶员的实时心率数据在该驾驶员的正常心率数据频段的范围内时，ARM处理器3将该驾驶员的实时心率数据传递至LCD显示屏4显示出来。若该驾驶员的实时心率数据不在该驾驶员的正常心率数据频段的范围内时，ARM处理器3将该驾驶员的实时心率数据分析判断为驾驶员异常心率数据，然后AMR处理器根据该驾驶员的异常心率数据发出控制信号至微型震动马达5并控制微型震动马达5进行工作，从而对驾驶员进行提醒。当微型震动马达5对驾驶员进行提醒工作后，ARM处理器3通过蓝牙信号接收器6发出控制命令信号至公交车执行端中的单片机7。单片机7接收到该控制命令信号后，单片机7根据该控制命令信号控制公交车油门系统8停止工作，并控制公交车刹车系统9进行制动工作。同时，单片机7根据该控制命令信号控制公交车信号灯10进行工作，从而便于提醒道路上行驶的其他车辆注意避让。通过PPG心率传感器2、ARM处理器3、微型震动马达5、LCD显示屏4和蓝牙信号接收器6构成的智能手环1作为驾驶员信号端，便于对突发状态下的驾驶员的异常心率进行实时监测，并根据该驾驶员异常的实时心率数据发出为紧急控制信号至公交车执行端，并控制公交车进行制动工作，从而能够使驾驶员在无法控制公交车的情况下，及时控制公交车进行制动，从而保证了公交车的安全行驶及乘客的人生安全和财产安全。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种公交车智能应急制动系统，其特征是：包括驾驶员信号端和安装于公交车上的公交车执行端，所述驾驶员信号端包括心率检测模块、与心率检测模块连接的中央处理模块、与中央处理模块连接的显示模块和与中央处理模块连接的提醒模块；所述驾驶员信号端设有与中央处理模块连接的无线信号传输模块；所述公交车执行端包括单片机(7)、公交车油门系统(8)、公交车刹车系统(9)和公交车信号灯(10)，所述单片机(7)与无线信号传输模块连接，所述公交车油门系统(8)、公交车刹车系统(9)和公交车信号灯(10)与单片机(7)连接；所述驾驶员信号端为智能手环(1)；所述智能手环(1)设有供电蓄电池(11)；所述公交车执行端设有电源装置(12)；
所述心率检测模块为用于实时监测采集驾驶员心率数据的PPG心率传感器(2)；
所述中央处理模块为用于对心率检测模块监测的数据信号进行接收、处理和发送的ARM处理器(3)；
所述显示模块为用于显示PPG心率传感器(2)实时监测的驾驶员心率数据的LCD显示屏(4)；
所述提醒模块为用于对驾驶员发出振动警告动作的微型震动马达(5)；
所述无线信号传输模块为蓝牙信号接收器(6)，且所述蓝牙信号接收器(6)用于中央处理模块与单片机(7)之间进行无线数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种公交车智能应急制动系统，其特征是：所述智能手环(1)内设有用于数据存储的闪存芯片(13)，所述闪存芯片(13)与ARM处理器(3)连接。
3.根据权利要求1所述的一种公交车智能应急制动系统，其特征是：所述公交车信号灯(10)包括制动指示灯(14)和双闪指示灯(15)。
4.根据权利要求1所述的一种公交车智能应急制动系统，其特征是：所述公交车执行端设有用于检测公交车车速的车速检测器(16)，所述车速检测器(16)与单片机(7)连接。
5.根据权利要求1所述的一种公交车智能应急制动系统，其特征是：所述公交车执行端设有与单片机(7)连接的语音播放器(17)。
6.根据权利要求1所述的一种公交车智能应急制动系统，其特征是：所述智能手环(1)表面和公交车执行端均设有一键还原按钮(18)。
7.根据权利要求1所述的一种公交车智能应急制动系统，其特征是：所述智能手环(1)表面设有与供电蓄电池(11)连接的太阳能光伏膜(19)。
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