CN110588511A - 一种基于Arduino的汽车事故检测与救援系统 - Google Patents

一种基于Arduino的汽车事故检测与救援系统 Download PDF

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Abstract

一种基于Arduino的汽车事故检测与救援系统,包括壳体、汽车检测子系统与汽车救援子系统,汽车检测子系统包括:酒精传感器模块,用于检测环境中的酒精浓度;红外传感器模块,用于检测驾驶员是否入座;提示模块,酒精传感器模块检测到酒精浓度超标时,提示模块用于提示驾驶员禁止驾驶汽车;以及第一中心处理模块;汽车救援子系统包括:求救按钮;GPS定位模块,用于获取汽车的位置信息;移动通信模块,用于与外部物联网云平台之间通信连接;以及第二中心处理模,汽车救援子系统用于在驾驶员按下求救按钮后或检测到汽车的安全气囊弹出后,将汽车的位置信息发送至物联网云平台,并给预设联系人发出求救信号;第一控制模块与第二控制模块均包括Arduino控制板。

Description

一种基于Arduino的汽车事故检测与救援系统
技术领域
本发明涉及汽车安全领域,具体涉及一种基于Arduino的汽车事故检测与救援系统。
背景技术
随着中国经济的高速发展,汽车在交通工具中的地位正在日益提升,如何有效防止交通事故的发生,成为当今社会每个人关注的问题之一。据统计,我国每年死于酒驾交通事故的人数在10万左右,且在持续上涨,如何防范酒后驾车已成为全国乃至全世界的一个研究课题。30%的道路交通事故是由酒后开车、醉酒驾车引起的。目前,关于酒驾、醉驾的问题,交通部门已加强了管理,立法部门也已加大了立法惩罚力度,但仍缺少有效的监督方式来阻止驾驶员酒后驾驶。
同时,交通事故是难以避免的,若在偏远地区发生交通事故,救援人员难以及时到达;且在发生严重事故的情况下,驾驶员自身可能难以通过打电话等方式呼救。人们希望能够在驾驶汽车发生事故后快速向外界救援,并使救援人员能够实时获取汽车的地理位置,以在第一时间完成救援,使伤者得到及时治疗。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的实施例提供了一种汽车检测与救援系统,包括壳体及安装于所述壳体内的汽车检测子系统与汽车救援子系统,
所述壳体设置在汽车驾驶位的面板上或驾驶位与副驾驶位中间的面板上;
所述汽车检测子系统包括:
酒精传感器模块,用于检测环境中的酒精浓度;
红外传感器模块,用于检测驾驶员是否入座,当检测到驾驶员入座后,所述酒精传感器模块开始检测环境中的酒精浓度;
提示模块,所述酒精传感器模块检测到酒精浓度超标时,所述提示模块用于提示驾驶员禁止驾驶汽车;以及
第一中心处理模块,所述酒精传感器模块、红外传感器模块及语音模块均与所述第一中心处理模块连接;
所述汽车救援子系统包括:
GPS定位模块,用于获取汽车的位置信息;
移动通信模块,用于与外部物联网云平台之间通信连接;
呼救按钮,设置在所述壳体的开口处;以及
第二中心处理模块,所述求救按钮、GPS定位模块与移动通信模块均与所述第二中心处理模块连接,
其中,所述汽车救援子系统用于在驾驶员按下呼救按钮后或检测到汽车的安全气囊弹出后,将汽车的位置信息发送至物联网云平台,并给预设联系人发出求救信号;
所述第一控制模块与所述第二控制模块均包括Arduino控制板。
在一些实施例中,所述汽车检测子系统还包括与第一中心处理模块连接的温湿度传感器模块,用于测量汽车内的温度、湿度数据。
在一些实施例中,所述酒精传感器模块包括MQ-3酒精传感器;
所述红外传感器模块包括HC-SR505红外传感器;
所述温湿度传感器模块包括DHT12温湿度传感器。
在一些实施例中,所述酒精传感器模块包括探头,所述探头设置在所述壳体的开口处。
在一些实施例中,所述提示模块通过语音播放的方式来提示驾驶员。
在一些实施例中,所述GPS定位模块为NEO-6M-GPS模块;所述移动通信模块为SIM900A模块,所述SIM900A模块与外部的OneNET物联网云平台连接。
在一些实施例中,还包括设置在所述壳体外表面的显示屏与设置在所述壳体内的电源。
基于上述技术方案可知,本发明提供的汽车检测与救援系统,能在驾驶员准备驾驶汽车前,自动对驾驶员呼出的气体酒精含量进行检测并提示,以避免驾驶员酒后驾驶;另外,在发生事故后,能够第一时间发出求救信号,并将汽车的地理位置信息显示在物联网平台,使救援人员能够尽快到达。
附图说明
通过下文中参照附图对本发明所作的描述,本发明的其它目的和优点将显而易见,并可帮助对本发明有全面的理解。
图1为本发明实施例中的汽车检测与救援系统的示意图;
图2为本发明具体实施例中的Arduino Nano的引脚图;
图3为本发明具体实施例中的HC-SR505的外接示意图;
图4为本发明具体实施例中的MQ-3酒精传感器的电路原理图;
图5为本发明具体实施例中的SIM900A模块的引脚图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
除非另外定义,本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
参照图1,本发明的实施例提供了一种汽车检测与救援系统,包括壳体(图中未示出)及安装于壳体内的汽车检测子系统(10)与汽车救援子系统(20),图中箭头表示信号或能量的传递方向。
其中,壳体可以为3D打印得到的外壳,可设置在汽车驾驶位的面板上或驾驶位与副驾驶位中间的面板上。
汽车检测子系统10至少包括第一中心处理模块11、酒精传感器模块12、红外传感器模块13与提示模块14。汽车检测子系统10中的其他各模块均与第一中心处理模块11连接。
在一个具体实施例中,第一中心处理模块11主要包括Arduino控制板,具体采用Arduino Nano作为汽车检测子系统10的核心控制器。Arduino Nano的引脚图如图2所示,其处理器核心是ATmega328(Nano3.0),同时具有14路数字输入/输出口,其中6路可作为PWM输出,8路模拟输入,一个16MHz晶体振荡器,一个mini-B USB口,一个ICSPheader和一个复位按钮。Arduino Nano的尺寸非常小,可以直接插在面包板上使用,能够满足系统的整体设计。
进一步地,酒精传感器模块12用于检测环境中的酒精浓度;红外传感器模块13用于检测驾驶员是否入座,当检测到驾驶员入座后,酒精传感器模块12开始检测环境中的酒精浓度;酒精传感器模块12检测到酒精浓度超标时,提示模块14用于提示驾驶员禁止驾驶汽车。具体地,红外传感器模块13检测到驾驶员入座后,将信息传递给第一中心处理模块11,第一中心处理模块11控制酒精传感器模块12开始工作,并将检测到的信息反馈给第一中心处理模块11,若检测到酒精浓度超标,第一中心处理模块11控制提示模块14发出提示信息;此外,第一中心处理模块11也可直接与汽车的控制电路连接,当检测到酒精浓度超标时禁止汽车启动。
在一个具体实施例中,红外传感器模块13主要包括HC-SR505红外传感器,其外接示意图如图3所示。HC-SR505是基于红外线技术的自动控制产品,具有灵敏度高,可靠性强,超小体积,超低电压工作模式等。本发明实施例中使用的HC-SR505具有以下突出的技术特点:1)全自动感应:人进入其感应范围则输出高电平,人离开感应范围则自动延时关闭高电平,输出低电平。2)可重复触发方式:即感应输出高电平后,在延时时间段内,如果有人体在其感应范围活动,其输出将一直保持高电平,直到人离开后才延时将高电平变为低电平。3)超小体积。4)工作电压范围宽:默认工作电压DC4.5V-20V。5)微功耗:静态电流<50微安,特别适合干电池供电的自动控制产品。6)输出高电平信号:可方便与各类电路实现对接。
酒精传感器模块12包括探头,壳体上可设置有多个开口,探头即从壳体的开口处引出,以探测外部的酒精浓度;探头的位置应接近于驾驶位,避免因除驾驶员外的其他成员饮酒对探测结果造成干扰。在一个具体实施例中,酒精传感器模块12采用MQ-3酒精传感器,其电路原理图如图4所示,能够将探测到的酒精浓度转换成电信号,根据这些电信号的强弱就可以获得酒精浓度信息。MQ-3酒精传感器由陶瓷管和氧化硅敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢的腔体内,加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。本发明实施例中使用的MQ-3酒精传感器具有对乙醇蒸汽具有较高的灵敏度和优秀的选择性;响应时间短并且恢复时间短;长期的使用寿命和可靠检测的稳定性;驱动电路简单等特点。
根据一些实施例,提示模块14可以通过语音播放的方式来提示驾驶员。在一个具体实施例中,提示模块14为语音提示模块,主要包括ISD1820芯片,语音提示模块的喇叭通过壳体上的开口引出。ISD1820芯片采用CMOS技术,内含振荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混淆滤波器、平滑滤波器、扬声器驱动及FLASH阵列。本发明实施例中使用的ISD1820芯片组具有以下突出的技术特点:使用方便的10秒语音录放;高质量、自然的语音还原;可用作喊话器模块;带循环播放、点动播放、单遍播放功能;可用单片机控制;可直接驱动8Ω/0.5W的小喇叭。
优选地,汽车检测子系统10还包括与第一中心处理模块11连接的温湿度传感器模块15,用于测量汽车内的温度、湿度数据。在一个具体实施例中,温湿度传感器模块15主要包括DHT12温湿度传感器,其为一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合型传感器,具有超小体积、超低功耗、超低电压工作、卓业的长期稳定性、标准I2C及单总线输出等特点。
本实施例中,汽车检测与救援系统还包括设置在壳体外表面的显示屏(图中未示出)与设置在壳体内的电源30。在图示实施例中,汽车检测子系统10与汽车救援子系统20公用一个电源。可以理解的是,其他实施例中,显示屏与电源的个数均可以为一个或多个,汽车检测子系统10与汽车救援子系统2可公用同一个显示屏与电源,也可以分别使用不同的显示屏与电源。
在一个具体实施例中,汽车检测子系统10与LCD2004液晶屏幕连接。LCD2004能够显示20×04个字符,具有体积小、功耗低、质量轻的特点。
本发明具体实施例中的汽车检测子系统10的工作流程为:利用HC-SR505红外传感器检测驾驶员是否就位,检测到人员就位后,Arduino Nano控制板控制MQ-3酒精传感器对驾驶员呼出气体酒精含量进行检测,并控制DTH12温湿度传感器对环境的温湿度进行检测;若驾驶员呼出气体酒精含量超出标准数值,则控制语音提示模块发出语音警报,同时在LCD2004液晶屏幕上显示环境温湿度和禁止驾驶的字样,如“Please get off”;反之,在LCD2004液晶屏幕上显示温湿度和允许驾驶的字样,如“Vehicle Safety”。
另一方面,如图1所示,汽车救援子系统20至少包括第二中心处理模块21、GPS定位模块22、移动通信模块23与呼救按钮24。汽车救援子系统20中的其他各模块均与第二中心处理模块21连接。
在一个具体实施例中,第二中心处理模块21主要包括Arduino控制板,具体采用Arduino Mega 2560作为汽车救援子系统20的核心控制器。Arduino Mega 2560内置了16个模拟传感器和54个数字传感器接口,支持USART和其他通信模式。且其内置了RTC等功能,如模拟比较器、高级定时器、控制器唤醒机制中断等,同时它省电、快速度。有超过5组Vcc和Gnd引脚,可以方便的连接其他设备到Arduino Mega 2560。
本发明实施例中使用的Arduino Mega 2560还至少包括如下控制引脚:
RESET(Reset input):该引脚的低电平超过4个时钟周期板子将会复位;ArduinoMega内置复位电路,按键复位系统,可用于其他设备的复位控制器。
XTAL1,XTAL2:为晶振(16Mhz)引脚,连接控制器时钟,通过2个旁路电容接地。
AREF:通过该引脚,当使用ADC电路进行模数转换时,使用外部参考电压进行转换,而不使用内部1.1V或5v参考的参考电压。
进一步地,GPS定位模块22用于获取汽车的位置信息;移动通信模块23用于与外部物联网云平台之间通信连接;呼救按钮24设置在壳体的开口处。在驾驶员按下呼救按钮24后或检测到汽车的安全气囊弹出后,将汽车的位置信息发送至物联网云平台,并给预设联系人发出求救信号。具体地,第二中心处理模块21控制GPS定位模块22获取汽车的位置信息,并将该位置信息通过移动通信模块23发送至物联网云平台,且通过移动通信模块23给预设联系人发出求救信号,如发出求救短信,且短信内容中包括查询汽车位置的网址。本发明提供的汽车救援子系统20实际上相当于于一个车载移动终端。
在一个具体实施例中,GPS定位模块22为NEO-6M-GPS模块,其具有高灵敏度、低功耗、小型化等特点。其极高追踪灵敏度大大扩大了其定位的覆盖面,在普通GPS接收模块不能定位的地方,如狭窄都市天空下、密集的丛林环境,NEO-6M-GPS模块都能高精度定位。且该模块自带陶瓷天线,另外有IPEX接口可以连接其他有源天线;增加了射频放大电路,有利于加快搜索卫星;自带可充电后备电池,可以掉电保持星历数据;兼容3.3V/5V电平,方便连接各种单片机系统。
移动通信模块23为SIM900A模块,SIM900A模块的引脚图如图5所示。本发明实施例中使用的SIM900A模块为64M版本,工作频段双频为:900/1800Mhz,可以低功耗实现语音、SMS(短信,彩信)、数据和传真信息的传输;SIM900A模块支持RS232串口和LVTTL串口,并带硬件流控制,支持5V~24V的超宽工作范围,使得该模块可以非常方便地与其他产品进行连接,从而给提供包括语音、短信和GPRS数据传输等功能;SIM900A模块要求5V供电,电脑调试初期电脑USB供电即可以满足要求;其复位排针引出,可实现现场无人值守远程复位,带DTMF功能实现远程遥控功能;支持2,3,4G手机卡。
SIM900A模块与外部的OneNET物联网云平台连接。OneNET是中国移动公司打造的物联网开放云平台,该平台全面面向物联网开发者和企业客户,同时,该平台为硬件设备中提供了接入协议,通过该协议可以让硬件直接接入到OneNET平台。
本发明具体实施例中的汽车救援子系统20的工作流程为:在按下呼救按钮24或检测到汽车安全气囊打开时,Arduino Mega 2560控制板控制NEO-6M-GPS模块对汽车进行定位,获取位置信息,并控制SIM900A模块自动将位置信息显示在OneNET云平台上,同时给驾驶人指定的用户发送求救短信,短信的内容包括查询汽车位置信息的网址和例如“车辆故障,请速救援!”的文字。
综上,本发明提供的汽车检测与救援系统,同时实现了汽车驾驶前的检测功能与发生事故后的救援功能。能够在驾驶员准备驾驶汽车前,自动对驾驶员呼出的气体酒精含量进行检测并提示,以避免驾驶员酒后驾驶;另外,在发生事故后,能够第一时间发出求救信号,并将汽车的地理位置信息显示在物联网平台,使救援人员能够尽快到达。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于Arduino的汽车事故检测与救援系统,其特征在于,包括壳体及安装于所述壳体内的汽车检测子系统与汽车救援子系统,
所述壳体设置在汽车驾驶位的面板上或驾驶位与副驾驶位中间的面板上;
所述汽车检测子系统包括:
酒精传感器模块,用于检测环境中的酒精浓度;
红外传感器模块,用于检测驾驶员是否入座,当检测到驾驶员入座后,所述酒精传感器模块开始检测环境中的酒精浓度;
提示模块,所述酒精传感器模块检测到酒精浓度超标时,所述提示模块用于提示驾驶员禁止驾驶汽车;以及
第一中心处理模块,所述酒精传感器模块、红外传感器模块及语音模块均与所述第一中心处理模块连接;
所述汽车救援子系统包括:
GPS定位模块,用于获取汽车的位置信息;
移动通信模块,用于与外部物联网云平台之间通信连接;
呼救按钮,设置在所述壳体的开口处;以及
第二中心处理模块,所述呼救按钮、GPS定位模块与移动通信模块均与所述第二中心处理模块连接,
其中,所述汽车救援子系统用于在驾驶员按下呼救按钮后或检测到汽车的安全气囊弹出后,将汽车的位置信息发送至物联网云平台,并给预设联系人发出求救信号;
所述第一控制模块与所述第二控制模块均包括Arduino控制板。
2.根据权利要求1所述的汽车检测与救援系统,其特征在于,所述汽车检测子系统还包括与第一中心处理模块连接的温湿度传感器模块,用于测量汽车内的温度、湿度数据。
3.根据权利要求2所述的汽车检测与救援系统,其特征在于,所述酒精传感器模块包括MQ-3酒精传感器;
所述红外传感器模块包括HC-SR505红外传感器;
所述温湿度传感器模块包括DHT12温湿度传感器。
4.根据权利要求1所述的汽车检测与救援系统,其特征在于,所述酒精传感器模块包括探头,所述探头设置在所述壳体的开口处。
5.根据权利要求1所述的汽车检测与救援系统,其特征在于,所述提示模块通过语音播放的方式来提示驾驶员。
6.根据权利要求1所述的汽车检测与救援系统,其特征在于,所述GPS定位模块为NEO-6M-GPS模块;所述移动通信模块为SIM900A模块,所述SIM900A模块与外部的OneNET物联网云平台连接。
7.根据权利要求1所述的汽车检测与救援系统,其特征在于,还包括设置在所述壳体外表面的显示屏与设置在所述壳体内的电源。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191220

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