CN110706432B - 一种车内婴幼儿监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车内婴幼儿监测系统及方法，具体涉及车联网感知监测技术领域。该系统包括可安装在婴幼儿鞋底内或衣服背后的可拆卸标签式传感器和安装在车内的多个监测节点传感器，监测节点传感器可与车内智能终端以及用户手机连接进行数据交互，可对机动车状态及车内环境数据进行监测与报警，同时可以使用蓝牙对携带标签式传感器的婴幼儿位置进行确定，标签式传感器可以向监测节点传感器发送自身位置和运动状态。对于实际应用中的复杂情况，该系统在探测场景信息的基础上使用婴幼儿监测与报警方法，能够对车内环境出现危险因素，婴幼儿遗留在车内以及遗留时间过长，婴幼儿车内跌落以及打开车门走失等多种情况进行监测与报警。

Description

一种车内婴幼儿监测系统及方法

技术领域

本发明涉及车联网感知监测技术领域，具体涉及一种车内婴幼儿监测系统及方法。

背景技术

随着车辆保有量的增加，汽车已经成为了家庭生活中的重要部分，婴幼儿在车内的安全问题一直十分重要，随着车辆智能化程度的不断提高，婴幼儿在车内的监测与保护同样需要更完善可靠的发展。

对于婴幼儿在车内的监测与保护问题，使用安全座椅是有效和安全的方法，在国外有一部分国家对使用安全座椅有法律要求，但是由于国内安全座椅价格较高，在国内安全座椅的使用率并不高，同时安全座椅在国内使用同样面临着其他问题：

当婴幼儿年龄较小时，将其放在安全座椅后，婴幼儿可能会由于某些原因哭闹，需要从安全座椅中抱出，哄好不哭闹后，在将婴幼儿放回安全座椅固定好，对于家长来说，如若觉得麻烦，便会较少使用安全座椅或者不使用安全座椅，而是放在汽车座椅或抱在怀中方便照顾；

随着婴幼儿年龄的增加，婴幼儿本身可能会对安全座椅产生抵触，并不愿呆在固定牢固的安全座椅中，随着婴幼儿年龄的增加，婴幼儿也具有了自主从安全座椅中离开的能力，此时安全座椅上的相关传感器则不能对婴幼儿进行有效的监测与保护；

安全座椅作为一种有效且安全的方法，需要制度与家人安全意识的共同努力。但是对于未安装安全座椅或者婴幼儿离开安全座椅在车内活动的情况同样需要有效的监测与保护方法，现有较多的解决方法，如下所示，但是存在一定局限性：

公开号为CN208569840U中国专利公开了一种车内生命感应报警装置，使用哭闹声音对车内婴幼儿进行判断，当车辆停止而未熄火时，环境声音与发动机噪音会对哭闹声音的采集产生影响，进而影响数据处理的准确性，而且当婴幼儿熟睡被遗留在车内时，如果车内温度过高会过低甚至车内氧气浓度过低等危险情况发生时则无法进行有效探测；

公开号为CN201820082706.0中国专利公开了一种婴幼儿被困车内的提醒座垫，通过在座椅下安装压力或红外传感器等环境设备时，传感器较单一，而且当座椅上放置和婴幼儿重量大致相同的物品，且受环境温度影响具有较高温度时则可能产生误测，而且随着婴幼儿年龄的不断增加，体重也会增加，婴幼儿所穿戴的衣服随着季节的不同也会影响重量这一指标引起误测；

对于使用红外进行探测的方式，热释电传感器利用晶体温度变化时产生电极化的原理对热辐射进行探测，但是普通的热释电传感器只能在人体运动产生温度差时才能探测到，当人体静止时则无法探测，所以对于车内温度较高且婴幼儿静止状态时则无法探测；

对于使用毫米波或其他类型雷达的方式，由于车内环境复杂且有汽车座椅及其他设备的影响，干扰较大，对数据处理准确性要求较高，难以达到较高的可靠性；

对于使用手环一类可穿戴设备的方式，设备较小可能会引起婴幼儿的好奇带来新的危险因素；

对于使用生物医学信号处理方式对车内婴幼儿进行探测的方式，由于人体大多数生物医学信号十分微弱，且基本不能通过非接触式方式探测，所以使用较少。

在实际场景中，婴幼儿在车内的安全监测与保护应该是多方面的，对于婴幼儿从座椅中跌落或者在车内摔倒，车内温度过高或过低，车内一氧化碳二氧化碳其他浓度过高，婴幼儿熟睡后被遗留在车内以及婴幼儿打开车门离开车内等情况需要合适的方法与系统进行监测与保护。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提出了一种通过监测节点传感器对车内环境及婴幼儿状态进行监测，并对获取的信息进行处理进而对婴幼儿采取保护以及进行报警的车内婴幼儿监测系统及方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种车内婴幼儿监测系统，包括标签式传感器和监测节点传感器，二者通过蓝牙进行数据交互；

所述标签式传感器包括陀螺仪、加速度计、第一微处理器、第一电源以及第一蓝牙芯片，用于对婴幼儿的运动状态进行探测，并将数据通过第一蓝牙芯片发送至监测节点传感器；

所述监测节点传感器包括WiFi模块、第二蓝牙芯片、温度探测模块、第二微处理器、一氧化碳浓度检测模块、二氧化碳浓度检测模块、电源模块、闪光灯及蜂鸣器模块，用于获取婴幼儿运动状态数据及位置，计算与标签式传感器的距离，同时与车载终端设备进行数据交互，探测车内一氧化碳和二氧化碳浓度，车内温度，通过第二蓝牙芯片与用户手机相连接进行数据交互。

优选地，所述标签式传感器安装在婴幼儿身体上，对婴幼儿的运动状态进行探测，并将数据通过蓝牙发送给监测节点传感器。

优选地，所述监测节点传感器通过第二蓝牙模块获取汽车周围经过的其他陌生标签式传感器蓝牙芯片的MAC地址与当前时间与位置并存储，通过车联网中共享的信息获取婴幼儿走失后是否经过该车辆判断婴幼儿走失路线；

第一蓝牙芯片和第二蓝牙芯片为具有蓝牙5.0标准的蓝牙芯片，使用信号强度对两蓝牙芯片之间的距离进行计算，进而根据标签式传感器与车内多个监测节点传感器之间的距离判断婴幼儿在车内的位置。

优选地，包括以下步骤：

S1，当监测节点传感器探测到用户手机离开车内时，若婴幼儿仍在车内，则对用户进行提醒；

S2，当婴幼儿在车内时，无论用户手机是否在车内，监测节点传感器对车内环境及婴幼儿状态进行监测，如果车内温度过高或过低，一氧化碳或二氧化碳浓度过高时，则进行保护及报警；

S3，当婴幼儿在车内时，无论用户手机是否在车内，监测节点传感器对车内环境及婴幼儿状态进行监测，如果监测到婴儿跌倒时，则向用户发送报警信息；

S4，当监测到婴幼儿离开车内时，利用车载终端与监测节点传感器向用户手机发送报警信息；

S5，监测节点传感器探测车辆周围经过的陌生标签式传感器，存储陌生标签式传感器的MAC地址以及当前的时间与车辆所处位置，通过车载终端发送到车联网平台中，当有婴幼儿走失后，可以通过陌生设备存储的标签式传感器信息获取婴幼儿走失后的移动路线，便于快捷的找到走失婴幼儿；

S6，当监测节点传感器探测到婴幼儿在车辆静止后遗留在车内的时间超过设置的时间值后，利用车载终端与监测节点传感器向用户手机发送报警信息。

优选地，所述S1中，对用户离开车内是通过蓝牙信号强度计算监测节点传感器与用户手机之间的距离进行判断的；提醒方式为当车载终端依旧供电时使用车载终端向驾驶人发送信息通知婴幼儿被遗留在车内，当车载终端停止工作时，监测节点传感器使用第二蓝牙芯片和WiFi模块向驾驶人手机发送报警信息，确保驾驶人收到报警信息。

优选地，所述S2中，采取的保护与报警方式为当车载终端处于启动状态时，监测节点传感器向车载终端发送信息，车载终端打开空调对车内婴幼儿进行保护，同时打开车灯连续闪动进行报警；同时车载终端利用与基站的连接与WiFi向驾驶人手机发送报警信息，监测节点传感器使用第二蓝牙芯片向驾驶人手机发送报警信息，确保驾驶人收到报警信息；

若车载终端关闭，车辆其他电子设备停止工作，此时监测节点传感器无法实现对车辆的控制，将会向驾驶人手机发送信息，同时打开所有监测节点传感器的闪光灯与蜂鸣器以向周围发送报警信息。

优选地，所述S3中，婴幼儿在车内跌倒时发送报警信息的方式为当车载终端处于启动状态时，车载终端利用与基站的连接与WiFi向驾驶人手机发送报警信息，监测节点传感器使用第二蓝牙芯片向驾驶人手机发送报警信息，确保驾驶人收到报警信息；

若车载终端关闭，车辆其他电子设备停止工作，此时监测节点传感器无法实现对车辆的控制，将会向驾驶人手机发送信息，同时打开所有监测节点传感器的闪光灯与蜂鸣器以向周围发送报警信息。

本发明具有如下有益效果：

车内婴幼儿监测系统使用佩戴在婴幼儿鞋底或衣服背后的标签式传感器对婴幼儿的位置及运动状态进行监测，相比于其他非接触式探测方式更准确可靠，同时不在标签式传感器中进行计算，只发送出获取的数据，功耗更低，对于使用电池供电的标签式传感器可以续航更长时间。

车内婴幼儿监测系统可以通过配置监测与保护规则对多种复杂情况进行判断与处理，对车内环境出现危险因素，婴幼儿遗留在车内以及遗留时间过长，婴幼儿车内跌落以及打开车门走失等多种情况进行监测与报警。

车内婴幼儿监测系统中监测节点传感器可以对经过车辆周围的陌生标签式传感器中蓝牙芯片的MAC地址及当前时间与位置进行记录，通过使用车联网应用进行共享可以计算出走失婴幼儿的移动路线，便于快捷的找到婴幼儿。

附图说明

图1为标签式传感器组成模块框图；

图2为监测节点传感器组成模块框图；

图3为走失婴幼儿移动路线探测示意图；

图4为监测节点传感器对婴幼儿位置探测示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

如他1和图2所示，一种车内婴幼儿监测系统，包括标签式传感器和监测节点传感器，二者通过蓝牙进行数据交互；

标签式传感器包括陀螺仪、加速度计、第一微处理器、第一电源以及第一蓝牙芯片，用于对婴幼儿的运动状态进行探测，并将数据通过第一蓝牙芯片发送至监测节点传感器，标签式传感器可以安装在婴幼儿鞋底以及衣服背后靠上等婴幼儿观察不到的位置，可以对婴幼儿的运动状态进行探测。

监测节点传感器包括WiFi模块、第二蓝牙芯片、温度探测模块、第二微处理器、一氧化碳浓度检测模块、二氧化碳浓度检测模块、电源模块、闪光灯及蜂鸣器模块，用于获取婴幼儿运动状态数据及位置，计算与标签式传感器的距离，同时与车载终端设备进行数据交互，探测车内一氧化碳和二氧化碳浓度，车内温度，通过第二蓝牙芯片与用户手机相连接进行数据交互。

第一微处理器和第二微处理器可以采用但不仅限于STM32系列芯片或8051系列芯片等；

标签式传感器使用的陀螺仪与加速度计可以使用单独的芯片也可以使用包括两者的mpu6050芯片，可以采用但不限于mpu6050系列芯片；

如图3和图4所示，监测节点传感器通过第二蓝牙模块获取汽车周围经过的其他陌生标签式传感器蓝牙芯片的MAC地址与当前时间与位置并存储，通过车联网中共享的信息获取婴幼儿走失后是否经过该车辆判断婴幼儿走失路线；第一蓝牙芯片和第二蓝牙芯片为具有蓝牙5.0标准的蓝牙芯片，使用信号强度对两蓝牙芯片之间的距离进行计算，进而根据标签式传感器与车内多个监测节点传感器之间的距离判断婴幼儿在车内的位置。

其中，1为道路，2为婴幼儿离开车内后的移动路线，3为离开车内的婴幼儿，4为路边停放的安装有监测节点传感器的其他陌生车辆，5为周围的基站，6为婴幼儿离开的车辆，7为监测节点传感器的蓝牙信号探测范围示意，8为婴幼儿佩戴的标签式传感器与监测节点传感器之间的距离连线示意图，9为婴幼儿所处位置，10为监测节点传感器，11为婴幼儿所处车辆。

基于上述车内婴幼儿监测系统的车内婴幼儿监测方法，在安装监测节点传感器时，需要将标签式传感器与监测节点传感器进行配对实现数据交互，需要用户手机与车载终端设备与检测节点传感器进行配对与连接，进而可以进行报警信息的发送与接收，完成后将监测节点传感器安装到车内固定位置，使用手机对监测节点传感器的婴幼儿监测与保护规则进行配置；包括以下步骤：

S1，当监测节点传感器探测到用户手机离开车内时，若婴幼儿仍在车内，则对用户进行提醒；

S2，当婴幼儿在车内时，无论用户手机是否在车内，监测节点传感器对车内环境及婴幼儿状态进行监测，如果车内温度过高或过低，一氧化碳或二氧化碳浓度过高时，则进行保护及报警；

S3，当婴幼儿在车内时，无论用户手机是否在车内，监测节点传感器对车内环境及婴幼儿状态进行监测，如果监测到婴儿跌倒时，则向用户发送报警信息；

S4，当监测到婴幼儿离开车内时，利用车载终端与监测节点传感器向用户手机发送报警信息；

S5，监测节点传感器探测车辆周围经过的陌生标签式传感器，存储陌生标签式传感器的MAC地址以及当前的时间与车辆所处位置，通过车载终端发送到车联网平台中，当有婴幼儿走失后，可以通过陌生设备存储的标签式传感器信息获取婴幼儿走失后的移动路线，便于快捷的找到走失婴幼儿；

S6，当监测节点传感器探测到婴幼儿在车辆静止后遗留在车内的时间超过设置的时间值后，利用车载终端与监测节点传感器向用户手机发送报警信息，当监测节点传感器探测到婴幼儿在车辆静止后遗留在车内的时间超过设置的时间值后，当车辆停止而未熄火时，时间值通常设置未5分钟，当车辆停止且熄火时，时间值通常设置未10分钟，超过设置值后利用车载终端与监测节点传感器向家人手机发送报警信息。

针对上述步骤S1中，对用户离开车内是通过蓝牙信号强度计算监测节点传感器与用户手机之间的距离进行判断的；提醒方式为当车载终端依旧供电时使用车载终端向驾驶人发送信息通知婴幼儿被遗留在车内，当车载终端停止工作时，监测节点传感器使用第二蓝牙芯片和WiFi模块向驾驶人手机发送报警信息，确保驾驶人收到报警信息。

针对上述步骤S2中，采取的保护与报警方式为当车载终端处于启动状态时，监测节点传感器向车载终端发送信息，车载终端打开空调对车内婴幼儿进行保护，同时打开车灯连续闪动进行报警；同时车载终端利用与基站的连接与WiFi向驾驶人手机发送报警信息，监测节点传感器使用第二蓝牙芯片向驾驶人手机发送报警信息，确保驾驶人收到报警信息；

若车载终端关闭，车辆其他电子设备停止工作，此时监测节点传感器无法实现对车辆的控制，将会向驾驶人手机发送信息，同时打开所有监测节点传感器的闪光灯与蜂鸣器以向周围发送报警信息。

针对上述步骤S3中，婴幼儿在车内跌倒时发送报警信息的方式为当车载终端处于启动状态时，车载终端利用与基站的连接与WiFi向驾驶人手机发送报警信息，监测节点传感器使用第二蓝牙芯片向驾驶人手机发送报警信息，确保驾驶人收到报警信息；

若车载终端关闭，车辆其他电子设备停止工作，此时监测节点传感器无法实现对车辆的控制，将会向驾驶人手机发送信息，同时打开所有监测节点传感器的闪光灯与蜂鸣器以向周围发送报警信息。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种车内婴幼儿监测方法，其特征在于，采用一种车内婴幼儿监测系统，系统包括标签式传感器和监测节点传感器，二者通过蓝牙进行数据交互；

所述标签式传感器包括陀螺仪、加速度计、第一微处理器、第一电源以及第一蓝牙芯片，用于对婴幼儿的运动状态进行探测，并将数据通过第一蓝牙芯片发送至监测节点传感器；

所述监测节点传感器包括WiFi模块、第二蓝牙芯片、温度探测模块、第二微处理器、一氧化碳浓度检测模块、二氧化碳浓度检测模块、电源模块、闪光灯及蜂鸣器模块，用于获取婴幼儿运动状态数据及位置，计算与标签式传感器的距离，同时与车载终端设备进行数据交互，探测车内一氧化碳和二氧化碳浓度，车内温度，通过第二蓝牙芯片与用户手机相连接进行数据交互；

所述监测节点传感器通过第二蓝牙模块获取车辆周围经过的其他陌生标签式传感器蓝牙芯片的MAC地址与当前时间与位置并存储，通过车联网中共享的信息获取婴幼儿走失后是否经过该车辆判断婴幼儿走失路线；

第一蓝牙芯片和第二蓝牙芯片为具有蓝牙5.0标准的蓝牙芯片，使用信号强度信息对两蓝牙芯片之间的距离进行计算，进而根据标签式传感器与车内多个监测节点传感器之间的距离判断婴幼儿在车内的相对位置；

所述方法包括以下步骤：

S1，当监测节点传感器探测到用户手机离开车内时，若婴幼儿仍在车内，则对用户进行提醒；

用户离开车内是通过蓝牙信号强度计算监测节点传感器与用户手机之间的距离进行判断的；提醒方式为当车载终端依旧供电时使用车载终端向驾驶人发送信息通知婴幼儿被遗留在车内，当车载终端停止工作时，监测节点传感器使用第二蓝牙芯片和WiFi模块向驾驶人手机发送报警信息，确保驾驶人收到报警信息；

S2，当婴幼儿在车内时，无论用户手机是否在车内，监测节点传感器对车内环境及婴幼儿状态进行监测，如果车内温度过高或过低，一氧化碳或二氧化碳浓度过高时，则进行保护及报警；

S3，当婴幼儿在车内时，无论用户手机是否在车内，监测节点传感器对车内环境及婴幼儿状态进行监测，如果监测到婴儿跌倒时，则向用户发送报警信息；

S4，当监测到婴幼儿离开车内时，利用车载终端与监测节点传感器向用户手机发送报警信息；

S5，监测节点传感器探测车辆周围经过的陌生标签式传感器，存储陌生标签式传感器的MAC地址以及当前的时间与车辆所处位置，通过车载终端发送到车联网平台中，当有婴幼儿走失后，可以通过陌生设备存储的标签式传感器信息获取婴幼儿走失后的移动路线，便于快捷的找到走失婴幼儿；

S6，当监测节点传感器探测到婴幼儿在车辆静止后遗留在车内的时间超过设置的时间值后，利用车载终端与监测节点传感器向用户手机发送报警信息。

2.如权利要求1所述的一种车内婴幼儿监测方法，其特征在于，所述标签式传感器安装在婴幼儿身体上，对婴幼儿的运动状态进行探测，并将数据通过蓝牙发送给监测节点传感器。

3.如权利要求1所述的一种车内婴幼儿监测方法，其特征在于，所述S2中，采取的保护与报警方式为当车载终端处于启动状态时，监测节点传感器向车载终端发送信息，车载终端打开空调对车内婴幼儿进行保护，同时打开车灯连续闪动进行报警；同时车载终端利用与基站的连接与WiFi向驾驶人手机发送报警信息，监测节点传感器使用第二蓝牙芯片向驾驶人手机发送报警信息，确保驾驶人收到报警信息；

若车载终端关闭，车辆其他电子设备停止工作，此时监测节点传感器无法实现对车辆的控制，将会向驾驶人手机发送信息，同时打开所有监测节点传感器的闪光灯与蜂鸣器以向周围发送报警信息。

4.如权利要求1所述的一种车内婴幼儿监测方法，其特征在于，所述S3中，婴幼儿在车内跌倒时发送报警信息的方式为当车载终端处于启动状态时，车载终端利用与基站的连接与WiFi向驾驶人手机发送报警信息，监测节点传感器使用第二蓝牙芯片向驾驶人手机发送报警信息，确保驾驶人收到报警信息；

若车载终端关闭，车辆其他电子设备停止工作，此时监测节点传感器无法实现对车辆的控制，将会向驾驶人手机发送信息，同时打开所有监测节点传感器的闪光灯与蜂鸣器以向周围发送报警信息。

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