CN111439266A - 基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统 - Google Patents

基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，包括心率血氧传感器、血压传感器、MCU、报警模块以及4G通讯模块；心率血氧传感器和血压传感器对称嵌装在汽车方向盘上；MCU嵌装在汽车方向盘上，心率血氧传感器和血压传感器与MCU连接，将检测数据发送至MCU，由MCU对心率血氧传感器和血压传感器传送过来的数据进行处理，判断是否达到疲劳驾驶条件；报警模块嵌装在汽车方向盘上，报警模块与MCU连接，当MCU判断达到疲劳驾驶条件后，MCU控制报警模块进行报警；4G通讯模块嵌装在汽车方向盘上，4G通讯模块与MCU连接，当MCU判断达到疲劳驾驶条件后，MCU通过4G通讯模块向云平台上传检测数据。

Description

基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统
技术领域
本发明属于电子信息技术与车联网领域，具体涉及一种基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统。
背景技术
伴随当前我国社会经济不断发展，人们的生活质量不断的上升，汽车成为了人们日常生活代步的必需品，汽车数量的不断上升，带来的是更多交通事故的产生，其中由于疲劳驾驶造成的交通事故高达21％，给道路安全和人身安全造成非常严重的影响。而且市场上相关产品非常少。
目前市场上被驾驶员广泛使用的导航软件等，均具有疲劳提醒功能，但大多数是根据驾驶员的驾驶时长或距离超过某一阈值来提示疲劳，并非根据驾驶员实施的身体状况，不够科学。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统。不仅可以实时监测驾驶员心率、血压、血氧等体征状况，还可以实时监测驾驶员的面部疲劳程度；当系统判断驾驶员疲劳驾驶后，本地会进行报警提醒并把相关信息发送至云平台。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，包括心率血氧传感器、血压传感器、MCU、报警模块以及4G通讯模块；
所述心率血氧传感器和血压传感器对称嵌装在汽车方向盘上；
所述MCU嵌装在汽车方向盘上，心率血氧传感器和血压传感器与MCU连接，将检测数据发送至MCU，由MCU对心率血氧传感器和血压传感器传送过来的数据进行处理，判断是否达到疲劳驾驶条件；
所述报警模块嵌装在汽车方向盘上，报警模块与MCU连接，当MCU判断达到疲劳驾驶条件后，MCU控制报警模块进行报警；
所述4G通讯模块嵌装在汽车方向盘上，4G通讯模块与MCU连接，当MCU判断达到疲劳驾驶条件后，MCU通过4G通讯模块向云平台上传检测数据。
在上述技术方案中，在汽车方向盘外环上设置有用于安装心率血氧传感器和血压传感器的安装槽，安装槽顶部设置顶盖，所述心率血氧传感器或血压传感器嵌装在安装槽内部，所述顶盖采用可透光的塑料材质。
在上述技术方案中，所述MCU嵌装在汽车方向盘内臂的内部安装腔中，并且汽车方向盘外环上的安装槽与汽车方向盘内臂的内部安装腔相连通，以实现内部走线，使心率血氧传感器和血压传感器能够与MCU连接。
在上述技术方案中，报警模块和4G通讯模块嵌装在汽车方向盘内臂的内部安装腔中。
在上述技术方案中，所述MCU型号为STM32L431RCT6。
在上述技术方案中，所述心率血氧传感器采用的是重庆艾迪逊电子科技有限公司的型号为HXDZ-30102-ACC的高精度心率血氧传感器。HXDZ-30102-ACC通过I2C与MCU连接。
在上述技术方案中，所述心率血压传感器采用的是北京地生木物联科技公司的型号为SON1218的高精度心率血压传感器，SON1218通过UART串口与MCU连接。
在上述技术方案中，所述4G通讯模块型号为USR-LTE-7S4 V2，USR-LTE-7S4 V2通过UART串口与MCU连接。
在上述技术方案中，所述基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，还包括树莓派和摄像头，摄像头与树莓派通过USB接口连接，通过摄像头采集驾驶员的面部图像，并将采集的图像数据传送给树莓派，树莓派与MCU连接，由树莓派对驾驶员的面部图像数据进行面部疲劳分析，将面部疲劳分析结果发送给MCU，作为最终疲劳驾驶判定的依据，MCU综合心率血氧传感器和血压传感器的心率、血氧、血压数据以及树莓派的面部疲劳分析结果，最终判定是否疲劳驾驶。
在上述技术方案中，所述摄像头安装在驾驶位前方的挡风玻璃处；所述树莓派嵌装在汽车方向盘内臂的内部安装腔中。
本发明的优点和有益效果为：
本系统采用了多传感器融合的技术，不仅可以实时监测驾驶员心率、血压、血氧等体征状况，还可以实时监测驾驶员的面部疲劳程度，进而能够综合判定驾驶员的疲劳驾驶程度，更加科学。当系统判断驾驶员疲劳驾驶后，本地会进行报警提醒并把相关信息发送至云平台，以供驾驶员家属通过手机APP访问并读取云平台数据，以获知驾驶员的驾驶状态以及驾驶员的心率、血压、血氧等生理参数，这样，家属得知驾驶员身体状态异常后，可以拨打电话提醒驾驶员注意安全。
目前只有极少数高端车型才配备疲劳提醒装置，而且是出厂前就完成配备，不适于低价位、已使用多年的车辆。而本系统嵌在方向盘套上，成本低，易于移植，适用于所有车型。
附图说明
图1是本发明实施例一的基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统的电路结构示意图。
图2是本发明实施例一的基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统的安装结构示意图。
图3是图2的局部剖视图。
图4是本发明实施例二的基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统的电路结构示意图。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
参见附图1-3，一种基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，包括心率血氧传感器、血压传感器、MCU、报警模块以及4G通讯模块。
所述心率血氧传感器和血压传感器分别嵌装在汽车方向盘上，参见附图2，心率血氧传感器1和血压传感器2位置对称，分别位于方向盘外环上的左右手大拇指最经常接触的地方。
进一步的说，在汽车方向盘外环3-1上设置有用于安装心率血氧传感器和血压传感器的安装槽4，安装槽顶部设置顶盖5，所述心率血氧传感器1或血压传感器2嵌装在安装槽内部，所述顶盖5采用可透光的塑料材质(为了保证方向盘的美观，顶盖颜色为灰黑色可透光塑料材质)，以使心率血氧传感器和血压传感器的发光部件能够透过顶盖检测到人体拇指，进而采集心率、血氧、血压等数据，所述顶盖通过胶水粘结固定在安装槽顶部。
所述MCU6优选为嵌装在汽车方向盘内臂3-2的内部安装腔中，并且，汽车方向盘外环上的安装槽4与汽车方向盘内臂3-2的内部安装腔相连通，以实现内部走线，使心率血氧传感器1和血压传感器2能够与MCU6连接，将检测数据发送至MCU；所述报警模块7也嵌装在汽车方向盘内臂的内部安装腔中，报警模块7与MCU6的IO口连接；由MCU对心率血氧传感器和血压传感器传送过来的数据进行处理，判断是否达到疲劳驾驶条件(在MCU中预先设定判断条件，例如，提前设定心率的疲劳驾驶阈值，当其超过阈值后，则认为疲劳驾驶)，如果达到疲劳驾驶条件，则MCU向报警模块发送指令，发出警报，来提示驾驶员。
所述4G通讯模块8也嵌装在汽车方向盘内臂3-2的内部安装腔中，4G通讯模块8与MCU6连接，当MCU判断达到疲劳驾驶条件后，MCU通过4G通讯模块向云平台上传结果以及检测数据，进而驾驶员家属能够通过手机APP访问并读取云平台数据，以获知驾驶员的驾驶状态以及驾驶员的心率、血压、血氧等生理参数，这样，家属得知驾驶员身体状态异常后，可以拨打电话提醒驾驶员注意安全。
下面具体介绍各个模块的具体型号和连接结构：
所述MCU型号为STM32L431RCT6，其可支持2个I2C接口、3个UART接口、3个SPI接口，能够满足本系统的接口需求。
所述心率血氧传感器采用的是重庆艾迪逊电子科技有限公司的型号为HXDZ-30102-ACC的高精度心率血氧传感器。HXDZ-30102-ACC通过I2C与STM32L431RCT6连接(42、43引脚)，将采集到的数据传送至STM32L431RCT6。
所述心率血压传感器采用的是北京地生木物联科技公司的型号为SON1218的高精度心率血压传感器。SON1218通过UART串口与STM32L431RCT6连接(16、17引脚)，将采集到的数据传送至STM32L431RCT6。
所述4G通讯模块型号为USR-LTE-7S4 V2，USR-LTE-7S4 V2通过UART串口与STM32L431RCT6连接(51、52引脚)，实现远程信息传输。
实施例二
在实施例一的基础上，进一步的说，所述基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，还包括树莓派和摄像头。
摄像头与树莓派通过USB接口连接(树莓派自身具有USB接口，可以直接与摄像头进行连接)，通过摄像头采集驾驶员的面部图像，并将采集的图像数据传送给树莓派，由树莓派对驾驶员的面部图像数据进行面部疲劳分析，将面部疲劳分析结果发送给MCU，作为最终疲劳驾驶判定的依据，MCU综合心率血氧传感器和血压传感器的心率、血氧、血压数据以及树莓派的面部疲劳分析结果，最终判定是否疲劳驾驶。
进一步的说，所述摄像头安装在驾驶位前方的挡风玻璃处。所述树莓派嵌装在汽车方向盘内臂的内部安装腔中，参见附图4，树莓派通过UART串口与STM32L431RCT6MCU连接(29、30引脚)。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，其特征在于：包括心率血氧传感器、血压传感器、MCU、报警模块以及4G通讯模块；
所述心率血氧传感器和血压传感器对称嵌装在汽车方向盘上；
所述MCU嵌装在汽车方向盘上，心率血氧传感器和血压传感器与MCU连接，将检测数据发送至MCU，由MCU对心率血氧传感器和血压传感器传送过来的数据进行处理，判断是否达到疲劳驾驶条件；
所述报警模块嵌装在汽车方向盘上，报警模块与MCU连接，当MCU判断达到疲劳驾驶条件后，MCU控制报警模块进行报警；
所述4G通讯模块嵌装在汽车方向盘上，4G通讯模块与MCU连接，当MCU判断达到疲劳驾驶条件后，MCU通过4G通讯模块向云平台上传检测数据。
2.根据权利要求1所述的基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，其特征在于：在汽车方向盘外环上设置有用于安装心率血氧传感器和血压传感器的安装槽，安装槽顶部设置顶盖，所述心率血氧传感器或血压传感器嵌装在安装槽内部，所述顶盖采用可透光的塑料材质。
3.根据权利要求2所述的基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，其特征在于：所述MCU嵌装在汽车方向盘内臂的内部安装腔中，并且汽车方向盘外环上的安装槽与汽车方向盘内臂的内部安装腔相连通，以实现内部走线，使心率血氧传感器和血压传感器能够与MCU连接。
4.根据权利要求3所述的基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，其特征在于：报警模块和4G通讯模块嵌装在汽车方向盘内臂的内部安装腔中。
5.根据权利要求1所述的基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，其特征在于：所述MCU型号为STM32L431RCT6。
6.根据权利要求1所述的基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，其特征在于：所述心率血氧传感器采用的是重庆艾迪逊电子科技有限公司的型号为HXDZ-30102-ACC的高精度心率血氧传感器。HXDZ-30102-ACC通过I2C与MCU连接。
7.根据权利要求1所述的基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，其特征在于：所述心率血压传感器采用的是北京地生木物联科技公司的型号为SON1218的高精度心率血压传感器，SON1218通过UART串口与MCU连接。
8.根据权利要求1所述的基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，其特征在于：所述4G通讯模块型号为USR-LTE-7S4 V2，USR-LTE-7S4 V2通过UART串口与MCU连接。
9.根据权利要求1所述的基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，其特征在于：所述基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，还包括树莓派和摄像头，摄像头与树莓派通过USB接口连接，通过摄像头采集驾驶员的面部图像，并将采集的图像数据传送给树莓派，树莓派与MCU连接，由树莓派对驾驶员的面部图像数据进行面部疲劳分析，将面部疲劳分析结果发送给MCU，作为最终疲劳驾驶判定的依据，MCU综合心率血氧传感器和血压传感器的心率、血氧、血压数据以及树莓派的面部疲劳分析结果，最终判定是否疲劳驾驶。
10.根据权利要求9所述的基于AIoT的驾驶员状态实时监测系统，其特征在于：所述摄像头安装在驾驶位前方的挡风玻璃处；所述树莓派嵌装在汽车方向盘内臂的内部安装腔中。
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