CN113421405A - 一种基于红外的车内空气状况监测预警系统 - Google Patents

一种基于红外的车内空气状况监测预警系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于红外的车内空气状况检测预警系统，包括：硬件平台子系统与结果分析平台子系统，所述硬件平台子系统包括：红外相机、温度测量模块、海拔测量模块、车牌识别模块、相机支架，所述结果分析平台子系统包括：用户注册个人账号与账号登录模块、图像显示与存储模块、图像数据分析与结果可视化模块、预警通知模块；本发明对高速公路过往车辆在特定标签下的二氧化碳浓度及车内空气温度数据进行单独分析，在分析数据时将标签因素及误差数据考虑在内，将误差消除，能够消除这些特定条件对数据分析结果造成的影响，有助于判断拍摄车辆的车内空气状况是否良好。

Description

一种基于红外的车内空气状况监测预警系统
技术领域
本发明涉及交通技术领域，特别是涉及一种基于红外的车内空气状况监测预警系统。
背景技术
随着经济社会的不断发展，私家车的数量大幅增加，因此交通事故的数量也逐渐提高，交管部门与汽车厂商也因此对各种交通隐患做出了相关政策或是技术上的应对，但由车内空气状况不佳而引起的交通事故一直没有引起大众的重视。国内国际标准的二氧化碳含量为800-1000ppm，超过此浓度时会引起人们不适，2000ppm以上时则会引发疲倦，尤其是长途开车时长期车内不通风，很容易引发由二氧化碳浓度过高导致的疲劳驾驶。同时，有关实验表明，在车内温度过高或者过低时，驾驶员的反应时间会变慢，导致刹车距离变短，事故率提高。
因此，为了改善上述情况，车内空气状况的监测和预警系统的发明刻不容缓。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于红外的车内空气状况检测预警系统，对特定标签下的空气状况数据进行单独分析，并与限定阈值进行对比，对车内空气状况不佳的车主进行预警，实现对司机疲劳驾驶状况的防范，减少交通事故发生率，保障高速公路行车安全。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于红外的车内空气状况检测预警系统，包括：硬件平台子系统与结果分析平台子系统，
所述硬件平台子系统用于对过往车辆进行图像采集，并将采集的图像结果上传到所述结果分析平台子系统；
所述结果分析平台子系统用于对所述采集的结果图像进行分析，并向目标车辆进行通知预警。
优选地，所述硬件平台子系统包括：
红外相机：用于拍摄路过车辆的图像并采集车内气体光谱数据和温度数据；
温度测量模块：用于测量所在位置的实时温度；
海拔测量模块：用于测量所在位置的海拔高度；
车牌识别模块：用于识别车辆的车牌信息；
相机支架：用于承载所述红外相机、温度测量模块、海拔测量模块、车牌识别模块。
优选地，所述相机支架设立在高速公路两侧，其高度为1.5米。
优选地，所述红外相机架设角度为二分之一相机镜头视角至90度之间，用于获取最大数据采集时间区间。
优选地，所述结果分析平台子系统包括：
用户注册个人账号与账号登录模块：用于系统用户注册个人账号及登录个人账号；
图像显示与存储模块：用于显示拍摄并存储拍摄车辆的图像；
图像数据分析与结果可视化模块：用于对拍摄车辆的车内空气红外图像进行分析及结果显示；
预警通知模块：用于向车主发出预警提示。
优选地，所述用户注册个人账号与登录模块与图像显示与存储模块、图像数据分析与结果可视化模块以及预警通知模块相连；
所述图像数据分析与结果可视化模块与所述硬件平台子系统相连，所述硬件平台子系统将采集到的所述车内气体光谱数据和温度数据传给所述图像数据分析与结果可视化模块。
优选地，所述图像显示与存储模块用于显示路过车辆的拍摄图像，同时将所述拍摄图像和采集数据进行保存，对其添加标签，并提供图片查询方式，查询任意路段任意时间以及特定标签下的车辆数据。
优选地，所述标签包括：季节温度、海拔高度、车身颜色以及能源类型。
优选地，所述图片查询方式包括：任意时间段内拍摄的车辆图像、任意路段即任意两不同硬件平台子系统之间拍摄的车辆图像、任意时间段内不同标签下的车辆图像、任意时间段内与任意路段内拍摄的车辆图像、任意时间段内、任意路段内和不同标签下拍摄的车辆图像。
优选地，所述预警通知模块的输入数据为目标车辆的车牌识别结果，所述预警通知模块的预警方式包括发送预警信息与拨打预警电话。
本发明的有益效果为：
(1)本发明对高速公路过往车辆在特定标签下的二氧化碳浓度及车内空气温度数据进行单独分析，在分析数据时将标签因素及误差数据考虑在内，将误差消除，能够消除这些特定条件对数据分析结果造成的影响；
(2)本发明可以通过提取车牌信息获取拍摄车辆的车主信息并向车主发送预警短信或者拨打预警电话，从而达到预警作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于红外的车内空气状况监测预警系统流程示意图；
图2为本发明结果分析平台子系统的构建流程图；
图3为本发明的数据分析与结果可视化模块的构建流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种基于红外的车内空气状况监测预警系统，包括相连接的硬件平台子系统及结果分析平台子系统。
所述硬件平台子系统用于对过往车辆进行图像采集，并将采集的图像结果上传到所述结果分析平台子系统；
所述硬件平台子系统包括：
红外相机：用于拍摄路过车辆的图像并采集车内气体光谱数据和温度数据；
温度测量模块：用于测量所在位置的实时温度；
海拔测量模块：用于测量所在位置的海拔高度；
车牌识别模块：用于识别车辆的车牌信息；
相机支架：用于承载所述红外相机、温度测量模块、海拔测量模块、车牌识别模块。
所述相机支架设立在高速公路两侧，其高度为1.5米。所述红外相机架设角度为二分之一相机镜头视角至90度之间，用于获取最大数据采集时间区间。
所述结果分析平台子系统用于对所述采集的结果图像进行分析，并向目标车辆进行通知预警。结果分析平台子系统是基于PyQt5的车内空气状况分析平台，用于对采集到的数据结合特定的标签进行分析和筛选。结果分析平台子系统的各个功能模块的实现依赖于PyQt5开发的相关技术和相关空气评价指标的计算与分析。
所述结果分析平台子系统包括(如图2所示)：
用户注册个人账号与账号登录模块：用于系统用户注册个人账号及登录个人账号；
图像显示与存储模块：用于显示拍摄并存储拍摄车辆的图像；
图像数据分析与结果可视化模块(如图3所示)：用于对拍摄车辆的车内空气红外图像进行分析及结果显示；
预警通知模块：用于向空气状况不佳的车主发出预警。
所述用户注册个人账号与登录模块与图像显示与存储模块、图像数据分析与结果可视化模块以及预警通知模块相连；所述图像数据分析与结果可视化模块与所述硬件平台子系统相连，所述硬件平台子系统将采集到的所述车内气体光谱数据和温度数据传给所述图像数据分析与结果可视化模块。
所述图像显示与存储模块用于显示路过车辆的拍摄图像，同时将所述拍摄图像和采集数据进行保存，对其添加标签，并提供图片查询方式，查询任意路段任意时间以及特定标签下的车辆数据。
所述数据分析与结果可视化模块能够获取由硬件平台子系统采集的拍摄车辆所在位置的温度信息与海拔高度信息并作为该车辆数据分析的标签、采集拍摄车辆图片中车牌信息并将交管部门车辆数据库中该车辆相关信息作为数据分析的标签，同时该模块会以百分比形式显示该车辆的二氧化碳浓度以及在特定标签下的车内空气温度直方图。
用户注册个人账号与账号登录模块包括用户注册登录界面、主界面、图像显示界面、数据分析与结果可视化界面和预警界面。用户可在注册登录界面注册个人账号，登录之后即进入系统主界面，在主界面上我们可以看到路过车辆的图片与红外图像，以及该车辆所在位置的参数信息，包括海拔高度与季节温度信息，在主界面上也可以看到该车辆的基本信息，包括车辆车身颜色与车辆能源类型。同时在主界面上也可以看到该车的车内空气状况检测结果包括车内二氧化碳浓度与车内空气温度。如果当前车辆车内二氧化碳浓度与空气温度超过阈值则会在主界面上显示该车车主个人信息包括姓名、年龄、身份证号与联系方式。
图像显示与存储模块用于显示路过车辆的拍摄图像。可以查看某一段公路上的任意硬件平台采集到的图像，先拿某一硬件平台采集到的图像为例，当车辆路过时图像显示模块显示出当前车辆的图片与红外图像，当有第二辆车路过时则主界面会自动刷新图像，显示出最新的车辆图像。也可以通过翻页功能查看之前的图像。
同时图像显示与存储模块会将所有的图像存储在电脑指定文件夹下便于随时在后台查看。同时在存储这些图片时会对其添加标签如季节温度、海拔高度、车身颜色以及能源类型等，这些标签参数的不同会导致临界阈值发生变化，因此要针对不同标签下的数据进行单独分析，消除误差，抵消上述特定条件对数据分析造成的影响。
图像显示与存储模块会提供五种图片查看模式：
任意时间段内拍摄的车辆图像；
任意路段即任意两不同硬件平台之间拍摄的车辆图像；
任意时间段内不同标签下的车辆图像；
任意时间段内与任意路段内拍摄的车辆图像；
任意时间段内、任意路段内和不同标签下拍摄的车辆图像。
图像数据分析与结果可视化模块会接收从硬件平台传来的图像信息做出分析，将车辆颜色作为标签，同时通过车牌识别装置识别的车牌号码从数据库中找到车辆的能源类型信息作为标签，并将上述标签传给图像显示与存储模块便于图像查询时使用。
图像数据分析与结果可视化模块会接收从单个硬件平台传来的气体红外光谱信息，单个硬件平台每隔0.01秒采集一次光谱信息，共采集五次数据。红外光谱指的是将一束不同波长的红外射线照射在物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。红外光谱图的纵坐标为吸收强度，横坐标为波长。图像数据分析与结果可视化模块会对车内气体红外吸收强度的五次测量结果进行平均，将此时的光谱分解为多个已知光谱的线性组合，利用多个光波长同时测出被测车内气体源的气体组成成分与所占比例。进行五次测量可以增加结果准确率，避免单次测量误差对结果造成的影响。对气体组成成分进行分析，若其中二氧化碳浓度高于2000ppm时，则将该车标记为星标车辆。
图像数据分析与结果可视化模块会将某一硬件平台检测到的二氧化碳浓度高于2000ppm的车辆图片保存下来并标记为星标车辆，若连续两个硬件平台均检测出二氧化碳浓度超标，则将该车辆信息传给预警通知模块，避免单个硬件平台检测结果有误差造成的影响。
图像数据分析与结果可视化模块会接收由硬件平台测量并传来的车内空气温度信息，并将其与温度预警的临界阈值进行比较，该阈值随标签的不同有所改变，比如夏天的车内温度相比其他季节会相对较高，黑色车身的车辆会比浅色车身的车辆内部空气温度高，燃油车相比新能源汽车的车内温度会较高。因此，图像数据分析与结果可视化模块会对不同标签下的车辆数据进行单独分析。
图像数据分析与结果可视化模块会将温度综合分析结果超过高温预警阈值或低于低温预警阈值的车辆标记为星标车辆，若连续两个硬件平台检测出车内空气温度达到预警值，则将该车辆图片传给预警通知模块，避免单个硬件平台温度检测结果有误差造成的影响。
图像数据分析与结果可视化模块可以查看任意两个硬件平台之间所有平台采集到某一车辆的二氧化碳含量数据和温度数据的曲线图。这样用户就可以清晰明了的掌握目标车辆的车内空气的动态状况。
预警通知模块在收到由图像数据分析与可视化模块传来的目标预警车辆图片后，通过硬件平台上的车牌识别装置识别得到的车牌信息，在交管部门数据库中找到车主的联系方式并向其发送预警短信或拨打预警电话，此时将该车辆从目标预警车辆列表中去除。
本发明的有益效果为：
(1)本发明对高速公路过往车辆在特定标签下(季节温度、地区海拔、汽车车体颜色、汽车能源类型等)的二氧化碳浓度及车内空气温度数据进行单独分析，在分析数据时将标签因素及误差数据考虑在内，将误差消除，能够消除这些特定条件对数据分析结果造成的影响；
(2)本发明将拍摄车辆的车内二氧化碳浓度及车内空气温度数据与临界阈值进行比较，有助于判断拍摄车辆的车内空气状况是否良好；
(3)本发明可以通过提取车牌信息获取拍摄车辆的车主信息并向车主发送预警短信或者拨打预警电话，从而达到预警作用。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于红外的车内空气状况检测预警系统，其特征在于，包括：硬件平台子系统与结果分析平台子系统，
所述硬件平台子系统用于对过往车辆进行图像采集，并将采集的图像结果上传到所述结果分析平台子系统；
所述结果分析平台子系统用于对所述采集的结果图像进行分析，并向目标车辆进行通知预警。
2.根据权利要求1所述的一种基于红外的车内空气状况检测预警系统，其特征在于，所述硬件平台子系统包括：
红外相机：用于拍摄路过车辆的图像并采集车内气体光谱数据和温度数据；
温度测量模块：用于测量所在位置的实时温度；
海拔测量模块：用于测量所在位置的海拔高度；
车牌识别模块：用于识别车辆的车牌信息；
相机支架：用于承载所述红外相机、温度测量模块、海拔测量模块、车牌识别模块。
3.根据权利要求2所述的一种基于红外的车内空气状况检测预警系统，其特征在于，所述相机支架设立在高速公路两侧，其高度为1.5米。
4.根据权利要求2所述的一种基于红外的车内空气状况检测预警系统，其特征在于，所述红外相机架设角度为二分之一相机镜头视角至90度之间，用于获取最大数据采集时间区间。
5.根据权利要求1所述的一种基于红外的车内空气状况检测预警系统，其特征在于，所述结果分析平台子系统包括：
用户注册个人账号与账号登录模块：用于系统用户注册个人账号及登录个人账号；
图像显示与存储模块：用于显示拍摄并存储拍摄车辆的图像；
图像数据分析与结果可视化模块：用于对拍摄车辆的车内空气红外图像进行分析及结果显示；
预警通知模块：用于向车主发出预警提示。
6.根据权利要求5所述的一种基于红外的车内空气状况检测预警系统，其特征在于，所述用户注册个人账号与登录模块与图像显示与存储模块、图像数据分析与结果可视化模块以及预警通知模块相连；所述图像数据分析与结果可视化模块与所述硬件平台子系统相连，所述硬件平台子系统将采集到的所述车内气体光谱数据和温度数据传给所述图像数据分析与结果可视化模块。
7.根据权利要求5所述的一种基于红外的车内空气状况检测预警系统，其特征在于，所述图像显示与存储模块用于显示路过车辆的拍摄图像，同时将所述拍摄图像和采集数据进行保存，对其添加标签，并提供图片查询方式，查询任意路段任意时间以及特定标签下的车辆数据。
8.根据权利要求7所述的一种基于红外的车内空气状况检测预警系统，其特征在于，所述标签包括：季节温度、海拔高度、车身颜色以及能源类型。
9.根据权利要求7所述的一种基于红外的车内空气状况检测预警系统，其特征在于，所述图片查询方式包括：任意时间段内拍摄的车辆图像、任意路段即任意两不同硬件平台子系统之间拍摄的车辆图像、任意时间段内不同标签下的车辆图像、任意时间段内与任意路段内拍摄的车辆图像、任意时间段内、任意路段内和不同标签下拍摄的车辆图像。
10.根据权利要求5所述的一种基于红外的车内空气状况检测预警系统，其特征在于，所述预警通知模块的输入数据为目标车辆的车牌识别结果，所述预警通知模块的预警方式包括发送预警信息与拨打预警电话。
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