CN115494781A - 一种智能车内救援装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能车内救援装置，包括主控制器、氧传感器、温度传感器、人体红外传感器、GPRS无线通信模块，其中所述氧传感器、温度传感器、人体红外传感器用于分别采集车内的氧气浓度、温度、是否有人信号，其输出端均连接至主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接经GPRS无线通信模块连接至手机端，所述主控制器基于采集的氧气浓度、温度、是否有人信号来判断是否需要发出报警信号至手机端。本发明的优点在于：可以智能自动发现安全风险并通过远程发送短信通知机主，实现远程求救同时可以通过语音模块向车外求救，避免事态的进一步额外威胁车内人员生命安全。

Description

一种智能车内救援装置及方法

技术领域

本发明涉及车内安全辅助领域，特别涉及一种智能车内救援装置及方法。

背景技术

每年，世界各地几乎都会传出人被高温闷死在车内的报道。虽然这类事件的细节各有不同，但是基本脉络却高度一致：所有的事故中，都有一个大意的驾驶员将小孩或者行动不便的人锁在阳光下的车内，之后便离开去办别的事。在太阳直射下车内温度急剧上升，而被锁在车内的人员则很快失能或者死亡；也有车主不小心在封闭的车内休息，车内氧气耗尽，出现意外。对于此类不幸事件的发生，很多人都将矛头指向了粗心大意的驾车人，如果驾车人高度谨慎的话，这是可以避免的。因此为了避免人为造成的这种安全风险，现有技术中在车中开发一些智能辅助来进行控制，尽可能的避免出现这种意外情况的发生，比如检测到车内有人时锁车给出报警，但是这往往只有提醒作用，对于在车内休息以及车主自以为是的认为短时间内就回到车上的人来说，也是无法有效保护车内人员的生命安全的，因此需要开发一种新的智能化的辅助救援装置，保证车内人员的安全。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能车内救援装置及方法，通过在车内增加智能化装置来实现车内人员的救援，避免锁车后车内人员因温度、氧气等恶劣环境造成的生命危险。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种智能车内救援装置，包括主控制器、氧传感器、温度传感器、人体红外传感器、GPRS无线通信模块，所述主控制器、氧传感器、温度传感器、人体红外传感器、GPRS无线通信模块均设置在车内，其中所述氧传感器、温度传感器、人体红外传感器用于分别采集车内的氧气浓度、温度、是否有人信号，其输出端均连接至主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接经GPRS无线通信模块连接至手机端，所述主控制器基于采集的氧气浓度、温度、是否有人信号来判断是否需要发出报警信号至手机端。

所述车内设置有显示模块，所述显示模块与主控制器连接，用于实时显示车内的氧气和温度数值。

所述救援装置采用锂电池进行供电，所述主控制器通过电量检测模块实时监测锂电池电量并由主控制器输出驱动信号至蜂鸣器进行低电量报警。

所述救援装置还包括语音求救模块，所述语音求救模块与主控制器连接，所述主控制器用于控制语音求救模块向车外发出语音信号。

所述主控制器与AI识别模块连接，所述AI识别模块用于通过AI技术来识别车内的婴儿状态；所述主控制器基于AI识别模块的识别结果来驱动语音求救模块自动向车外发出求救语音。

所述主控制器与按键连接，所述按键包括主动语音按键、主动请求按键、取消请求按键；所述语音求救模块在默认状态下通过默认语音向车外发出请求语音，在按下主动语音按键后则切换录音模块，将向车外播放录音录取的车内人员语音；所述主动请求按键为任何情况下按下后启动语音请求模块向车外发出求救信号；所述取消请求按键用于取消语音求救模块输出请求语音。

所述主控制器基于车内设置的人脸识别系统来识别车内用户的状态，当检测到车内人员进入睡眠状态达到设定时间后，实时根据车内氧气及温度数据来控制车窗打开程度。

所述主控制器与一氧化碳浓度传感器连接，用于实时采集车内的一氧化碳浓度，并在一氧化碳浓度大于设定值时驱动报警器发出报警信号。

一种智能车内救援装置的控制方法，包括：

基于检测到的车内温度、氧气浓度、人员有无信息后自动通过GPRS向设定的手机发送求救信号；并驱动语音求救模块向车外发出请求语音；同时根据检测到的车内人员是否进入睡眠状态达到设定时间以及车内氧气及温度数据来控制车窗打开程度。

实时监控各按键的状态，基于按键状态来对应的进行控制：

所述语音求救模块在默认状态下通过默认语音向车外发出请求语音，在按下主动语音按键后则切换录音模块，将向车外播放录音录取的车内人员语音；所述主动请求按键为任何情况下按下后启动语音请求模块向车外发出求救信号；所述取消请求按键用于取消语音求救模块输出请求语音。

本发明的优点在于：可以智能自动发现安全风险并通过远程发送短信通知机主，实现远程求救同时可以通过语音模块向车外求救，避免事态的进一步额外威胁车内人员生命安全；同时支持自动语音报警和手动主动语音与车外进行交互；自动识别车内人员的睡眠状态，及时开启车窗增加氧气同时在检测到一氧化碳超标时及时报警叫醒用户，避免因一氧化碳中毒造成的安全事故。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明装置的控制原理图；

图2为本发明温度传感器接线图；

图3为本发明语音求救模块原理图

图4为本发明装置的求救控制原理图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本申请的智能车内救援装置包括主控制器、氧传感器、温度传感器、人体红外传感器、GPRS无线通信模块，主要目的是在车辆发现车内有人且出现温度、氧气浓度出现异常时能够及时远程报警和向车外报警从而是西安求救的目的，其具体方案包括：

主控制器、氧传感器、温度传感器、人体红外传感器、GPRS无线通信模块均设置在车内，可以设置功能需求设置其位置或集成在车体内部，其中氧传感器、温度传感器、人体红外传感器用于分别采集车内的氧气浓度、温度、是否有人信号，其输出端均连接至主控制器的输入端；主控制器的输出端连接经GPRS无线通信模块连接至手机端，主控制器基于采集的氧气浓度、温度、是否有人信号来判断是否需要发出报警信号至手机端。当在发现车内有人、且车内的温度高于设定值或车内氧气浓度低于设定氧气浓度值时，主控制器可以通过GPRS无线通信模块以短信的形式向用户预先设置的手机号对应的手机终端发送求救请求，这样就可以做到远程发出报警信号至用户中进行远程报警，进而实现远程求救的目的。

在车内设置有显示模块，显示模块与主控制器连接，用于实时显示车内的氧气和温度数值，其中显示模块可以设置在中控台或车内其他合适位置，优选的可以采用中控屏来复用从而节约成本。

在装置的供电工作上，救援装置采用锂电池进行供电，主控制器通过电量检测模块实时监测锂电池电量并由主控制器输出驱动信号至蜂鸣器进行低电量报警。电量也可以通过显示模块进行显示，方便用户及时查看电量，同时也可以根据电量对锂电池充电，锂电池采用USB充电方式进行补电。

在一个优选的实施例中，救援装置还包括语音求救模块，语音求救模块与主控制器连接，主控制器用于控制语音求救模块向车外发出语音信号。其中语音求救模块采用ISD1820语音模块，通过REC按键可以实现录音后转发至喇叭进行播放，其中；喇叭设置在车外，录音及语音模块设置在车内，这样就可以实现车内录取求救语音后通过车外喇叭进行播放求救，实现了车内喊话求救。

在本申请的一个优选的实施例中，主控制器与AI识别模块连接，AI识别模块用于通过AI技术来识别车内的婴儿状态；主控制器基于AI识别模块的识别结果来驱动语音求救模块自动向车外发出求救语音。AI识别模块采用AI智能算法基于机器学习来实现采集婴儿是否处于单独且哭泣状态，这种状态下车内婴儿或儿童是非常危险的，因此此时需要对外发出求救语音，使得外面及时发现婴儿或儿童以及结合远程报警的方式实现及时的救援。

在本申请中，主控制器与按键连接，按键包括主动语音按键、主动请求按键、取消请求按键；语音求救模块在默认状态下通过默认语音向车外发出请求语音，在按下主动语音按键后则切换录音模块，将向车外播放录音录取的车内人员语音；所述主动请求按键为任何情况下按下后启动语音请求模块向车外发出求救信号；所述取消请求按键用于取消语音求救模块输出请求语音。主控制器基于车内设置的人脸识别系统来识别车内用户的状态，当检测到车内人员进入睡眠状态达到设定时间后，实时根据车内氧气及温度数据来控制车窗打开程度。

在本申请中，针对在车内休息睡眠的人员，一般都是因为一氧化碳中毒造成的安全风险，因此本申请设置有一氧化碳浓度检测，主控制器与一氧化碳浓度传感器连接，用于实时采集车内的一氧化碳浓度，并在一氧化碳浓度大于设定值时驱动报警器发出报警信号。

在本申请的另一个优选的实施例中，提供一种智能车内救援装置的控制方法，包括：基于检测到的车内温度、氧气浓度、人员有无信息后自动通过GPRS向设定的手机发送求救信号；并驱动语音求救模块向车外发出请求语音；同时根据检测到的车内人员是否进入睡眠状态达到设定时间以及车内氧气及温度数据来控制车窗打开程度。

实时监控各按键的状态，基于按键状态来对应的进行控制：语音求救模块在默认状态下通过默认语音向车外发出请求语音，在按下主动语音按键后则切换录音模块，将向车外播放录音录取的车内人员语音；所述主动请求按键为任何情况下按下后启动语音请求模块向车外发出求救信号；所述取消请求按键用于取消语音求救模块输出请求语音。

由于本发明需要进行无线通信，采用GPRS_Air202，通过GPRS进行无线通信，GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新的数据承载业务，支持TCP/IP协议，可以与分组数据网(Internet等)直接互通。GPRS无线传输系统的应用范围非常广泛，几乎可以涵盖所有的中低业务和低速率的数据传输，尤其适合突发的小流量数据传输业务。本文设计的GPRS无线通信模块，内嵌了TCP/IP协议，采用工业级的GPRS模块，适用于单片机数据采集传输系统没有TCP/IP协议栈，但使用串口通信的情况。

氧气传感器是一个密封容器(金属的或塑料的容器)，它里面包含有两个电极:阴极是涂有活性催化剂的一片PTFE(聚四氟乙烯)，阳极是一个铅块。这个密封容器只在顶部有一个毛细微孔，允许氧气通过进入工作电极。两个电极通过集电器被连接到传感器表面突出的两个引脚，而传感器通过这两个触角被连接到所应用的设备上。传感器内充满电解质溶液，使不同种离子得以在电极之间交换。进入传感器的氧气的流速取决于传感器顶部的毛细微孔的大小。当氧气到达工作电极时，它立刻被还原释放出氢氧根离子:O2+2H2O+4e-->4OH-这些氢氧根离子通过电解质到达阳极(铅)，与铅发生氧化反应，生成对应的金属氧化物。2Pb+4OH--->2PbO+2H2O+4e-上述两个反应发生生成电流，电流大小相应地取决于氧气反应速度(法拉第定律)，可外接一只已知电阻来测量产生的电势差，这样就可以准确测量出氧气的浓度。

本系统主要分为个部分，分别是负责所有的模块数据的接收处理和发送的主控制器，用于检测氧气的氧气传感器，检测车内温度的温度传感器，人体红外传感器，负责将温度和氧气参数进行显示的显示模块，对外进行语音报警的语音模块和喇叭，用于检测电池电量的检测模块和进行报警的报警模块升起，负责发送报警信息GPRS无线通信模块，为整个系统进行供电的电池组成，如下图1是本设计的系统框架图。

本发明的可以报警信息通过短信和微信及时发送至设定的家人或者救助人员的手机，而完成这个实时通信的主要模块就是GPRS模块，由于GPRS外围电路设计复杂，集成化的设计超出我个人能力，所以我采用网上购买的集成化的远程报警设备，该报警器将，Air202S GPRS通信模块进行了集成封装，在使用时，只需要进行简单的触发即可实现功能；

判断车内氧气的含量主要通过氧气传感器，本设计采用的氧气传感器是JXM-O2型氧气传感器，具有模拟电压或者模拟电流，TTL，RS232，RS485等多种信号传输方式。

本系统同时需要实时检测车内温度。本设计采用的温度传感器是DS18B20，该型号的传感器采用的是单总线协议通讯。和单片机之间通过一根总线交互数据。传感器共有三个引脚，其中一个引脚用于通信，另外两个引脚用于供电。在数据总线上为了保证总线在悬空的时候能够保证电平的稳定性。在总线上加了一个上拉电阻上拉到VCC。如图2所示为温度传感器的引脚图。

整个系统需要供电才能正常运行，因此需要通过锂电池进行供电，锂电池采用可充电电池实现。

传感器的信息采集，报警部分，驱动部分，通信部分都需要主控制器进行数据的采集处理和发送，本设计的主控制采用的是Atmega328P。本设计需要实时显示车内的温度和氧气含量，方便车内人员查看，本设计采用oled显示模块：

如图3所示，本设计具备语音求救功能，车内人员可以语音向车外进行求救，本设计采用的语音模块是ISD1820型语音模块，此模块所使用的电源电压为3-5V。其中REC键为录音键，PLAY为播放键，可通过按压来开启录音和播放功能。该模块具有功能齐全、音质良好、适用性广等特点。

如图4所示，该设计是基于单片机的设计，通过氧气和温度传感器来检测车内的环境参数，然后将测得的数据发送至arduino单片机，单片机经过程序处理将测得的数据信息进行判断，如果达到报警要求则通过GPRS无线通信模块进行相应的报警提醒，通过启动声光和语音报警，车内人员也可以观察显示器上的环境参数信息，通过按键进行手动的报警或者呼救，当电池电量多低时蜂鸣器也会报警提醒使用者及时充电。

本设计的采用各类新型的电子技术，主要应用填补了车辆防闷自救系统的市场空白。通过各类高性能传感器实现自动化的识别，使用者通过多种方式进行求救，具有良好的实用性，更具有可靠的安全保障。

本设计具有如下特点：

1、系统具备氧气检测，温度检测的功能，检测车内是否有人的功能；

2、在检测到车内有人的情况下，一旦检测到氧气超标，或者温度超标即可触发求救；

3、车辆求救有三种种方式：

A:默认通过语音播报呼叫。播报内容为“车内有人被困，请您进行救援”；

B:在呼叫的时候有个按键，一旦按下之后停止自动播报，此时车内的人员可以直接语音呼叫，车外的喇叭会自动的放出呼叫的声音；

C:一旦触发了求救，同时会自动的发短信到设定人的手机以及微信。

4、设备上有一个按键，在温度和氧气都没有触发阈值的情况下，按下这个按键也可以触发求救；

5、带一个取消求救按键，按下之后即可取消求救，停止报警停止短信呼叫；

6、可以通过按键设定氧气和温度的阈值，可以在oled显示阈值和实时的参数；

7、内置的电池，直接使用5v的usb数据线进行充电即可；

8、电量低的时候可以通过蜂鸣器报警，屏幕显示电量低。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能车内救援装置，其特征在于：包括主控制器、氧传感器、温度传感器、人体红外传感器、GPRS无线通信模块，所述主控制器、氧传感器、温度传感器、人体红外传感器、GPRS无线通信模块均设置在车内，其中所述氧传感器、温度传感器、人体红外传感器用于分别采集车内的氧气浓度、温度、是否有人信号，其输出端均连接至主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接经GPRS无线通信模块连接至手机端，所述主控制器基于采集的氧气浓度、温度、是否有人信号来判断是否需要发出报警信号至手机端。

2.如权利要求1所述的一种智能车内救援装置，其特征在于：所述车内设置有显示模块，所述显示模块与主控制器连接，用于实时显示车内的氧气和温度数值。

3.如权利要求1所述的一种智能车内救援装置，其特征在于：所述救援装置采用锂电池进行供电，所述主控制器通过电量检测模块实时监测锂电池电量并由主控制器输出驱动信号至蜂鸣器进行低电量报警。

4.如权利要求1所述的一种智能车内救援装置，其特征在于：所述救援装置还包括语音求救模块，所述语音求救模块与主控制器连接，所述主控制器用于控制语音求救模块向车外发出语音信号。

5.如权利要求4所述的一种智能车内救援装置，其特征在于：所述主控制器与AI识别模块连接，所述AI识别模块用于通过AI技术来识别车内的婴儿状态；所述主控制器基于AI识别模块的识别结果来驱动语音求救模块自动向车外发出求救语音。

6.如权利要求5所述的一种智能车内救援装置，其特征在于：所述主控制器与按键连接，所述按键包括主动语音按键、主动请求按键、取消请求按键；所述语音求救模块在默认状态下通过默认语音向车外发出请求语音，在按下主动语音按键后则切换录音模块，将向车外播放录音录取的车内人员语音；所述主动请求按键为任何情况下按下后启动语音请求模块向车外发出求救信号；所述取消请求按键用于取消语音求救模块输出请求语音。

7.如权利要求1-6任一所述的一种智能车内救援装置，其特征在于：所述主控制器基于车内设置的人脸识别系统来识别车内用户的状态，当检测到车内人员进入睡眠状态达到设定时间后，实时根据车内氧气及温度数据来控制车窗打开程度。

8.如权利要求7所述的一种智能车内救援装置，其特征在于：所述主控制器与一氧化碳浓度传感器连接，用于实时采集车内的一氧化碳浓度，并在一氧化碳浓度大于设定值时驱动报警器发出报警信号。

9.如权利要求1-8任一所述的一种智能车内救援装置的控制方法，其特征在于：

基于检测到的车内温度、氧气浓度、人员有无信息后自动通过GPRS向设定的手机发送求救信号；并驱动语音求救模块向车外发出请求语音；同时根据检测到的车内人员是否进入睡眠状态达到设定时间以及车内氧气及温度数据来控制车窗打开程度。

10.如权利要求9所述的一种智能车内救援装置的控制方法，其特征在于：

实时监控各按键的状态，基于按键状态来对应的进行控制：

所述语音求救模块在默认状态下通过默认语音向车外发出请求语音，在按下主动语音按键后则切换录音模块，将向车外播放录音录取的车内人员语音；所述主动请求按键为任何情况下按下后启动语音请求模块向车外发出求救信号；所述取消请求按键用于取消语音求救模块输出请求语音。

Images