CN203438860U - 一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统 - Google Patents

一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型属于连续驾驶检测技术领域,公开了一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统。该基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统,包括:微处理器、压力传感器、警示灯和喇叭,所述压力传感器安装在驾驶员座椅下方,所述警示灯和喇叭均安装在车辆仪表盘上;所述微处理器分别电连接压力传感器、警示灯和喇叭。

Description

—种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于连续驾驶检测技术领域,特别涉及一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统。
背景技术
[0002] 随着机动车保有量的不断增加,交通事故已经成为全世界面临的严重问题。统计资料显示,全世界每年因交通事故而导致的死亡人数达65万,直接经济损失约140亿美元,这些事故中近60%与疲劳驾驶有关。疲劳是一个很正常的生理现象,疲劳驾驶导致的交通事故给社会造成巨大的经济损失和人员伤亡,增加了社会不安定因素。目前的疲劳驾驶监测系统,大多通过采集脑电波、眼球转动频率、眨眼频率、面部表情、驾驶行为特性、心率等一个或多个指标来评价驾驶员是否处于疲劳状态,属于被动的“事后型”监测,因此有可能在系统监测发现驾驶员疲劳特征出现之前就发生了交通事故。同时,现有的监测系统需要大量生理仪器以及专业医学技术、智能视频识别技术,成本较高,不利于普及。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于提出一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统。该基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统通过压力传感器来检测驾驶员的驾驶时间以及是否更换驾驶员,在同一驾驶员超时驾驶时实现报警,有效防止因驾驶员疲劳导致的交通事故,对乘客的生命安全、货物的财产损失以及运输公司和全社会的利益都会起到一定的保障作用。
[0004] 为实现上述技术目的,本实用新型采用如下技术方案予以实现。
[0005] 一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统包括:微处理器、压力传感器、警示灯和喇叭,所述压力传感器安装在驾驶员座椅下方,所述警示灯和喇叭均安装在车辆仪表盘上;所述微处理器分别电连接压力传感器、警示灯和喇叭。
[0006] 本实用新型的特点和进一步改进在于:
[0007] 所述微处理器电连接有车载相机,所述车载相机安装在车辆内部挡风玻璃的顶部,所述车载相机的镜头朝向驾驶员座椅。
[0008] 所述车载相机的型号为HB-DV02。
[0009] 所述基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统,还包括设置在车辆供油系统上的喷油器;所述喷油器电连接所述微处理器。
[0010] 所述基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统,还包括安装在车辆上的第一无线收发器,以及用于与第一无线收发器进行无线通信的第二无线收发器;所述第一无线收发器电连接所述微处理器。
[0011 ] 所述第一无线收发器采用GSM通信模块或CDMA通信模块,所述第二无线收发器采用GSM通信模块或CDMA通信模块。
[0012] 所述微处理器为ARMll微处理器,所述压力传感器为MPXH6400压力传感器。[0013] 本实用新型的有益效果为:本实用新型与传统的判别疲劳驾驶的装置相比,能更有效地避免连续驾驶导致的疲劳驾驶,使驾驶更安全,同时消除了疲劳驾驶的可能性。本实用新型结构简单,便于安装,价格低廉,运行可靠性高,稳定性好,实用性强,便于运输部门推广使用,可应用于车辆智能化及车辆主动安全。
附图说明
[0014] 图1为本实用新型的一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统的电气连接示意图;
[0015] 图2为本实用新型的工作过程示意图。
具体实施方式
[0016] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0017] 随着机动车保有量的不断增加,交通事故已经成为全世界面临的严重问题。统计资料显示,全世界每年因交通事故而导致的死亡人数达65万,直接经济损失约140亿美元,这些事故中近60%与疲劳驾驶有关。疲劳是一个很正常的生理现象,疲劳驾驶导致的交通事故给社会造成巨大的经济损失和人员伤亡,增加了社会不安定因素。目前的疲劳驾驶监测系统,大多通过采集脑电波、眼球转动频率、眨眼频率、面部表情、驾驶行为特性、心率等一个或多个指标来评价驾驶员是否处于疲劳状态,属于被动的“事后型”监测,因此有可能在系统监测发现驾驶员疲劳特征出现之前就发生了交通事故。同时,现有的监测系统需要大量生理仪器以及专业医学技术、智能视频识别技术,成本较高,不利于普及。因此,切实可行地监控连续驾驶时间以避免疲劳驾驶具有十分重要的现实意义。
[0018] 考虑到驾驶行为一定是坐姿,本实用新型实施例通过判断驾驶时间来判别疲劳的产生。根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第六十二条第七项规定,“连续驾驶机动车超过4小时未停车休息或者停车休息时间少于20分钟”将受到处罚。预防疲劳驾驶的法律规定:1、旅客运输驾驶人的特别规定:《道路旅客运输及客运站管理规定》第五十五条规定,“客运经营者应当加强对从业人员的安全、职业道德教育和业务知识、操作规程培训。并采取有效措施,防止驾驶人员连续驾驶时间超过4个小时”。2、道路运输驾驶人的特别规定:《中华人民共和国道路运输条例》第二十九条第二款规定,“道路运输从业人员应当遵守道路运输操作规程,不得违章作业。驾驶人员连续驾驶时间不得超过4个小时。”
[0019] 根据上述内容,本实用新型实施例提出了一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统。参照图1,为本实用新型的一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统的电气连接示意图。该基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统由微处理器、压力传感器、车载相机、警示灯、喇叭、喷油器、第一无线收发器和第二无线收发器组成。微处理器的输入端分别电连接车载相机和压力传感器,输出端分别电连接警示灯、喇叭和喷油器。微处理器还电连接第一无线收发器;第一无线收发器和第二无线收发器可以实现无线信号的相互收发。
[0020] 本实用新型实施例中,压力传感器为MPXH6400压力传感器,它位于驾驶员座椅的下方,用于采集驾驶员对驾驶员座椅的压力,它将驾驶员对座椅的压力转变为对应的连续电压信号。当压力传感器采集到的信号发生变化时,就说明驾驶员已经更换。微处理器采用ARMll微处理器,用于对压力传感器发送的连续电压信号进行处理(包括取均值与对比计算),用于根据连续电压信号的持续时间和连续电压信号的平均值,控制警示灯和喇叭发出提示信息。微处理器在必要的时候,根据处理结果控制警示灯和喇叭,发出声光警示信息。微处理器还可以通过第一无线收发器和第二无线收发器向远方工作人员(例如交警、运输企业管理者)发送对应的数据,便于工作人员进行人工判断。警示灯和喇叭均固定安装在车辆的仪表盘上,用于在连续驾驶时间超过阈值时向驾驶员发出报警信号,提醒驾驶员注意休息或更换驾驶员,防止由于疲劳驾驶可能导致的交通事故。喷油器即为车辆供油系统自带的喷油器,在特定条件下,喷油器接收到微处理器的指令,然后控制发动机进入“跛行回家模式”,即控制进油量,油门踏板不起作用,进而限制发动机的输出功率,此时车辆可低速行驶。车载相机的型号为HB-DV02,它用于采集驾驶员图像以便进行人工判别。第一无线收发器采用GSM通信模块或CDMA通信模块,第二无线收发器采用GSM通信模块或CDMA通信模块。
[0021] 参照图2,为本实用新型的工作过程示意图,本实用新型的工作过程如下:
[0022] 当车辆启动时,本实用新型开始工作,车载相机采集车辆启动时驾驶员的图像,并将其通过微处理器发送至第一无线收发器,第一无线收发器通过无线信道将该驾驶员的图像发送至第二无线收发器;位于远方的工作人员通过第二无线收发器接收车辆启动时该驾驶员的图像。同时,压力传感器采集驾驶员(处于坐姿状态)对座椅的压力数据,将驾驶员对座椅的压力转变为对应的电压信号,然后将该电压信号发送至微处理器中。如果驾驶员没有更换,则该电压信号为连续的电压信号,不发生间断,微处理器实时计算该连续电压信号幅值的平均值。微处理器可以根据连续电压信号的持续时间和连续电压信号幅值的平均值判断驾驶员是否疲劳驾驶。具体判断过程如下:
[0023] 第一种情况:当驾驶员已经连续驾驶超过3小时30分,对应的连续电压信号的持续时间达到3小时30分,说明驾驶员的连线驾驶时间即将达到疲劳驾驶的时间上限(4小时),此时,微处理器启动报警A模式,即微处理器会控制警示灯发出警示信息。此时警示灯高频闪烁,喇叭不响,从而提示驾驶员休息或更换驾驶员。
[0024] 第二种情况:当驾驶员在连续驾驶一定时间(小于3小时30分)后进行休息,在进行短于20分的休息后,又重新开始驾驶,驾驶员两次驾驶的时间加上休息时间达到3小时30分。在这种情况下,微处理器接收到的电压信号会发生间断,间断的时间小于20分(与休息时间相同),间断时间前的连续电压信号幅值的平均值与间断时间后的连续电压信号幅值的平均值相同,间断时间前的连续电压信号的持续时间、间断时间后的连续电压信号的持续时间以及连续电压信号的间断时间的总和超过3小时30分。此时,微处理器启动报警A模式,即微处理器根据上述信息控制警示灯发出警示信息。此时警示灯高频闪烁,喇叭不响,从而提示驾驶员休息或更换驾驶员。
[0025] 第三种情况:当第一个驾驶员在连续驾驶一定时间(小于3小时30分)后,将第一个驾驶员更换为第二个驾驶员,第二个驾驶员在进行了小于20分钟的驾驶后,将第二个驾驶员重新更换为第一个驾驶员,两个驾驶员的总驾驶时间达到3小时30分。在这种情况下,微处理器接收到的连续电压信号幅值的平均值会发生变化(即在更换驾驶员是发送变化),微处理器会依次收到三段连续电压信号,第一段连续电压信号与第一个驾驶员的第一次驾驶相对应,第二段连续电压信号与第二个驾驶员的驾驶相对应,第三段连续电压信号与第一个驾驶员的第二次驾驶相对应。此时,第二段连续电压信号的持续时间小于20分,第一段连续电压信号幅值的平均值和第三段连续电压信号幅值的平均值相等,三段连续电压信号的总持续时间达到3小时30分。微处理器启动报警A模式,即微处理器根据上述信息控制警示灯发出警示信息。此时警示灯高频闪烁,喇叭不响,从而提示驾驶员休息或更换驾驶员。
[0026] 第四种情况:当驾驶员在连续驾驶一定时间(小于3小时30分)后进行休息,休息时间超过20分,然后进行重新驾驶。此时则说明:驾驶员进行足够长时间的休息,可以重新开始驾驶。在这种情况下,微处理器接收到的电压信号会发生间断,间断的时间超过20分钟,间断时间前的连续电压信号的持续时间小于3小时30分,微处理器根据上述情况,在收到间断时间后的电压信号时,进行重新计时,重新对驾驶员的驾驶时间进行监控。
[0027] 第五种情况:当第一个驾驶员在连续驾驶一定时间(小于3小时30分)后进行驾驶员更换,将第一个驾驶员更换为第二个驾驶员,且第二个驾驶员的驾驶时间超过20分。在这种情况下,微处理器接收到的连续电压信号幅值的平均值会发生变化(即在更换驾驶员时发生变化),微处理器会依次收到两段连续电压信号,第一段连续电压信号与第一个驾驶员的驾驶相对应,第二段连续电压信号与第二个驾驶员的驾驶相对应。此时,第二段连续电压信号的持续时间超过20分,微处理器根据上述信息从连续电压信号幅值的平均值发生变化时开始,进行重新计时。
[0028] 如果在第二个驾驶员的驾驶时间超过20分后,将第二个驾驶员更换。则在这种情况下,微处理器会收到新的连续电压信号,微处理器从收到新的连续电压信号开始,进行重新计时。
[0029] 第六种情况:在第一种情况产生时,如果驾驶员继续驾驶,且驾驶员的连续驾驶时间超过3小时50分,则说明驾驶员的连线驾驶时间逼近疲劳驾驶的时间上限(4小时)。此时,微处理器启动报警B模式,即微处理器会控制警示灯和喇叭发出警示信息。此时警示灯高频闪烁,喇叭响起,提示驾驶员休息或更换驾驶员。同时,微处理器会通过第一无线收发器向第二无线收发器发生疑似疲劳驾驶行为的信息,以便于远方的工作人员进行判断。
[0030] 第七种情况:在第一种情况产生时,如果驾驶员在3小时30分至3小时50分之间进行休息,在进行短于20分的休息后,又重新开始驾驶。在这种情况下,微处理器接收到的电压信号会发生间断,间断的时间小于20分(与休息时间相同),间断时间前的连续电压信号的持续时间在3小时30分至3小时50分之间。此时,微处理器启动报警B模式,即处理器会控制警示灯和喇叭发出警示信息。此时警示灯高频闪烁,喇叭响起,提示驾驶员休息或更换驾驶员。同时,微处理器会通过第一无线收发器向第二无线收发器发生疑似疲劳驾驶行为的信息,以便于远方的工作人员进行判断。
[0031] 第八种情况:在第一种情况产生时,如果在3小时30分至3小时50分之间进行驾驶员更换,将第一个驾驶员更换为第二个驾驶员;第二个驾驶员在进行了小于20分钟的驾驶后,将第二个驾驶员重新更换为第一个驾驶员。在这种情况下,微处理器接收到的连续电压信号幅值的平均值会发生变化(即在更换驾驶员是发送变化),微处理器会依次收到三段连续电压信号,第一段连续电压信号与第一个驾驶员的第一次驾驶相对应,第二段连续电压信号与第二个驾驶员的驾驶相对应,第三段连续电压信号与第一个驾驶员的第二次驾驶相对应。此时,第二段连续电压信号的持续时间小于20分,第一段连续电压信号幅值的平均值和第三段连续电压信号幅值的平均值相等,第一段连续电压信号的持续时间在3小时30分至3小时50分之间。此时,微处理器启动报警B模式,即处理器会控制警示灯和喇叭发出警示信息。此时警示灯高频闪烁,喇叭响起,提示驾驶员休息或更换驾驶员。同时,微处理器会通过第一无线收发器向第二无线收发器发生疑似疲劳驾驶行为的信息,以便于远方的工作人员进行判断。
[0032] 第九种情况:在第六种情况发生时,如果驾驶员继续驾驶,且驾驶员的连续驾驶时间超过4小时,则说明驾驶员的连线驾驶时间已经达到疲劳驾驶的时间上限。此时,微处理器启动喷油器I模式,微处理器向喷油器发出指令,控制车辆供油系统的进油量,发动机进入低速行驶的“跛行回家”模式。当远方工作人员通过第二无线收发器向第一无线收发器发送解锁信号时,微处理器接收来自第一无线收发器的解锁信号,控制喷油器恢复正常工作状态,发动机可以正常运转。
[0033] 第十种情况:在第六种情况发生时,如果驾驶员在3小时50分至4小时之间进行休息,在进行短于20分的休息后,又重新开始驾驶。在这种情况下,微处理器接收到的电压信号会发生间断,间断的时间小于20分(与休息时间相同),间断时间前的连续电压信号的持续时间在3小时50分至4小时之间。此时,微处理器启动喷油器I模式,微处理器向喷油器发出指令,控制车辆供油系统的进油量,发动机进入低速行驶的“跛行回家”模式。当远方工作人员通过第二无线收发器向第一无线收发器发送解锁信号时,微处理器接收来自第一无线收发器的解锁信号,控制喷油器恢复正常工作状态,发动机可以正常运转。
[0034] 第H^一种情况:在第六种情况发生时,如果在3小时50分至4小时之间进行驾驶员更换,将第一个驾驶员更换为第二个驾驶员;第二个驾驶员在进行了小于20分钟的驾驶后,将第二个驾驶员重新更换为第一个驾驶员。在这种情况下,微处理器接收到的连续电压信号幅值的平均值会发生变化(即在更换驾驶员是发送变化),微处理器会依次收到三段连续电压信号,第一段连续电压信号与第一个驾驶员的第一次驾驶相对应,第二段连续电压信号与第二个驾驶员的驾驶相对应,第三段连续电压信号与第一个驾驶员的第二次驾驶相对应。此时,第二段连续电压信号的持续时间小于20分,第一段连续电压信号幅值的平均值和第三段连续电压信号幅值的平均值相等,第一段连续电压信号的持续时间在3小时50分至4小时之间。此时,微处理 器启动喷油器I模式,微处理器向喷油器发出指令,控制车辆供油系统的进油量,发动机进入低速行驶的“跛行回家”模式。当远方工作人员通过第二无线收发器向第一无线收发器发送解锁信号时,微处理器接收来自第一无线收发器的解锁信号,控制喷油器恢复正常工作状态,发动机可以正常运转。
[0035] 对于长途客车或者其他配置有2名以上驾驶员的车辆,为避免在2名驾驶员坐姿体重相似情况下系统出现误报警,本实用新型实施例辅助以车载相机,实现驾驶员图像抓拍功能。当微处理器控制警示灯或喇叭启动时,同时控制车载相机抓拍驾驶员图像,并将其通过微处理器发送至第一无线收发器,第一无线收发器通过无线信道将该驾驶员的图像发送至第二无线收发器;位于远方的工作人员通过第二无线收发器接收报警器(警示灯或喇口八)启动时该驾驶员的图像。远方的工作人员对车辆启动时和报警器启动时驾驶员的图像进行对比,判断是否出现误报警,通过采取相应措施(例如,对通过第二无线收发器向第一无线收发器发送解锁信号),提高驾驶员连续驾驶时间主动监控系统的精确度。
[0036] 本实用新型通过压力检测技术,通过计算驾驶员驾驶时间,根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》对疲劳驾驶时间的界定来设置阈值(道路运输企业也可以自主设置连续驾驶时间阈值),达到一定阈值执行相关控制,属于主动的“事前型”预警。与以往通过检测驾驶员疲劳的生理特征来判别疲劳驾驶的“事后型”装置相比,能更有效地避免连续驾驶导致的疲劳驾驶,使驾驶更安全,同时用技术手段消除了疲劳驾驶的可能性。
[0037] 本实用新型结构简单,便于安装,价格低廉,实现了从实验室测试到实际环境运行的飞跃,运行可靠性高,稳定性好,实用性强,便于运输部门推广使用,可应用于车辆智能化及车辆主动安全。
[0038] 显然,本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样,倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统,其特征在于,包括:微处理器、压力传感器、警示灯和喇叭,所述压力传感器安装在驾驶员座椅下方,所述警示灯和喇叭均安装在车辆仪表盘上;所述微处理器分别电连接压力传感器、警示灯和喇叭。
2.如权利要求1所述的一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统,其特征在于,所述微处理器电连接有车载相机,所述车载相机安装在车辆内部挡风玻璃的顶部,所述车载相机的镜头朝向驾驶员座椅。
3.如权利要求2所述的一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统,其特征在于,所述车载相机的型号为HB-DV02。
4.如权利要求1所述的一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统,其特征在于,还包括设置在车辆供油系统上的喷油器;所述喷油器电连接所述微处理器。
5.如权利要求1所述的一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统,其特征在于,还包括安装在车辆上的第一无线收发器,以及用于与第一无线收发器进行无线通信的第二无线收发器;所述第一无线收发器电连接所述微处理器。
6.如权利要求5所述的一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统,其特征在于,所述第一无线收发器采用GSM通信模块或CDMA通信模块,所述第二无线收发器采用GSM通信模块或CDMA通信模块。
7.如权利要求1所述的一种基于压力传感器的疲劳驾驶主动监控系统,其特征在于,所述微处理器为ARMll微处理器,所述压力传感器为MPXH6400压力传感器。
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