CN210502603U - 一种基于多因素集合分析的安全带报警装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于多因素集合分析的安全带报警装置，包括安全带拉出长度检测器，用于检测安全带从安全带卷收器拉出的长度；位置传感器，用于测量座椅在滑轨上的前后位置；角度传感器，安装在靠背的角度调节器上，用于测量靠背与座椅之间的角度信息；压力传感器，设于座椅上，用于对乘坐者的体型估算；数据处理模块分析所述座椅位置信息、角度信息计算座椅为空时安全带的插板插入安全带锁扣时的肩带长度与腰带长度之和,再结合体型参数，得到报警临界值；该数据处理模块将所述安全带从安全带卷收器拉出的长度与所述报警临界值进行比较，根据比较结果判断乘坐者是否正确佩戴安全带，并根据判断结果决定是否发出警报和/或启动限速装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种汽车安全装置，尤其涉及一种基于多因素集合分析的安全带报警装置。
背景技术
现在汽车越来越普及，人们的出行越来越便利。在方便了人们的同时，也增加了安全隐患，人们的出行安全成为了一个非常严肃的问题，其中很重要的一点就是乘车一定要佩戴安全带。
安全带被人们形象地称为汽车的“生命带”，在很多车上都有安全带报警装置。设置安全带报警装置的目的是为了提醒司乘人员及时系上
安全带。然而，很多司乘人员对这种反复的提醒和警报感到厌烦，会采取偷懒的做法，将一些假的锁扣插到安全带锁扣内以防止安全带报警装置持续报警。但这种做法肯定是有安全隐患的，如此一来安全带报警装置的设置初衷就达不到了。
为此，现有技术也提出了一些改进，如CN109278702A提出一种基于安全带传感器的车速控制系统及其控制方法，除在卡扣上设置卡扣传感器用于感应卡扣是否确实已经插到卡槽内之外，还在安全带的带体上设有带体传感器，带体传感器检测所述带体是否贴近人身体。但是带体传感器的设置并不能避免司乘人员一边将安全带锁扣插到锁扣内一边将安全带带体放在后背的情况。另一现有技术CN106427883B，可检测安全带长度防作弊，该方案可在安全带拉伸长度超过阈值时，认为安全带已被拉出正确的长度以检测安全带是否被正确佩戴。然而，该现有技术虽然能够测安全带长度，但是安全带正常佩戴时被拉出的长度与各种因素有关，包括：乘坐者的体型、座位在滑轨上的前后位置、靠背角度等有关，而现有技术均未考虑上述实际因素，往往会得到不正确的判断和发出错误报警。
实用新型内容
（一）要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种基于多因素集合分析的安全带报警装置，用以更加准确地判断乘坐者是否正常佩戴安全带，并发出警报提醒和/或启动车辆的限速装置。
（二）技术方案
为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
一种基于多因素集合分析的安全带报警装置，其包括：
安全带拉出长度检测器，用于检测安全带从安全带卷收器拉出的长度，并将检测结果发送给数据处理模块；
位置传感器，用于测量座椅在滑轨上的前后位置，将座椅位置信息发送给数据处理模块；
角度传感器，安装在靠背的角度调节器上，用于测量靠背与座椅之间的角度信息，并将角度信息发送给数据处理模块；
压力传感器，设于座椅上，用于对乘坐者的体型进行估算，并将测量结果发送给数据处理模块；
数据处理模块分析所述座椅位置信息、角度信息计算座椅为空时安全带的插板插入安全带锁扣时的肩带长度与腰带长度之和；
数据处理模块分析所述压力传感器所测乘坐者体重数据得到乘坐者体型的参数范围，再结合所述座椅为空时安全带的插板插入安全带锁扣时的肩带长度与腰带长度之和，计算得到报警临界值；
该数据处理模块将所述安全带从安全带卷收器拉出的长度与所述报警临界值进行比较，根据比较结果判断乘坐者是否正确佩戴安全带，并根据判断结果决定是否发出警报和/或启动汽车限速装置。
根据本实用新型的一个较佳实施例，其中，所述安全带拉出长度检测器包括安装在安全带卷收器的转轴上的转速传感器或转数计数器。借此，计算安全带从安全带卷收器中被拉出的长度。
根据本实用新型的一个较佳实施例，其中，所述位置传感器为设置于座椅下方的滑轨上的滑动变阻器定位装置或位置开关定位装置。由于汽车的座椅可根据乘坐者需要在滑轨上进行前后移动，借助设于该滑轨上的位置传感器可测出座椅在滑轨上的前后位置。
滑动变阻器定位装置可防止尘土等对座椅位置正确判断的影响。
根据本实用新型的一个较佳实施例，其中，在计算座椅为空时安全带的插板插入安全带锁扣时的肩带长度与腰带长度之和时，计算所根据的参数包含：
该座椅在滑轨上的位置、该座椅的靠背的角度信息、该座椅的宽度、以及座椅在初始位置时安全带的导向板到锁扣之间的距离。
根据本实用新型的一个较佳实施例，其中，所述乘坐者体型的参数范围包含乘坐者的腰围和肩部厚度，且均为范围值。
根据本实用新型的一个较佳实施例，其中，当所述安全带从安全带卷收器拉出的长度与该报警临界值相比；当前者介于后者的范围的±6%之内时，则判断该乘坐者正确佩戴安全带，并不发出报警；反之，则判断该乘坐者没有正确佩戴安全带，发出报警和/或启动汽车限速装置。
根据本实用新型的一个较佳实施例，其中，所述锁扣内设有插板感应装置；所述插板感应装置用于感应所述安全带的插板是否正确到位地插入所述锁扣内，并将感应结果发送给所述数据处理模块。
根据本实用新型的一个较佳实施例，其中，所述安全带的带体上设有带体压力传感器；所述带体压力传感器用于感应人体对安全带的压力，并将感应结果发送给所述数据处理模块；或者所述安全带的带体上设有呼吸蠕动传感器或心跳感应器，以判断安全带是否贴近人胸脯位置。
优选地，所述数据处理模块为PLC控制器。
优选地，所述该座椅的宽度、以及座椅在初始位置时安全带的导向板到锁扣之间的距离，可根据不同车型的实际情况进行实测，并将实测结果预先输入所述数据处理模块。
（三）有益效果
本实用新型的有益效果是：
本实用新型根据乘坐人员乘坐汽车时，实际可能的变化因素，包括不同乘坐者的体型、座椅的前后位置、靠背的倾斜角度、座椅的宽度、安全到的导向板到安全带锁扣的距离等因素，计算出报警临界值，然后将安全带实际从安全带卷收器中拉出的长度与该报警临界值进行比较，若较为接近或相当，则判断为乘坐者已正确佩戴安全带，反之则表示可能未正确佩戴安全带，将会发出警报提示音和/或启动限速器，限制汽车行驶的速度。比如，通过限制汽车油门或电动车电流来限制行驶速度。
此外，鉴于体重与人体的肩厚和腰围没有绝对的线性关系（只能预计一个范围值）、以及实际情况下乘坐者的衣服有一定厚度等原因，根据统计学所统计的大概率情况，只要安全带从安全带卷收器中拉出的长度在该报警临界值±%5的范围内，则可判断为判断为乘坐者已正确佩戴安全带。
此外，可借助在安全带的锁扣内设插板感应装置，和/或在安全带的带体上设置带体压力传感器，用以感测人体对安全带的带体是否造成压迫（如刹车时人体前倾对安全带产生压迫力），用以辅助判断乘坐者是否已正确佩戴了安全带。
本实用新型基于多因素集合分析的安全带报警装置，采集了乘坐者实际乘坐时各种不同因素，从而实时计算报警临界值，避免错误报警。本实用新型的方案简单易行、成本较低，不影响汽车座椅的整体结构与美观度，并可有效地起到提醒司乘人员及时佩戴安全带的作用。
附图说明
图1为汽车座椅在初始位置时安全带的导向板到锁扣之间的距离、和座椅的宽度。
图2为在座椅上安全压力传感器、安全带卷收器上安装的转数计数器的示意图。
图3为在座椅下方滑轨上安装滑动变阻器定位装置、靠背角度调节器上安装角度传感器的示意图。
图4为本实用新型的基于多因素集合分析的安全带报警装置的组成框图。
【附图标记说明】
10、安全带；11：导向板；12、插板；13：安全带锁扣；20：座椅；
L1：座位为空时的肩带长度；L2：座位为空时的腰带长度；30：转数计数器；40：压力传感器；50：位置传感器；60：角度传感器。
具体实施方式
为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
如图1所示，为汽车座椅20为空时（或座椅20上虽有乘坐者但将安全带置于后背或臀下后将插板12插入安全带锁扣13的情形），L1为安全带导向板11到安全带锁扣13的距离，该L1为座位为空时的肩带长度；L2为座位为空时的腰带长度，为座椅20另一侧到安全锁扣13的距离，约等于座椅20的宽度。可理解地，当座椅20上有乘坐人且正确佩戴安全带10，此时，安全带10从安全带卷收器内拉出的长度应该至少是大于L1+L2。
但若将L1+L2作为临界值，则仍然不够准确判断安全带10的使用情况。这是因为，座椅20通常为可移动座椅，座椅20的前后位置、座椅靠背的倾斜角度、乘坐者的身体体型（特别是肩膀厚度和坐下时的腰围）
等因素，都将影响者安全带10实际使用时的情况。本实用新型为了尽量准确地判断安全带的实际使用情况，可在安全带锁扣13内设置专门感应插板12的感应装置，或者在安全带10的带体上设置压力传感器、或在带体上设置呼吸蠕动传感器或心跳感应器等作为辅助判断手段。在本实用新型中，主要是提供一种基于多因素集合分析的安全带报警装置，包括设置多种传感器或检测器，采集座椅位置、座椅压力、靠背角度等，用于模拟安全带10实际使用时所涉及到的多种因素。
结合图4、图2-3所示，本实用新型的基于多因素集合分析的安全带报警装置，包括：压力传感器40、位置传感器50、角度传感器60、安全带拉出长度检测器和数据处理模块或数据处理中心。
如图2所示，压力传感器40，设于座椅20的坐垫上，用于对乘坐者的体重进行测量，并将该体重参数发送给数据处理模块，由数据处理模块根据该体重值估算其体型参数，包括肩膀厚度和腰围。人体的体重值和体型参数之间虽没有绝对的对应关系，但存在一定的对应关系，该对应关系可根据统计学原理，统计出某个体重对应的大概率体型参数范围。由体重-体型参数范围构成的数据库预先输入到该数据处理模块中。
如图3所示，位置传感器50，用于测量座椅20在滑轨上的前后位置，将座椅位置信息发送给数据处理模块。座椅20可根据个人喜好或胖瘦等原因，前后移动，具体是在座椅20下方设置有滑轨，座椅20可被操作而在该滑轨上前后移动。位置传感器50设于该座椅20的滑轨上。优选地，位置传感器50为滑动变阻器定位装置或位置开关定位装置。滑动变阻器定位装置50可对抗尘土等对座椅位置正确判断的影响。
如图3所示，角度传感器60，安装在座椅20的靠背的角度调节器上，用于测量靠背的角度信息，并将角度信息发送给数据处理模块。一般来说，座椅20的靠背越往后倾斜，人体躺在靠背上时佩戴安全带所需要的长度要短一些。
安全带拉出长度检测器，用于检测安全带从安全带卷收器拉出的长度，并将检测结果发送给数据处理模块。在较佳实施例中，如图2所示，安全带拉出长度检测器为一个安装在安全带卷收器（隐藏在B柱内）的转轴上的转数计数器30。从安全带开始被拉动开始计数，统计转轴的转动圈数，发送给数据处理模块，由此计算安全带从安全带卷收器中被拉出的长度。
其中，转数计数器30可替换为转速传感器。转速传感器感应安全带卷收器的转动速度和转动时间，计算安全带从安全带卷收器中被拉出的长度。
本实用新型的工作原理为：
第一步：数据处理模块分析座椅位置信息、角度信息计算出当座椅为空时安全带10的插板12插入安全带锁扣13时的肩带长度与腰带长度之和Σ，具体计算要考虑的因素包括：该座椅在滑轨上的位置、该座椅的靠背的角度信息，该座椅的宽度（即L2）和座椅在初始位置时安全带的导向板到锁扣之间的距离（即L1）。
L1和L2是根据不同车型的实际情况进行实测，并将实测结果预先输入数据处理模块中。
该座椅在滑轨上的位置为初始位置（默认的初始为位置是座椅位于滑轨的最后端）时，记为0；当该座椅在滑轨上的位置往前移动时，记该移动距离为d（d为相对于初始位置的移动距离）。
将座椅靠背相对于初始状态的角度变化即为θ（往前倒为正，往后仰为负），则θ与靠背的长度乘积为S。
则：Σ=L1+L2+2d+S。
第二步：数据处理模块分析压力传感器所测乘坐者体重数据得到乘坐者体型的参数范围，再结合所述座椅为空时安全带的插板插入安全带锁扣时的肩带长度与腰带长度之和，计算得到报警临界值M。
M=Σ+乘坐者肩部厚度+乘坐者腰围/2。
第三步：该数据处理模块将所述安全带从安全带卷收器拉出的长度与报警临界值M进行比较，根据比较结果判断乘坐者是否正确佩戴安全带，并根据判断结果决定是否发出警报和/或启动汽车限速装置。
优选地，根据统计学结果，当安全带从安全带卷收器拉出的长度在M±6%范围内时，则可基本判断该乘坐者正确佩戴安全带，该数据处理模块不向警报装置发出报警指令；反之，则判断该乘坐者没有正确佩戴安全带，向警报装置发出报警指令（提示音），或者同时启动限速装置。如限制油门大小或限制车轮驱动的电流大小。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种基于多因素集合分析的安全带报警装置，其特征在于，其包括：
安全带拉出长度检测器，用于检测安全带从安全带卷收器拉出的长度，并将检测结果发送给数据处理模块；
位置传感器，用于测量座椅在滑轨上的前后位置，将座椅位置信息发送给数据处理模块；
角度传感器，安装在靠背的角度调节器上，用于测量靠背与座椅之间的角度信息，并将角度信息发送给数据处理模块；
压力传感器，设于座椅上，用于对乘坐者的体型进行估算，并将测量结果发送给数据处理模块；
数据处理模块分析所述座椅位置信息、角度信息计算座椅为空时安全带的插板插入安全带锁扣时的肩带长度与腰带长度之和；
数据处理模块分析所述压力传感器所测乘坐者体重数据得到乘坐者体型的参数范围，再结合所述座椅为空时安全带的插板插入安全带锁扣时的肩带长度与腰带长度之和，计算得到报警临界值；
该数据处理模块将所述安全带从安全带卷收器拉出的长度与所述报警临界值进行比较，根据比较结果判断乘坐者是否正确佩戴安全带，并根据判断结果决定是否发出警报和/或启动汽车限速装置。
2.根据权利要求1所述的基于多因素集合分析的安全带报警装置，其特征在于，所述安全带拉出长度检测器包括安装在安全带卷收器的转轴上的转速传感器或转数计数器。
3.根据权利要求1所述的基于多因素集合分析的安全带报警装置，其特征在于，所述位置传感器为设置于座椅下方的滑轨上的滑动变阻器定位装置或位置开关定位装置。
4.根据权利要求1所述的基于多因素集合分析的安全带报警装置，其特征在于，所述乘坐者体型的参数范围包含乘坐者的腰围和肩部厚度，且均为范围值。
5.根据权利要求1所述的基于多因素集合分析的安全带报警装置，其特征在于，当所述安全带从安全带卷收器拉出的长度与该报警临界值相比；当前者介于后者的范围的±6%之内时，则判断该乘坐者正确佩戴安全带，并不发出报警；反之，则判断该乘坐者没有正确佩戴安全带，发出报警和/或启动汽车限速装置。
6.根据权利要求1所述的基于多因素集合分析的安全带报警装置，其特征在于，所述锁扣内设有插板感应装置；所述插板感应装置用于感应所述安全带的插板是否正确到位地插入所述锁扣内，并将感应结果发送给所述数据处理模块。
7.根据权利要求1所述的基于多因素集合分析的安全带报警装置，其特征在于，所述安全带的带体上设有带体压力传感器；所述带体压力传感器用于感应人体对安全带的压力，并将感应结果发送给所述数据处理模块；或者所述安全带的带体上设有呼吸蠕动传感器或心跳感应器，以判断安全带是否贴近人胸脯位置。
8.根据权利要求1所述的基于多因素集合分析的安全带报警装置，其特征在于，所述数据处理模块为PLC控制器。
9.根据权利要求1所述的基于多因素集合分析的安全带报警装置，其特征在于，所述该座椅的宽度、以及座椅在初始位置时安全带的导向板到锁扣之间的距离，可根据不同车型的实际情况进行实测，并将实测结果预先输入所述数据处理模块。
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Cited By (2)
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| CN110194122A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-09-03 | 李欣达 | 一种基于多因素集合分析的安全带报警装置 |
| CN114537321A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-05-27 | 岚图汽车科技有限公司 | 一种汽车安全带防假系系统及方法 |
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