基于校車生命監控報警系統的遠程通信方案研究與實現

金宇 魏欣欣 王婧

摘 要：據調查顯示，近年來隨著我國道路交通的發展和經濟的繁榮，我國汽車保有量逐年增加，我國道路交通事故越來越多。其中，由于滯留車內被遺忘致死的事件也越來越多，并且死亡人員多數是小孩。由此，引起社會大眾的廣泛關注。本團隊由此研究設計了監控車內生命并及時報警的裝置——車輛生命監控報警系統。該裝置在51單片機的基礎上設有溫度傳感器、CO感應器、DS感應器、人體紅外感應器和北斗導航模塊及4G移動網絡，可實現車內有人或車內相關指標過高時及時報警，與車內人員對話，進行定位并及時解救被困人員。

關鍵詞：交通 車輛 監控報警

中圖分類號：G647.6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）09（a）-0084-02

1 研究背景

隨著我國經濟的發展，我國汽車保有量逐漸增多，出于便捷和舒適的考慮，越來越多的人出行選擇乘坐小汽車。由于我國教育體制的改革與完善，學校校車接送孩子上下學逐漸興起。近年來，滯留車內導致死亡的案例屢屢發生，如海南省車輛內被遺忘男童悶死事故，且死亡的大多是兒童，這些事件引起人民大眾的普遍關注。究其原因，還是由于車內沒有合適的報警和通信裝置，使得人員得不到及時解救。一直以來，國內外對此都有研究，在溫度傳感器、CO傳感器方面，不僅有一系列研究成果，而且類似產品也可以在許多購物軟件上買到。但是，這類產品功能單一，價格昂貴，不能解決大多數人的需求。因而，我們從源頭出發，設計了車輛生命報警系統裝置。

2 基本原理

2.1 51單片機工作原理

校車生命監控報警系統是在51單片機的基礎上設計的。51單片機是單片機的一種，是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，因此它又稱為單片微控制器，在工業控制領域廣泛應用。

單片機主要由運算器、控制器和寄存器三大部分構成。其中，運算器由算術邏輯單元（ALU）、累加器、寄存器等構成。在微處理器內部運算器、控制器、寄存器之間是相互連接的，由控制器向各部分發布操作命令，運算器接到命令后進行相應運算，并將運算后結果存入相應的寄存器中。

2.2 車輛生命監控報警系統工作原理

車輛生命監控報警系統由溫度傳感器、CO感應器、人體感應模塊、云芯片、AD芯片、北斗導航模塊和移動4G模塊。我們的裝置主要檢測車內有毒氣體的濃度、溫度和人離開車后是否有滯留3個指標。該裝置的人體感應模塊主要檢測車內是否有人，通過檢測人體紅外線發揮作用。當在感應范圍內有人時，紅外光譜會發生變化，從而報警。且裝置內放有移動4G卡，裝置可以及時地給綁定的兩個聯系人發短信并打電話。

裝置的CO感應器只要檢測車內的CO濃度。當車內CO濃度分別大于100ppm、130ppm和160ppm時，裝置分別報警，給第一個人發信息并打電話，給第一、二個人同時發信息并給第二個人打電話。

裝置的溫度傳感器主要檢測車內溫度。根據通用汽車和全球兒童安全網絡的調查研究，在室外的汽車，即使沐浴在光線不強的太陽下，其內外溫差也常高達7℃～10℃。同時在汽車門窗關閉的情況下，大約10min，車內溫度便急速上升6℃～7℃，這對嬰幼兒來說是非常危險的。而本裝置在車內溫度大于30℃時自行報警，車內溫度大于35℃時給第一個號碼打電話和發短信，車內溫度大于40℃時給第一個和第二個號碼同時發短信并給第二個打電話。

2.3 車輛生命監控報警系統中移動4G模塊的工作原理

對單片機來說，通信是單片機的“神經中樞”，車輛生命監控報警系統發揮作用的前提是具有遠程通信功能，移動4G模塊使這一功能得以實現。車輛生命監控報警系統應用的是串口通信中的全雙工通信。即車輛生命監控報警系統檢測到車內有滯留人群發出警報，并依據指標的不同給綁定的第一個號碼打電話和發短信及給第一個和第二個號碼同時發短信并給第二個打電話。電話打通后，該裝置可以實現被困人員與車外人員的通話，給施救人員準確的救援方向。

3 可行性研究

3.1 項目成熟性分析

該裝置的傳感器可以實現數據的短距離傳輸，無線網絡能夠把感知到的數據信息無障礙、可靠、安全地傳送出去。由于移動通信、互聯網、環境信息專網等技術已十分成熟，能夠很好地滿足MAS裝置的物聯網中數據傳輸的需要。近些年，嵌入式系統（如ARM、DSP、FPGA等）的迅猛發展也為物聯網技術的應用提供了強有力的技術支撐。

3.2 需求分析

目前，移動通信發展很快，人們在應用單片機監控車輛生命安全時，也提出了新的需求：實現低價位、低功耗、功能齊全且便于攜帶。而本產品剛好迎合了人們的需求。

4 裝置創新點

（1）裝置可以同時檢測車內CO等有毒氣體的濃度，溫度和人體紅外線，打破了市面上類似裝置功能過于單一的問題。

（2）裝置可同時檢測多個指標，避免了由于環境因素對裝置檢測造成的干擾。

（3）結合了移動通信網絡和北斗導航模塊，實現了對相關人員發短信、打電話求救和對被困人員的定位，使被困人員得到及時解救。

（4）裝置整體成本低，便于攜帶，反應快速，無人值守，免維護，管理成本低。

5 市場分析

5.1 車輛行業現狀分析

全球汽車市場平穩增長。近年來，全球汽車產量逐年上升，2016年前全球汽車產量達到了9497萬輛，同比增長4.7%。汽車產量的增長在很大程度上得益于新興市場國家良好的經濟發展形勢以及巨大人口數量帶來的市場需求，而中國依舊是全球最大的單一汽車市場。在全球經濟持續復蘇向好的方向發展下，2018年全球汽車市場有望保持低速平穩增長，為車輛生命監控報警系統裝置提供相對穩定的市場需求。通過調查，2010—2016年全球汽車產量和全球汽車保有量逐年增加，且增幅逐年上升。

5.2 產品市場分析

近年來，幼兒被遺忘在校車內致死事故在全國各地時有發生。據媒體統計，從2006—2017年，僅公開報道的兒童被遺忘車內事件至少有25起，造成超過20人死亡。其中將兒童遺忘于車輛中導致兒童死亡的慘劇在2007年發生5起、2010年發生4起，2011年發生3起、2012年發生3起。政府相關部門為解決車輛安全問題，及時采取措施進行治理，但是部分車輛的安全問題尚未得到合理的解決，隱患依然存在。因此如何減少車輛事故，提高車輛的安全系數，更好的保護乘客的人生安全成為社會熱點。根據社會對該裝置的需求，可以推斷該裝置前景良好。

6 結語

以上是對車輛生命監控報警系統的全部闡述，在生活節奏越來越快的今天，有以無線網絡技術支撐的車輛生命監控報警系統遠程通信方案的實現無疑為兒童的安全上了一道保險。車輛生命監控報警系統可同時檢測車內的多種指標，功能齊全，價格實惠，使汽車、網絡、安全相結合，達到最大效果。同時，保護車內人員安全，避免車內滯留致死的悲劇重演。

參考文獻

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