復(fù)合式汽車安全檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王大鑫 李雨杰 楊超 武盛豪 石佳寧

摘 要：為了能夠有效減少因操作不當(dāng)和汽車本身安全隱患而引起的交通事故，提升機(jī)動(dòng)車行駛的安全性；本文設(shè)計(jì)了一種復(fù)合式汽車安全檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)機(jī)動(dòng)車本身和駕駛者操作規(guī)范兩大方面做了深入研究，通過在車內(nèi)裝入各類傳感器將機(jī)車所處環(huán)境的變化及時(shí)傳入處理器，處理器根據(jù)車的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，做出正確的判斷并發(fā)出相應(yīng)指令，如發(fā)出報(bào)警信號(hào)、切斷汽車動(dòng)力系統(tǒng)等；該系統(tǒng)能夠有效避免因駕駛者醉酒駕駛、疲勞駕駛、操作不當(dāng)而引起的安全隱患。

關(guān)鍵詞：安全檢測(cè)系統(tǒng)；多傳感器；安全警示

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.137

0 引言

隨著當(dāng)今經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車已融入現(xiàn)代人的生活，據(jù)公安部交管局統(tǒng)計(jì)，2018年全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)3.19億輛，在這樣的交通環(huán)境的下，各種交通事故也層出不窮；常見的車輛碰撞事故、駕駛者意識(shí)薄弱致使無(wú)自我保護(hù)能力的小孩在汽車內(nèi)因高溫致死和駕駛者違規(guī)操作產(chǎn)生事故等；總而言之就是使用者安全意識(shí)淡薄，不能防患于未然。

目前，我國(guó)對(duì)于交通安全的防治采取了以下方法是加強(qiáng)交通安全教育、加大安全檢查力度、加強(qiáng)車輛維護(hù)提高汽車安全性能、完善道路安全設(shè)施等，用以預(yù)防事故的發(fā)生；但是，由現(xiàn)階段社會(huì)環(huán)境影響，社會(huì)尚未形成文明交通的良好氛圍，交通法規(guī)還未成為人們自覺遵守的行為準(zhǔn)則和道德習(xí)慣，加上有些駕駛員個(gè)人預(yù)防觀念不強(qiáng)，不能有效避免上述問題，因此，人們開始研究智能控制，各類預(yù)警產(chǎn)品問世，但這些產(chǎn)品功能過于單一且不能整合并存在弊端和漏洞，大大增加生產(chǎn)成本而效果不理想，為此我們?cè)O(shè)計(jì)出一種復(fù)合式汽車安全檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)汽車自身檢測(cè)、使用者操作安檢這兩方面做了深入研究，以此來(lái)提高汽車的安全指數(shù)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理

該系統(tǒng)從機(jī)動(dòng)車本身和駕駛者操作規(guī)范兩大方面入手，通過對(duì)汽車車內(nèi)空氣溫度的檢測(cè)和醉酒駕駛檢測(cè)[1]、疲勞駕駛檢測(cè)和駕駛者操作四方面做了深入研究；并將系統(tǒng)分為三大模塊，由醉酒駕駛檢測(cè)模塊、疲勞駕駛檢測(cè)與防溜車模塊、溫度和空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊三大模塊組成；對(duì)汽車和駕駛者做出實(shí)時(shí)監(jiān)控，防患于未然。

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

2.1 醉酒駕駛模塊

目前駕駛者醉酒駕駛檢測(cè)主要的防控手段是交管部通過外置的酒精儀器測(cè)試駕駛者的酒精含量是否超標(biāo)，由于沒有安裝在車內(nèi)，總會(huì)有紕漏，不能完全有效的防止酒后駕車的現(xiàn)象。現(xiàn)階段設(shè)計(jì)的車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)邏輯過于簡(jiǎn)單，不能準(zhǔn)確測(cè)出車內(nèi)是駕駛者醉酒還是乘坐人員醉酒，對(duì)此我們對(duì)醉酒駕駛模塊加大邏輯運(yùn)算精準(zhǔn)測(cè)出車內(nèi)醉酒人員。

此模塊主要有包括5個(gè)MQ-3氣體傳感器和語(yǔ)音播報(bào)模塊；MQ-3氣體傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中酒精氣體濃度的增加而增大，使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)且MQ-3氣體傳感器對(duì)酒精的靈敏度高，可檢測(cè)多種濃度酒精氣氛，并可以抵抗汽油、煙霧、水蒸氣的干擾。對(duì)此我們將5個(gè)MQ-3氣體傳感器分別放置在車內(nèi)的不同位置標(biāo)號(hào)傳感器1、傳感器2、傳感器3、傳感器4、傳感器5，如圖1所示分布，5個(gè)傳感器分別測(cè)出所在位置的濃度，通過測(cè)得濃度的大小來(lái)比對(duì)判斷醉酒人所在位置。

若傳感器3濃度最高，則系統(tǒng)認(rèn)定為駕駛員酒后駕駛，則切斷汽車動(dòng)力系統(tǒng)并發(fā)出警示：“請(qǐng)尊重生命，杜絕酒后駕駛”。

2.2 疲勞駕駛檢測(cè)與防溜車模塊

疲勞駕駛[2]是指駕駛員在長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)駕車后，產(chǎn)生心理機(jī)能和生理機(jī)能的失調(diào)，而在客觀上出現(xiàn)駕駛技能下降的現(xiàn)象；疲勞駕駛會(huì)影響到駕駛員的感覺、知覺、思維、判斷、意志、決定和運(yùn)動(dòng)等諸多方面，是導(dǎo)致交通事故的重要原因之一。

此模塊包括人體稱重傳感器，聲音報(bào)警單元，人體稱重傳感器所在位置如圖6所示，當(dāng)駕駛者坐入駕駛座時(shí)，重力傳感器測(cè)量駕駛者體重并記錄，待汽車發(fā)動(dòng)時(shí)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，并為計(jì)時(shí)器設(shè)置預(yù)警時(shí)間間隔，若汽車連續(xù)行駛4小時(shí)時(shí)，語(yǔ)音播報(bào)模塊運(yùn)行提醒“你已疲勞駕駛，請(qǐng)注意安全”，并控制制動(dòng)系統(tǒng)，逐步降低行駛速度。同時(shí)該模塊也具備防溜車事故的功能，當(dāng)駕駛者從駕駛座出去時(shí)，重力傳感器數(shù)值輸入值由大于零到零時(shí)，信號(hào)反饋至中央處理器自動(dòng)輔助剎車，以防溜車發(fā)生危險(xiǎn)。

2.3 溫度和空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊[3]

此模塊包括數(shù)字溫度傳感器，OLED液晶屏顯示模塊，HC-SR501人體紅外傳感器，語(yǔ)音播報(bào)模塊組成，如圖1所示分布位置。HC-SR501人體紅外傳感器全自動(dòng)感應(yīng)，當(dāng)有人進(jìn)入車內(nèi)其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平。輸出低電平，用于檢測(cè)車內(nèi)是否有人，并用數(shù)字溫度傳感器設(shè)置預(yù)警值和上限值，用OLED液晶屏顯示模塊實(shí)時(shí)顯示溫度數(shù)值。

人體稱重傳感器，依據(jù)壓力值判斷駕駛者是否處在駕駛位置，用以判斷汽車是否處于防護(hù)狀態(tài)，當(dāng)溫度超過設(shè)計(jì)預(yù)警值溫度時(shí)，且駕駛者不在駕駛位置，HC-SR501人體紅外傳感器開始檢測(cè)，若車內(nèi)有滯留人員時(shí)啟動(dòng)防護(hù)狀態(tài)，語(yǔ)音播報(bào)模塊運(yùn)行提醒“車內(nèi)溫度過高，請(qǐng)避免中暑”，當(dāng)溫度超過設(shè)置溫度上限值時(shí)，信號(hào)反饋至中央處理器自動(dòng)開啟通風(fēng)口，使空氣流通，降低溫度。

3 結(jié)束語(yǔ)

整個(gè)系統(tǒng)采用多個(gè)傳感器，從四個(gè)方面做了針對(duì)性的檢測(cè)；通過對(duì)汽車車內(nèi)空氣溫度的檢測(cè)和醉酒駕駛檢測(cè)、疲勞駕駛檢測(cè)和駕駛者操作四方面做出檢測(cè)；并將數(shù)據(jù)傳入中央處理器，系統(tǒng)做出正確的判斷并做出相應(yīng)的處理，可以準(zhǔn)確檢測(cè)出安全隱患，通過數(shù)據(jù)反饋進(jìn)行報(bào)警提示，當(dāng)行駛不規(guī)范時(shí)汽車可自動(dòng)切斷制動(dòng)系統(tǒng)；使發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)，從源頭上斷絕危險(xiǎn)駕駛，在實(shí)際應(yīng)用中具有很好的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]李致金，李峰等.車載酒精濃度在線測(cè)控系統(tǒng)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2012（09）：114-117.

[2]王增義.疲勞駕駛預(yù)防研究[J].河南科技，2012（05）：20.

[3]李大琳.智能車內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014 （12）：80-81.

2018年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：201810812003）

作者簡(jiǎn)介：王大鑫（1997-），男，山東濟(jì)寧人，本科，研究方向：機(jī)械電子工程。