基于物聯網技術的車內生命探測聯動報警系統

劉海波 薛文軒 韓旭 顧靜超

摘 要：針對日常生活中發生的車內窒息傷亡事件，考慮綜合運用物聯網、4G通信、云服務等技術設計并實現車內生命探測聯動報警系統。系統采用溫度、濕度和噪聲傳感器采集車內環境參數，并通過物聯網網關實時將數據上傳至云端服務器;云端服務器對上傳數據進行解析、存儲后，再通過生命探測算法定時對監測數據進行分析，從而判別車內是否存在生命跡象以及車內環境的變化趨勢。如果車內存在生命跡象，同時車內環境不斷惡化，則對車主進行短信報警，提醒其進行妥善處置，防止悲劇發生。

關鍵詞：物聯網;生命探測;云服務;聯動報警;通信;4G

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）08-00-02

0 引 言

近日，常有兒童或寵物因車主疏忽而滯留車內，并因車內高溫或寒冷加之空間密閉而發生窒息，導致幼小生命無端葬送，為家庭和社會帶來極大傷害。

傳感和識別技術是物聯網感知物理世界獲取信息和實現物體控制的首要環節[1]。車內生命探測聯動報警系統的物聯網傳感器可以對車內環境參數及噪聲進行實時監測[2-4]，并通過生命探測算法對監測數據進行分析，從而判別車內是否存在生命跡象。如果存在生命跡象，且車內環境惡劣，則對車主進行短信報警，提醒其進行妥善處置，以防止悲劇發生。

1 系統架構設計

系統綜合運用物聯網、4G通信、云服務和數據庫等技術，可分為軟件和硬件兩部分。

1.1 硬件架構設計

系統硬件由溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、噪聲傳感器、4G物聯網網關、云端服務器和車主手機構成。系統硬件架構如圖1所示。

（1）溫濕度傳感器主要用于對車內溫濕度參數進行實時監測;

（2）二氧化碳傳感器主要用于對車內CO2濃度進行實時監測;

（3）噪聲傳感器主要用于對車內噪聲進行實時監測;

（4）4G物聯網網關主要用于將收集到的各類傳感器數據進行打包并通過4G網絡發送至云端服務器;

（5）云端服務主要實現對傳感器參數的存儲、顯示和報警條件的判斷，當滿足報警條件時，通過調用網絡短信服務向車主手機發送報警信息。

1.2 軟件架構設計

系統軟件主要由數據通信、基礎數據維護、數據分析、聯動報警四部分組成。數據通信功能主要包含兩個方面：

（1）4G物聯網網關與各類傳感器之間的通信，兩者采用RS 485通信接口與Modbus通信協議;

（2）4G物聯網網關與云端服務器采用HTTP網絡協議通信。

基礎數據維護功能主要完成對報警條件的設置及對車主電話號碼的管理。數據分析功能主要實現對4G物聯網網關發送的數據進行解析和存儲，并定時讀取歷史數據，通過生命探測算法對生命跡象進行判別。生命跡象判別算法流程如

圖2所示。聯動報警功能主要實現當系統判別出車內存在生命跡象，且車內環境達到惡劣條件設置閾值時，通過調用網絡短信服務向車主手機發送報警信息。

2 系統硬件實現

由于系統需安裝在車廂內部，故需采用車載電瓶供電。實驗室采用24 V鋰電池進行模擬供電，系統的硬件連接如圖3所示。傳感器與4G物聯網網關采用RS 485通信接口進行連接，物聯網網關內安裝有4G電話卡，用于與云服務器進行HTTP通信。

3 系統軟件實現

系統軟件采用C#.NET語言編寫，數據庫采用MySQL，短信包采用聚合數據短信包服務。應用系統界面如圖4所示。

系統觸發聯動報警的條件如下：

（1）當車內溫度大于35 ℃，且繼續呈現上升趨勢，同時CO2濃度大于800 ppm，且呈現上升趨勢，在一個判別周期內，車內某時刻的噪聲大于80 dB則觸發報警;

（2）當車內溫度小于14 ℃，且繼續呈現下降趨勢，同時CO2濃度大于800 ppm，且呈現上升趨勢，在一個判別周期內，車內某時刻的噪聲大于80 dB則觸發報警。

系統在5 min內不重復發送短信。車主收到的短信報警界面如圖5所示。

4 結 語

通過多次測試，當車內環境比較惡劣時，系統可以準確地探測出車內是否存在生命跡象，從而每5 min對車主進行短信提醒，可有效避免兒童或寵物因車主的疏忽而滯留車內，由于車內高溫或寒冷加之空間密閉而發生窒息的悲劇。

系統的優化建議從如下幾方面入手：

（1）當前硬件采用傳感器+ 4G物聯網網關的方式實現，安裝、供電較麻煩，后續將做成一體化集成芯片，方便安裝和使用;

（2）對生命跡象探測算法進行優化，使其更加準確可靠。

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