汽車車門逃生系統的研究與設計

曾清德 江賢蘇 黃義晶

摘 要：該項課題研究的內容是汽車車門逃生系統，主要有傳感器、PLC信息處理模塊、執行電機與通訊裝置組成。對車門逃生系統與原車輛控制單元CEU、車身電路兼容性等問題進行了研究與設計。當車內溫度達到30℃時，PLC信息處理模塊通電工作，溫度傳感器、聲音傳感器、人體紅外傳感器開始工作，對車輛實時監控。當車內溫度達到35℃、車內聲音達到60分貝以及紅外線人體感應到車內有人時，PLC信息處理模塊控制四門車窗自動降窗和解鎖車門。同時語音報警器響起、短信裝置發送短信給車主。該研究基于現實中的用車場景，避免孩童被車內高溫致死，保護被困兒童的安全。

關鍵詞：車門逃生系統;PLC;傳感器;降窗解鎖;短信報警

0 引言

生命安全始終是全社會共同關心的問題。每年死于被困車內、交通事故、溺水、電擊和火災等意外的生命不計其數，而很大一部分是可以避免的。其中“兒童被困車內致死”的問題，就可以通過提高汽車安全性得到解決。兒童的安全關系到千萬家庭的幸福，而目前市場上在售汽車尚無“被困兒童逃生”的功能，相關的研究還處于起步期。因此汽車車門逃生系統的研究具有一定的現實意義，為車上的幼齡兒童保駕護航。

1 車門逃生系統總體設計

現代醫學表明，當密閉環境溫度超過38℃時，人體會出現嚴重不適，超過40℃時會出現嚴重不良反應。因此根據此醫學研究成果，對PLC工作溫度和報警溫度進行了設置，30℃開始通電工作，35℃開始觸發報警。

車門逃生系統工作原理如下：當車內溫度達到30度時。溫控開關KSD1接通供電線路，溫度傳感器RT1、紅外傳感器IR1和聲控傳感器VT1對車輛實時監控。當車內溫度達到35℃、車內聲音達到60分貝以及紅外傳感器IR3感應到車內有人時，PLC輸出Y002、Y005、Y006和Y010。Y002控制車窗下降，根據不同車型降下車窗所需要的時間設定Y2輸出的時間，默認Y002輸出5秒。Y005解鎖車門，默認輸出2秒。Y006接通車上語音報警器，通過語音播報“車內有被困兒童，緊急求救，請撥打13512345678或15912345678”尋求車外人員的幫助，并通過兩個預留的電話號碼通知車主。Y010通過M8012發送以100ms為周期的振蕩信號給GPRS DTU短信透傳模塊，GPRS DTU短信透傳模塊將發送報警信息給車主。

2 車門逃生功能

2.1 車門逃生功能的研究與設計

系統主要針對的是兒童逃生，由于兒童的認知能力和思維習慣與成年人有明顯的區別，而且兒童的力量薄弱，有可能不會解鎖車門和破窗逃生。另外，傳統汽車已經有了很長的發展史，有著固有的比較系統的電汽模塊，需要對汽車電氣模塊CAN線路和LIN線路有一定的了解。即使能完成相應的配置也很難保證外加系統與原車系統之間不會相互干擾，影響行車安全。根據設計要求，該系統與原有車載系統相對獨立，在執行方式上與原車共用門鎖裝置和車窗升降裝置，車門逃生系統提供控制電流給門鎖裝置和車窗升降裝置，實現車門解鎖和車窗降下。人體紅外感應、35℃的溫度值、60分貝的聲音作為觸發報警的條件。

當滿足觸發條件時，車窗自動下降，車門自動解鎖，為兒童提供良好的自救條件，使具有一定活動能力的兒童能通過自身努力逃離困境，脫離危險。對一些幼小的兒童，自身認識能力和行動能力無法自救，需要大人的協助才能脫離困境，語音報警重點突出被困兒童的信息和車主聯系電話，如“車內有被困兒童，緊急求救，請撥打13512345678或15912345678”。不僅能告訴附近的人兒童被困的情況，還可以告知車主的兩個預留電話號碼。

2.2 車門逃生電路的研究與設計

車門電路相對于車窗更為復雜，涉及到車身防盜模塊，繞過ECU解鎖車門可能會引起報警，因此需要對車身防盜系統進行了解。在本次設計中，涉及到了解鎖車門，可能會引起警報。但是作為緊急情況，可以忽略報警的影響，相反可以利用車輛報警功能引起路人注意，贏得解救被困兒童的時間。

控制電路采用單控雙路繼電器，直接接通正負電，即只有系統工作才接通電源。避免常通情況下，人為開關車窗造成短路。為了避免誤判，如果高溫環境下先從后排上車或則取東西觸發報警，可以通過車上的解除報警開關來解除報警，下次重新上電后可恢復系統的功能。解除報警開關采用自動復位開關，避免忘記撥回開關而導致系統無法正常工作。

參考文獻：

[1]何川.基于PLC的智能溫室監控系統[C].電子科技大學，2013.

[2]陳龍.基于無線熱釋電紅外傳感器人體目標識別的研究[C].武漢理工大學，2013.

（本文來源于2019廣西區大學生創新項目）

作者簡介：曾清德（1966-），男，廣西柳州人，研究生，副教授，研究方向：車輛工程技術。