基于校车生命监控报警系统的远程通信方案 研究与实现

　　摘 要：据调查显示，近年来随着我国道路交通的发展和经济的繁荣，我国汽车保有量逐年增加，我国道路交通事故越来越多。其中，由于滞留车内被遗忘致死的事件也越来越多，并且死亡人员多数是小孩。由此，引起社会大众的广泛关注。本团队由此研究设计了监控车内生命并及时报警的装置——车辆生命监控报警系统。该装置在51单片机的基础上设有温度传感器、CO感应器、DS感应器、人体红外感应器和北斗导航模块及4G移动网络，可实现车内有人或车内相关指标过高时及时报警，与车内人员对话，进行定位并及时解救被困人员。
    关键词：交通 车辆 监控报警

　　1 研究背景

　　随着我国经济的发展，我国汽车保有量逐渐增多，出于便捷和舒适的考虑，越来越多的人出行选择乘坐小汽车。由于我国教育体制的改革与完善，学校校车接送孩子上下学逐渐兴起。近年来，滞留车内导致死亡的案例屡屡发生，如海南省车辆内被遗忘男童闷死事故，且死亡的大多是儿童，这些事件引起人民大众的普遍关注。究其原因，还是由于车内没有合适的报警和通信装置，使得人员得不到及时解救。一直以来，国内外对此都有研究，在温度传感器、CO传感器方面，不仅有一系列研究成果，而且类似产品也可以在许多购物软件上买到。但是，这类产品功能单一，价格昂贵，不能解决大多数人的需求。因而，我们从源头出发，设计了车辆生命报警系统装置。

　　2 基本原理

　　2.1 51单片机工作原理

　　校车生命监控报警系统是在51单片机的基础上设计的。51单片机是单片机的一种，是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，因此它又称为单片微控制器，在工业控制领域广泛应用。

　　单片机主要由运算器、控制器和寄存器三大部分构成。其中，运算器由算术逻辑单元(ALU)、累加器、寄存器等构成。在微处理器内部运算器、控制器、寄存器之间是相互连接的，由控制器向各部分发布操作命令，运算器接到命令后进行相应运算，并将运算后结果存入相应的寄存器中。

　　2.2 车辆生命监控报警系统工作原理

　　车辆生命监控报警系统由温度传感器、CO感应器、人体感应模块、云芯片、AD芯片、北斗导航模块和移动4G模块。我们的装置主要检测车内有毒气体的浓度、温度和人离开车后是否有滞留3个指标。该装置的人体感应模块主要检测车内是否有人，通过检测人体红外线发挥作用。当在感应范围内有人时，红外光谱会发生变化，从而报警。且装置内放有移动4G卡，装置可以及时地给绑定的两个联系人发短信并打电话。

　　装置的CO感应器只要检测车内的CO浓度。当车内CO 浓度分别大于100ppm、130ppm和160ppm时，装置分别报警，给第一个人发信息并打电话，给第一、二个人同时发信息并给第二个人打电话。

　　装置的温度传感器主要检测车内温度。根据通用汽车和全球儿童安全网络的调查研究，在室外的汽车，即使沐浴在光线不强的太阳下，其内外温差也常高达7℃~10℃。同时在汽车门窗关闭的情况下，大约10min，车内温度便急速上升6℃~7℃，这对婴幼儿来说是非常危险的。而本装置在车内温度大于30℃时自行报警，车内温度大于35℃时给第一个号码打电话和发短信，车内温度大于40℃时给第一个和第二个号码同时发短信并给第二个打电话。

　　2.3 车辆生命监控报警系统中移动4G模块的工作原理

　　对单片机来说，通信是单片机的“神经中枢”，车辆生命监控报警系统发挥作用的前提是具有远程通信功能，移动4G模块使这一功能得以实现。车辆生命监控报警系统应用的是串口通信中的全双工通信。即车辆生命监控报警系统检测到车内有滞留人群发出警报，并依据指标的不同给绑定的第一个号码打电话和发短信及给第一个和第二个号码同时发短信并给第二个打电话。电话打通后，该装置可以实现被困人员与车外人员的通话，给施救人员准确的救援方向。

　　3 可行性研究

　　3.1 项目成熟性分析

　　该装置的传感器可以实现数据的短距离传输，无线网络能够把感知到的数据信息无障碍、可靠、安全地传送出去。由于移动通信、互联网、环境信息专网等技术已十分成熟，能够很好地满足MAS装置的物联网中数据传输的需要。近些年，嵌入式系统(如ARM、DSP、FPGA等)的迅猛发展也为物联网技术的应用提供了强有力的技术支撑。

　　3.2 需求分析

　　目前，移动通信发展很快，人们在应用单片机监控车辆生命安全时，也提出了新的需求：实现低价位、低功耗、功能齐全且便于携带。而本产品刚好迎合了人们的需求。

　　4 装置创新点

　　(1)装置可以同时检测车内CO等有毒气体的浓度，温度和人体红外线，打破了市面上类似装置功能过于单一的问题。

　　(2)装置可同时检测多个指标，避免了由于环境因素对装置检测造成的干扰。

　　(3)结合了移动通信网络和北斗导航模块，实现了对相关人员发短信、打电话求救和对被困人员的定位，使被困人员得到及时解救。

　　(4)装置整体成本低，便于携带，反应快速，无人值守，免维护，管理成本低。

　　5 市场分析

　　5.1 车辆行业现状分析

　　全球汽车市场平稳增长。近年来，全球汽车产量逐年上升，2016年前全球汽车产量达到了9497万辆，同比增长 4.7%。汽车产量的增长在很大程度上得益于新兴市场国家良好的经济发展形势以及巨大人口数量带来的市场需求，而中国依旧是全球最大的单一汽车市场。在全球经济持续复苏向好的方向发展下，2018年全球汽车市场有望保持低速平稳增长，为车辆生命监控报警系统装置提供相对稳定的市场需求。通过调查，2010—2016年全球汽车产量和全球汽车保有量逐年增加，且增幅逐年上升。

　　5.2 产品市场分析

　　近年来，幼儿被遗忘在校车内致死事故在全国各地时有发生。据媒体统计，从2006—2017年，仅公开报道的儿童被遗忘车内事件至少有25起，造成超过20人死亡。其中将儿童遗忘于车辆中导致儿童死亡的惨剧在2007年发生 5起、2010年发生4起，2011年发生3起、2012年发生3起。政府相关部门为解决车辆安全问题，及时采取措施进行治理，但是部分车辆的安全问题尚未得到合理的解决，隐患依然存在。因此如何减少车辆事故,提高车辆的安全系数, 更好的保护乘客的人生安全成为社会热点。根据社会对该装置的需求，可以推断该装置前景良好。

　　6 结语

　　以上是对车辆生命监控报警系统的全部阐述，在生活节奏越来越快的今天，有以无线网络技术支撑的车辆生命监控报警系统远程通信方案的实现无疑为儿童的安全上了一道保险。车辆生命监控报警系统可同时检测车内的多种指标，功能齐全，价格实惠，使汽车、网络、安全相结合，达到最大效果。同时，保护车内人员安全，避免车内滞留致死的悲剧重演。

　　参考文献

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