基于移動4G網絡的車載生命檢測裝置

羅 盛，朱宗玖

（安徽理工大學 電氣與信息工程學院，安徽 淮南 232001）

0 引 言

1 系統結構設計及其原理

該系統主要由如下三部分構成：

（1）第一部分是車內生命體征信號的檢測，主要檢測車內CO2含量的變化和溫度，生命體的呼吸作用會產生CO2，利用紅外線檢測技術檢測車內溫度，將車內檢測到的生命體征信號轉化為電信號，方便信號傳遞；

（2）第二部分是電信號的傳輸，同時也是該裝置的核心，使用現有成熟的移動4G網絡傳輸電信號到手機終端或附近基站，可方便車主采取有效措施；

（3）第三部分是處理部分，分為蜂鳴器和后期處理設備，如蜂鳴器報警和信號接收單元反饋，后期也可添加自動打開空調等功能。

系統硬件設計框圖如圖1所示。

生命體征檢測裝置要能夠準確檢測車內CO2濃度的變化及車內溫度的變化。在炎熱的夏季，生命體在惡劣的環境下每多待一秒就多一分危險，而且在相對密閉的空間，CO2濃度在1 000 ppm左右就會引起人體的不適反應甚至危及生命，所以對檢測裝置的靈敏度有較高要求。通過實時檢測生命體呼出的CO2以及車內溫度的變化，將生命體征信號轉化為電信號，進行處理后將危險信號傳遞出去。

圖1 系統硬件設計框圖

2 硬件結構設計

硬件結構主要包括CO2檢測與溫度檢測裝置、檢測控制模塊和移動車載4G網絡。

2.1 CO2檢測與溫度檢測裝置

本文采用MH-Z16紅外CO2傳感器裝置。該裝置是一款適用性比較廣泛且規模較小的傳感器，利用非色散紅外（NDIR）原理對CO2濃度進行實時監測，能靈敏地檢測生命體征信號；內部安裝有溫度傳感器，能夠在車內溫度發生變化時進行溫度補償；具有數字輸出與模擬電壓輸出功能，方便使用。

2.2 檢測控制模塊

檢測控制模塊的主要作用是處理數據和控制信號，采用CC2530微處理器基本電路。CC2530是一款具有全面兼容8051單片機內核的單片機，能夠很好地處理并傳遞電信號，包括晶振電路、電源電路、射頻輸出電路和輸入設備。CC2530是本文轉置中的重要部分，優越的接收機使其可調節范圍及編程輸出功率；在接收、發射等多種低功耗模式下具有極低的電流耗損，能夠保證較長使用時間，且成本較低。

式中：x(t)為t時刻真實電力負荷值；y(t)為測量值；w(t)，v(t)為白噪聲干擾；Tx為負荷相關系數；c為測量值與真實值的相關系數，一般取0.95～1。

2.3 移動車載4G網絡

為了保證信息的良好傳輸，需增加無線網絡通信設備。根據車內情況，本文使用移動車載4G網絡。檢測終端中的數據通過無線網絡傳輸到4G網絡節點，通過移動車載4G網絡節點傳輸到車主或者附近的基站。這種網絡方式相對簡單，而且現有的4G網絡比較成熟，相較于GPRS和3G網絡有了更大的進步和發展，能夠更好地實現信號傳輸。

3 軟件結構設計

軟件是系統功能實現的關鍵，其性能的好壞對系統的穩定性和可靠性起決定性作用。本文基于C語言進行軟件的設計與實現。

3.1 軟件結構的功能分析

軟件操作流程如圖2所示，其功能主要包括以下幾點：

（1）實時檢測車內CO2濃度的變化和溫度的變化，并將其轉化為電信號；

（2）將采集到的數據實時傳遞給處理模塊；

（3）將要傳輸的電信號以特定的波特率通過傳輸口傳送到車載4G網絡通信模塊；

（4）利用移動4G網絡將信號傳遞到附近基站或車主手機。

圖2 軟件操作流程

3.2 生命體信號轉化為電信號

在對車內的CO2濃度和溫度進行實時監控后，必須將檢測到的CO2濃度和溫度信息以正確的程序轉化為電信號，方便信號傳輸。

4 結 語

本文設計的基于移動4G網絡的生命檢測裝置以檢測CO2濃度和溫度變化為基礎，經過移動4G網絡的傳輸，將車內的生命信息及時傳輸到附近的接收單位，能夠實時、精確地監測車內信息，實時監控、實時報警，具有安全、耗資少及安裝維護方便等優點，適合在車內使用。

在考慮傳遞信號的同時，可利用一些設備短時間內啟動車內的空調或換氣設備，在一定程度上增加生命體的存活率。例如，在車頂安裝太陽能電池板提供車內電源，保證短時間內車內空調的運作等。