基于熱釋電紅外傳感器的汽車人身安全智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究

曾清德 吳道恩

摘 要：文章設(shè)計一種基于熱釋電紅外傳感器的汽車人身安全智能監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)以蓄電池為主要電源、太陽光能為輔助電源。給系統(tǒng)通入電源，系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，熱釋電紅外傳感器迅速感應(yīng)到封閉汽車內(nèi)熟睡的兒童并將此信號傳給ECU，ECU對傳感器傳來的信號進(jìn)行接收、處理，向報警器發(fā)出報警指令，報警器發(fā)出警報，以此方式向還未走遠(yuǎn)的成人傳達(dá)封閉汽車內(nèi)還有兒童的信息，以避免人身安全事故的發(fā)生。同時，ECU對通風(fēng)系統(tǒng)發(fā)出強制通風(fēng)調(diào)節(jié)指令，通風(fēng)系統(tǒng)的鼓風(fēng)機工作，向封閉汽車內(nèi)通入自然風(fēng)，以此來改善封閉汽車內(nèi)悶熱的環(huán)境，以維持車內(nèi)熟睡兒童的生命體呼吸。該款基于熱釋電紅外傳感器的汽車人身安全智能監(jiān)控系統(tǒng)符合綠色環(huán)保理念，造價低廉，安全可靠，實用性強。

關(guān)鍵詞：汽車智能監(jiān)控系統(tǒng);熱釋電紅外傳感器;報警器;汽車通風(fēng)

中圖分類號：U262.28? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）22-37-03

Abstract： The article designs an intelligent monitoring system for automobile personal safety based on pyroelectric infrared sensors. The system uses batteries as the main power source and sunlight energy as the auxiliary power source. Power on the system and the system is in working condition. The pyroelectric infrared sensor quickly senses the sleeping children in the enclosed car and transmits this signal to the ECU. The ECU receives and processes the signal from the sensor and sends an alarm to the alarm Instruction， the alarm will sound an alarm， in this way to convey the information that there are children in the closed car to adults who have not yet gone far， so as to avoid personal safety accidents. At the same time， the ECU issues a forced ventilation adjustment command to the ventilation system. The blower of the ventilation system works to inject natural wind into the enclosed car to improve the sultry environment in the enclosed car to maintain the breathing of the sleeping children in the car. This intelligent monitoring system for automobile personal safety based on pyroelectric infrared sensors conforms to the concept of green environmental protection， is low in cost， safe and reliable， and has strong practicability.

Keywords： Automobile intelligent monitoring system; Pyroelectric infrared sensor; Alarm; Automobile ventilation

CLC NO.： U262.28? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-37-03

1 引言

事物總有兩面性。汽車在給人們帶來極大便利的同時，也給人們帶來了負(fù)面問題，甚至危及人們的生命安全。近年來，關(guān)于因父母粗心大意而將還在汽車后座熟睡的小孩遺忘在封閉車內(nèi)可能造成小孩人身安全事故發(fā)生的報道頻繁。生活中，人們身邊也不乏發(fā)生此類小孩人身安全事故的事件。為了避免此類悲劇再次發(fā)生，立足于解決汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)的欠缺，亟待研究一款能夠有效預(yù)防封閉汽車內(nèi)小孩的人身安全事故發(fā)生的智能監(jiān)控系統(tǒng)。

本項目基于熱釋電紅外傳感器的汽車人身安全智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究，不僅為乘客尤其是兒童的汽車乘坐安全性提供了一個有效且實用的預(yù)防措施作為堅強保障，避免了可能會發(fā)生的兒童安全事故，避免了悲劇的發(fā)生，在一定程度上有效降低了汽車安全事故率，而且這也是對汽車安全方面的欠缺的彌補，解決了汽車安全方面存在的一個重大安全隱患問題。對于促進(jìn)汽車安全性能研究技術(shù)的發(fā)展，不斷完善汽車安全體系有很大的促進(jìn)作用。

2 項目研究主要內(nèi)容

2.1 項目研究目標(biāo)

充分利用現(xiàn)有的各種有利條件，設(shè)計并制作出一款能夠有效預(yù)防封閉車內(nèi)熟睡的兒童的人身安全事故發(fā)生的汽車人身安全智能監(jiān)控系統(tǒng)，且該款智能監(jiān)控系統(tǒng)安全有效、可靠、綠色環(huán)保、造價低廉，使用壽命長、操作簡便且維修方便。

2.2 系統(tǒng)組成

本項目研究設(shè)計的系統(tǒng)由太陽能電池板、鉛酸蓄電池、壓力傳感器、繼電器、定值電阻（保護(hù)系統(tǒng)電路）、熱釋電紅外傳感器、電控單元ECU、報警器、汽車通風(fēng)系統(tǒng)（主要是鼓風(fēng)機）、電路連接線等組成;其中，熱釋電紅外傳感器是最主要元件電器。

2.3 系統(tǒng)工作原理

通過駕駛座椅下的“壓力傳感器+繼電器”系統(tǒng)來控制該智能監(jiān)控系統(tǒng)電路的通斷（即系統(tǒng)工作與否）。當(dāng)駕駛員離開駕駛座椅后，駕駛座椅所受之壓力達(dá)到壓力傳感器能夠感應(yīng)到的壓力范圍，壓力傳感器將此信號傳給繼電器，繼電器觸點閉合，系統(tǒng)電路接通，即系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。熱釋電紅外傳感器感應(yīng)到封閉汽車上熟睡的兒童并立即將此信息以電信號形式傳送給系統(tǒng)ECU，ECU將由傳感器傳來的此信號進(jìn)行接收、處理，ECU隨即對系統(tǒng)報警器發(fā)出報警控制指令，系統(tǒng)報警器立即報警。通過系統(tǒng)的報警器發(fā)出警報的形式向還未走遠(yuǎn)的駕駛員或父母傳達(dá)封閉汽車內(nèi)還有兒童這一信號信息，以使駕駛員或父母及時返回封閉汽車處查看并將封閉汽車內(nèi)熟睡的小孩帶走，以避免人身安全事故的發(fā)生。同時，ECU對通風(fēng)系統(tǒng)發(fā)出強制通風(fēng)調(diào)節(jié)指令，通風(fēng)系統(tǒng)的鼓風(fēng)機工作，向封閉汽車內(nèi)通入自然風(fēng)，同時，將封閉汽車內(nèi)的悶熱、污濁空氣排出車外，以此來改善封閉汽車內(nèi)悶熱環(huán)境，以便于封閉車內(nèi)熟睡兒童的生命體呼吸。這又為在駕駛員或父母還未返回至封閉汽車處之前，為封閉汽車內(nèi)熟睡兒童的生命安全提供了另一重要保障。

其中，需要對系統(tǒng)的某些模塊進(jìn)行簡單說明。系統(tǒng)中的太陽能電池充電模塊運用到了光電效應(yīng)。光電效應(yīng)的實現(xiàn)得益于太陽能電池板的P、N型晶硅材質(zhì)，在太陽光的照射下，P、N型晶硅材質(zhì)中所含有的粒子會因一系列反應(yīng)而對向運動，最終形成電能提供給人們的日常生活使用。另外，在利用主控模塊進(jìn)行控制汽車通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行強制通風(fēng)時，通風(fēng)系統(tǒng)的鼓風(fēng)機的風(fēng)速是可以調(diào)控的，其中主要是利用光電耦合隔離與場效應(yīng)管的配合工作，通過主控模塊對流過光電耦合隔離和場效應(yīng)管的那部分電路時的電壓進(jìn)行升高或降低來達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)速的目的。系統(tǒng)工作原理流程如下圖所示。

3 總結(jié)

該項目利用太陽能為輔助電源，在整車電源關(guān)閉的情況下，在太陽的照射下，太陽能電池能對系統(tǒng)專用蓄電池進(jìn)行充電，保證系統(tǒng)任何時候都有電能維持系統(tǒng)的工作。只要有太陽的地方，太陽能電池便能隨時給系統(tǒng)供電。該系統(tǒng)的報警信號讓還未走遠(yuǎn)的家長及時收到封閉汽車上的兒童信息并及時返回將兒童帶走。同時，ECU對空調(diào)系統(tǒng)發(fā)出溫度調(diào)節(jié)指令讓空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)封閉汽車內(nèi)的溫度環(huán)境自動調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度至適宜溫度，以改善車內(nèi)的悶熱環(huán)境，從而利于車內(nèi)兒童的生命體呼吸。且系統(tǒng)僅在駕駛員離開駕駛座椅后自動接通電路系統(tǒng)進(jìn)入工作，其他情況下系統(tǒng)電路處于斷開狀態(tài)，省電。汽車人身安全智能感應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了“一系統(tǒng)多功能”的實效功用。

該項目為系統(tǒng)供電的太陽能電池屬于可再生能源，符合綠色環(huán)保理念;系統(tǒng)應(yīng)用的熱釋電紅外傳感器靈敏度高，反應(yīng)迅速，抗干擾性能強，且該傳感器本身不產(chǎn)生有害輻射，安全可靠，器件功耗小，價格低廉。同時，該項目符合國家的產(chǎn)業(yè)政策。

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