羅睿南

摘 要：隨著汽車深入到人們生活中，車內滯留兒童引發(fā)的安全問題也愈發(fā)突出。雖然當前已經(jīng)有一些方案試圖解決該問題，但均存在一些不足。本設計與制作在參考已有成果基礎上，研究提出了新的解決方案。新系統(tǒng)由兩套獨立檢測裝置構成，各有側重，分別檢測座椅上靜止狀態(tài)的兒童和不在座椅上活動狀態(tài)的兒童，涵蓋了兒童可能滯留在車內的各種情況，設置了車窗升降系統(tǒng)，能夠實施自救，增加了系統(tǒng)可靠性。同時，也有效避免了部分解決方案中為啟動空調而需先啟動發(fā)動機帶來的其他隱患。我們將新方案制作成演示模型，演示效果明顯。本系統(tǒng)不僅能夠報警和自救，其快速響應的特點更能教育培養(yǎng)司機形成絕不將兒童滯留車內的習慣，消除司機的僥幸心理，從源頭上解決車內滯留兒童問題。

關鍵詞：車內滯留；兒童；報警；自救

中圖分類號：TP277；U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）24-0043-03

隨著經(jīng)濟發(fā)展，我國汽車保有量逐年增高。據(jù)統(tǒng)計，2017年底我國共有2.17億輛汽車，汽車駕駛員3.42億人[1]。龐大的汽車數(shù)量和駕駛人群意味著汽車已經(jīng)深入到千家萬戶的生活，已經(jīng)成為人們常用的代步工具。但是隨之而來的不僅僅是便利，也有各種與之相關的事故，最受關注問題之一就是車內滯留兒童窒息死亡。2016至2017年，我國至少發(fā)生25起兒童被滯留車內的事故，超過20人不幸遇難[2]。防止車內滯留兒童引發(fā)事故成為了備受社會關注的焦點，當前已經(jīng)有相關專利和論文設計了不同的報警系統(tǒng)，主要存在以下問題：

（1）不能有效區(qū)分座椅上是兒童還是貨物。一些設計利用彈簧開關、壓力開關或紅外對射裝置判斷座椅上是否有兒童[2-5]，但是如果座椅上放置的是貨物也會引起系統(tǒng)的誤報警。

（2）檢測系統(tǒng)單一，可靠性低。一些裝置只使用了一套檢測裝置，如果檢測元件出現(xiàn)故障則會造成整個系統(tǒng)失效[6-8]。

（3）系統(tǒng)判斷報警條件時間長，兒童長時間處于惡劣車內環(huán)境，易產(chǎn)生很大的人身安全風險。一些專利利用溫度傳感器、二氧化碳傳感器和一氧化碳傳感器監(jiān)控車內環(huán)境[9，10]，以一氧化碳檢測為例，如果傳感器檢測到一氧化碳已經(jīng)升高然后再發(fā)出警報，考慮司機和路人施救的延遲，這期間兒童在車內會受到一氧化碳的危害。

（4）系統(tǒng)工作需要啟動發(fā)動機，汽車處于可駕駛狀態(tài)，存在兒童誤操作和不法人員搶奪汽車的危險。部分專利利用空調改變車內危險的環(huán)境[7，11]，但是空調啟動的前提是啟動發(fā)動機，如果發(fā)動機啟動，整個汽車處于可駕駛狀態(tài)。兒童具有很強的好奇心，如果兒童試圖駕駛汽車可能引發(fā)嚴重的交通事故；如果不法分子試圖搶奪汽車，在發(fā)動機啟動的情況下，汽車以及車上兒童均面臨危險。

（5）利用聲音傳感器，誤報警概率高。部分專利中使用聲音傳感器作為探測兒童滯留車內的依據(jù)[12，13]，但是如果車外噪聲大或人為惡意發(fā)聲干擾，極易造成誤報警。

（6）未設置系統(tǒng)自救裝置，安全系數(shù)低。有些專利將報警裝置設置在司機處，允許司機將兒童滯留車內，通過給外出的司機發(fā)送警報來提醒司機返回[5]。可是，如果外出的司機自身出現(xiàn)意外，車內兒童將無人解救。有些專利需要兒童主動操作進行報警[14]，對于年齡較小或者是睡眠中的兒童，這種設計沒有報警效果。

針對以上問題，我們設計制作了具備兩套快速檢測裝置、能夠識別座椅上是兒童還是貨物、不易被外界觸發(fā)而誤報警、帶有自救功能的報警安全系統(tǒng)。

1 工作原理

（1）啟動：在模型演示階段設計為車門關閉即啟動報警系統(tǒng)，實際代表的是司機熄火停車的動作。系統(tǒng)啟動后會立即檢測車內兒童情況，并根據(jù)條件立即報警，阻止司機離開，避免司機存在僥幸心理。這一設計是為了防止司機在僥幸心理下臨時離開汽車，但是之后司機發(fā)生意外造成車內兒童無人解救的情況發(fā)生。如果在系統(tǒng)報警后，司機仍然離開，系統(tǒng)的自救裝置能夠保護車內兒童安全。這樣設計的理念最大程度消除司機僥幸心理，教育司機養(yǎng)成車內不留兒童的習慣，如同不闖紅燈一樣，形成司機必須遵守的規(guī)則。

（2）檢測：車內兒童具備兩種可能的狀態(tài)，一是處于在座椅上安靜落座或睡眠的狀態(tài)，二是處于在車內移動的狀態(tài)，我們分別將處于這兩類狀態(tài)中的兒童稱為靜態(tài)兒童和動態(tài)兒童。對于靜態(tài)兒童，其一定會對座椅產(chǎn)生壓力，可以利用壓力作為檢測是否有兒童的標準。但是，有時座椅上也會存放貨物，貨物造成的壓力需要與兒童造成的壓力進行區(qū)分。兒童區(qū)別于貨物的主要特征是穩(wěn)定且高于環(huán)境溫度的體溫。我們同時檢測座椅承載壓力和座椅上方是否有人體發(fā)熱現(xiàn)象就可以區(qū)分兒童還是貨物，使用的裝置是壓力傳感器和人體紅外感應器。對于動態(tài)兒童，其可能并不坐在座椅上，用于檢測靜態(tài)兒童的裝置并不適用于動態(tài)兒童。我們利用微波雷達傳感器探測是否有運動物體存在，如果檢測到運動物體說明車內有兒童。

（3）報警：當兩套檢測方案中任何一套檢測出兒童滯留車內則啟動報警裝置，報警裝置由蜂鳴器演示，但是在未來實用中還包括汽車警示燈等裝置。

（4）自救：在報警的同時，系統(tǒng)啟動自救程序。我們不利用空調改善車內環(huán)境，避免啟動發(fā)動機造成其他隱患。我們設計了車窗升降裝置，當發(fā)現(xiàn)險情后車窗立即下降一定高度（可設置為5cm），實現(xiàn)車內通風，車外和車內語言交流同時避免車窗全開留下不法分子盜取車內物品的隱患。

（5）復位：整套報警裝置只有在車門重新打開后才會停止報警并復位。

5 實際效果

完成組裝并調試系統(tǒng)后，各部件工作正常，能夠達到預期設計效果。

（1）啟動：車門關閉后（代表汽車熄火、鎖車門），報警系統(tǒng)啟動。

（2）檢測：為了分別檢測兩套檢測方案，我們給微波雷達傳感器額外增加了開關，需要檢測壓力傳感器和紅外傳感器工作效果時，關閉微波雷達傳感器開關；需要檢測微波雷達傳感器效果時，開啟開關。只要座椅上沒有人體壓迫壓力傳感器，壓力傳感器檢測方案不會報警則此時單獨檢測微波雷達傳感器工作效果。檢測結果顯示，當用手指壓迫壓力傳感器探頭時，系統(tǒng)報警；當用砝碼或其他物體壓迫壓力傳感器探頭時，系統(tǒng)不報警；當手指（代替兒童）在車內移動時，微波雷達傳感器正常工作，系統(tǒng)報警。值得注意的是，微波雷達報警器的探測范圍為幾米，而車模大小為幾十厘米，故而有時車外物體的運動也會引發(fā)報警，需要進一步在微波雷達探測器上設置遮擋物（金屬、雙面膠）限制探測角度和探測范圍。

（3）報警：當檢測裝置檢測到信號后，系統(tǒng)立即報警。

（4）自救：與報警裝置同時工作的還有車窗升降裝置，步進電機帶動車窗下降設定高度。

（5）復位：當車門打開后，報警停止，系統(tǒng)復位。

6 結語

針對當前已有各種針對車內滯留兒童問題解決方案的不足，設計了一套既能夠檢測靜態(tài)兒童又能夠檢測動態(tài)兒童，同時能夠報警和自救的裝置，并且在本文給出了該裝置的設計和制作細節(jié)。該裝置實際檢驗效果優(yōu)秀，具有實用的前景。該裝置的快速響應機制能夠有效培養(yǎng)司機不將兒童滯留在車內的習慣，從根本上解決車內滯留兒童問題。