王大鑫 李雨杰 楊超 武盛豪 石佳寧

摘 要：為了能夠有效減少因操作不當(dāng)和汽車本身安全隱患而引起的交通事故，提升機(jī)動(dòng)車行駛的安全性；本文設(shè)計(jì)了一種復(fù)合式汽車安全檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)對機(jī)動(dòng)車本身和駕駛者操作規(guī)范兩大方面做了深入研究，通過在車內(nèi)裝入各類傳感器將機(jī)車所處環(huán)境的變化及時(shí)傳入處理器，處理器根據(jù)車的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，做出正確的判斷并發(fā)出相應(yīng)指令，如發(fā)出報(bào)警信號(hào)、切斷汽車動(dòng)力系統(tǒng)等；該系統(tǒng)能夠有效避免因駕駛者醉酒駕駛、疲勞駕駛、操作不當(dāng)而引起的安全隱患。

關(guān)鍵詞：安全檢測系統(tǒng)；多傳感器；安全警示

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.137

0 引言

隨著當(dāng)今經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車已融入現(xiàn)代人的生活，據(jù)公安部交管局統(tǒng)計(jì)，2018年全國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)3.19億輛，在這樣的交通環(huán)境的下，各種交通事故也層出不窮；常見的車輛碰撞事故、駕駛者意識(shí)薄弱致使無自我保護(hù)能力的小孩在汽車內(nèi)因高溫致死和駕駛者違規(guī)操作產(chǎn)生事故等；總而言之就是使用者安全意識(shí)淡薄，不能防患于未然。

目前，我國對于交通安全的防治采取了以下方法是加強(qiáng)交通安全教育、加大安全檢查力度、加強(qiáng)車輛維護(hù)提高汽車安全性能、完善道路安全設(shè)施等，用以預(yù)防事故的發(fā)生；但是，由現(xiàn)階段社會(huì)環(huán)境影響，社會(huì)尚未形成文明交通的良好氛圍，交通法規(guī)還未成為人們自覺遵守的行為準(zhǔn)則和道德習(xí)慣，加上有些駕駛員個(gè)人預(yù)防觀念不強(qiáng)，不能有效避免上述問題，因此，人們開始研究智能控制，各類預(yù)警產(chǎn)品問世，但這些產(chǎn)品功能過于單一且不能整合并存在弊端和漏洞，大大增加生產(chǎn)成本而效果不理想，為此我們設(shè)計(jì)出一種復(fù)合式汽車安全檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)對汽車自身檢測、使用者操作安檢這兩方面做了深入研究，以此來提高汽車的安全指數(shù)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理

該系統(tǒng)從機(jī)動(dòng)車本身和駕駛者操作規(guī)范兩大方面入手，通過對汽車車內(nèi)空氣溫度的檢測和醉酒駕駛檢測[1]、疲勞駕駛檢測和駕駛者操作四方面做了深入研究；并將系統(tǒng)分為三大模塊，由醉酒駕駛檢測模塊、疲勞駕駛檢測與防溜車模塊、溫度和空氣質(zhì)量檢測模塊三大模塊組成；對汽車和駕駛者做出實(shí)時(shí)監(jiān)控，防患于未然。

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

2.1 醉酒駕駛模塊

目前駕駛者醉酒駕駛檢測主要的防控手段是交管部通過外置的酒精儀器測試駕駛者的酒精含量是否超標(biāo)，由于沒有安裝在車內(nèi)，總會(huì)有紕漏，不能完全有效的防止酒后駕車的現(xiàn)象?，F(xiàn)階段設(shè)計(jì)的車載酒精檢測系統(tǒng)邏輯過于簡單，不能準(zhǔn)確測出車內(nèi)是駕駛者醉酒還是乘坐人員醉酒，對此我們對醉酒駕駛模塊加大邏輯運(yùn)算精準(zhǔn)測出車內(nèi)醉酒人員。

此模塊主要有包括5個(gè)MQ-3氣體傳感器和語音播報(bào)模塊；MQ-3氣體傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中酒精氣體濃度的增加而增大，使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號(hào)且MQ-3氣體傳感器對酒精的靈敏度高，可檢測多種濃度酒精氣氛，并可以抵抗汽油、煙霧、水蒸氣的干擾。對此我們將5個(gè)MQ-3氣體傳感器分別放置在車內(nèi)的不同位置標(biāo)號(hào)傳感器1、傳感器2、傳感器3、傳感器4、傳感器5，如圖1所示分布，5個(gè)傳感器分別測出所在位置的濃度，通過測得濃度的大小來比對判斷醉酒人所在位置。

若傳感器3濃度最高，則系統(tǒng)認(rèn)定為駕駛員酒后駕駛，則切斷汽車動(dòng)力系統(tǒng)并發(fā)出警示：“請尊重生命，杜絕酒后駕駛”。

2.2 疲勞駕駛檢測與防溜車模塊

疲勞駕駛[2]是指駕駛員在長時(shí)間連續(xù)駕車后，產(chǎn)生心理機(jī)能和生理機(jī)能的失調(diào)，而在客觀上出現(xiàn)駕駛技能下降的現(xiàn)象；疲勞駕駛會(huì)影響到駕駛員的感覺、知覺、思維、判斷、意志、決定和運(yùn)動(dòng)等諸多方面，是導(dǎo)致交通事故的重要原因之一。

此模塊包括人體稱重傳感器，聲音報(bào)警單元，人體稱重傳感器所在位置如圖6所示，當(dāng)駕駛者坐入駕駛座時(shí)，重力傳感器測量駕駛者體重并記錄，待汽車發(fā)動(dòng)時(shí)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，并為計(jì)時(shí)器設(shè)置預(yù)警時(shí)間間隔，若汽車連續(xù)行駛4小時(shí)時(shí)，語音播報(bào)模塊運(yùn)行提醒“你已疲勞駕駛，請注意安全”，并控制制動(dòng)系統(tǒng)，逐步降低行駛速度。同時(shí)該模塊也具備防溜車事故的功能，當(dāng)駕駛者從駕駛座出去時(shí)，重力傳感器數(shù)值輸入值由大于零到零時(shí)，信號(hào)反饋至中央處理器自動(dòng)輔助剎車，以防溜車發(fā)生危險(xiǎn)。

2.3 溫度和空氣質(zhì)量檢測模塊[3]

此模塊包括數(shù)字溫度傳感器，OLED液晶屏顯示模塊，HC-SR501人體紅外傳感器，語音播報(bào)模塊組成，如圖1所示分布位置。HC-SR501人體紅外傳感器全自動(dòng)感應(yīng)，當(dāng)有人進(jìn)入車內(nèi)其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平。輸出低電平，用于檢測車內(nèi)是否有人，并用數(shù)字溫度傳感器設(shè)置預(yù)警值和上限值，用OLED液晶屏顯示模塊實(shí)時(shí)顯示溫度數(shù)值。

人體稱重傳感器，依據(jù)壓力值判斷駕駛者是否處在駕駛位置，用以判斷汽車是否處于防護(hù)狀態(tài)，當(dāng)溫度超過設(shè)計(jì)預(yù)警值溫度時(shí)，且駕駛者不在駕駛位置，HC-SR501人體紅外傳感器開始檢測，若車內(nèi)有滯留人員時(shí)啟動(dòng)防護(hù)狀態(tài)，語音播報(bào)模塊運(yùn)行提醒“車內(nèi)溫度過高，請避免中暑”，當(dāng)溫度超過設(shè)置溫度上限值時(shí)，信號(hào)反饋至中央處理器自動(dòng)開啟通風(fēng)口，使空氣流通，降低溫度。

3 結(jié)束語

整個(gè)系統(tǒng)采用多個(gè)傳感器，從四個(gè)方面做了針對性的檢測；通過對汽車車內(nèi)空氣溫度的檢測和醉酒駕駛檢測、疲勞駕駛檢測和駕駛者操作四方面做出檢測；并將數(shù)據(jù)傳入中央處理器，系統(tǒng)做出正確的判斷并做出相應(yīng)的處理，可以準(zhǔn)確檢測出安全隱患，通過數(shù)據(jù)反饋進(jìn)行報(bào)警提示，當(dāng)行駛不規(guī)范時(shí)汽車可自動(dòng)切斷制動(dòng)系統(tǒng)；使發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)，從源頭上斷絕危險(xiǎn)駕駛，在實(shí)際應(yīng)用中具有很好的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]李致金，李峰等.車載酒精濃度在線測控系統(tǒng)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2012（09）：114-117.

[2]王增義.疲勞駕駛預(yù)防研究[J].河南科技，2012（05）：20.

[3]李大琳.智能車內(nèi)溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014 （12）：80-81.

2018年國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：201810812003）

作者簡介：王大鑫（1997-），男，山東濟(jì)寧人，本科，研究方向：機(jī)械電子工程。