◎尹彥博 楊佳 閆道斌 王子健

一、引言

傳感器是人類為了獲取自身無法感受到的信息，而采取的檢測(cè)、感知、獲取相關(guān)信息的工具，在科技、工業(yè)、日常生活等各個(gè)領(lǐng)域都起著重要的作用。特別是當(dāng)前，自動(dòng)化程度越高，對(duì)傳感器的依賴程度也就越大。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展和微型計(jì)算機(jī)的普及,傳感器技術(shù)在技術(shù)革命中的地位和作用越來越突出。它不僅包括在電氣和電子技術(shù)領(lǐng)域之內(nèi),而且與物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、金屬材料、機(jī)械等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和部門有關(guān)。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民的生活水平得到了極大的提高，家庭用車已經(jīng)成為習(xí)以為常的事情，然而由于司機(jī)家長的疏忽，導(dǎo)致小孩遺留在車內(nèi)造成事故的悲劇時(shí)有發(fā)生。為了使司機(jī)家長在開車和下車時(shí)沒有后顧之憂，我們?cè)O(shè)計(jì)制作基于傳感器技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)、無線通信技術(shù)的智能安全座椅。通過對(duì)現(xiàn)有兒童安全座椅進(jìn)行升級(jí)改造，提高了兒童乘坐私家車的安全系數(shù)。在整個(gè)系統(tǒng)中，傳感系統(tǒng)是重中之重，各模塊功能的執(zhí)行都需要傳感器采集的各類數(shù)據(jù)為依托。

二、安全座椅系統(tǒng)的功能

本系統(tǒng)為了能夠保障孩子的安全，融合了單片機(jī)控制技術(shù)、傳感器檢測(cè)技術(shù)、無線通信技術(shù)。為了能夠?qū)ζ嚨臓顟B(tài)以及兒童的狀態(tài)進(jìn)行全方位的檢測(cè)，保障車內(nèi)兒童的安全，本系統(tǒng)采用壓力傳感器，振動(dòng)傳感器，二氧化碳濃度傳感器，聲音傳感器、溫度傳感器實(shí)時(shí)采集車輛行駛情況、兒童存在情況、車內(nèi)二氧化碳及溫度情況。當(dāng)檢測(cè)到有小孩坐在安全座椅上，同時(shí)汽車處于停車狀態(tài)超過設(shè)置時(shí)間上限時(shí)，向司機(jī)家長發(fā)出語音提醒。提醒三次后如仍無狀態(tài)變化，則啟動(dòng)二氧化碳傳感器、溫度傳感器以及聲音傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)車內(nèi)環(huán)境狀態(tài)，保證孩子處于舒適的環(huán)境之中等待家長回來。當(dāng)孩子發(fā)生哭鬧或是環(huán)境條件不適合孩子遺留在車內(nèi)（二氧化碳濃度過高、溫度過高或過低），則通過無線通信方式將此情況立即發(fā)送至預(yù)先設(shè)置好的聯(lián)系人手機(jī)中，提醒司機(jī)家長迅速回車，從而為車內(nèi)兒童提供了最有效的安全保障。

三、傳感器技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

1.壓力傳感器。

壓力傳感器的工作原理是依據(jù)某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí),其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反電荷。本設(shè)計(jì)利用壓力傳感器檢測(cè)安全座椅上是否有小孩存在。壓力傳感器檢測(cè)安全座椅上存在超過10斤的重物時(shí)，即判定為車內(nèi)有小孩存在，則立即啟動(dòng)振動(dòng)傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)汽車的運(yùn)行狀態(tài)。

2.振動(dòng)傳感器。

壓電式振動(dòng)傳感器是利用晶體的壓電效應(yīng)來完成振動(dòng)測(cè)量的。通過振動(dòng)傳感器檢測(cè)車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到無振動(dòng)（停車）狀態(tài)超過3分鐘后，自動(dòng)啟動(dòng)語音模塊，對(duì)司機(jī)家長進(jìn)行語音提醒，防止小孩被遺留在車內(nèi)。

3.聲音傳感器。

當(dāng)檢測(cè)安全座椅有小孩存在，同時(shí)車輛處于無震動(dòng)（停車）狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)聲音傳感器。通過聲音傳感器檢測(cè)車內(nèi)聲音強(qiáng)度，當(dāng)孩子出現(xiàn)胡鬧，導(dǎo)致車內(nèi)聲音分貝大于某固定值時(shí)，立即通過無線通信方式將此狀態(tài)信息發(fā)送至聯(lián)系人手機(jī)中，起到向家長發(fā)出警示的作用。

4.溫度傳感器。

溫度傳感器的工作原理是利用金屬在環(huán)境溫度變化后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的延伸,從而將溫度的變化進(jìn)行了相應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換。當(dāng)系統(tǒng)判定有小孩遺留在安全座椅上，同時(shí)處在停車狀態(tài)10分鐘以上，系統(tǒng)啟動(dòng)溫度傳感器。通過檢測(cè)車內(nèi)環(huán)境溫度來保障孩子的安全。當(dāng)車內(nèi)環(huán)境溫度超過或低于設(shè)定界限時(shí)，立即采用無線通信方式向預(yù)置的聯(lián)系人手機(jī)中發(fā)送預(yù)警信號(hào)。

5.二氧化碳濃度傳感器。

它作為一種氣體檢測(cè)儀器，主要用于測(cè)量空氣中二氧化碳的含量。通過程序設(shè)置二氧化碳濃度的上限，二氧化碳傳感器將二氧化碳濃度實(shí)時(shí)傳輸至單片機(jī)。當(dāng)檢測(cè)到安全坐椅上有兒童乘坐時(shí)，通過傳感器采集二氧化碳的含量值超過上限時(shí)，單片機(jī)會(huì)立即發(fā)出控制信號(hào)給執(zhí)行單元，執(zhí)行單元采取響應(yīng)措施（例如，通過無線通信方式向預(yù)先設(shè)置的聯(lián)系人發(fā)送報(bào)警信息），保證車內(nèi)兒童的安全。

四、結(jié)語

綜上所述，此款防小孩遺留汽車內(nèi)智能安全座椅會(huì)成為大多數(shù)家庭的首選座椅，大大提高了兒童安全座椅的購買率，因此經(jīng)濟(jì)效益是十分可觀的。在新時(shí)代背景下，傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，逐漸成為軟件硬件互連實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵性技術(shù)，并通過對(duì)軟件當(dāng)中海量的數(shù)據(jù)參數(shù)信息實(shí)施有效性處理工作，來實(shí)現(xiàn)對(duì)自身優(yōu)勢(shì)及作用的有效性、充分的發(fā)揮。由此可見，傳感器技術(shù)在未來發(fā)展中具有廣泛的使用市場。