李志鵬

江西財經(jīng)大學(xué)，江西 南昌 330013

0 引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，很多家庭將汽車列為“必需品”，周末家人可駕駛汽車到附近的旅游點放松心情。汽車方便著大家的出行，但安全問題越來越受到大家的關(guān)注。2015年5月27日，廣西一輛汽車內(nèi)，一位12歲的孩子被發(fā)現(xiàn)時已經(jīng)死亡，同日，湖南湘潭，一位4歲的男孩被遺留在自駕車?yán)?，發(fā)現(xiàn)時已經(jīng)窒息；2021年9月20日，一位幼兒園兒童被困在車內(nèi)9個小時，被發(fā)現(xiàn)時已經(jīng)死亡；2022年4月23日，悲劇再次發(fā)生，一位3歲女童在車內(nèi)悶死。孩子的行動能力和自救能力沒有發(fā)育完全，在車內(nèi)不能及時自救，最終導(dǎo)致悲劇的發(fā)生，如此多的悲劇，一次次重演，不得不讓人深思，但對于快速發(fā)展的社會，很多人壓力大，生活節(jié)奏快，家長一時大意，直接關(guān)車走人，當(dāng)發(fā)現(xiàn)時后悔莫及。基于上述問題，本人提出了一種基于線性相關(guān)模型的車溫檢測報警算法，能夠檢測車溫，當(dāng)車內(nèi)溫度上升過快，或者溫度過高時，自動打開車窗，及時報警，提醒車主及行人，防止悲劇的發(fā)生。

線性相關(guān)模型在多個領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，如在大數(shù)據(jù)時代，以多樣化的特征分析數(shù)據(jù)[1]，可以較準(zhǔn)確地對統(tǒng)計數(shù)據(jù)做出推斷和預(yù)測[2]；在稅收或環(huán)境方面應(yīng)用線性相關(guān)模型，預(yù)測生態(tài)與污染的相關(guān)性[3]；在網(wǎng)絡(luò)共享領(lǐng)域，通過線性規(guī)劃理論，提高對未知節(jié)點的預(yù)測能力[4]；還可以通過此模型恢復(fù)丟失的像素[5]。本文在線性相關(guān)模型的基礎(chǔ)上設(shè)計車溫報警算法，增加車內(nèi)生物體的安全系數(shù)，減少悲劇的發(fā)生。

1 線性相關(guān)理論

設(shè)散點數(shù)據(jù)為(x1,y1)，(x2,y2)…(xn,yn)，令為x1,x2,x3…xn的平均值，為y1,y2,y3…yn的平均值，為了更好地觀測數(shù)據(jù)是否成線性相關(guān)，將橫縱坐標(biāo)的數(shù)據(jù)均減去相應(yīng)的平均值，形成新的坐標(biāo)：

設(shè)：

則相關(guān)參數(shù)r為[6-7]：

當(dāng)r＞10時，正相關(guān)，即一個變量變大時，另一個變量也相應(yīng)增大；當(dāng)r＜0時，負(fù)相關(guān)，即當(dāng)一個變量變大時，另一個變量相應(yīng)減小，r的絕對值越接近于1，兩個變量之間的關(guān)系越相關(guān)，越接近于0，相關(guān)性越小。

根據(jù)r的大小可以判斷兩者的相關(guān)系數(shù)程度，但是不能具體描述成對數(shù)據(jù)形成的線性回歸方程，求方程需要通過公式（2），計算出相應(yīng)的斜率參數(shù)和截距參數(shù)：

則回歸方程為：

2 算法設(shè)計

（1）首先判斷車是否在行駛中，若是，說明有車主操控，車溫檢測報警算法不做任何操作；若否，則進行第二步操作。

（2）車內(nèi)紅外檢測裝置傳感器檢測車內(nèi)是否有生物體指標(biāo)（孩子或者寵物等），若否，車溫檢測算法不做任何操作；若是，則進行第三步操作。

（3）紅外檢測到有生物體在車內(nèi)，車門車窗已關(guān)閉，啟動車外、車內(nèi)溫度檢測裝置，收集數(shù)據(jù)，并將得到的數(shù)據(jù)分組處理，每過1s收集一次溫度數(shù)據(jù)，十個數(shù)據(jù)作為一組，常溫下是20℃左右，本文將20.0℃、20.5℃、21.0℃、21.5℃、22.0℃、22.5℃、23.0℃、23.5℃、24.0℃、24.5℃，作為車內(nèi)、車外散點數(shù)據(jù)的橫坐標(biāo)，車內(nèi)、車外檢測溫度均作為縱坐標(biāo)。若車內(nèi)檢測溫度超過37℃，直接啟動開窗操作，并使用警報提醒車主。

（4）車外的坐標(biāo)為（20.0，y外0），（20.5，y外1），（21.0，y外2），（21.5，y外3），（22.0，y外4），（22.5，y外5），（23.0，y外6），（23.5，y外7），（24.0，y外8），（24.5，y外6）。車內(nèi)的坐標(biāo)為（20.0，y內(nèi)0），（20.5，y內(nèi)1）（21.0，y內(nèi)2），（21.5，y內(nèi)3），（22.0，y內(nèi)4），（22.5，y內(nèi)5），（23.0，y內(nèi)6），（23.5，y內(nèi)7），（24.0，y內(nèi)8），（24.5，y內(nèi)9），。成對的坐標(biāo)數(shù)據(jù)出來后，則按照公式（1）求相關(guān)參數(shù)r，設(shè)車外相關(guān)系數(shù)為r外，車內(nèi)相關(guān)系數(shù)為r內(nèi)。r差計算公式為：

其中：r差是兩者絕對值差的絕對值。

（5）車溫檢測器每過1s傳輸一次溫度數(shù)據(jù)，十個數(shù)據(jù)成一組，1min形成6組數(shù)據(jù)，對6組數(shù)據(jù)分別求r外，r內(nèi)，并計算r差值，統(tǒng)計六次數(shù)據(jù)，預(yù)警參數(shù)h為：

其中：r差i是第i個r差。上限參數(shù)d公式：

其中：r外i為第i個車外相關(guān)系數(shù)，r內(nèi)i為第i個車內(nèi)相關(guān)系數(shù)。通過公式（2）計算車內(nèi)數(shù)據(jù)對應(yīng)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的斜率參數(shù)，則斜率參數(shù)平均值公式：

其中：yi為第i個車內(nèi)溫度檢測值。

（6）判斷h和d的大小，如果h＞d，預(yù)警參數(shù)超過上限參數(shù)，進行判斷正負(fù)相關(guān)性，若，負(fù)相關(guān)，表示溫度過低；不啟動開窗操作，回到第（3）步，若，正相關(guān)，表示溫度過高，若大于30℃，則開窗報警處理，提醒車主；若不大于30℃，則回到第（3）步；如果h＜d，回到第（3）步。

通過上述的6個步驟，即可計算出車外、車內(nèi)溫度的變化，并做出相應(yīng)的處理操作。整個數(shù)據(jù)處理流程圖如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)處理流程圖

3 算法結(jié)果

以南方某城市8月份中午12點，汽車在日照充足的情況下為例，車門關(guān)閉并上鎖，紅外檢測裝置檢測到車內(nèi)有生物體指標(biāo)時，啟動報警檢測裝置。1min內(nèi)檢測到車外溫度為：32.1，32.2，32.4，32.3，32.5，32.7，32.8，32.9，33.0，33.1，33.2，33.4，33.3，33.5，33.4，33.3，33.6，33.4，33.5，33.7，33.8，33.9，33.7，33.8，33.6，33.4，33.5，33.6，33.7，33.6，33.8，33.9，34.0，33.8，33.9，33.7，33.6，33.7，33.8，33.9，33.8，33.7，33.6，33.7，33.6，33.7，33.8，33.7，33.8，33.6，33.7，33.8，33.9，34.0，33.8，33.9，33.7，33.6，33.8，33.9。車內(nèi)檢測到的溫度為：24.1，24.2，24.3，24.5.24.7，24.8，24.9，25.1，25.3，25.5，25.6，25.7，25.9，26.2，26.4，26.5，26.8，27.0，27.2，27.4，27.6，28.0，28.3，28.5，28.6，28.9，29.2，29.5，29.7，30.1，30.5，30.9，31，3，31.7，32.0，32.3，32.5，32.6，32.8，33.0，33.2，33.4，33.5,33.8,33.9,34.1,34.4,34.2,34.6,34.8,35.0,35.1,35.3,35.4,35.6,35.8,35.9,36.2,36.7,36.8。形成六組車外坐標(biāo)、相關(guān)系數(shù)r外及回歸方程斜率參數(shù)（表1）。

表1 車外溫度坐標(biāo)、相關(guān)系數(shù)及斜率參數(shù)

形成六組車內(nèi)坐標(biāo)、相關(guān)系數(shù)r內(nèi)及回歸方程斜率參數(shù)（表2）。

表2 車內(nèi)溫度坐標(biāo)、相關(guān)系數(shù)及斜率參數(shù)

形成r外，r內(nèi)，r差，h，d（是車內(nèi)各組斜率參數(shù)的平均值），（表3）。

表3 r外，r內(nèi)，r差，h，d，

通過表格不難發(fā)現(xiàn)，在1min內(nèi)，參數(shù)h＞d，報警裝置啟動，提醒車主，同時大于零，正相關(guān)，表示溫度升高，是30.26℃，大于30℃，開窗處理。開窗后可防止車內(nèi)溫度過快升高。

4 算法討論

此算法主要是針對汽車內(nèi)升溫或降溫過快設(shè)計的，通過車外和車內(nèi)溫度的對比，當(dāng)車外溫度變化不大，車內(nèi)溫度變化過大時，此算法的優(yōu)越性凸顯，可以在短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)危險情況，若h＞d，且溫度上升時，打開車窗，報警提示，提醒車主；若h＞d，且溫度下降時，提醒車主，但不能打開車窗。此算法的優(yōu)點為快速發(fā)現(xiàn)車內(nèi)溫度變化情況，并及時做出響應(yīng)。但此算法的缺點為當(dāng)車外溫度變化過大，車內(nèi)溫度變化不大時，按此算法也得出h＞d，給出的指令也是開窗，因此算法還可以繼續(xù)優(yōu)化。但車外溫度短時間內(nèi)變化大的情況較少，此算法可以較好地處理通常情況下車內(nèi)溫度升高過快的情況。

5 結(jié)語

通過線性相關(guān)理論，設(shè)計的算法可以檢測到車外、車內(nèi)溫度的變化，升溫過快或車內(nèi)溫度超過37℃，落下車窗并及時報警，防止生物體因溫度過高驚恐、窒息、死亡等，有效防止悲劇的發(fā)生。