杨炜程，杨浩

（成都纺织高等专科学校，四川 成都 611731 ）

引言

随着汽车行业的迅猛发展和人民物质生活水平的提高，汽车逐渐走进普通家庭，成为人们日常生活中不可或缺的重要工具，儿童乘车的机会也在随之增多，一些家长由于安全意识欠缺或是怀有侥幸心理，将幼儿单独留在密闭的车内。现代汽车对车内静音和隐私效果的要求较高，汽车的密闭性也越来越好，但汽车内部空间狭小，车内气体不易流通，外界的新鲜空气很难进入车内，特别是在炎热夏天的室外，车内环境恶化会更加严重，由于幼儿不具备开窗通气，电话报警灯能力，由此导致的幼儿窒息伤亡事件屡有发生。

目前已有一些车内环境检测报警装置[1]-[4]，但这些报警装置大多数没有考虑汽车是否处于静止状态，或考虑到这个问题，却只使用单纯是利用加速度传感器判断汽车是否静止。若汽车处于怠速状态，也会被加速度传感器判断为静止，实际上，在这种情况下，驾驶员一般都在车内，检测车内环境并报警救援车内幼儿是没有意义的。因此有必要设计一种识别报警系统，能车内是否有幼儿被遗留，且在环境不断恶化的情况下，分级报警救援。

1 总体设计

该系统具有车内人员识别功能和报警救援功能。系统是以单片机为控制核心，分别通过电压传感器判断汽车状态，二氧化碳传感器、振动传感器进行车内人员识别，温度传感器进行采集车内环境信号，根据环境恶化程度选择报警级别，并利用GSM模块进行报警。系统总体设计框图如图1所示。

图1 系统总体设计框图

2 系统硬件设计

整个系统由单片机、车辆启停探测器、活动迹象探测器和探测结果处理器，其中，单片机作为控制器，进行信号分析和处理；车辆启停探测器用于对车辆在行驶状态与停止状态之间转换时发生的运行状态变化进行探测；活动迹象探测器用于在车辆处于停止状态时对车内乘客活动所产生的环境变化进行探测；探测结果处理器用于根据从所述活动迹象探测器获得的探测信号做出是否有人员遗留的判断，并采取应对措施。

2.1 单片机模块

采用STC89C52作为系统控制器，期体积小，功耗低，存储容量大，硬件比较容易实现。

2.2 车辆启停探测器

车辆启停探测器主要由电压传感器模块组成。电压传感器与车载点烟器相连，探测车辆在行驶状态与停止状态之间转换时发生在车载点烟器电路上的电信号变化，从而做出汽车是否处于启动状态的判断。汽车熄火后，车载点烟器断由蓄电池供电，对于一般轿车而言，汽车蓄电池的标准电压值为12V，发动机运转过程中，车载点烟器的电压一般在13V以上，发动机停止运转时，车载点烟器的电压一般低于12.5V，因此只要车载点烟器的电压低于某一阈值（一般设置为低于 12.5V）即表明发电机已经停止运转，即发动机停止运行，此时向控制器传输信号。

2.3 活动迹象探测器

活动迹象探测器主要由二氧化碳检测模块、温度检测模块和振动检测模块组成。一般情况下，人体呼出气体中部分气体的含量和空气中部分气体的含量如下表示[5]。

表1 空气及人体呼气中各气体含量（含量均指各组分的体积分数）

由1表可知，人体呼出的气体中，氧气的含量只降低了4%，但二氧化碳的含量却增加了一百倍左右，水蒸气含量更是增加了两百倍左右。虽然水蒸气改变量也很大，但若车内情况潮湿，则会对结果产生很大的负面影响，因此，可将二氧化碳浓度变化量作为空气指标，通过检测车内二氧化碳浓度改变量来判断是否有人，若车内的二氧化碳浓度增高超过一定的值，控制器就会做出有人遗留车内的判断，同时通过振动传感器，检测车内座位上是否有振动信号产生，把振动检测作为辅助判断依据。

探测器还要监测车内环境的变化。夏天车内温度对人体的影响是最大的，冬天或夜晚温度对人体的影响就相对减弱，虽然氧气含量对人的影响增大，但车内的空间只是相对封闭的，人能够在车内依然能待上很长一段时间都不会有什么危险。且在这段时间能，系统便早就发出了警报信号。湿度虽然有一定的影响，但相对两者来说，便显得更不那么重要了。因此我们把温度作为评价车内环境的指标。利用温度传感器，可以判断车内环境的恶化程度。当外界气温达到35℃时，阳光照射15分钟后，封闭车厢里的温度就会升至65℃，在这样的环境下待上半小时就能致命；而在阳光直射下，密闭车厢内的温度1小时内约上升20℃，因此即便车内最初温度是最舒适的26℃，一小时后也会超过40℃。同时温度升高，更加容易导致人体的窒息[6]。

2.4 探测结果处理器

图3 系统硬件设计图

探测结果处理器包括电话模块和自动救援模块。电话模块利用 GSM 模块接收到控制器的求救指令后，向储存单元中读取车主电话，进行报警。当车内温度达到临界状态时触发第一级短信提示，系统每隔一段时间向车主发送一次，提示车内环境参数值。若车内环境一直处于持续恶化状态，但尚未达到恶化极限，在发送短信一段时间后触发第二级电话报警提示。救援模块控制车窗的升降，当环境达到极限值时车内乘客将会有生命危险，单片机控制车窗上的步进电机降下车窗，进行通风换气，使车内环境改善。同时以便于路人发现险情，并实施救援。

3 系统软件设计

图3 系统设计流程图

当车门汽车处于未发动状态的时候，系统随即上电进行初始化设置二氧化碳传感器测定当前环境二氧化碳含量通过AD转换传给单片机并初值设为a，开始延时，同时振动传感器作为中断程序也开始启动。当振动传感器检测到振动信号，并产生中断的时候，单片机便通过AT指令向GSM模块发送短信指令。二氧化碳传感器每隔两分钟便测量一次信号设为b，将a值与b的值进行比较：若ab，或a=b，则系统会继续循环下去，直到系统电源被切断。

4 结语

该系统电路结构简单，可维护性好，以STC89C52芯片为核心控制，通过车辆启停探测器、活动迹象探测器和探测结果处理器能有效的防止幼儿被遗留在车内造成的伤亡，具有广阔的市场空间与发展前景。传感器的灵敏度以及安装位置对测试结果有一定的影响，后期研究可以继续改善系统的灵敏度，将元件集成，作为汽车附属设备安装在车内。

参考文献

[1] 毛亮.胡健.杨庆繁.基于 MCS_51单片机的车内防窒息报警智能控制系统[J].信息系统工程,2016.10∶25.

[2] 宋玉峰.宋金城.婴幼儿遗忘轿车内自动警报系统的研究与探讨[J].软件, 2016,37,(12)∶48-50.

[3] 王诚祺,陈望,鹿蒙,陈常豪,陈睿等.一种防幼儿窒息的汽车报警系统[P].中国专利∶CN205103990U,2016-03-23.

[4] 陈敏行.一种保护车内人员的检测报警装置[P].中国专利∶ CN205 871865U, 2017-01-11.

[5] 刘岩“吸人的空气和呼出的气体中水蒸气含量比较”的实验改进[J].中学化学教学参考,2007(10)∶38-38

[6] 张小明,探究基于单片机的温度控制系统[J].电子制作,2015,01∶271-272.