梁赞

（重庆旅游职业学院，重庆409000）

随着我国汽车保有量的不断增加，汽车自燃事件也屡见不鲜，通常情况下，汽车自燃事故发生前车辆无明显征兆、无故障排除技术，但是车辆自燃过程迅速，车辆在短时间内可能燃烧成灰，因此汽车自燃一旦发生，控制难度极大，易造成经济损失。为解决上述问题，避免车辆运行过程中的潜在危险，提出基于Arduino 和Labview 的汽车自燃监测预警系统设计的方法[1]。分析了引起汽车自燃的主要原因，常见原因包括汽车电器的短路着火和相关电器的内部故障的线路火灾以及汽车供油系统的漏油和高温引起的油路火灾。

1 汽车自燃监测预警系统设计

1.1 汽车自燃监测预警系统硬件配置

基于Arduino 原理进行系统硬件配置的优化，Arduino 是一个非常方便和灵活的开放源码电子原型平台。利用I/O 接口进行开放源代码传输，系统硬件配置结构主要利用Arduino 电路板进行电路连接，同时利用Arduino IDE 进行系统计算机程序的开发[2]。系统硬件配置芯片是STC89C51，并将数据直接下载到STC89C51 程序中，由单片机完成相应功能，对STC89C51 程序进行反复重写保证系统运行过程中不中断电源。进一步对系统的传感器、信号处理、单片机控制、显示、声光报警等设备进行优化。采用传感器进行特征信号的采集，并对系统单片机进行分析判断，通过LCD 进行显示[3]。在系统运行过程中，若检测出异常(即超出设定值)时，则应使用声光报警进行预警，为保障预警效果，对汽车自燃监测预警系统硬件配置进行优化，具体如图1 所示。

图1 汽车自燃监测预警系统硬件配置

基于上述配置进一步进行优化，利用温度传感器判断发动机内温度是否过高，判断汽车是否自燃。传感器采用DS18B20数字温度传感器，其数据传输由单线数据线完成。并在系统中增加A/D 模块，简化硬件电路，降低成本。

每个传感器都通过硬线管或LIN 总线与控制器通讯。当温度传感器发现机器温度与工作温度不一致时，控制器会记录异常的温度码，并将其值传给车内主机，建立温度场，从而准确确定火情。进一步结合自组网主机和空调自控系统组成的空气质量监测模块。系统入口装置PM2.5 传感器，用来监测空气中的悬浮粒子[4]。采用激光散射法对微粒的粒径和数量进行计算，检测微粒浓度大于0.1μM。利用AQS 传感器实现对汽车数值偏差的检测。在数据偏斜的情况下，空调器控制器记录相关数据，并通过CAN 总线向车载主机传送，对汽车自然情况进行准确监控和预警。在传感器、执行机构发生断路、短路故障时，各系统均可能发生火灾，系统控制器向车联网主机发送故障码记录，在车联网主机怀疑发生火灾时，系统控制器CAN 节点丢失，记录节点丢失，出现预警，实现汽车自然判断决策依据。

1.2 汽车自燃监测预警系统软件优化

使用Labview 图形编辑语言进行系统程序的编写。Labview编辑语言所生成的程序是平台的核心，以框图形式表示。更好的解决监测预警问题。故障码监控车辆启动，系统启动，设置中断，ADC，设置计时器，启动中断，单片机进入低能工作模式，定时器唤醒单片机退出低能工作模式。该系统对数字烟雾信号进行判断，如果超出预设阈值，返回到低功率阶段[5]。超过此限时，判断为有效信号，确认信号重复判断。最后由主机输出声光报警指令，通过喇叭、灯光反馈给乘客有效的报警信息。如果没有火警，或者没有处理失败，手动报警系统会自动关闭，进入报警状态。自燃会产生很多烟，烟感应元件用于探测烟雾，当浓度达到一定限度时，立即报警。

系统采用C 语言编程进行软件运行流程的优化。当温度传感器、烟感传感器和火焰传感器检测到驾驶室内的任何温度、烟雾或火焰都超过了规定的范围时，会发出警报，并启动蜂鸣器，实现对车辆温度变化及烟雾排放情况进行实时检测，并根据检测结果进行报价预测，保证系统运行安全。

1.3 汽车自然检测预警的实现

进一步在汽车内部网络主机上发出上汽车机控异常情况的监测预警制命令，通过BCM 进行自动解锁中控处理，在检测簇车辆高温危险时及时发送报警指示，根据当前车辆运行情况进行有效控制。

在车辆行驶过程中，控制器和传感器执行机构根据策略设置不同参数，当故障码没有着火时，输入各控制器的寄存器，在组合仪表上显示维修提示，并在下一次进入维修站维修时进行检测和处理。进一步利用LM317 控制端变阻器调节输出电压至3.0V，当电压变化至5V 时，可连接系统的最大输出电压。在系统中，由于存在误判的可能，为了控制整个系统的切换，避免预警误差。当系统出现故障时，可以重启系统并关闭错误警告功能。在进行自然监测预警的过程中，系统板载网络主机通过BCM 发送车辆控制指令来控制周围的光线，并将其预警数据转换成颜色代码#FF0000，从而保证在出现系统运行误差的过程中发出不同颜色的LED 灯光预警信号，同时进行预警提示音的设置，利用组合式驱动蜂鸣器发预警警报，在系统的中央控制面板和集成仪表中对汽车自燃信息进行显示。并将汽车自燃报警信息被推送到后台服务器，由后台服务器向移动端发送，基于上述方法进行火情预警模块功能的优化，具体如图2 所示。

图2 火情预警模块功能优化

在确认故障码与火灾事故相关后，控制器通过CAN 总线将故障码信息发送到车载主机。车载网络主机在收到预警码后，比较各个温度传感器所建立的温度场矩阵，蓄电池传感器记录的电压、电流，空气质量传感器数据流和油液监测数据，确定故障反馈点是否有温度异常，是否有电压、电流的异常突变，是否有空气中的异常温度，是否有悬浮粒子的异常高值。当确定有汽车自燃现象发生时，通过火灾信息记录模块记录火情信息，并上传到后台服务器，车辆联网主机运行火灾预警模块，通过相关网络发送火情信息，控制器根据实际火灾情况，发出声光报警，并进行控制处理。

2 实验结果分析

为验证基于Arduino 和Labview 的汽车自燃监测预警系统运行的正确性和有效性，进行了实验检测，为保障实验研究效果，对汽车等结构材料进行可燃性测试，在高温环境下对比汽车自燃不同等级下的检测预警效果并进行记录，分别记录在相同环境下的系统运行灵敏性和监测预警准确性，具体检测结果如图3 所示。

图3 实验检测结果

基于上图检测结果可知，相对于传统方法而言，提出的基于Arduino 和Labview 的汽车自燃监测预警系统在实际应用过程中具有较高的监测预警灵敏性和检测准确性，可以更加快速准确的对车辆行驶过程中的异常情况进行准确监测，保证车辆运行安全。

3 结论

近年来汽车火灾的频繁发生，使得汽车火灾预警问题日益受到重视。当前国内外对智能火灾预警系统的研究还处于起步阶段，针对汽车火灾的特点，对提出的基于Arduino 和Labview的汽车自燃监测预警系统进行设计，对实现综合性、低功耗的智能车辆预警系统具有重要参考意义。