洪鹏翔 袁宝红 丁星星

摘 要：随着科技的发展和人们生活水平的不断提高，交通事故的数量也在急剧增长，疲劳驾驶是造成交通事故的主要原因之一。基于此，文章提出一种智能缓冲减压安全车椅，设计出防疲劳驾驶系统。通过该系统可以有效地缓解驾驶导致的肌肉疲劳，该车椅采用的微控制器是ST公司出的一款基于ARM Cortex-M3的32位单片机—stm32f103c8t6，通过该单片机控制车椅内的电机和对一些传感器采集到的数据进行处理，时刻监测着驾驶者的身体健康特征（心率、血压等）和疲劳程度，可以提醒驾驶者不要疲劳驾驶并且可以在休息时可以为驾驶者按摩，缓解驾驶者的疲劳和压力。

关键词：疲劳驾驶;交通事故;智能减压车椅

1 研究背景

由于超长时间驾驶、夜间驾驶、缺少睡眠等原因，驾驶员在驾驶时会出现疲劳或困倦的状态。所以应尽可能防止因疲劳驾驶造成的交通事故，全力保障人们的生命和财产安全。缓解驾驶人长时间开车所带来的身体疼痛，减少他们疲劳时判断能力下降、反应迟钝和驾驶操作的失误;预防和缓解驾驶人长时间开车造成的“职业病”（肩周炎、颈椎病等）;时刻检测驾驶员的各项人体健康数据，让他们了解自己的身体健康状况，防止重大疾病的突发，以上是本项研究的出发点。

智能缓疲减压安全车椅，主要用于大型长途运输车辆、大型长途客车、出租车等长时间驾驶的车辆。当驾驶人经过长时间的工作后，该安全座椅能够准确提示驾驶人已经疲劳驾驶，应到服务区休息或更换驾驶人，保证驾驶员不会疲劳驾驶车辆。驾驶人员可以通过开关开启安全座椅的按摩功能，缓解他们身体上的不适，减轻他们的工作压力。智能安全车椅通过一系列的传感器，检测驾驶人员的身体健康状况，能够及时发现身体安全隐患。安全座椅将采用一些耐磨材料制成，保证车椅的使用寿命，同时安全车椅价格低廉，让每一位驾驶员都能承受[1]。

2 系统设计

防疲劳驾驶车椅：该部分主要以单片机STM32F103C8T6为控制核心[2]，其工作主频为72 m，比传统的80c51单片机性能要更加强大，内部FLASH为64 kb，SRAM为24 kb，可以保存足够大的代码和数据，通过该微控制器实现防疲劳驾驶的基本控制功能。驾驶系统可分为最小系统、数据采集、系统电源、时钟和语音报警五大部分。防疲劳驾驶控制系统设计如图1所示。

首先，最小系统部分主要包括了STM32F103C8T6和经典复位电路;数据采集部分（采集驾驶人员的心率、血压等一些人体数据）由检测数据传感器、信号放大和A/D转换部分组成，A/D转换部分主要由AD转换芯片实现;同时显示屏将使用1602液晶显示器（能耗低、使用寿命长、体积小）。将检测的人体数据通过1602液晶显示器显示。而驾驶员可以通过1602液晶显示器显示的数据，使用4*4矩阵键盘方便地输入指令和保存测量的数据。该车椅采用了MAX30102心率血氧传感器模块来测量心率。MA30100是一款集成有脉搏血氧仪和心率监测传感器的模块，该器件集成有两个LED、一个光电探测器，经过优化的光学器件和低噪声模拟信号处理器，可检测脉搏血氧及心率信号。在供电方面，MAX30100采用1.8V和3.3V的电源电压。测量血压采用XGZP163血压传感器以准确地测量使用者的血压，其核心部分是一颗利用MENS技术加工的硅压阻式压力敏感芯片。该压力敏感芯片由一个弹性膜及集成在膜上的4个电阻组成，4个压敏电阻形成了患斯通电桥结构。而STM32F103C8T6的时钟模块主要是由RTC（实时时钟）和时钟电路组成。语音报警是通过蜂鸣器发出声音报警。按摩功能由MCU系统控制，车椅的按摩动力将由低速无刷电动机提供。按摩的原理：无刷电机通过减速器将动力传递给曲轴，产生机械滚动力和机械挤压力对驾驶者颈部、肩部、背部和腰部进行按摩。可以通过按钮控制电机的转速以实现对按压力大小有效控制，在座椅中安装一对对称偏心轮，其作用是可以进行前后左右和上下全方位的运动以实现三维立体的按压，有效的缓解长时间驾驶导致的肌肉疲劳。同时还可以通过其他按钮控制按摩的机械震动幅度和车椅按摩的开关。后期还可以将采集到的数据传送到网络中，让交警平台查看这些数据，如果发生意外，便于分析事故发生的原因[3-8]。

3 应用前景

智能缓疲减压安全车椅适用于长途车辆，其利用电机让机械装置产生滚动力和机械力挤压进行按摩，可以缓解驾驶疲劳，疏通经络，促使气血循环，保持机体的阴阳平衡，肌肉放松，关节灵活，精神振奋。能时刻检测驾驶员的各项人体健康数据，让他们了解自己的身体健康状况，防止重大疾病的突发，对保证身体健康有重要作用。

[参考文献]

[1]黎志景.汽车座椅位置检测传感器：中国，211223347U[P].2020-08-11.

[2]大卫·艾伦·舒克.座椅通知设备：中国，CN109109801A[P].2019-01-01.

[3]杨晓光.一种压力弹簧式汽车座椅占位压力传感器：中国，204821443U[P].2015-12-02.

[4]杨晓光.一种压簧式汽车座椅占位压力传感器：中国，204845843U[P].2015-12-09.

[5]张海涛.一种汽车座椅坐垫：中国，203332025U[P].2013-12-11.

[6]張海涛.一种座位占用传感器及其汽车座椅：中国，102910133A[P].2013-02-06.

[7]张海涛.汽车座椅及座位占用传感器：中国，202896499U[P].2013-04-24.

[8]张海涛.一种汽车座椅坐垫：中国，103264675A[P].2013-08-28.

（编辑 姚 鑫）