一种基于无线物联网的客车运行监测与破窗逃生系统的制作方法

本发明属于客车运行信息监测与安全救生技术领域，特别涉及一种基于无线物联网的客车运行监测与破窗逃生系统。

背景技术：

近年来随着道路及交通基础设施的发展进步，人们乘坐大型客运车辆出行需求日益增多。客运车辆具有空间封闭、内部成员集中、安全防范措施简单等特点，一旦发生车辆自燃、侧翻、落水等重大事故，由于客车乘员被困在车辆中无法快速撤离逃生，会造成驾乘人员群死群伤的重大安全事故。

因此出行安全已越来越成为客车运营企业和驾乘人员关心的问题，当车内出现突发事件，如何从相对封闭状态下的车辆内部应急快速逃生显得尤为重要，另一方面客车运营企业如果能联网在线获取客车运行实时信息，采取主动的预防和控制措施，并在事故发生时及时报警和采取必要的抢救措施，就有可能保护驾乘人员的生命和财产安全。

当今GPRS无线网络服务技术的成熟度较高、覆盖面较广，可以在车载监测与破窗逃生执行终端和服务器之间建立一座无线数据通信的链接渠道。选择基于GPRS网络的数据传输方式作为无线数据传输终端设计的解决方案，实现客运车辆运行信息的远程无线数据传输。利用单片机作为车载监测控制核心，利用物联网技术采集客运车辆运行信息，利用串口与GPRS模块连接起来发送数据给信息中心，并控制破窗逃生系统，在客运车辆发生事故时，及时开辟多个逃生通道，确保客车驾乘人员的安全。

技术实现要素：

针对现有公知技术中存在的问题，本发明目的是提供一种安全可靠、通过GPRS网络的数据传输监测客运车辆的运行信息，采取信息报警和主动安全措施，确保客车发生事故时驾乘人员安全逃生的基于无线物联网的客车运行监测与破窗逃生系统。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种基于无线物联网的客车运行监测与破窗逃生系统，所述该系统包括运行监测单元、破窗逃生单元和中央控制单元，所述运行监测单元与破窗逃生单元通过电线线路和中央控制单元接口连接；

所述运行监测单元，用于全面监测客运车辆的运行中的状态信息，并由中央控制单元对数据处理后，通过GPRS通信模块，经无线通信网络，上传给信息中心进行存储和判别，包括：对所述客车方位路线和行驶速度进行监测的GPS传感器；对所述客车运行时是车厢内部是否进水进行监测的湿度传感器；对所述客车运行中车厢内部温度状态进行监测的温度传感器；对所述客车行驶过程中是否发生倾覆翻车进行监测的水平传感器；对所述客车运行中车厢内部烟雾状态进行监测的烟雾传感器；对所述客车运行中车辆是否发生剧烈碰撞的振动传感器；对所述中央控制单元处理后的数据进行无线传输的GPRS通信模块，对所述GPRS通信模块上传的信息进行存储和判别的信息中心；所述信息中心采用一台接入Internet的具有固定IP地址的PC机，根据运行监测单元中传感器检测到的数据，判断车辆当前的是否处于长时间疲劳驾驶以及超速等危险状态，或是火灾、落水和翻车等事故状态，采取相应的及时预警措施或是报警救援措施；

所述中央控制单元包括显示模块、STC89C52微处理器和算法控制与驱动电路。所述显示模块用于在客车车厢内部显示车辆运行状态信息，提供给司机进行参考以及乘客对车辆信息进行监督，所述STC89C52微处理器通过I/O接口与运行监测单元中的传感器连接，通过串口与GPRS通信模块连接，用于对传感器监测的数据进行处理，通过串口对GPRS通信模块发送指令，完成对数据的无线传输；所述算法控制与驱动电路，用于存储运行监测和破窗执行程序，以及为破窗逃生单元提供硬件电路；

所述破窗逃生单元包括电动破窗装置，用于在客运车辆发生事故时，系统自动判定击破预定车窗玻璃，司机启动总开关击破预定车窗玻璃以及乘客手动开关击破单个车窗玻璃三种方式，及时在车窗上开辟多个逃生通道，确保客车驾乘人员的安全快速逃离事故车厢，减少驾乘人员伤亡和财产损失；

所述基于无线物联网的客车运行监测与破窗逃生系统利用温度、烟雾、振动、方向传感器监测车辆运行状况，利用GPS传感器模块监测车辆行驶路线和即时速度数据记录与传输，将采集到的车辆实时运行信息上传到总控信息中心，紧急情况下自动报警、客车运行数据至本地存储，根据传感器检测到数据与客车事故阀值数据比较，自动启动破窗逃生装置，乘客或驾驶员启动电动破窗装置，实现驾乘人员快速逃离车厢。

本发明还可以采用如下技术措施：

所述信息中心和中心节点设备的各种方向和类型数据传送都要经过GPRS通信模块。在传送的各个阶段都是完全不同的介质，因而协议也各不相同，涉及到不同协议之间的转换，在无线通信的设计中，常常需要将数据封装成不同的格式，以适用相应的协议传输；

为了实现所述客车运行监测与破窗逃生系统准确有效监测车辆运行状况，所述GPS传感器可在客车车厢布设1个，所述温度传感器、湿度传感器、振动传感器、水平传感器和烟雾传感器需要在客车车厢前部和后部各布设1个，同一种传感器在客车车厢多方位探测，从而有效地提高检测灵敏度，降低误报率，准确对客车运行信息进行监控。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于上述客车运行监测与破窗逃生系统的自动破窗逃生方法，所述自动破窗流程包括以下步骤：

步骤A1：客车启动，客车运行监测与破窗逃生系统上电；

步骤A2：客车运行监测与破窗逃生系统自检；

步骤A3：判断客车运行监测与破窗逃生系统自检是否正常，如果系统正常，直接进入步骤A5；如果系统自检不正常，则进入步骤A4，故障报警灯亮，表示系统不正常；系统经过调试正常后，再进入步骤A5；

步骤A4：对系统正常进行提示，不正常时故障灯亮，正常时灯不亮；

步骤A5：系统的运行监测单元，接收传感器信号，对客车运行信息数据进行监测提取；

步骤A6：系统的中央处理单元，对步骤A5中提取的客车运行信息数据进行分析处理；

步骤A7：根据步骤A6中对各传感器分析处理的数据，与客车运行中各传感器的事故判定阀值进行比较，判断是否启动破窗逃生单元；如果各传感器分析处理的数据小于事故判定阀值，则进入步骤A5，继续对客车运行信息数据进行监测提取；如果各传感器分析处理的数据大于事故判定阀值，则进入步骤A8，启动破窗逃生单元；

步骤A8：系统的破窗逃生单元启动，车窗玻璃破碎，系统语音提示驾乘人员快速逃离事故车辆；

步骤A9：通过GPRS无线通信模块，将步骤A6中分析处理后的客车运行信息数据，传输给步骤A10中的信息中心；

步骤A10：信息中心接收客车运行信息数据，并进行存储和分析，并根据分析结果，对客车运行采取主动干预措施和事故报警措施。

与现有技术相比，本发明的客车运行监测与破窗逃生系统具有的优点和积极效果是：

(1)本发明旨在利用无线传输物联网系统、传感器、微处理器和破窗逃生单元，就能实时的、全天候地实现客车车辆运行的安全数据实时监测和远程无线传输，以及在危险紧急状况下的实现报警、主动干预和破窗逃生；

(2)本发明采用自动结合手动的控制形式，当客运车辆汽车处于载客运行状态，就可以对客车运行信息进行监控，可以实现系统自动、司机电动、乘客手动三种破窗方式，提高驾乘人员逃生的成功率；

(3)由于本发明系统采用标准的模块，所以本发明系统具有很大改进与拓展空间，可以在公交车辆、高速客车、江海轮渡上使用，进一步采用主动的防护措施，如自动消防、主动限速等措施，并与现有手机APP结合，进一步保障驾乘人员的安全。

附图说明

图1是根据本发明的基于无线物联网的客车运行监测与破窗逃生系统结构框图；

图中：1、运行监测单元；1-1、GPS传感器；1-2、湿度传感器；1-3、温度传感器；1-4、水平传感器；1-5、烟雾传感器；1-6、振动传感器；1-7、GPRS通信模块；1-8、信息中心；2、中央处理单元；2-1、显示模块；2-2、STC89C52微处理器；2-3、算法控制与驱动电路；3、破窗逃生单元；3-1、电动破窗装置；

图2是图1所示破窗逃生单元自动控制的功能流程图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1和图2，一种基于无线物联网的客车运行监测与破窗逃生系统，所述该系统包括运行监测单元1、中央控制单元2和破窗逃生单元3，所述运行监测单元1与破窗逃生单元3通过电线线路和中央控制单元2接口连接；

所述运行监测单元1，用于全面监测客运车辆的运行中的状态信息，并由中央控制单元2对数据处理后，通过GPRS通信模块1-7，经无线通信网络，上传给信息中心1-8进行存储和判别，包括：对所述客车方位路线和行驶速度进行监测的GPS传感器1-1；对所述客车运行时是车厢内部是否进水进行监测的湿度传感器1-2；对所述客车运行中车厢内部温度状态进行监测的温度传感器1-3；对所述客车行驶过程中是否发生倾覆翻车进行监测的水平传感器1-4；对所述客车运行中车厢内部烟雾状态进行监测的烟雾传感器1-5；对所述客车运行中车辆是否发生剧烈碰撞的振动传感器1-6；对所述中央控制单元2处理后的数据进行无线传输的GPRS通信模块1-7，对所述GPRS通信模块1-1上传的信息进行存储和判别的信息中心1-8；所述信息中心1-8采用一台接入Internet的具有固定IP地址的PC机，根据运行监测单元1中传感器检测到的数据，判断车辆当前的是否处于长时间疲劳驾驶以及超速等危险状态，或是火灾、落水和翻车等事故状态，采取相应的及时预警措施或是报警及救援措施；

所述中央控制单元包括显示模块2-1、STC89C52微处理器2-2和算法控制与驱动电路2-3。所述显示模块2-1用于在客车车厢内部显示车辆运行状态信息，提供给司机进行参考以及乘客对车辆信息进行监督，所述STC89C52微处理器2-2通过I/O接口与运行监测单元1中的传感器连接，通过串口与GPRS通信模块1-7连接，用于对传感器监测的数据进行处理，通过串口对GPRS通信模块1-7发送指令，完成对数据的无线传输；所述算法控制与驱动电路2-3，用于存储运行监测和破窗执行程序，以及为破窗逃生单元3提供硬件电路；

所述破窗逃生单元3包括电动破窗装置3-1，用于在客运车辆发生事故时，系统自动判定击破预定车窗玻璃，司机启动总开关击破预定车窗玻璃以及乘客手动开关击破单个车窗玻璃三种方式，及时在车窗上开辟多个逃生通道，确保客车驾乘人员的安全快速逃离事故车厢，减少驾乘人员伤亡和财产损失。