防止高速路连环撞车的智能预警系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种防止高速路连环撞车的智能预警系统，包括车载终端和服务器两部分；其中，服务器对数据进行存储、运算和分析；车载终端由电源管理、嵌入式处理器、卫星定位、移动通信、ZigBee无线通信、疲劳驾驶检测、生命体征检测、刹车检测、加速度检测、胎压检测、油箱温度检测、危险品运输提醒、液晶显示和语音提示模块组成，通过自动组建ZigBee无线网络与附近车辆通信，通过移动通信网络与服务器连接。本实用新型提供基于物联网的高速路疲劳驾驶预警、驾驶员突发疾病预警、急刹车预警、刹车失灵预警、胎压异常预警、油箱温度过高预警和危险品运输一键提醒等功能，提醒驾驶员在安全距离预先采取相关措施避免与存在安全隐患的车辆发生碰撞，有效防止高速路连环撞车事件的发生。
【专利说明】防止高速路连环撞车的智能预警系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于交通安全领域，具体涉及一种基于车联网的防止高速路连环撞车的智能预警系统。
【背景技术】
[0002]随着我国汽车数量的快速增长和高速公路建设的快速发展，到2013年底，我国高速公路通车总里程达到10.4万公里，已超过美国跃居世界第一，但与此同时，由各种问题引发的高速路连环撞车等交通事故时常见诸新闻报道，由于车速较快，冲击力强，一旦发生交通事故，后果极为惨重，尤其是小客车与大货车发生追尾时，极易引发大量人员伤亡的恶性交通事故，这种交通事故的危害性和造成的经济损失通常是普通公路上同类交通事故的几倍乃至十几倍，为国家和人民群众带来巨大的生命和财产损失，让人痛心。
[0003]据调查，追尾碰撞是高速公路各类交通事故中最多的一类，约占总数的48%，部分省市甚至高达60%。因此，如何根据高速公路全封闭、车速快、路况较好的实际特点，和容易引起连环撞车事故的实际原因设计一个系统，如何为驾驶员提供“更宽广”、“更长远”的视野，如何在事故发生前发出有效预警，从而避免高速公路连环撞车事故的发生，成为我们需要解决的主要问题。
[0004]近年来公开了一些汽车防碰撞的模块或系统，例如在专利号为ZL200820177711.6的中国发明专利中公开了一种基于无线传感器和CAN总线的汽车胎压监测系统，提出解决了汽车车胎爆裂或漏气可能导致的侧翻从而引起的事故，但是考虑的因素比较单一，满足不了高速路防连环碰撞的预警系统要求；在专利号为ZL201010620675.8的中国发明专利中，公开了一种基于人况识别的智能交通安全系统，通过安装在汽车上的电子设备来识别驾驶员的疲劳状态、受胁迫状态、饮酒状态和是否为合法驾驶员的人况信息，从而保证交通安全，但是对于高速公路行车安全来说，驾驶员疲劳驾驶、驾驶中突发急性病症、连续长时间驾驶得不到休息、刹车失灵、急刹车、驾驶员酒后驾驶、车胎爆裂或者漏气、油箱温度过高引起自燃或爆炸、化学品或者易燃易爆危险品等因素，都是高速公路上容易引起连环撞车事故的主要原因，若可以为车辆之间解决数据交流的问题，为驾驶员提供预警信息，使其提前得知其他车辆出现的安全隐患，在安全距离采取适当措施就可以避免连环撞车事故，本实用新型的设计正基于此。
【发明内容】
[0005]本实用新型结合高速路行车的特点和连环撞车事故的主要原因，提供一种防止高速路连环撞车的智能预警系统，为高速公路上的驾驶员提供周围其他车辆的安全隐患预警，提前采取措施避免碰撞。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供的预警系统由车载终端和服务器两部分组成。所述的服务器负责对车载终端收集到的交通信息数据流的存储、运算、统计和分析工作。
[0007]车载终端由电源管理模块、嵌入式处理器、卫星定位模块、移动通信模块、ZigBee无线通信模块、疲劳驾驶检测模块、生命体征检测模块、加速度检测模块、胎压检测模块、油箱温度检测模块、危险品运输一键提醒模块、液晶显示模块和语音提示模块组成，装有车载终端的汽车之间通过ZigBee无线通信模块进行连接，无线网络通信范围为O?500m，工作频段为2.4GHz ;汽车通过ZigBee网络将自身位置、速度、加速度、驾驶员疲劳信息、汽车连续运行时间、驾驶员生命体征数据、刹车是否失效、胎压、油箱温度、是否运输化学品或易燃易爆危险品等数据发送给网络内的其他车辆，同时通过移动通信网络将数据上传服务器；其它车辆接收数据后，对数据进行判断和处理，若某项异常，通过液晶显示屏和语音提示模块发布相应的预警标识和语音提醒。
[0008]服务器根据网络地址将某网络内车辆上传的数据通过移动通信网络发送给该网络内其它所有车辆，在ZigBee网络连接失败时，确保汽车接收数据不受影响，准确发出预警信息。
[0009]所述的疲劳驾驶检测模块通过检测驾驶员面部表情和汽车连续运行的时间来判断驾驶员是否疲劳；汽车启动之后，计时器开始计时，如果汽车停止运行，且停车时间超过20分钟则本次计时结束，下一次计时从O开始，否则，计时器将一直累加；如果计时器连续计时时间超过4个小时，通过ZigBee网络和移动通信网络将数据发送给其他车辆，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提醒。
[0010]所述的生命体征检测模块与嵌入式处理器连接，检测端口包括但不限于血压检测端口和脉搏检测端口，对生命体征数据进行实时采集，嵌入式处理器对检测数据进行判断，若驾驶员在驾驶途中突发疾病，生命体征检测模块可以及时获取信息，立刻通过ZigBee网络和移动通信网络将数据发送给其他车辆，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提醒。
[0011]所述的加速度检测模块与嵌入式处理器连接，由加速度传感器构成测量电路，若某车紧急刹车，其加速度数据经过处理后通过ZigBee无线网络和移动通信网络发送给其他车辆，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提醒。
[0012]所述的刹车检测模块与嵌入式处理器连接，刹车作为开关控制检测电路的断开和闭合；如果处理器判断刹车被踩下而车速没有减小，即认为此车刹车失灵，通过ZigBee网络和移动通信网络将数据发送给其他车辆，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提醒。
[0013]所述的胎压检测模块由压力传感器、测量电路和移动通信模块组成，压力数据通过移动通信网络发送给车载终端进行处理，再通过ZigBee网络和移动通信网络发送给网络内的其他车辆；当胎压连续降低或者胎压低于正常值，或者胎压过高时，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提示。
[0014]所述的油箱温度检测模块与嵌入式处理器连接，由温度传感器测量电路和信号调理电路组成，嵌入式处理器对温度数据进行处理，通过ZigBee网络和移动通信网络发送给其他车辆；当油箱温度高于设定值，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提示。
[0015]所述的危险品运输一键提醒模块与嵌入式处理器连接，由按键控制，如果某车运输化学品或者易燃易爆危险品，则行车前将该按键按下，系统通过ZigBee网络和移动通信网络把信息发送给其他车辆，液晶显示屏上发布预警标识，发出语音提示；所述的危险品包括但不限于化学品、易燃易爆品。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的系统原理示意图。
[0017]图2是车载终端各模块的连接关系图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0019]参照图1，本实用新型是一种防止高速路连环撞车的智能预警系统，由车载终端和服务器两部分组成，服务器负责对车载终端收集到的交通信息数据流进行存储、运算、统计、分析和预测工作，通过移动通信网络与车载终端建立连接；装有车载终端的汽车之间通过ZigBee无线通信模块进行连接，无线网络通信范围为O?500m，工作频段为2.4GHz ;汽车通过ZigBee网络将自身位置、速度、加速度、驾驶员疲劳信息、汽车连续运行时间、驾驶员生命体征数据、刹车是否失效、胎压、油箱温度、是否运输危险品等数据发送给网络内的其他车辆，同时通过移动通信网络将数据上传服务器；其它车辆通过ZigBee无线网络和移动通信网络接收数据后，对数据进行判断和处理，若某项异常，通过液晶显示屏和语音提示模块发布相应的预警标识和语音提醒；服务器根据网络地址将某网络内车辆上传的数据通过移动通信网络发送给该网络内其它所有车辆，在ZigBee网络连接失败时，确保汽车接收数据不受影响，准确发出预警信息。
[0020]参照图2，车载终端由电源管理模块、嵌入式处理器、卫星定位模块、移动通信模块、ZigBee无线通信模块、疲劳驾驶检测模块、生命体征检测模块、加速度检测模块、胎压检测模块、油箱温度检测模块、危险品运输一键提醒模块、液晶显示模块和语音提示模块组成；其连接关系为:嵌入式处理器是各检测模块和通信模块的控制中心，与各个模块相连接；电源管理模块为整个系统供电，与其他所有模块连接。
[0021]电源管理模块包括主电源、备用电源和电源切换电路，主电源由汽车蓄电池和发电机提供，备用电源由另外一块封装在车载终端装置内部的蓄电池提供，电源切换电路用于在主电源正常供电时屏蔽备用电源，使其不产生功耗，在主电源电压降低或者主电源断路时迅速启动备用电源；备用电源工作时，系统将液晶显示模块和语音提示模块关闭，仅保留其他检测和通信相关模块正常工作。
[0022]系统定位功能采用卫星定位模块，与嵌入式系统连接。
[0023]所述的疲劳驾驶检测模块通过检测驾驶员面部表情和汽车连续运行的时间来判断驾驶员是否疲劳；汽车启动之后，计时器开始计时，如果汽车停止运行，且停车时间超过20分钟则本次计时结束，下一次计时从O开始，否则，计时器将一直累加；如果计时器连续计时时间超过4个小时，通过ZigBee网络和移动通信网络将数据发送给其他车辆，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提醒。
[0024]所述的生命体征检测模块与嵌入式处理器连接，检测端口包括但不限于血压检测和脉搏检测，对生命体征数据进行实时采集，嵌入式处理器对检测数据进行判断，若驾驶员在驾驶途中突发重大疾病，生命体征检测模块可以及时获取信息，立刻通过ZigBee网络和移动通信网络将数据发送给其他车辆，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提醒。
[0025]所述的加速度检测模块与嵌入式处理器连接，由加速度传感器构成测量电路，若某车紧急刹车，加速度数据经过处理后通过ZigBee无线网络和移动通信网络发送给其他车辆，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提醒。
[0026]所述的刹车检测模块与嵌入式处理器连接，刹车作为不关控制检测电路的断开和闭合；如果处理器判断刹车被踩下而车速没有减小，即认为此车刹车失灵，通过ZigBee网络和移动通信网络将数据发送给其他车辆，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提醒。
[0027]所述的胎压检测模块由压力传感器、测量电路和移动通信模块组成，压力数据通过移动通信网络发送给车载终端进行处理，再通过ZigBee网络和移动通信网络发送给网络内的其他车辆；当胎压连续降低或者胎压低于正常值，或者胎压过高时，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提示。
[0028]所述的油箱温度检测模块与嵌入式处理器连接，由温度传感器测量电路和信号调理电路组成，嵌入式处理器对温度数据进行处理，通过ZigBee网络和移动通信网络发送给其他车辆；当油箱温度高于设定值，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提示。
[0029]所述的危险品运输一键提醒模块与嵌入式处理器连接，由按键控制，如果某车运输化学品或者易燃易爆危险品，则行车前将该按键按下，系统通过ZigBee网络和移动通信网络把信息发送给其他车辆，液晶显示屏上显示预警标识，发出语音提示；所述的危险品包括但不限于化学品或者易燃易爆品。
[0030]所述各检测模块将检测到的相关数据交给嵌入式处理器进行处理，然后通过移动通信网络发送给其他车辆，其他车辆对收到的数据进行判断，若某项数据异常，通过液晶显示模块和语音提示模块将安全隐患及时告知驾驶员。
[0031]液晶显示模块与嵌入式处理器连接，根据车辆之间的相对位置和相对速度，显示对应车辆的预警标识；预警标识包括但不限于疲劳驾驶预警标识、生命体征异常预警标识、刹车失灵预警标识、急刹车预警标识、胎压过低预警标识、油箱温度过高预警标识和危险品运输预警标识，每个预警标识对应一个特定的符号。
[0032]语音提示模块与嵌入式处理器连接，根据预警类型不同，调用相应的预警语音音频；预警语音与所述的预警标识显示同时发出。
[0033]各检测模块和通信功能模块协同合作完成整个系统的数据采集和传输工作，在事故发生前将安全隐患告知驾驶员并发出有效预警，从而避免高速公路连环撞车事故的发生。尤其是在天气恶劣、能见度较低情况下，本实用新型为驾驶员提供了一个“更宽广”、“更长远”的视野，最大程度保证高速公路上行车的安全。
【权利要求】
1.一种防止高速路连环撞车的智能预警系统，其特征是:由车载终端和服务器两部分组成；其中服务器负责对车载终端收集到的交通信息数据流的存储、运算、统计、分析和预测工作；车载终端由电源管理模块、嵌入式处理器、卫星定位模块、移动通信模块、ZigBee无线通信模块、疲劳驾驶检测模块、生命体征检测模块、加速度检测模块、胎压检测模块、油箱温度检测模块、危险品运输一键提醒模块、液晶显示模块和语音提示模块组成，装有车载终端的汽车之间通过ZigBee无线通信模块进行连接，无线网络通信范围为O?500m，工作频段为2.4GHz ;汽车通过ZigBee网络将自身位置、速度、加速度、驾驶员疲劳信息、汽车连续运行时间、驾驶员生命体征数据、刹车是否失效、胎压、油箱温度、是否运输危险品数据发送给网络内的其他车辆，同时通过移动通信网络将数据上传服务器；其它车辆接收数据后，对数据进行判断和处理，若某项异常，通过液晶显示屏和语音提示模块发布相应的预警标识和语音提醒；服务器根据网络地址将某网络内车辆上传的数据通过移动通信网络发送给该网络内其它所有车辆，在ZigBee网络连接失败时，确保汽车接收数据不受影响，准确发出预警信息。
2.根据权利要求1所述的防止高速路连环撞车的智能预警系统，其特征是:所述的生命体征检测模块与嵌入式处理器连接，检测端口包括血压检测和脉搏检测，对生命体征数据进行实时采集，嵌入式处理器对检测数据进行判断，若出现异常，立刻通过ZigBee网络和移动通信网络将数据发送给其他车辆，显示预警标识，发出语音提醒。
3.根据权利要求1所述的防止高速路连环撞车的智能预警系统，其特征是:所述的加速度检测模块与嵌入式处理器连接，由加速度传感器构成测量电路，加速度数据经过处理后通过ZigBee无线网络和移动通信网络发送给其他车辆，系统判断某车急刹车时，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提醒。
4.根据权利要求1所述的防止高速路连环撞车的智能预警系统，其特征是:所述的刹车检测模块与嵌入式处理器连接，刹车作为开关控制检测电路的断开和导通；如果处理器判断刹车被踩下而车速没有减小，即认为此车刹车失灵，通过ZigBee网络和移动通信网络将数据发送给其他车辆，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提醒。
5.根据权利要求1所述的防止高速路连环撞车的智能预警系统，其特征是:所述的胎压检测模块由压力传感器、测量电路和移动通信模块组成，压力数据通过移动通信网络发送给车载终端进行处理，再通过ZigBee网络和移动通信网络发送给网络内的其他车辆；当胎压连续降低或者胎压低于正常值，或者胎压过高时，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提不。
6.根据权利要求1所述的防止高速路连环撞车的智能预警系统，其特征是:所述的油箱温度检测模块与嵌入式处理器连接，由温度传感器测量电路和信号调理电路组成，嵌入式处理器对温度数据进行处理，通过ZigBee网络和移动通信网络发送给其他车辆；当油箱温度高于设定值，液晶显示屏显示预警标识，发出语音提示。
7.根据权利要求1所述的防止高速路连环撞车的智能预警系统，其特征是:所述的危险品运输一键提醒模块与嵌入式处理器连接，由按键控制，如果某车运输危险品，则行车前将按键按下，系统通过ZigBee网络和移动通信网络把信息发送给其他车辆，液晶显示屏上显示预警标识，发出语音提示；所述危险品包括化学品或者易燃、易爆品。
【文档编号】G08G1/16GK204189315SQ201420638506
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】白晋军, 刘伟民, 常胜江, 齐双, 谷雨 申请人:天津工业大学