一种基于Arduino的智能破窗逃生系统的制作方法

本实用新型专利涉及一种破窗逃生系统，具体是一种基于Arduino的智能破窗逃生系统。

背景技术：

随着我国汽车工业的发展，人们的出行条件得到了很大的改善，但是由此引发的交通安全问题也越来越严峻，连续多年因交通事故死亡人数达十万人左右。近几年的交通事故中，车辆落水和车辆发生火灾导致人员死亡事故所占的比例逐年增高。针对上述两类交通事故最有效的逃生手段就是破窗逃生，现如今破窗手段最常见的就是安全锤，但存在问题为：

1.实用性太弱,敲碎5mm厚的钢化玻璃需6-12次.才能勉强击破玻璃。对于老人、妇女、儿童等人群来说，使用安全锤进行破窗难度太大。

2.安全锤丢失情况严重，导致关键时刻车辆被困人群。

3.使用安全锤破窗需要一定的发挥空间，如发生交通事故导致车内被困人员空间狭小等情况,使用安全锤破窗具有一定难度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于Arduino的智能破窗逃生系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于Arduino平台的智能破窗逃生系统，包括Arduino主控制器、烟雾传感器模块、水压传感器模块、继电器模块、机械破窗模块、和电源管理模块，所述Arduino控制器分别连接烟雾传感器模块、水压传感器模块、继电器模块和电源管理模块，电源管理模块还分别连接烟雾传感器模块、水压传感器模块、继电器模块和机械破窗模块。

作为本实用新型进一步的方案：所述烟雾传感器模块采用MQ-2烟雾传感器。

作为本实用新型进一步的方案：所述水压传感器模块采用MPXV5004G压力传感器。

作为本实用新型进一步的方案：所述的Arduino主控制器内设置有信号输入端和信号输出端。

作为本实用新型进一步的方案：所述的信号输入端与烟雾传感器模块和水压传感器模块相连，所述的信号输出端与继电器模块相连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述的电源管理模块分别连接烟雾传感器模块、水压传感器模块、Arduino主控制器、继电器模块和机械破窗模块，分别为各个模块提供合适的电压电流，保证各个模块的工作。

作为本实用新型进一步的方案：所述的继电器模块与机械破窗模块相连，控制机械破窗模块的工作。

本使用的新型有益效果是：提供一种基于Arduino的智能破窗逃生系统，依托Arduino平台，通过对若干模块的整合，设计出能够自动检测车辆所处的环境信息，如发生事故能够自动破窗帮助乘客逃生的智能破窗逃生系统，能够有效降低交通事故造成的人身伤亡。

附图说明

图1是本实用新型系统设计框图；

图2是电源管理模块降压电路图；

图3是继电器模块电路图；

图4是烟雾传感器模块电路图；

图5是水压传感器模块电路图；

图6是实际电路连接图；

图7是系统多线程流程图；

具体实施方式

下面将结合附图和实施例子对本实用新型做进一步描述。虽然本实用新型将结合较佳案例进行描述，但应指导，并不表示本实用新型限制在所述实施例中。相反，本实用新型将涵盖可包括在有附后权力要求书限定的本实用新型的范围内的替换物、改进型和等同物。

一种基于Arduino平台的智能破窗逃生系统，包括Arduino主控制器、烟雾传感器模块、水压传感器模块、继电器模块、机械破窗模块、和电源管理模块，所述Arduino控制器分别连接烟雾传感器模块、水压传感器模块、继电器模块和电源管理模块，电源管理模块还分别连接烟雾传感器模块、水压传感器模块、继电器模块和机械破窗模块。该系统选用Arduino Uno R3为Arduino控制板，该控制板体积小耗能低，并且可以满足该系统设计要求。

本实用新型的主要技术内容为：

1、通过电源管理模块，给其他各个模块提供合适的工作环境。

2、通过Arduino主控制器，对其他模块进行运算和控制。

3、传感器实时采集信号，经过信号调理电路传至主控制器Arduino的模拟信号输入口，Arduino通过一系列的运算，通过输出数字信号发送指令。

4、继电器模块接受Arduino主控制器输出的数字信号，进行导通或关断。

5、继电器模块与机械破窗模块相连接，控制机械破窗模块的工作。

如图2所示，本系统烟雾传感器核心是MQ-2型传感器，加入运放电路。模块具有双路信号输出(模拟量输出AOUT和TTL电平输出DOUT)。

如图3所示，本系统水压传感器为MPXV5004G集成硅压力传感器。传感器输入端加去耦电容以滤除器件本身和电容所含的高频信号干扰，信号输出端加去耦电容以滤除输出信号中的噪声。

本系统采用12V蓄电池作为总电源，12V稳定直流电压给机械破窗模块供电，使用降压电路产生5V稳定直流电压给主控制器以及继电器模块供电。如图4所示，降压电路选用LM7805降压模块，输入电压12V经二极管、电容滤波进入LM7805后经稳压滤波输出稳定的5V电压，用于给主控制器以及继电器模块供电。

如图5所示，在继电器模块中，当引脚输出高电平，三极管饱和导通，集电极变为低电平，继电器线圈通电，K1被吸合导通。

本系统机械破窗所用的破窗装置为额定工作电压为12V的推杆电机和市面上存在的迷你破窗器相组合并进行一些改装。当需要破窗时，继电器导通，推杆电机接通电源开始工作，推动迷你破窗器，完成破窗动作。

如图6所示，烟雾传感器模块引脚AOUT接Arduino控制器的模拟输入接口A0，水压传感器模块的引脚AOUT接Arduino控制器的模拟输入接口A1，Arduino控制器的信号输出接口设置为数字输入输出接口D8。机械破窗模块通过继电器连接12V电源。

本系统软件设计中利用ProtoThreads实现Arduino多线程处理，以同时对两类外界环境信息进行监控并处理。

如图7所示，主函数循环执行任务一，任务二。任务一中，烟雾传感器实时采集烟雾信号，经过信号调理电路传至主控制器Arduino的模拟信号输入口，Arduino内部自带A/D转换模块，将模拟信号转换为数字信号。将烟雾数字量与设定的危险阈值进行比较，若高过危险阈值，则执行一段延时程序后将再次得到的烟雾数字量与危险阈值进行比较，若仍高出设定危险阈值则Arduino I/O口发送高电平给继电器模块，与继电器模块相连的机械破窗模块接通电源完成破窗动作。任务二函数程序流程与任务一类似。