本发明涉及汽车安全技术领域，尤其是一种大客车乘客安全带强制佩戴装置。
背景技术：
近年来，汽车行业的发展使人们出门更加便利，但是由此引起的安全事故却每天都在发生，尤其是满载乘客的大客车一旦发生交通事故，都会造成严重的人员伤亡事故。
国家安全监管总局、交通运输部发布的最新研究报告显示2017年交通事故造成死亡人数约6.3万，虽然近年来我国道路交通事故降幅明显，但依然高发。目前，我国官方提供的道路交通事故年死亡人数仍高居世界第二位，第一位是印度。
可能导致死亡的车祸中，安全带的使用可使车内人员生还的几率提高60％，发生正面撞车时，系安全带可使致死亡率减少57％；侧面撞车时，系安全带可减少死亡率44％；翻车时可减少死亡率80％。由此看来安全带使用的重要性，但是目前很多乘客安全意识淡薄，没有安全带的使用概念，导致座椅上的安全带成为了摆设。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种大客车乘客安全带强制佩戴装置，能够实现乘客坐车时强制佩戴安全带。
为解决上述技术问题，本发明提供一种大客车乘客安全带强制佩戴装置，包括：供电设备、汽车ecu系统、传感器组、声光报警器、电机驱动器、直流减速电机和座椅机构；供电设备与控制单元相连接，对控制单元进行供电；汽车ecu系统从车体自带的车速传感器读取数据，并通过数据接口与控制单元相连接；传感器组通过有线与控制单元进行连接，实时读取传感器所传递的电信号；声光报警器与控制单元直接连接；电机驱动器的i/o口控制端与控制单元相连接，通过外部独立电源来控制与其相连接的直流减速电机，直流减速电机控制座椅机构旋转。
优选的，供电设备包括充电电路、保护电路和蓄电池；充电电路位于车载发电机与蓄电池间，二者通过导线连接，用于变压稳压整流为蓄电池进行充电；保护电路位于蓄电池与控制单元之间，二者通过导线相连接，用于保护控制单元的正常稳定工作；充电电路具体为：第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第一保险管f1、第二保险管f2、双向晶闸管v、控制管st和桥式整流堆；第一保险管f1、第六电阻r6和第四电容c4相串联后设置在变压器的左端，第二保险管f2和桥式整流堆串联后设置在变压器的右端；第四电阻r4的一端连接第四电容c4，另一端依次连接第三电阻r3和第二电容c2后连接到电源输入的负极；第一电阻r1和第二电阻r2串联后并联在第四电阻r4和第三电阻r3两端，第一电容c1和第二电阻r2串联后并联在第四电阻r4和第三电阻r3两端；双向晶闸管v和控制管st并联在第四电阻r4和第三电阻r3两端；第五电阻r5和第三电容c3串联后并联在双向晶闸管v的两端。
优选的，保护电路具体为：第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第一滑动电阻vr1、第一三极管q1、第二三极管q2、第三三极管q3、第四三极管q4、第一二极管d1和第二二极管d2；第七电阻r7、第一滑动电阻vr1和第一二极管d1相串联后设置在电源输入的正负极；第一三极管d1的基极连接第一滑动电阻vr1，第八电阻r8的一端连接电源输入的正极，另一端连接第一三极管q1的集电极，第十电阻r10和第二二极管串联后一端连接第一三极管的发射极，另一端连接电源输入的负极；第二三极管q2的基极连接在第一三极管q1的集电极和第八电阻r8之间，第九电阻r9的一端连接电源输入的正极，另一端连接第二三极管q2的集电极，第十电阻r10和第二二极管d2串联后一端连接第二三极管q2的发射极，另一端连接电源输入的负极；第十一电阻r11、第十二电阻r12、第三三极管q3和第四三极管q4串联组成回路，一端连接在第二三极管q2的集电极和第九电阻r9之间，另一端连接电源输入的负极。
优选的，控制单元包括：第一芯片u1、第二芯片u2、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第十三电阻r13和晶振x；第五电容c5和第六电容c6串联后并联在第一芯片u1的18管脚和19管脚之间，晶振x并联在第一芯片u1的18管脚和19管脚之间；第十三电阻r13的一端连接在第一芯片u1的9管脚，另一端直接接地，第三电容c3的一端连接电源，另一端连接第十三电阻r13；第二芯片u2的5管脚连接第一芯片u1的1管脚，第二芯片u2的7管脚连接第一芯片u1的2管脚，第二芯片u2的10管脚连接第一芯片u1的3管脚，第二芯片u2的12管脚连接第一芯片u1的4管脚，第二芯片u2的8管脚直接接地，第二芯片u2的9管脚连接电源。
优选的，座椅机构包括座椅靠背1、轴型旋转机构2和座椅坐垫3；座椅靠背1和座椅坐垫3之间通过轴型旋转机构2相连接。
优选的，传感器包括坐垫处压力传感器、靠背处压力传感器和插槽处压力传感器；坐垫处压力传感器位于座椅的坐垫中，用于感应人体是否坐在座椅上；靠背处压力传感器位于座椅的靠背处，用于感应人体是否坐在座椅上；插槽处压力传感器位于安全带插扣的插槽中，用于感应安全带是否已经佩戴完全；三个传感器感应到的电信号传输给控制单元。
优选的，报警装置包括蜂鸣器和两个led发光二极管；当接收到控制单元的高电平信号时进行蜂鸣器发声和led发光二极管闪烁的声光报警。
本发明的有益效果为：本发明采用的是可旋转式坐垫，在行车过程中，只要乘客没有佩戴安全带，坐垫就会发生旋转，导致乘客不能正常的坐在座椅上，间接形成了对乘客进行安全带的强制佩戴。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图。
图2为本发明的座椅结构示意图。
图3为本发明的控制单元电路结构示意图。
图4为本发明的充电电路结构示意图。
图5为本发明的保护电路结构示意图。
其中，1、座椅靠背；2、轴型旋转机构；3、座椅坐垫。
具体实施方式
如图1所示，一种大客车乘客安全带强制佩戴装置，包括：供电设备、汽车ecu系统、传感器组、声光报警器、电机驱动器、直流减速电机和座椅机构；供电设备与控制单元相连接，对控制单元进行供电；汽车ecu系统从车体自带的车速传感器读取数据，并通过数据接口与控制单元相连接；传感器组通过有线与控制单元进行连接，实时读取传感器所传递的电信号；声光报警器与控制单元直接连接；电机驱动器的i/o口控制端与控制单元相连接，通过外部独立电源来控制与其相连接的直流减速电机，直流减速电机控制座椅机构旋转。
如图3所示，控制单元包括：第一芯片u1、第二芯片u2、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第十三电阻r13和晶振x；第五电容c5和第六电容c6串联后并联在第一芯片u1的18管脚和19管脚之间，晶振x并联在第一芯片u1的18管脚和19管脚之间；第十三电阻r13的一端连接在第一芯片u1的9管脚，另一端直接接地，第三电容c3的一端连接电源，另一端连接第十三电阻r13；第二芯片u2的5管脚连接第一芯片u1的1管脚，第二芯片u2的7管脚连接第一芯片u1的2管脚，第二芯片u2的10管脚连接第一芯片u1的3管脚，第二芯片u2的12管脚连接第一芯片u1的4管脚，第二芯片u2的8管脚直接接地，第二芯片u2的9管脚连接电源。
如图4所示，充电电路具体为：第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第一保险管f1、第二保险管f2、双向晶闸管v、控制管st和桥式整流堆；第一保险管f1、第六电阻r6和第四电容c4相串联后设置在变压器的左端，第二保险管f2和桥式整流堆串联后设置在变压器的右端；第四电阻r4的一端连接第四电容c4，另一端依次连接第三电阻r3和第二电容c2后连接到电源输入的负极；第一电阻r1和第二电阻r2串联后并联在第四电阻r4和第三电阻r3两端，第一电容c1和第二电阻r2串联后并联在第四电阻r4和第三电阻r3两端；双向晶闸管v和控制管st并联在第四电阻r4和第三电阻r3两端；第五电阻r5和第三电容c3串联后并联在双向晶闸管v的两端。
如图5所示，保护电路具体为：第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第一滑动电阻vr1、第一三极管q1、第二三极管q2、第三三极管q3、第四三极管q4、第一二极管d1和第二二极管d2；第七电阻r7、第一滑动电阻vr1和第一二极管d1相串联后设置在电源输入的正负极；第一三极管d1的基极连接第一滑动电阻vr1，第八电阻r8的一端连接电源输入的正极，另一端连接第一三极管q1的集电极，第十电阻r10和第二二极管串联后一端连接第一三极管的发射极，另一端连接电源输入的负极；第二三极管q2的基极连接在第一三极管q1的集电极和第八电阻r8之间，第九电阻r9的一端连接电源输入的正极，另一端连接第二三极管q2的集电极，第十电阻r10和第二二极管d2串联后一端连接第二三极管q2的发射极，另一端连接电源输入的负极；第十一电阻r11、第十二电阻r12、第三三极管q3和第四三极管q4串联组成回路，一端连接在第二三极管q2的集电极和第九电阻r9之间，另一端连接电源输入的负极。
供电设备由充电电路、保护电路和蓄电池组成，其中充电电路与客车的发电系统相连，保证了蓄电池电量的持续供应，避免了对每个蓄电池的单独充电而带来的人工成本。控制单元采用stc89c51单片机为核心组成的控制电路，单元包括单片机的复位电路、时钟电路等部分组成。座椅机动结构，其中坐垫与靠背之间采用的是轴型连接；其中轴型采用的是多个减速齿轮组组成的减速结构，以此来减少与直流减速电机连接时对直流减速电机的扭矩，并且在直流减速电机工作时通过减速齿轮组的传动，在坐垫运动时旋转的速度大大降低，不会因为旋转速度过快对乘客带来危害。传感器，位于座椅的坐垫和靠背中，用于感应人体是否坐在座椅上，位于安全带插扣的插槽当中，用于感应安全带是否已经佩戴完全，然后并将传感器模块感应到的电信号传输给控制单元。声光报警装置与控制单元相连，采用的是蜂鸣器和两个闪烁的红色led发光二极管，当接收到控制单元的高电平信号时就会进行蜂鸣器发声和led闪烁的声光报警。
如图2所示，在坐垫部分3和靠背部分1装有压力传感器，当感受到压力时，如图1传感器会反馈给一个高电平信号给单片机。作用是感应座椅上是否有乘客，当其中两个传感器其中一个传感器只要受到了一定的压力即可判断座位上有人。位于安全带插槽内部2也安装有压力传感器，其中当安全带插扣插入插槽时，压力传感器就会受到一定的压力，便会输出一个高电平信号给单片机。其中单片机还会从客车的ecu系统中间接测出车辆的行驶速度，若车辆的行驶速度为零时，整个装置不工作，即此时有乘客坐在座椅上不会发生声光报警也不会启动直流减速电机。当车辆的行驶速度大于零时，本装置便会启动工作，此时，系统程序设定首先进行10秒的声光报警，乘客有10秒的时间佩戴好安全带，若在规定时间内佩戴好安全带，声光报警将停止。若在规定时间内没有完成安全带的佩戴，声光报警将会持续，与此同时单片机控制直流电机驱动器对直流减速电机启动，直流减速电机在通过减速齿轮组的减速后驱动坐垫部位发生逆时针旋转至水平方向成45度的夹角，此时乘客坐在座椅上会由于重力的原因往下滑，此时乘客只能按照提示及时佩戴好安全带，与此同时，声光报警将会停止，并且直流减速电机会发生顺时针旋转，恢复至坐垫原来的状态。
本发明在客车座椅的坐垫部分和靠垫部分均安装了压力传感器，用于感知是否有人坐在座椅上。并且在安全带插扣的插槽中也安装有压力传感器，用于感知安全带的插扣是否已经扣紧。其中控制设备会接收车辆自身ecu系统从车辆速度传感器读取的速度信号。这些信号将传递给控制设备，设备在车辆速度不为零，且未扣紧安全带的状态下，此时系统设定乘客只有10秒的时间扣上安全带，否则系统会驱动直流减速电机，将座椅的坐垫部分逆时针旋转，旋转至与水平方向形成45度夹角的状态，此时由于人体重力的原因，导致人无法保持正常坐姿在椅子上，并且启动报警装置，让乘客强制佩戴安全带，真正实现了安全带的强制佩戴！
本发明通过以上技术的实现，通过简单的控制技术实现了乘客在乘坐客车时强制佩戴安全带的有效手段。