校车安全综合预警系统的制作方法

本发明属于交通安全技术领域，具体涉及一种校车安全综合预警系统。

背景技术

少年儿童是祖国的未来，民族的希望。然而近几年来，随着社会的进步，教育事业的蓬勃发展以及人们生活节奏的加快，中小学生及幼儿上下学乘车需求日益增强，一批批接送学生的运营车辆应运而生，但有些车辆的车况极差，造成越来越多的校车安全事故的发生，极大地威胁了乘车学生的安全。2017年7月1日，国家质检总局和国家标准委出台了首部专门强制性国家标准《专用小学生校车安全技术条件》，却遭遇了执行难。目前，关于校车的使用标准国家仍未强制执行，校车种类五花八门，无运营资质、车质差等现象仍然广泛存在。校车安全事故频频发生，已成为家庭、社会不能承受之痛。若干个天真无邪的生命瞬间消失；若干个祖国的花朵顷刻凋零；若干个家庭从此支离破碎；若干个父亲母亲悲痛欲绝，给家庭、给社会区带了巨大的精神伤痛。为了防止类似事故的发生，防止校车停车后将孩子遗留在车内，孩子无法离开车内而造成高温窒息、低温冻死冻伤等事故发生，以及车辆行驶过程中发生火灾等灾害造成幼儿、小学生等校车乘客无法及时安全撤离的状况，研究设计此项目提高校车安全性，降低校车事故发生率，为乘车儿童提供一个安全的乘车环境，让儿童乘客放心，也让父母安心。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种校车安全综合预警系统，该系统涵盖危险探测与预警、安全撤离与提醒等主动、被动安全保障，能有效降低校车事故的发生率，为广大学生安全出行提供保障。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：校车安全综合预警系统，包括微控制单元、高温防中暑系统、烟雾报警系统、低温防冻系统、人员离车提醒系统、安全撤离指示系统、车内自动开门撤离系统、车外被动开门撤离系统；通过七大预警系统，能够实现在多种意外状况下，仍能实现其功能，为乘车儿童的安全提供多重保障。

微控制单元通过单总线的方式分别与高温防中暑系统、烟雾报警系统、低温防冻系统、人员离车提醒系统、安全撤离指示系统、车内自动开门撤离系统和车外被动开门撤离系统连接。

烟雾报警系统包括烟雾传感器，烟雾传感器采用特殊的半导体材料，烟雾的浓度会影响此种半导体材料的电阻，微控制单元通过a/d转换采集烟雾传感器的输出引脚的电压，对其进行数值转换计算出烟雾的相对浓度，多次实验模拟计算，得出烟雾报警的临界值，依此理论，通过车内烟雾传感器对车内烟雾浓度进行实时监测，当烟雾的相对浓度高于该烟雾报警的临界值时，微控制单元指示车内和车外同时声光报警。

高温防中暑系统和低温防冻系统均包括温度传感器和红外感应器，微控制单元和温度传感器以单总线的方式进行连接，温度传感器采用两种不同的半导体材料，在不同温度下，这两个半导体材料之间的接触电势不同，从而能采集获得车内温度；

当车内温度高于或低于人体最适温度值时，车内会语音提醒司机打开空调，调节车内温度；停车状态下，当红外感应器检测到车内有人且温度超过限制温度时，会启动车内、车外声光报警装置，进行报警，同时车门会自动打开；当车内温度超过上限制温度或低于下限制温度时，微控制单元指示车内和车外同时声光报警并通知车上人员撤离。

人员离车提醒系统包括对射红外计数传感器，利用对射红外计数传感器能够准确的对上车人员计数，对射红外计数传感器具有发光器和收光器，使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，即车门的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就输出一个开关控制信号，从而计算上车下车学生数量；

声光提示学生离车：汽车正常熄火后，汽车音响会放出音乐提醒学生下车，同时有源灯光系统也会启动，声、光系统一齐工作提醒学生安全离车；微控制单元通过中断方式采集对射红外计数传感器的信号对人员离车的数量与上车的数量进行比对，若少于上车时采集的人数，则车门不会关闭，发出声光警报，提醒车内还有人员没有下车。

当校车出现事故时，安全撤离指示系统通过can总线通知车门自动开门系统工作，安全撤离指示系统通过光敏传感器检测车内光线，光敏传感器能感应光线的明暗变化，输出电信号，通过简单电子线路放大处理，控制灯光自动开关，如果车内比较暗则打开灯光为学生照明，方便人员迅速撤离；安全撤离指示系统还包括具有工作时间长、吸光、蓄光功能的带箭头的夜光标牌，可以作为紧急撤离指示标志，在车内在光线暗的条件下自身发光，指示撤离道路。

车内自动开门撤离系统需要时刻检测温度是否过高或者烟雾浓度过高，当出现紧急情况时，车内自动开门撤离系统需要迅速做出反应；在紧急情况下，车内自动开门撤离系统的相关比较变量放在register寄存器中，调用开门程序，车内自动开门撤离系统通过can总线通知校车出厂配置的开门模块，开门模块通过pwm波控制着开门的速度，车门快速打开，在有源灯光指示标志和夜光标牌指示标志的指示下，使学生安全撤离。

车内自动开门撤离系统启动具有三个条件：第一、停车状态下温度超过限制温度时，车内自动开门撤离系统立刻启动，车门会自动打开，第一时间指引未下车学生撤离；第二、烟雾报警系统一旦启动，汽车会紧急停止，车门会自动打开，车内自动开门撤离系统立刻启动，第一时间指引学生撤离；第三、当车门关闭后，红外感应器会立即启动，检测车内是否存在遗漏儿童，若检测到遗漏儿童后会启动声光报警装置，车内自动开门撤离系统立刻启动，同时车门会自动打开。

车外被动开门撤离系统包括安装在车外的紧急营救按钮，按动紧急营救按钮，车门将会被动打开，方便车外人员进入车内施救；车外被动开门撤离系统为紧急备用系统，高温防中暑系统、低温防冻系统和烟雾报警系统任意一个系统发出报警后，车外被动开门撤离系统才可被使用；否则紧急营救按钮无效；

当出现紧急情况时车外被动开门撤离系统才能运行，车外被动开门撤离系统通过检测到温度是否过高/低或者烟雾浓度是否过高，来判断紧急按钮是否启动，紧急按钮启动后，能够在校车停止、车内无法打开车门的情况下，通过io口引脚检测按钮电平变化，连接开门模块，在车外打开车门；另外通过微控制单元生成比较好的pwm波，通过产生不同的频率使蜂鸣器发生具有节奏的声音去提醒车内人员撤离；

微控制单元需要综合以上系统，当车辆正常运行时，下车过程中微控制单元会启用正常的安全离车程序；微控制单元判断到校车内温度过高或过低时，引脚产生信号提醒人员打开空调调温系统；车辆出现烟雾浓度超标或车内温度过高或过低时，微控制单元执行安全撤离指示程序。

采用上述技术方案，近几年来，由于遗漏孩子在车内造成的少年儿童高温窒息、低温冻死冻伤等事故频发，造成了恶劣的社会影响。为了防止类似事故的发生，防止校车停车后将孩子遗留在车内孩子无法离开车内而造成高温窒息、低温冻死冻伤等事故发生、以及车辆行驶过程中发生火灾等灾害造成幼儿、小学生等校车乘客无法及时安全撤离的状况，针对校车各类高发的安全事故的特点，本发明以微控制单元(microcontrollerunit；mcu)，又称单片微型计算机(singlechipmicrocomputer)或者单片机为核心，担任控制中枢的作用，对烟雾报警器、温度传感器、对射红外计数传感器等设备进行技术融合，提出一个较为全面的校车安全预警系统。

本发明主要由七大系统组成：高温防中暑系统、烟雾报警系统、低温防冻系统、人员离车提醒系统、安全撤离指示系统、车内自动开门撤离系统、车外被动开门撤离系统。各个系统能够在复杂环境下完成危险预警及安全保障功能，提高校车安全系数。该系统涵盖危险探测与预警、安全撤离与提醒等主动、被动安全保障，能有效降低校车相关事故的发生概率，为广大学生安全出行提供保障。

附图说明

图1是本发明的原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的校车安全综合预警系统，包括微控制单元、高温防中暑系统、烟雾报警系统、低温防冻系统、人员离车提醒系统、安全撤离指示系统、车内自动开门撤离系统、车外被动开门撤离系统；通过七大预警系统，能够实现在多种意外状况下，仍能实现其功能，为乘车儿童的安全提供多重保障。

微控制单元通过单总线的方式分别与高温防中暑系统、烟雾报警系统、低温防冻系统、人员离车提醒系统、安全撤离指示系统、车内自动开门撤离系统和车外被动开门撤离系统连接。

烟雾报警系统包括烟雾传感器，烟雾传感器采用特殊的半导体材料，烟雾的浓度会影响此种半导体材料的电阻，微控制单元通过a/d转换采集烟雾传感器的输出引脚的电压，对其进行数值转换计算出烟雾的相对浓度，多次实验模拟计算，得出烟雾报警的临界值，依此理论，通过车内烟雾传感器对车内烟雾浓度进行实时监测，当烟雾的相对浓度高于该烟雾报警的临界值时，微控制单元指示车内和车外同时声光报警。

高温防中暑系统和低温防冻系统均包括温度传感器和红外感应器，微控制单元和温度传感器以单总线的方式进行连接，温度传感器采用两种不同的半导体材料，在不同温度下，这两个半导体材料之间的接触电势不同，从而能采集获得车内温度；

当车内温度高于或低于人体最适温度值时，车内会语音提醒司机打开空调，调节车内温度；停车状态下，当红外感应器检测到车内有人且温度超过限制温度时，会启动车内、车外声光报警装置，进行报警，同时车门会自动打开；当车内温度超过上限制温度或低于下限制温度时，微控制单元指示车内和车外同时声光报警并通知车上人员撤离。

人员离车提醒系统包括对射红外计数传感器，利用对射红外计数传感器能够准确的对上车人员计数，对射红外计数传感器具有发光器和收光器，使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，即车门的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就输出一个开关控制信号，从而计算上车下车学生数量；

声光提示学生离车：汽车正常熄火后，汽车音响会放出音乐提醒学生下车，同时有源灯光系统也会启动，声、光系统一齐工作提醒学生安全离车；微控制单元通过中断方式采集对射红外计数传感器的信号对人员离车的数量与上车的数量进行比对，若少于上车时采集的人数，则车门不会关闭，发出声光警报，提醒车内还有人员没有下车。

当校车出现事故时，安全撤离指示系统通过can总线通知车门自动开门系统工作，安全撤离指示系统通过光敏传感器检测车内光线，光敏传感器能感应光线的明暗变化，输出电信号，通过简单电子线路放大处理，控制灯光自动开关，如果车内比较暗则打开灯光为学生照明，方便人员迅速撤离；安全撤离指示系统还包括具有工作时间长、吸光、蓄光功能的带箭头的夜光标牌，可以作为紧急撤离指示标志，在车内在光线暗的条件下自身发光，指示撤离道路。

车内自动开门撤离系统需要时刻检测温度是否过高或者烟雾浓度过高，当出现紧急情况时，车内自动开门撤离系统需要迅速做出反应；在紧急情况下，车内自动开门撤离系统的相关比较变量放在register寄存器中，调用开门程序，车内自动开门撤离系统通过can总线通知校车出厂配置的开门模块，开门模块通过pwm波控制着开门的速度，车门快速打开，在有源灯光指示标志和夜光标牌指示标志的指示下，使学生安全撤离。

车内自动开门撤离系统启动具有三个条件：第一、停车状态下温度超过限制温度时，车内自动开门撤离系统立刻启动，车门会自动打开，第一时间指引未下车学生撤离；第二、烟雾报警系统一旦启动，汽车会紧急停止，车门会自动打开，车内自动开门撤离系统立刻启动，第一时间指引学生撤离；第三、当车门关闭后，红外感应器会立即启动，检测车内是否存在遗漏儿童，若检测到遗漏儿童后会启动声光报警装置，车内自动开门撤离系统立刻启动，同时车门会自动打开。

车外被动开门撤离系统包括安装在车外的紧急营救按钮，按动紧急营救按钮，车门将会被动打开，方便车外人员进入车内施救；车外被动开门撤离系统为紧急备用系统，高温防中暑系统、低温防冻系统和烟雾报警系统任意一个系统发出报警后，车外被动开门撤离系统才可被使用；否则紧急营救按钮无效；

当出现紧急情况时车外被动开门撤离系统才能运行，车外被动开门撤离系统通过检测到温度是否过高/低或者烟雾浓度是否过高，来判断紧急按钮是否启动，紧急按钮启动后，能够在校车停止、车内无法打开车门的情况下，通过io口引脚检测按钮电平变化，连接开门模块，在车外打开车门；另外通过微控制单元生成比较好的pwm波，通过产生不同的频率使蜂鸣器发生具有节奏的声音去提醒车内人员撤离；

微控制单元需要综合以上系统，当车辆正常运行时，下车过程中微控制单元会启用正常的安全离车程序；微控制单元判断到校车内温度过高或过低时，引脚产生信号提醒人员打开空调调温系统；车辆出现烟雾浓度超标或车内温度过高或过低时，微控制单元执行安全撤离指示程序。

综上所述，本发明具有以下特点：

⑴7大系统----本发明涵盖高温防中暑系统、低温防冻系统、烟雾报警系统、安全撤离指示系统、人员离车提醒系统、车内自动开门撤离系统、车外被动开门撤离系统等7大系统，能够多重保障乘车儿童的安全，较为全面的提高校车的安全性。

⑵2方协同----本系统包含主动、被动撤离2方协同的系统，确保车内遗留人员能够顺利撤离。

⑶2种途径----综合运用微控制单元（mcu）以及各种传感器编程控制实现本设计7大系统的正常工作。

本发明通过创先综合运用微控制单元（mcu）以及各种传感器编程控制实现校车内部的高温防中暑系统、低温防冻系统、烟雾报警系统、安全撤离指示系统、人员离车提醒系统、车内自动开门撤离系统、车外被动开门撤离系统等的一系列预警探测系统，从而实现对校车乘坐儿童的全方位立体化监测与保护；同时通过微控制单元（mcu）的数据处理对校车管理人员进行及时预警，避免了因为人员管理疏忽而造成的校车安全事故，极大地保证了乘车儿童的安全，具有很强的实用价值。

本发明从校车主动撤离与被动营救两方面进行设计，涵盖7大系统，针对校车高发的高温窒息、车辆火灾、低温冻伤等高发事故，实现车内被困人员主动与被动撤离，确保司乘人员的人身安全，提高校车安全系数。本设计使用的微控制单元（mcu），其具有结构简单，使用方便，可靠性高（可工作10⁶-10⁷小时无故障）；处理功能强，低功耗，功能强大，环境适应能力强。该系统还综合对射红外计数传感器、发光器、收光器、温度传感器等多种电子器材，能够在复杂环境下完成危险预警及安全保障功能，提高校车安全系数。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。