一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置的制作方法

一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，属于车辆运行状态监测技术领域。

背景技术：

据国家交通部报告显示，至2006年全国公路总里程达345.60万公里、全国公路营运车辆汽车702.57万辆。公路覆盖面积之大，车流量之大可想而知。在行车的过程中，由于路面，天气，人为等不确定因素长期存在，而这些因素极大程度的造成了车祸的发生。若车祸现场不能及时处理，将对其他车辆的行驶造成不可估量的影响和损失。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，在车祸发生时能时告知后台以及使车内人员逃生。

本实用新型采用的技术方案是：一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，包括倾角传感器1、加速度传感器2、GPS定位模块3、单片机模块4、破窗模块5、LoRa无线传输模块6、LoRa基站7、后台管理系统8；

所述的倾角传感器1、加速度传感器2、GPS定位模块3、破窗模块5、LoRa无线传输模块6均与单片机模块4连接，LoRa无线传输模块6同时与LoRa基站7连接，LoRa基站7与后台管理系统8连接。

具体地，所述的单片机模块4用于根据倾角传感器1和加速度传感器2的检测数据排断车辆是否发生车祸，当发生车祸时，控制破窗模块5爆破车窗，同时将倾角传感器1和加速度传感器2的检测数据及GPS定位模块3检测到的车辆位置依次通过LoRa无线传输模块6、LoRa基站7传送给后台管理系统8。

具体地，所述的单片机模块4包括STM32单片机，双晶振电路和复位电路，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电磁阀J1，其中双晶振电路包括电容C5，电容C6，电容C6，电容C7，晶振Y1，晶振Y2，电阻R7；电容C5和电容C6的一端并行的接地，电容C5的另一端接STM32单片机的管脚3，电容C6的另一端接STM32单片机的管脚3，电容C6和电容C7的一端并行的接地，电容C6的另一端接STM32单片机的管脚5，电容C7的另一端接STM32单片机的管脚6，晶振Y1的一端接STM32单片机的管脚3和电容C5的一端，另一端接STM32单片机的管脚4和电容C6的一端，晶振Y2和电阻R7的一端并行接STM32单片机的管脚5和电容C6的一端，另一端并行接STM32单片机的管脚6和电容C7的另一端；复位电路包括电容C8，开关S1，电阻R8，其中电容C8和开关S1的一端并行接STM32单片机的管脚6，另一端并行的接电源，电阻R8的一端接STM32单片机的管脚6，另一端接地，另外，电阻R10的一端接电源，另一端与电阻R11接电磁阀J1的接口1，电磁阀J1的接口2接地，电阻R11的另一端接STM32单片机的管脚44，电阻R12的一端接STM32单片机的管脚20，另一端接地。

具体地，所述的倾角传感器1包括芯片ADXL345、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5；其中电阻R1的一端与ADXL345芯片的管脚6相连，另一端接电源，电阻R2的一端接电源，另一端分为两个分支，其中一端接入STM32单片机的SCL管脚，另一端接ADXL345芯片的管脚14，电阻R3的一端接电源，另外一端分为两个分支，其中一端接ADXL345芯片的管脚13，另一端接STM32单片机的SDA管脚，电阻R4的一端接ADXL芯片的管脚12，另一端接地，电阻R5的一端接ADXL345芯片的管脚6，另一端接电源，芯片ADXL345的管脚2，管脚4，管脚5全部接地，芯片ADXL345的管脚13、14分别与单片机模块4连接于STM单片机的管脚43、42管脚。

具体地，所述的加速度传感器2包括MPU6050芯片，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电阻R6，电阻R6，电容C1的一端与MPU6050芯片的管脚1一起接地，另一端与MPU6050芯片的管脚4一起接电源，电容C2的一端接MPU6050芯片的管脚6，另一端同MPU6050芯片的管脚6一起接地，电容C3的一端与MPU6050芯片的管脚12相连，另一端接地，电容C4的一端与MPU6050芯片的管脚8一起接电源，另一端接地，电阻R6的一端与电阻R6的一端并联接电源，另一端与MPU6050芯片的管脚16相连，电阻R6的另一端与MPU6050芯片的管脚15相连，MPU6050芯片的管脚15、16分别与STM单片机的管脚21、22相连。

具体地，所述的LoRa无线传输模块6包括芯片SX1267、电容C10、开关S2、电阻R13，其中电容C10和开关S2的一端并行的与芯片SX1267的管脚5相连，另一端接电源，电阻R13的一端与芯片SX1267的管脚5相连，另一端接地，芯片SX1267的管脚12、13、14、15分别于STM32单片机的管脚25、26、26、27相连，将单片机收集处理的信息发送至LoRa无线传输模块，芯片SX1267的管脚1接天线，芯片SX1267的管脚2、8、16都接地。

具体地，所述的GPS定位模块3为车辆自带的GPS，将车辆变化的位置信息记录下来，传输至单片机模块4。

具体地，所述的破窗模块5包括四个破窗器，安装在每块车窗玻璃的四个角落。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型针对行驶车辆现存在的问题，即车祸发生时如何及时告知后台以及使车内人员逃生。由于需要对车辆行驶过程中加速度和倾角时时监测、比对、报告，所以在传输方面使用LoRa传输，LoRa无线传输技术最大的特点就是传输距离远、功耗低。利用此系统可以将车辆在行驶过程中监测车辆的加速度和倾角，并比对之前设定好的阈值，如若超过，一方面则连同此信息和车辆的位置通过单片机整合发送的后台系统，以便及时对车祸现场进行处理，使得不对其他车辆造成影响。另一方面，一旦超过，则马上通过单片机模块对车窗进行爆破，对车内人员逃亡争取时间。

附图说明

图1为本实用新型整体结构框图；

图2为本实用新型倾角传感器电路图；

图3为本实用新型加速度传感器电路图；

图4为本实用新型LoRa无线传输模块电路图；

图5为本实用新型单片机模块电路图。

图中各标号：1-倾角传感器，2-加速度，3-定位模块，6-LoRa无线传输模块，4-单片机模块，5-破窗模块， 6-LoRa无线传输模块，7-LoRa基站，8-后台管理系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图1-5所示，一种基于LoRa传输的车辆车祸自动检测装置，包括倾角传感器1、加速度传感器2、GPS定位模块3、单片机模块4、破窗模块5、LoRa无线传输模块6、LoRa基站7、后台管理系统8；

所述的倾角传感器1、加速度传感器2、GPS定位模块3、破窗模块5、LoRa无线传输模块6均与单片机模块4连接，LoRa无线传输模块6同时与LoRa基站7连接，LoRa基站7与后台管理系统8连接。

进一步地，所述的单片机模块4用于根据倾角传感器1和加速度传感器2的检测数据排断车辆是否发生车祸，当发生车祸时，破窗模块5爆破车窗，同时将倾角传感器1和加速度传感器2的检测数据及GPS定位模块3检测到的车辆位置依次通过LoRa无线传输模块6、LoRa基站7传送给后台管理系统8。

进一步地，所述的单片机模块4包括STM32单片机，双晶振电路和复位电路，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电磁阀J1，其中双晶振电路包括电容C5，电容C6，电容C6，电容C7，晶振Y1，晶振Y2，电阻R7；电容C5和电容C6的一端并行的接地，电容C5的另一端接STM32单片机的管脚3，电容C6的另一端接STM32单片机的管脚3，电容C6和电容C7的一端并行的接地，电容C6的另一端接STM32单片机的管脚5，电容C7的另一端接STM32单片机的管脚6，晶振Y1的一端接STM32单片机的管脚3和电容C5的一端，另一端接STM32单片机的管脚4和电容C6的一端，晶振Y2和电阻R7的一端并行接STM32单片机的管脚5和电容C6的一端，另一端并行接STM32单片机的管脚6和电容C7的另一端；复位电路包括电容C8，开关S1，电阻R8，其中电容C8和开关S1的一端并行接STM32单片机的管脚6，另一端并行的接电源，电阻R8的一端接STM32单片机的管脚6，另一端接地，另外，电阻R10的一端接电源，另一端与电阻R11接电磁阀J1的接口1，电磁阀J1的接口2接地，电阻R11的另一端接STM32单片机的管脚44，电阻R12的一端接STM32单片机的管脚20，另一端接地。

进一步地，所述的倾角传感器1包括芯片ADXL345、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5；其中电阻R1的一端与ADXL345芯片的管脚6相连，另一端接电源，电阻R2的一端接电源，另一端分为两个分支，其中一端接入STM32单片机的SCL管脚，另一端接ADXL345芯片的管脚14，电阻R3的一端接电源，另外一端分为两个分支，其中一端接ADXL345芯片的管脚13，另一端接STM32单片机的SDA管脚，电阻R4的一端接ADXL芯片的管脚12，另一端接地，电阻R5的一端接ADXL345芯片的管脚6，另一端接电源，芯片ADXL345的管脚2，管脚4，管脚5全部接地，芯片ADXL345的管脚13、14分别与单片机模块4连接于STM单片机的管脚43、42管脚。

本实用新型倾角传感器1采用ADXL345芯片，其特点是小巧轻便，易于在任何车辆上安装。芯片ADXL345通常是通过SPI数字接口访问，数字输出数据为16位二进制补码格式。芯片ADXL345的分辨率极高，功耗极低，非常适合车辆要一直周期性传输倾角数据。ADXL345倾角传感器首先由前端感应器感测倾角大小，然后由感应电信号器件转为可识别的电信号，这个信号可以是模拟信号，ADXL345中集成了AD转换器，可以将模拟信号转换为数字信号。经过数字滤波器的滤波后再控制和中断逻辑单元的控制下访问32级的FIFO，通过串行接口访问数据。

进一步地，所述的加速度传感器2包括MPU6050芯片，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电阻R6，电阻R6，电容C1的一端与MPU6050芯片的管脚1一起接地，另一端与MPU6050芯片的管脚4一起接电源，电容C2的一端接MPU6050芯片的管脚6，另一端同MPU6050芯片的管脚6一起接地，电容C3的一端与MPU6050芯片的管脚12相连，另一端接地，电容C4的一端与MPU6050芯片的管脚8一起接电源，另一端接地，电阻R6的一端与电阻R6的一端并联接电源，另一端与MPU6050芯片的管脚16相连，电阻R6的另一端与MPU6050芯片的管脚15相连，MPU6050芯片的管脚15、16分别与STM单片机的管脚21、22相连。

本实用新型加速度传感器2采用MPU6050芯片，利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压，只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。

进一步地，所述的LoRa无线传输模块6包括芯片SX1267、电容C10、开关S2、电阻R13，其中电容C10和开关S2的一端并行的与芯片SX1267的管脚5相连，另一端接电源，电阻R13的一端与芯片SX1267的管脚5相连，另一端接地，芯片SX1267的管脚12、13、14、15分别于STM32单片机的管脚25、26、26、27相连，将单片机收集处理的信息发送至LoRa无线传输模块，芯片SX1267的管脚1接天线，芯片SX1267的管脚2、8、16都接地。LoRa技术将传输距离和功耗折中，并且抗干扰能力强，非常适合不间断远距离传输数据，具有很好地应用前景。

进一步地，所述的GPS定位模块3为车辆自带的GPS，将车辆变化的位置信息记录下来，传输至单片机模块4，一旦检测到车祸发生，则单片机模块4把监测到的倾角和加速度信息连同车辆的位置信息一同通过LoRa无线传输模块发送给后台管理系统，方便抢救人员可以直接找到事发目的地。

进一步地，所述的破窗模块5包括四个破窗器，安装在每块车窗玻璃的四个角落，当检测到车祸发生时，则单片机模块4直接控制四个破窗器对车窗进行爆破，为人员逃生最大限度的提供时间，减少人员伤亡。

本实用新型的工作原理是：首先在STM32单片机中设定车辆加速度的峰值、制动时间等参数，具体为：在紧急情况下加速度急剧增加，且峰值持续时间长，一般情况下加速度峰值设定为-0.65g至-0.65g。

然后设定车辆相对于水平面的横向倾角阈值，一般情况下为60度。然后通过加速度传感器2和倾角传感器1实时监测的车辆加速度和倾角数据信息，单片机模块4用于周期性采集车辆在行驶过程中的倾角与加速度的信息，并且将这些信息与之前设置好的阈值进行比较，若判断车辆发生车祸，则单片机模块4控制破窗模块5爆破车窗，以最快的速度对车辆车窗进行爆破，以便车上人员的及时逃生，同时将加速度传感器2和倾角传感器1检测到的信息连同GPS定位模块3的车辆位置信息依次通过LoRa无线传输模块6、LoRa基站7传送给后台管理系统8，使工作人员对车祸现场进行及时处理，减少人员伤亡并且降低对其他车辆的正常行驶的影响。

上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。