一种能主动提升驾驶员驾驶安全的智能系统的制作方法

本实用新型属于汽车驾驶监控技术领域，具体涉及一种能主动提升驾驶员驾驶安全的智能系统。

背景技术：

随着生活水平的提高，汽车出行变得越来越迅速、方便和舒适。然而，在大家充分享受汽车带来的诸多好处的同时，在交通安全方面也付出了沉重的代价。因道路交通所引发的交通事故严重地影响了人们生命财产的安全和社会经济的发展。据统计疲劳驾驶、酒驾是造成交通事故的主要原因。针对疲劳驾驶、酒驾的行为，部分企业做出了一些改进：

目前的疲劳驾驶识别，常用的方法有：1）脑电波，即通过采集脑电波信号的变化，判别驾驶员是否处于疲劳驾驶状态；但这种方法，驾驶员必须佩戴采集脑电波信号的装置；实际使用时，相当不便。2）采用摄像头采集驾驶员的面部特征，如瞳孔的开合频率、瞳孔亮度、瞳孔大小来实现；由于人面部特征的差异性，会造成失误的判断。

防止酒驾的产品，也只是通过传感器识别是否酒驾，来用语音提醒不要酒驾；由于醉酒的人，大多存在感知迟钝、有自大情节，仅是车内语音的提醒，难以完全防止酒驾现象的发生。

因此急需一种预防、提示、采取措施、预警的监控装置来确保驾驶员的人身安全。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型公开了一种能主动提升驾驶员驾驶安全的智能系统，可语音控制，安装方便，采用了面部特征识别和行驶车辆特征识别相结合，发现问题用喷雾提神液体来提神，对于酒后准备驾车人员，通过wifi联系关联者手机方式，由关联者来干预酒驾，确保驾驶员安全。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

为解决上述问题，本发明公开了一种能主动提升驾驶员驾驶安全的智能系统，可语音控制，安装方便，采用了面部特征识别和行驶车辆特征识别相结合，发现问题用喷雾提神液体来提神，对于酒后准备驾车人员，通过wifi联系关联者手机方式，由关联者来干预酒驾，确保驾驶员安全。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种能主动提升驾驶员驾驶安全的智能系统，包括测控部件、喷雾部件；所述喷雾部件内部设有喷雾瓶、固态继电器、电磁铁与拉板，所述测控部件的内部安装有嵌入式系统、摄像头、六轴陀螺加速度计、酒精传感器、wifi发送模块，其中所述摄像头、六轴陀螺加速度计、酒精传感器的信号线分别和嵌入式系统的信号输入端相连接；嵌入式系统的疲劳驾驶干预信号线和固态继电器的触发信号端连接；自于点烟器插孔的12v电源连接右分压电阻和保险丝，右分压电阻另外一端连接左分压电阻，左分压电阻另外一端连接地线，左分压电阻和右分压电阻之间引出的5v电源接入到嵌入式系统、固态继电器的dc+端；保险丝的另一端连接二极管的负极、电磁铁的正极；二极管的正极、电磁铁的负极连接在固态继电器的输出端一；固态继电器的输出端二、固态继电器的dc-端、地线连接在一起；电磁铁的输出端安装拉板，拉板安放在喷雾瓶的头部，喷雾瓶的头部喷嘴面向驾驶员方向，喷雾瓶里装有提神的液体；所述嵌入式系统的酒驾干预信号线和wifi发送模块连接；所述测控部件的测控底座、喷雾部件的喷雾底座有不干胶，所述不干胶粘贴在安装汽车仪表盘的前围上部。

优选的，所述嵌入式系统、六轴陀螺加速度计、酒精传感器、wifi发送模块集成在一块电路上。

优选的，电池的正极连接保险丝，保险丝的另一端连接二极管的负极、接电磁铁的正极；电池的负极、固态继电器的输出端2、固态继电器2-2的dc-、地线连接在一起。

优选的，嵌入式系统的疲劳驾驶干预信号线和信号电阻连接，信号电阻的另一端和npn小功率三极管的基极连接；电池的正极连接保险丝，保险丝的另一端连接电源电阻、n沟道场效应管漏极；电源电阻的另外一端连接npn小功率三极管的集电极、n沟道场效应管的栅极；电池的负极连接电磁铁的负极线、二极管的正极、npn小功率三极管的发射极、地线；n沟道场效应管的源极连接电磁铁的正极和二极管的负极；自于点烟器插孔的12v电源连接右分压电阻，右分压电阻另外一端连接左分压电阻，左分压电阻另外一端连接地线，左分压电阻和右分压电阻之间引出的5v电源接入到嵌入式系统。

优选的，自于点烟器插孔的12v电源连接保险丝，保险丝的另一端连接电源电阻、n沟道场效应管漏极；点烟器插孔的12v地线连接电磁铁的负极线、二极管的正极、npn小功率三极管的发射极、地线。

优选的，嵌入式系统的疲劳驾驶干预信号线和信号电阻连接，信号电阻的另一端和npn小功率三极管的基极连接；电池的正极连接保险丝，保险丝的另一端连接二极管的负极、接电磁铁的正极；二极管的正极、电磁铁的负极连接在npn大功率三极管的集电极；npn小功率三极管的发射极、npn大功率三极管的发射极、电池的负极、地线连接在一起；自于点烟器插孔的12v电源连接右分压电阻，右分压电阻另外一端连接左分压电阻，左分压电阻另外一端连接地线，左分压电阻和右分压电阻之间引出的5v电源接入到嵌入式系统、电源电阻，电源电阻的另一端连接npn小功率三极管的集电极、npn大功率三极管的基极。

优选的，嵌入式系统所需要的5v电源由三端稳压集成电路实现；自于点烟器插孔的12v电源连接三端稳压集成电路的输入端，以及输入电容a、输入电容b、输入电容c的正极；三端稳压集成电路的输出端输出5v电压，且三端稳压集成电路的输出端连接输出电容a、输出电容b、输出电容c的正极；三端稳压集成电路的地线连接输入电容a、输入电容b、输入电容c、输出电容a、输出电容b、输出电容c的负极。

优选的，自于点烟器插孔的12v电源连接保险丝，保险丝的另一端连接二极管的负极、接电磁铁的正极；点烟器插孔的12v地线连接npn小功率三极管的发射极、npn大功率三极管的发射极。

优选的，所述嵌入式系统集成有麦克、语音采集和存储模块，驾驶员可以根据系统的提示，事先录入“灵敏度加”、“灵敏度减”、“小卫喷一下”等语音；便于驾驶员在开车的行进中，嵌入式系统一旦录取驾驶员上述指令，就可以调用相应的程序，调整疲劳识别系统算法的灵敏度；以及可以用语音控制嵌入式系统导通驱动固态继电器，电磁铁吸合，并电磁铁通过输出端安装的拉板按下喷雾瓶的头部，头部喷嘴喷出提神的液体。

优选的，连接固态继电器、电磁铁的电源正负极可以对调，电源正负极对调时，左分压电阻和右分压电阻也相应对调，保证5v电压的实现。

优选的，如采用pnp型三极管、p沟道场效应管，管脚接线需要按照电工学知识加以调整。

优选的，嵌入式系统的地线和电池/点烟器电源的地线，之间接一个零欧姆的电阻，以提高系统的抗干扰能力。

本发明的有益效果是：

1、本发明，运用六轴陀螺加速度计采集车辆行驶特征，并结合摄像头采集的驾驶员的面部特征，进行疲劳识别，具有准确率高、成本低、安装便捷、对车体影响小的特点。

2、发现驾驶员处于疲劳转态，采用喷雾提神液体来干预疲劳驾驶，驾驶员吸入后，提神，从而规避了疲劳驾驶。

3、一旦测得车内酒精的浓度达到酒驾的程度，驱动wifi发送模块发信号到驾驶者的关联者的手机，如夫妻、父母、兄弟姐妹等，就会语音提示，关联者就会拨动所被关联者的电话，制止其即将发生的酒驾行为，保证其自身与他人的安全。

4、测控部件的测控底座和支撑的底部有不干胶，以便粘贴在汽车仪表盘的前围上部。

5、嵌入式系统集成有麦克、语音采集和存储模块，驾驶员在开车的行进中，能够进行语音控制，调用相应的程序，可以匹配不同地区方言的人，提高安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电磁铁驱动方案为：固态继电器，12v电源供电示意图；

图3为本发明的电磁铁驱动方案为：固态继电器，电池供电示意图；

图4为本发明的电磁铁驱动方案为：n沟道场效应管，12v电源供电示意图；

图5为本发明的电磁铁驱动方案为：n沟道场效应管，电池供电示意图；

图6为本发明的电磁铁驱动方案为：两个npn三极管，电池供电示意图；

图7为本发明的电磁铁驱动方案为：两个npn三极管，12v电源供电示意图；

图8为嵌入式系统所需要的5v电源由三端稳压集成电路实现示意图。

附图标记列表：

测控部件1，测控底座1-1，不干胶1-3，嵌入式系统1-4，摄像头1-5，六轴陀螺加速度计1-6，酒精传感器1-7，wifi发送模块1-8，电源输入线1-9，酒驾干预信号线1-10，疲劳驾驶干预信号线1-12，喷雾部件2，喷雾底座2-1，固态继电器2-2，拉板2-3，电磁铁2-5，喷雾瓶2-6，头部2-6-1，头部喷嘴2-6-2，左分压电阻5-1，右分压电阻5-2，电池10-1，保险丝10-2，电源电阻10-3，信号电阻10-4，二极管10-6，npn小功率三极管10-7，npn小大功率三极管10-8，n沟道场效应管10-10，三端稳压集成电路20，输入电容a20-1、输入电容b20-2、输入电容c20-3、输出电容a20-4、输出电容b20-5、输出电容c20-6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

本实用新型的目的是提供一种能干预疲劳驾驶、酒驾的智能系统。具体的说有如下功能：

1)干预疲劳驾驶功能

摄像头1-5、六轴陀螺加速度计1-6分别将所采集的驾驶员的面部特征（瞳孔的开合频率、瞳孔亮度、瞳孔大小等）、车辆行驶特征（车的前进速度变化、方向盘的转角等）传递至嵌入式系统1-4，嵌入式系统1-4运行相应的程序判别驾驶员是否处于疲劳转态。一旦判别驾驶员是处于疲劳转态，嵌入式系统1-4通过疲劳驾驶干预信号线1-12驱动固态继电器2-2导通，电磁铁2-5吸合，电磁铁2-5输出端的拉板2-3按下喷雾瓶2-6的头部2-6-1，头部喷嘴2-6-2喷出雾化的提神液体，驾驶员吸入后，提神，从而规避了疲劳驾驶。

六轴陀螺加速度计型号如mpu6050，可以测试x、y、z三个方向的位移加速度和x、y、z三个方向的转动加速度；安置在汽车上，通过积分算法，就可以推导出汽车的行驶速度和汽车行驶方向的变化。

嵌入式系统的构架可以分成四个部分：处理器、存储器、输入输出（i/o）和软件，摄像头1-5将拍摄的驾驶员面部特征传递至嵌入式系统1-4，通过图像识别程序，可以瞳孔的开合频率、瞳孔亮度、瞳孔大小等信号特征；当驾驶员处于疲劳驾驶状态时，其眼睛睁的比较小，瞳孔的开合频率变慢，瞳孔亮度变低，这样就可以提取到疲劳的特征。

六轴陀螺加速计1-6采集到的汽车x、y、z三个方向的位移加速度和x、y、z三个方向的转动加速度，传递至嵌入式系统1-4，通过程序，可以判别汽车有无变速、转向等动作；当驾驶员处于疲劳驾驶状态时，其汽车变速、转向等动作频率就显著下降。

结合摄像头（驾驶员头部特征图像识别）和六轴陀螺加速度（汽车运动特征），嵌入式系统运行复合判别“疲劳驾驶”程序，识别率就大大提高。

摄像头1-5、固态继电器2-2、喷雾瓶2-6、六轴陀螺加速度1-6、电池10-1均是成熟产品；其中喷雾瓶2-6就是盛放香水的化妆品瓶子，是市场上的成熟产品。提神的液体，如薄荷、风油精等，均对人有提神醒脑作用。

2)干预酒驾功能

车辆启动后，酒精传感器1-7可以测试车内的酒精浓度，并将测的酒精浓度信号传递至嵌入式系统1-4，嵌入式系统一旦测得酒精的浓度达到酒驾的程度，驱动wifi发送模块1-8发信号到驾驶者的关联者（如夫妻、父母、兄弟姐妹等）的手机，关联者手机就显示被关联者的酒驾提醒号码，关联者就会拨动所被关联者的手机电话，制止其即将发生的酒驾行为；或wifi发送模块1-8发信号到驾驶者的关联者（如夫妻、父母、兄弟姐妹等）的手机，关联者手机运行相应的app软件，发出语音提醒“注意，你家某某酒驾了！”关联者就会拨动所被关联者的手机电话，制止其即将发生的酒驾行为。

3）安装简单方便

所述测控部件的测控底座、喷雾部件的喷雾底座有不干胶1-3，这样，可以便捷地将测控部件1、喷雾部件2粘贴在汽车仪表盘的前围上部。

4）电源供给说明

方案1：测控部件1、喷雾部件2的电源均来自于点烟器插孔的12v电源；其中，上述设备中所需要的5v电源，可以通过左分压电阻5-1、右分压电阻5-2来实现；电磁铁的驱动电源点烟器插孔的12v电源。

方案2：点烟器插孔的12v电源通过左分压电阻5-1、右分压电阻5-2实现5v供电，电磁铁的驱动电源采用电池供电。采用方案2的原因，是考虑到有些汽车的点烟器插孔的电源功率达不到驱动电磁铁工作要求；或者某些汽车的车载电器功率大，难以提供电磁铁工作所需要的功率。

方案3：嵌入式系统所需要的5v电源由三端稳压集成电路实现；自于点烟器插孔的12v电源连接三端稳压集成电路的输入端，以及输入电容a、输入电容b、输入电容c的正极；三端稳压集成电路的输出端输出5v电压，且三端稳压集成电路的输出端连接输出电容a、输出电容b、输出电容c的正极；端稳压集成电路的地线连接输入电容a、输入电容b、输入电容c、输出电容a、输出电容b、输出电容c的负极。三端稳压集成电路，可以选择lm7805；输入电容a、输入电容b、输入电容c、输出电容a、输出电容b、输出电容c的参数不一样，起滤波（增强抗干扰能力）作用。

5）电磁铁驱动电路说明

方案1：采用固态继电器。

方案2：场效应管。

方案3：2个三极管。

国内外的研究表明，在方向盘、刹车等处采集数据，可以判别驾驶员有无相关的操作，可以判别驾驶员是否处于疲劳驾驶状态。但直接在方向盘、刹车等处采集数据，无实用价值，因为，一是成本高，二是对车体改动大。本实用新型，运用六轴陀螺加速度计采集车辆行驶特征，如车的前进速度变化、方向盘的转角等；并结合摄像头采集的驾驶员的面部特征（瞳孔的开合频率、瞳孔亮度、瞳孔大小等），进行疲劳识别，具有准确率高、成本低、安装便捷、对车体影响小的特点。

喷雾提神液体来干预疲劳驾驶方法，国外文献有所研究，但一直无相关的实用装置来实现。本实用新型所述的智能系统一旦判别驾驶员是处于疲劳转态，嵌入式系统通过疲劳驾驶干预信号线驱动固态继电器导通，电磁铁吸合，电磁铁输出端安装的拉板按下喷雾瓶的头部，头部喷嘴喷出雾化的提神液体，驾驶员吸入后，提神，从而规避了疲劳驾驶，增加安全性。

醉酒者，普遍存在感知迟钝、自大等现象，但亲人（文中的关联者），对制止其的酒驾行为的效果有重要作用，鉴于此，本实用新型采用以下技术方案：一旦驾驶员启动车辆，酒精传感器能够迅速测试车内的酒精浓度，并将测的酒精浓度信号传递至嵌入式系统，嵌入式系统一旦测得酒精的浓度达到酒驾的程度，驱动wifi发送模块1-8发信号到驾驶者的关联者的手机，关联者的手机上安装有相应的手机app软件，关联者的手机一旦收到所关联者（如夫妻、父母、兄弟姐妹等），就会语音提示，“请注意，你家某某酒驾了，请迅速给予制止！”关联者就会拨动所被关联者的电话，制止其即将发生的酒驾行为。

另外本实用新型所述的嵌入式系统集成有麦克、语音采集和存储模块，驾驶员可以根据系统的提示，事先录入“灵敏度加”、“灵敏度减”、“小卫喷一下”等语音；便于驾驶员在开车的行进中，进行语音控制，即嵌入式系统一旦录取驾驶员上述指令，就可以调用相应的程序，调整疲劳识别系统算法的灵敏度；以及可以用语音控制嵌入式系统导通驱动固态继电器，电磁铁吸合并通过输出端安装拉板按下喷雾瓶的头部，头部喷嘴喷出提神的液体。这样的方法，可以匹配不同地区方言的人，而且可以变被动检测喷雾为主动要求，增加安全性。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括在本发明基础上的改进，均属于本实用新型的保护范围。