一种物联网安全带监控装置的制作方法

本实用新型涉及安全带监控装置，具体涉及一种物联网安全带监控装置。

背景技术：

客运车是人们出行的主要交通工具之一，客运车相比轿车、卡车承载更多的旅客，旅客的安全问题长期以来是交通管理部门和客运公司重中之重问题。机动车驾驶员和乘客佩戴安全带是行车过程中的一项基本要求，汽车安全带的作用是在汽车紧急刹车或者发生车辆碰撞时，安全带就会瞬间收束、绷紧，使乘客紧紧的束缚在座椅上，防止乘客与物体发生多次碰撞。

中国公开专利号cn207141010u，公开日2018年3月27日，发明创造的名称为客车安全带智能检测系统，公开了一种客车安全带智能检测系统，包括两个光电传感器、计数器、压力传感器、红外发射装置、红外接收装置、闸道舵机、车辆信息自动录入装置、以及控制器，所述两个光电传感器一前一后安装在车门位置并分别与计数器连接，所述计数器与控制器连接，所述压力传感器安装在安全带内部并与控制器连接，所述控制器的输出端连接红外发射装置，所述红外接收装置安装在闸道桩上，所述闸道舵机与红外接收装置连接，所述车辆信息自动录入装置与车站控制室连接。本方案能够智能检测乘客是否按照正确方式系好安全带、自动传输车辆信息，较传统的人为提醒更加方便、智能、准确、安全。

但是其不足之处装置过于复杂成本高，并且不能对具体座位的安全带是否扣上做出确认，对于上车乘客坐错位置的情况难以做出准确判断。

技术实现要素：

本实用新型是针对现有客车安全带检测装置只针对司机或安全带检测装置成本过高不易推广而设计了一种物联网安全带监控装置。

一种物联网安全带监控装置，包括：客运服务器，还包括：

若干座位安全带状态采集装置，设置在客车每个座位下或侧面，用于采集座位状态，与数据汇总装置电连接；

数据汇总装置，设置在客车驾驶室，与座位安全带状态采集装置电连接，与客运服务器通讯连接；

电源模块，用于为座位安全带状态采集装置以及数据汇总装置供电，由客车电源供电，与座位安全带状态采集装置以及数据汇总装置电连接。

座位安全带状态采集装置能及时准确地将运行客车内乘客的安全带佩戴情况包括：无人，有人未扣以及安全三种状态进行数据采集；数据汇总装置，能够让驾驶员查看车内乘客安全带佩戴状态，并且上传数据到客运中心。

当前，国内外对于客运车的监控主要以摄像头为探测器，监控乘客在车内的行为，以便出现纠纷或者事故时，提供客观的资料，由于摄像头角度的限定，对于车内乘客是否带安全带难以做到准确检测，所以运用本实用的物联网安全带监控装置，采取将每个座位安全带卡扣信息、座位信息，自动采集，并通过无线传输与客运中心保持数据同步分析甄别，实现客车安全带远程监管。

作为优选，所述的数据汇总装置，包括：

gps模块，由电源模块供电，与单片机电连接；

单片机，由电源模块供电，与gps模块以及gprs模块电连接，通过dwin串口与dwin显示器电连接，通过can总线接入口与座位安全带状态采集装置电连接；

dwin串口，用于连接单片机与dwin显示器；

dwin显示器，用于人机交互，与单片机通过dwin串口电连接；

gprs模块，用于装置无线传输信息，与单片机电连接，与客运服务器通讯连接；

can总线接入口，使单片机与座位安全带状态采集装置通过客车can总线连接。

单片机采用了stm32f103rft6，而数据交互则使用客车自带的can总线通信线路。

作为优选，所述的座位安全带状态采集装置，包括：

主控板，与座位传感器，拨码开关、安全带接触开关以及can总线接入口电连接；

座位传感器，用于检测座位是否座人，设置在座位靠背下侧或座垫下方，与主控板电连接；

拨码开关，用于设定座位识别码，与主控板电连接；

安全带接触开关，用于检测安全带是否扣上，与主控板电连接；

can总线接入口，用于使主控板通过客车can总线与数据汇总装置连接。

作为优选，所述的主控板，包括：

单片机，用于输出座位信息，由电源模块供电，与外设模块电连接；

ldo电源模块，用于二次稳压，输入端与电源模块电连接，输出端与单片机电连接；

外设模块，用于测试以及拓展附加组件，与单片机电连接。

作为优选，所述的电源模块，包括：

数据汇总装置供电单元，由客车电源供电，与数据汇总装置电连接；

gps模块供电单元，由客车电源供电，与数据汇总装置电连接；

座位安全带状态采集装置供电单元，由客车电源供电，与座位安全带状态采集装置电连接。

电源模块不仅要为数据汇总装置还要为座位安全带状态采集装置提供电源，并且数据汇总装置内不同模块需求的电压值不同，因此，该电源被设计成多模组供电方式，并且单模组内也分为多段输出。全模组的开关芯片均选择tps54560-q1降压芯片，由于车载情况下车载电池输出状态会随着气候温度、整车功耗和行驶地形等因素发生改变，电池的整个输出电压范围较宽，因此选择输入范围较大的开关芯片有利于装置的健康。

作为优选，所述的数据汇总装置供电单元，包括：

开关芯片，vin脚与输入电源电连接，cpmp脚与电阻r12电容c21电连接，rt/clk脚与电阻r14电连接，pwrpd脚与gnd脚接地，fb脚与电阻r13以及电阻r11电连接；

极性电容c18，正极与输入源以及开关芯片vin脚电连接，负极接地；

电容c21，一端与开关芯片comp脚电连接，另一端接地；

电阻r14，一端与开关芯片rt/clk脚电连接，另一端接地；

电阻r12，一端与开关芯片comp脚电连接，另一端串联电容c29接地；

电容c29，一端与电阻r12电连接，另一端接地；

电容c17，一端与开关芯片boot脚电连接，另一端与开关芯片sw脚电连接

稳压二极管d3，负极与开关芯片sw脚电连接，正极接地；

电感l2，一端与开关芯片sw脚电连接，另一端与8v输出端电连接；

电阻r11，一端与8v输出端电连接，另一端串联电阻r13接地；

电阻r13，一端与电阻r11以及开关芯片fb脚电连接，另一端接地；

极性电容c19，正极与8v输出端电连接，负极接地；

5v稳压芯片，in端与8v输出端电连接，out端与5v输出端电连接，gnd端接地；

稳压二极管d2，正极与5v稳压芯片out端电连接，负极与5v稳压芯片in端电连接；

极性电容c20，正极与5v稳压芯片out端电连接，负极接地；

稳压二极管d4，正极接地，负极与正极与5v稳压芯片out端电连接；

3.3v稳压芯片，in端与5v输出端电连接，out端与3.3v输出端电连接，gnd端接地；

稳压二极管d5，正极与3.3v稳压芯片out端电连接，负极与3.3v稳压芯片in端电连接；

极性电容c27，正极与3.3v稳压芯片out端电连接，负极接地；

电容c26，一端与3.3v输出端电连接，另一端接地；

电阻r16，一端与3.3v输出端电连接，另一端与发光二极管d7正极电连接；

发光二极管d7，正极与电阻r16电连接，负极接地。

单片机等数字器件对电源的纹波要求较高，开关电源输出容易混入开关频率等杂波，会对数字器件产生干扰，因此，通常在开关电源的后级还需要增加一组ldo电源进行二次稳压，以满足数字器件的需求；因此直接在8v输出端后接入ldo电路。这样既保证了输入源有开关电路宽输入的特性又保证输出端能线性稳定。

作为优选，所述的gps模块供电单元，包括：

开关芯片，vin脚与输入电源电连接，cpmp脚与电阻r18电容c28电连接，rt/clk脚与电阻r20电连接，pwrpd脚与gnd脚接地，fb脚与电阻r19以及电阻r17电连接；

极性电容c24，正极与输入源以及开关芯片vin脚电连接，负极接地；

电容c28，一端与开关芯片comp脚电连接，另一端接地；

电阻r20，一端与开关芯片rt/clk脚电连接，另一端接地；

电阻r18，一端与开关芯片comp脚电连接，另一端串联电容c29接地；

电容c29，一端与电阻r18电连接，另一端接地；

电容c23，一端与开关芯片boot脚电连接，另一端与开关芯片sw脚电连接

稳压二极管d6，负极与开关芯片sw脚电连接，正极接地；

电感l3，一端与开关芯片sw脚电连接，另一端与输出口电连接；

电阻r17，一端与输出口电连接，另一端串联电阻r19接地；

电阻r19，一端与电阻r17以及开关芯片fb脚电连接，另一端接地；

极性电容c25，正极与输出口电连接，负极接地；

电阻r15，一端与输出端电连接，另一端与发光二极管d8正极电连接；

发光二极管d8，正极与输出端电连接，负极接地。

作为优选，所述的座位安全带状态采集装置供电单元，包括：

开关芯片，vin脚与输入电源电连接，en脚与canen通过电阻r23电连接，cpmp脚与电阻r25电容c34电连接，rt/clk脚与电阻r27电连接，pwrpd脚与gnd脚接地，fb脚与电阻r26以及电阻r24电连接；

极性电容c31，正极与输入源以及开关芯片vin脚电连接，负极接地；

电阻r23，一端与开关芯片en脚电连接，另一端与canen电连接；

电容c34，一端与开关芯片comp脚电连接，另一端接地；

电阻r27，一端与开关芯片rt/clk脚电连接，另一端接地；

电阻r25，一端与开关芯片comp脚电连接，另一端串联电容c35接地；

电容c35，一端与电阻r25电连接，另一端接地；

电容c30，一端与开关芯片boot脚电连接，另一端与开关芯片sw脚电连接

稳压二极管d9，负极与开关芯片sw脚电连接，正极接地；

电感l4，一端与开关芯片sw脚电连接，另一端与输出口电连接；

电阻r24，一端与输出口电连接，另一端串联电阻r26接地；

电阻r26，一端与电阻r24以及开关芯片fb脚电连接，另一端接地；

极性电容c32，正极与输出口电连接，负极接地；

电阻r21，一端与输出端电连接，另一端与发光二极管d8正极电连接；

发光二极管d10，正极与输出端电连接，负极接地。

座位安全带状态采集装置的开关电源，开关电源输出电压为dc12v，通过电气线束网络为各个座位的座位安全带状态采集装置。如果出现单片机工作状态不稳定的问题则在座位安全带状态采集装置内加上两组ldo电源，用来将所得电源进行线性稳压，以此保证双排座双座位均能够稳定工作。

作为优选，所述的电源模块，还包括：dwin屏串口电路单元，用于为dwin屏供电。

dwin屏作为一种常用的工业显示屏，具有可靠性高，兼容性强，界面易于开发等特点，选用max3232芯片作为驱动芯片，用于串行口的电平变换，实现单片机与通信接口之间的通信。

作为优选，所述的座位传感器为电场传感器。

座位传感器一般包括四种：压力传感器、红外线成像传感器、可见光成像传感器和电场传感器，采用电场传感器利用多个电极收集到的信号来呈现座位占用情况，这样就可以不受到微波或者红外的干扰，也不会产生压力传感器可能出现的把放置物判断为坐人的情况。

本实用新型的有益效果在于：应用电场传感器，以立体图像传感形式，利用多个电极收集到的信号来呈现座位占用情况，能够准确判断座位上是乘客还是重物；应用新型座椅传感器信息、状态与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，实现对安全带的智能化识别、全方位定位、监控和管理；解决传统客车监控系统靠摄像头监控留死角的不足，做到全方位，时刻了解客运车安全带的情况；本装置价格低易于改装实现。

附图说明

图1本实用新型的装置结构示意图；

图2数据汇总装置供电单元开关电路部分电路图；

图3数据汇总装置供电单元ldo部分电路图；

图4gps模块供电单元电路图；

图5座位安全带状态采集装置供电单元电路图；

图6座位传感器周边电路图；

图中：1、数据汇总装置，2、座位安全带状态采集装置，3、电源模块，4、gps模块，5、单片机，6、gprs模块，7、dwin显示器，8、单片机，9、座位传感器。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1

如图1所示，所述的一种物联网安全带监控装置，包括：客运服务器，还包括：

若干座位安全带状态采集装置2，设置在客车每个座位下或侧面，用于采集座位状态，与数据汇总装置1电连接；

数据汇总装置1，设置在客车驾驶室，与座位安全带状态采集装置2电连接，与客运服务器通讯连接；

电源模块3，用于为座位安全带状态采集装置2以及数据汇总装置1供电，由客车电源供电，与座位安全带状态采集装置2以及数据汇总装置1电连接。

座位安全带状态采集装置2能及时准确地将运行客车内乘客的安全带佩戴情况包括：无人，有人未扣以及安全三种状态进行数据采集；数据汇总装置1，能够让驾驶员查看车内乘客安全带佩戴状态，并且上传数据到客运中心。

当前，国内外对于客运车的监控主要以摄像头为探测器，监控乘客在车内的行为，以便出现纠纷或者事故时，提供客观的资料，由于摄像头角度的限定，对于车内乘客是否带安全带难以做到准确检测，所以运用本实用的物联网安全带监控装置，采取将每个座位安全带卡扣信息、座位信息，自动采集，并通过无线传输与客运中心保持数据同步分析甄别，实现客车安全带远程监管。

所述的数据汇总装置1，包括：

gps模块4，由电源模块3供电，与单片机5电连接；

单片机5，由电源模块3供电，与gps模块4以及gprs模块6电连接，通过dwin串口与dwin显示器7电连接，通过can总线接入口与座位安全带状态采集装置2电连接；

dwin串口，用于连接单片机5与dwin显示器7；

dwin显示器7，用于人机交互，与单片机5通过dwin串口电连接；

gprs模块6，用于装置无线传输信息，与单片机5电连接，与客运服务器通讯连接；

can总线接入口，使单片机5与座位安全带状态采集装置2通过客车can总线连接。

单片机5采用了stm32f103rft6，而数据交互则使用客车自带的can总线通信线路。

所述的座位安全带状态采集装置2，包括：

主控板，与座位传感器9，拨码开关、安全带接触开关以及can总线接入口电连接；

座位传感器9，用于检测座位是否座人，设置在座位靠背下侧或座垫下方，与主控板电连接；

拨码开关，用于设定座位识别码，与主控板电连接；

安全带接触开关，用于检测安全带是否扣上，与主控板电连接；

can总线接入口，用于使主控板通过客车can总线与数据汇总装置1连接。

座位安全带状态采集装置通信电路主要为can总线网络通信电路，其can收发器选用了一块德州仪器公司的sn65hvd266芯片。

所述的主控板，包括：

单片机8，用于输出座位信息，由电源模块3供电，与外设模块电连接；

ldo电源模块，用于二次稳压，输入端与电源模块3电连接，输出端与单片机8电连接；

外设模块，用于测试以及拓展附加组件，与单片机8电连接。

所述的电源模块3，包括：

数据汇总装置供电单元，由客车电源供电，与数据汇总装置1电连接；

gps模块供电单元，由客车电源供电，与数据汇总装置1电连接；

座位安全带状态采集装置供电单元，由客车电源供电，与座位安全带状态采集装置2电连接。

电源模块3不仅要为数据汇总装置1还要为座位安全带状态采集装置2提供电源，并且数据汇总装置1内不同模块需求的电压值不同，因此，该电源被设计成多模组供电方式，并且单模组内也分为多段输出。全模组的开关芯片均选择tps54560-q1降压芯片，由于车载情况下车载电池输出状态会随着气候温度、整车功耗和行驶地形等因素发生改变，电池的整个输出电压范围较宽，因此选择输入范围较大的开关芯片有利于装置的健康。

如图2和图3所示，所述的数据汇总装置供电单元，包括：

开关芯片，vin脚与输入电源电连接，cpmp脚与电阻r12电容c21电连接，rt/clk脚与电阻r14电连接，pwrpd脚与gnd脚接地，fb脚与电阻r13以及电阻r11电连接；

极性电容c18，正极与输入源以及开关芯片vin脚电连接，负极接地；

电容c21，一端与开关芯片comp脚电连接，另一端接地；

电阻r14，一端与开关芯片rt/clk脚电连接，另一端接地；

电阻r12，一端与开关芯片comp脚电连接，另一端串联电容c29接地；

电容c29，一端与电阻r12电连接，另一端接地；

电容c17，一端与开关芯片boot脚电连接，另一端与开关芯片sw脚电连接

稳压二极管d3，负极与开关芯片sw脚电连接，正极接地；

电感l2，一端与开关芯片sw脚电连接，另一端与8v输出端电连接；

电阻r11，一端与8v输出端电连接，另一端串联电阻r13接地；

电阻r13，一端与电阻r11以及开关芯片fb脚电连接，另一端接地；

极性电容c19，正极与8v输出端电连接，负极接地；

5v稳压芯片，in端与8v输出端电连接，out端与5v输出端电连接，gnd端接地；

稳压二极管d2，正极与5v稳压芯片out端电连接，负极与5v稳压芯片in端电连接；

极性电容c20，正极与5v稳压芯片out端电连接，负极接地；

稳压二极管d4，正极接地，负极与正极与5v稳压芯片out端电连接；

3.3v稳压芯片，in端与5v输出端电连接，out端与3.3v输出端电连接，gnd端接地；

稳压二极管d5，正极与3.3v稳压芯片out端电连接，负极与3.3v稳压芯片in端电连接；

极性电容c27，正极与3.3v稳压芯片out端电连接，负极接地；

电容c26，一端与3.3v输出端电连接，另一端接地；

电阻r16，一端与3.3v输出端电连接，另一端与发光二极管d7正极电连接；

发光二极管d7，正极与电阻r16电连接，负极接地。

单片机等数字器件对电源的纹波要求较高，开关电源输出容易混入开关频率等杂波，会对数字器件产生干扰，因此，通常在开关电源的后级还需要增加一组ldo电源进行二次稳压，以满足数字器件的需求；因此直接在8v输出端后接入ldo电路。这样既保证了输入源有开关电路宽输入的特性又保证输出端能线性稳定。

如图4所示，所述的gps模块供电单元，包括：

开关芯片，vin脚与输入电源电连接，cpmp脚与电阻r18电容c28电连接，rt/clk脚与电阻r20电连接，pwrpd脚与gnd脚接地，fb脚与电阻r19以及电阻r17电连接；

极性电容c24，正极与输入源以及开关芯片vin脚电连接，负极接地；

电容c28，一端与开关芯片comp脚电连接，另一端接地；

电阻r20，一端与开关芯片rt/clk脚电连接，另一端接地；

电阻r18，一端与开关芯片comp脚电连接，另一端串联电容c29接地；

电容c29，一端与电阻r18电连接，另一端接地；

电容c23，一端与开关芯片boot脚电连接，另一端与开关芯片sw脚电连接

稳压二极管d6，负极与开关芯片sw脚电连接，正极接地；

电感l3，一端与开关芯片sw脚电连接，另一端与输出口电连接；

电阻r17，一端与输出口电连接，另一端串联电阻r19接地；

电阻r19，一端与电阻r17以及开关芯片fb脚电连接，另一端接地；

极性电容c25，正极与输出口电连接，负极接地；

电阻r15，一端与输出端电连接，另一端与发光二极管d8正极电连接；

发光二极管d8，正极与输出端电连接，负极接地。

如图5所示，所述的座位安全带状态采集装置供电单元，包括：

开关芯片，vin脚与输入电源电连接，en脚与canen通过电阻r23电连接，cpmp脚与电阻r25电容c34电连接，rt/clk脚与电阻r27电连接，pwrpd脚与gnd脚接地，fb脚与电阻r26以及电阻r24电连接；

极性电容c31，正极与输入源以及开关芯片vin脚电连接，负极接地；

电阻r23，一端与开关芯片en脚电连接，另一端与canen电连接；

电容c34，一端与开关芯片comp脚电连接，另一端接地；

电阻r27，一端与开关芯片rt/clk脚电连接，另一端接地；

电阻r25，一端与开关芯片comp脚电连接，另一端串联电容c35接地；

电容c35，一端与电阻r25电连接，另一端接地；

电容c30，一端与开关芯片boot脚电连接，另一端与开关芯片sw脚电连接

稳压二极管d9，负极与开关芯片sw脚电连接，正极接地；

电感l4，一端与开关芯片sw脚电连接，另一端与输出口电连接；

电阻r24，一端与输出口电连接，另一端串联电阻r26接地；

电阻r26，一端与电阻r24以及开关芯片fb脚电连接，另一端接地；

极性电容c32，正极与输出口电连接，负极接地；

电阻r21，一端与输出端电连接，另一端与发光二极管d8正极电连接；

发光二极管d10，正极与输出端电连接，负极接地。

座位安全带状态采集装置2的开关电源，开关电源输出电压为dc12v，通过电气线束网络为各个座位的座位安全带状态采集装置2。如果出现单片机工作状态不稳定的问题则在座位安全带状态采集装置2内加上两组ldo电源，用来将所得电源进行线性稳压，以此保证双排座双座位均能够稳定工作。

所述的电源模块3，还包括：dwin屏串口电路单元，用于为dwin屏供电。

dwin屏作为一种常用的工业显示屏，具有可靠性高，兼容性强，界面易于开发等特点，选用max3232芯片作为驱动芯片，用于串行口的电平变换，实现单片机与通信接口之间的通信。max3232的t1in和stm32f103rft6的pa9（usart1_tx）相连，命名网络为dwin_tx；max3232的r1out和stm32f103rft6的pa10（usart1_rx）相连，命名网络为dwin_rx；串行口经过max3232芯片电平变换后经过p3接口和dwin屏相连。p3接口亦为dwin屏提供一个dc8v的供电电源。

如图6所示，所述的座位传感器9为电场传感器。

座位传感器9一般包括四种：压力传感器、红外线成像传感器、可见光成像传感器和电场传感器，采用电场传感器利用多个电极收集到的信号来呈现座位占用情况，这样就可以不受到微波或者红外的干扰，也不会产生压力传感器可能出现的把放置物判断为坐人的情况。

每个座位由一个压力传感器和安全带弹片接触式传感器负责，分别用于判断乘客是否乘坐和乘客是否佩戴安全带，两个传感器电路部分结构均为开关电路，因此设计了一组三极管开关信号输入电路。以压力传感器为例，其结构为一个压力开关，连出两根导线，当座位上承受的压力到达其阈值时，开关闭合，两根导线短路。在安装连接时，这两根导线一跟连接dc5v信号，一根连接in（in1至in6）网络。当有乘客乘坐时，压力开关闭合，导线短路，in网络由原来的低电平（0）转换为高电平（1），三极管由原来的截止状态变为饱和状态，io_in（io_in1至io_in6，连接单片机io口）网络由原来的拉高状态变为至低状态。单片机io口接收到信号变化后便可以判断座位是否有人乘坐了。