一种汽车舱内环境安全监测装置及车内后视镜的制作方法

1.本实用新型涉及车载设备技术领域，具体涉及一种汽车舱内环境安全监测装置及设置该监测装置的车内后视镜。


背景技术：

2.随着现代社会的进步和经济的发展，一方面，汽车越来越多地进入普通家庭的生活，不仅仅和过去一样作为交通工具，而是在人们的生活中起到观光、旅游、办公、休闲、竞技等多种用途；另一方面，汽车的安全性和智能化程度越来越高，甚至自动驾驶和无人驾驶技术开始研制和小范围应用。但汽车座舱内环境安全仍然被大家忽视，每年都有报道儿童被单独遗留在车内中暑死亡、成人开空调睡觉窒息死亡等事件，但仍然有绝大多数汽车没有配备车内环境安全监测报警装置。
3.近年来，有些相关的研究和专利开始出现，但都不能很快地让外界得知车内的险情，更不能及时地使车内被困的人或动物脱离险情，车内环境监测误判较多，且不够实用、可靠和系统，未能得到实际应用，也没有从根本上解决其中的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术中对车内环境监测存在误判较多、不够准确、报警不够及时导致的救援成功率低等问题，提出了一种汽车舱内环境安全监测装置，设置特定结构的信号采集电路进行气体成分检测以及生命体感知，输送至信号处理电路能够准确检测出汽车舱内气体成分动态变化趋势，提高了车内环境安全监测的可靠性、减少误判，及时提供车内、车外、远程等多种方式的报警求救方式，使车内被困人员或动物及时脱离险情。本实用新型还涉及一种车内后视镜。
5.本实用新型技术方案如下：
6.一种汽车舱内环境安全监测装置，其特征在于，包括均设置在汽车舱内的信号采集电路、信号处理电路、报警电路和供电电路，所述供电电路与其它各电路均相连，所述信号采集电路包括气体传感器和红外传感器，所述报警电路包括车内报警电路、车外报警电路和远程报警电路，所述气体传感器、红外传感器、车内报警电路、车外报警电路和远程报警电路均与所述信号处理电路相连。
7.优选地，所述信号采集电路还包括加速度传感器和温湿度传感器，所述加速度传感器和温湿度传感器均与信号处理电路相连。
8.优选地，所述气体传感器包括一氧化碳传感器、二氧化碳传感器和氧传感器，所述一氧化碳传感器、二氧化碳传感器和氧传感器均与信号处理电路相连。
9.优选地，所述信号采集电路中的各传感器均设置为插拔式传感器。
10.优选地，还包括摄像头和液晶显示器，所述摄像头和液晶显示器均与所述信号处理电路相连。
11.优选地，所述信号处理电路采用16位msp430f247微处理器；
12.和/或，所述供电电路采用锂电池；
13.和/或，所述加速度传感器为三轴加速度传感器，采用adxl330芯片；
14.和/或，所述温湿度传感器为sht1x型传感器，采用cmos芯片。
15.优选地，所述远程报警电路包括车载定位终端，所述车载定位终端包括相互连接的北斗定位电路和gprs无线通信电路，所述北斗定位电路与所述信号处理电路相连，所述gprs无线通信电路连接远程控制中心。
16.优选地，所述车内报警电路和车外报警电路包括共同或分开设置的语音电路，所述语音电路与所述信号处理电路相连，所述车内报警电路还包括与语音电路相连的扬声器，所述车外报警电路还包括与语音电路相连的zigbee无线通信电路，所述zigbee无线通信电路与汽车自身喇叭相连。
17.优选地，所述车外报警电路包括设置于汽车挡风玻璃并面向车外展示的字幕电路，所述字幕电路与所述信号处理电路相连。
18.一种车内后视镜，包括后视镜本体和支架，其特征在于，还包括上述的汽车舱内环境安全监测装置，所述汽车舱内环境安全监测装置设置在支架上。
19.本实用新型的技术效果如下：
20.本实用新型提供的一种汽车舱内环境安全监测装置，包括均设置在汽车舱内的信号采集电路、信号处理电路、报警电路和供电电路，信号采集电路包括气体传感器和红外传感器，报警电路包括车内报警电路、车外报警电路和远程报警电路，设置特定结构的信号采集电路进行气体成分检测以及生命体感知，输送至信号处理电路，信号处理电路快速分析处理各种数字信号、模拟信号以及脉冲信号，快速准确的检测出汽车舱内是否有生命体以及气体成分动态变化趋势，提高车内环境安全监测的可靠性、减少误判，并在检测到汽车舱内有生命体且气体成分的变化趋势达到设定阈值时发出控制指令给报警电路，由报警电路及时提供车内、车外、远程等多种方式的报警求救，使车内被困人员或动物及时脱离险情。本实用新型解决了现有技术对车内环境监测存在误判较多、不够准确、报警不够及时导致的救援成功率低等问题，通过各传感器能够判断车内是否有司乘人员或宠物，并通过对车内温度与多种气体成分的变化趋势进行监测分析，在气体成分异常或温度过高等危险情况下，及时实现车辆定位以及采用车内、车外、远程等多种方式及时进行报警求救，有效避免了汽车在熄火状态下乘客因睡着而导致的中暑、窒息等危险，实现相关的辅助驾驶功能。
21.优选设置信号采集电路还包括加速度传感器和温湿度传感器，用于采集汽车舱内温湿度信号以及汽车行驶运动信号，并将采集的信号传输给信号处理电路，通过信号处理电路监测车舱内温湿度变化趋势以及判断汽车刹车、碰撞、转弯、上下坡等状态，对日晒情况下温度过高或车辆非正常行驶的状态等危险情况通过报警电路进行预警提示。
22.优选设置气体传感器包括一氧化碳传感器、二氧化碳传感器和氧传感器，针对乘客呼吸过程导致的氧气与二氧化碳相对变化、停车场所通风环境不好导致的一氧化碳浓度增加等危险情况，通过信号处理电路监测汽车舱内多种气体成分动态变化趋势再确定是否报警，进一步提高了可靠性，减少误判。
23.本实用新型在车舱内温度或气体危险环境下，由报警电路提供车内、车外、远程等多种方式的报警求救，优选地，车内报警电路在收到报警指令后可通过语音电路和扬声器发出报警音来唤醒睡着的乘客；车外报警电路采用zigbee无线通信电路与汽车自身喇叭实
现无线连接，在收到报警指令后可通过语音电路和zigbee无线通信电路将报警音发送至汽车自身喇叭实现车外语音报警，采用zigbee技术，短距离传输能够方便地组网，实现了低成本、低耗电、监测与分布式安装；远程报警电路设置车载定位终端，通过北斗定位电路和gprs无线通信电路，采用gprs无线通信技术进行数据传输，实现车辆定位及远程报警。
附图说明
24.图1为本实用新型汽车舱内环境安全监测装置的结构框图。
25.图2为本实用新型汽车舱内环境安全监测装置的优选结构框图。
26.图3为本实用新型汽车舱内环境安全监测装置的zigbee无线通信电路优选结构示意图。
27.图中各标号列示如下：
[0028]1‑
信号处理电路，2
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信号采集电路，21
‑
气体传感器，211
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一氧化碳传感器，212
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二氧化碳传感器，213
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氧传感器，22
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红外传感器，23
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加速度传感器，24
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温湿度传感器，3
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报警电路，31
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车内报警电路，311
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扬声器，32
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车外报警电路，321
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zigbee无线通信电路，3211
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无线单片机，3212
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印刷版微波传输线，3213
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外部天线，33
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远程报警电路，331
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车载定位终端，4
‑
供电电路，5
‑
摄像头，6
‑
液晶显示器。
具体实施方式
[0029]
下面结合附图对本实用新型进行说明。
[0030]
本实用新型涉及一种汽车舱内环境安全监测装置，其结构如图1所示，包括均设置在汽车舱内的信号处理电路1、信号采集电路2、报警电路3和供电电路4，供电电路4与其它各电路均相连，信号采集电路2包括气体传感器21和红外传感器22，报警电路3包括车内报警电路31、车外报警电路32和远程报警电路33，气体传感器21、红外传感器22、车内报警电路31、车外报警电路32和远程报警电路33均与所述信号处理电路1相连，由设置的特定结构的信号采集电路2进行气体成分检测以及生命体感知，输送至信号处理电路1，信号处理电路1快速分析处理各种数字信号、模拟信号以及脉冲信号，快速准确地检测出汽车舱内气体成分动态变化趋势，提高车内环境安全监测的可靠性、减少误判，在检测到汽车舱内有生命体且气体成分的变化趋势达到设定阈值时发出控制指令给报警电路3，由报警电路3及时提供车内、车外、远程等多种方式的报警求救，使车内被困人员或动物及时脱离险情。优选地，供电电路4采用锂电池，负责为系统提供电力，在汽车行驶(汽车电瓶供电)状态下充电，在汽车熄火(失去汽车电瓶供电)状态下，利用自身的电源保障系统可继续工作12小时以上。
[0031]
其中，信号采集电路2中的各传感器优选均采用一体化设计和可更换设计的插拔式传感器，开发了集成传感器，监测参数全、体积小、安装简单、拆卸方便且维护快捷，可方便地根据传感器使用期限定期更换，如图2所示的优选结构图，该实施例的供电电路在图中未示出，信号采集电路2还包括加速度传感器23和温湿度传感器24，加速度传感器23和温湿度传感器24均与信号处理电路1相连，加速度传感器23用于采集汽车行驶运动信号，温湿度传感器24用于采集温度和湿度信号；优选地，气体传感器包括一氧化碳传感器211、二氧化碳传感器212和氧传感器213，一氧化碳传感器211、二氧化碳传感器212和氧传感器213均与信号处理电路1相连。加速度传感器23、一氧化碳传感器211、二氧化碳传感器212、氧传感器
213、温湿度传感器24、红外传感器22，用于采集汽车舱内气体成分与温湿度信号、车内是否有人(包括宠物)的信号、汽车行驶运动信号，并将采集的信号传输给信号处理电路1。
[0032]
优选地，还包括摄像头5和液晶显示器6，摄像头5和液晶显示器6均与信号处理电路1相连，液晶显示器6将摄像头5(优选采用广角摄像头5)拍摄的图像以流媒体方式显示给司机，在加速度传感器及其它车载传感器的辅助下，为变换车道提供图像识别信息，提示两侧车辆是否有碰撞风险，并将采集的信号传输给信号处理电路1处理，且能够利用触摸屏显示系统状态，进行系统设置和交互。进一步地，还可以通过摄像头获取司机面部图像，由信号处理电路利用人眼识别和瞳孔追踪技术，判断司机是否困倦瞌睡，对车辆非正常行驶的状态并由车内报警电路进行语音预警提示。
[0033]
优选地，信号处理电路1采用16位msp430f247微处理器，具备超低功耗和丰富的外设，具有1个带有3个比较/捕获通道的16位定时器a和1个带有7个比较/捕获通道的16位定时器b，微处理器内部集成了多个12位adc模块，可以快速处理各种数字信号、模拟信号以及脉冲信号，减少误判，提高了车内环境安全监测的可靠性；此外信号处理电路1还具有活动模式和4种低功耗模式，在汽车发动机工作过程中，使用活动模式，在车载电源关闭(使用供电电路46)情况下使用低功耗模式，有效降低了系统功耗。
[0034]
优选地，加速度传感器23为三轴加速度传感器23，其采用adxl330芯片，功耗低、灵敏度高，最大测量范围为 /
‑
3g，x轴和y轴的带宽为0.5～1600hz，z轴带宽为0.5～550hz，能够测量出任意时刻汽车前后、左右、上下(输出导线沿x轴、y轴和z轴)三个方向的位移加速度分量，判断出汽车刹车、碰撞、转弯、上下坡等状态，对车辆非正常行驶的状态进行预警提示。
[0035]
优选地，温湿度传感器24为sht1x型传感器，该传感器将cmos芯片技术与传感器技术相结合，并带有工业标准的i2c总线数字输出接口，湿度值和温度值的输出分辨率分别为14位和12位，测量时的电流消耗为550μa，平均为28μa，休眠时为3μa，具有很好的稳定性。
[0036]
进一步地，远程报警电路33的结构如图2所示，包括车载定位终端331，车载定位终端331包括相互连接的北斗定位电路和gprs无线通信电路，北斗定位电路与信号处理电路1相连，gprs无线通信电路连接远程控制中心，远程报警电路33中的北斗定位电路和gprs无线通信电路接收信号处理电路1发出的报警指令后，通过车载定位终端331的手动触发接口提供信号，由车载定位终端331通过gprs无线通信电路发出报警和定位信息，实现了车辆定位及远程报警，其中，远程报警可以包括车内环境危险报警、匪警和丢失报警三种警报信息。
[0037]
优选地，车内报警电路31和车外报警电路32包括共同或分开设置的语音电路，图2所示实施例为分开设置的语音电路，语音电路可采用九芯电子nv020c语音芯片，语音电路与信号处理电路1相连，车内报警电路31还包括与语音电路相连的扬声器311，车外报警电路32还包括与语音电路相连的zigbee无线通信电路321，zigbee无线通信电路321与汽车自身喇叭相连，在发现车内异常情况时通过车舱内的扬声器311和车外的汽车喇叭实现车内及车外报警，此外，采用了zigbee无线技术，通过zigbee节点短距离传输能够方便地组网，成本低、耗电低、且实现了监测与报警的分布式安装。进一步优选地，语音电路采用九芯电子nv020c语音芯片。
[0038]
需要说明的是，图2所示为优选实施例，并非唯一实施方式，可采用能够实现上述
报警功能的其它电路结构，例如，优选地，车外报警电路32不采用语音电路 zigbee无线通信电路的结构，而是包括设置于汽车挡风玻璃并面向车外展示的字幕电路，字幕电路与信号处理电路1相连，能够通过字幕对车外环境进行报警。
[0039]
优选地，zigbee无线通信电路321的结构如图3所示，包括依次连接的无线单片机3211、非平衡变压器和非平衡天线，其中，无线单片机3211优选采用低功耗芯片cc2430，或称为cc2430无线芯片，能够提高性能并满足以zigbee为基础的2.4ghz ism波段应用以及对低成本、低功耗的要求。非平衡变压器包括电感l1、电感l2和印刷版微波传输线3212，满足了rf输入/输出匹配电阻50ω的要求，并增加了接收天线(非平衡天线)进一步提高了无线传输距离，该接收天线由电容c3、电感l3和外部天线3213构成；晶振1、电容c1和电容c2为无线单片机提供32.768khz的时钟源，晶振2、电容c4和电容c5为无线单片机提供32m的时钟源；其在工作时的电流损耗为27ma，在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27ma或25ma，并可提供模拟电压输出。此外，无线单片机3211(cc2430无线芯片)的i/o口引脚16、引脚17和引脚18分别与加速度传感器23的x轴、y轴和z轴相连，无线单片机3211的xosc2.4端口引脚44连接电容c1的一端，电容c1的另一端接地，无线单片机3211的xosc2.3端引脚43连接电容c2的一端，电容c2的另一端接地，引脚44与引脚43之间并联有晶振1；无线单片机的控制线引脚19(也称为晶振引脚)与电容c5的一端相连，电容c5的另一端接地，无线单片机的控制线引脚21(也称为晶振引脚，或称为外部时钟输入引脚)与电容c4的一端相连，电容c4的另一端接地，引脚19与引脚21之间并联有晶振2；无线单片机3211的引脚32(rf_p)分别与电感l2的一端以及印刷版微波传输线3212的一端相连，电感l2的另一端与无线单片机3211的引脚34(rf_n)相连接，印刷版微波传输线3212的另一端分别与引脚34以及电感l3的一端相连，电感l3的另一端依次串联连接电容c3和外部天线3213；此外，其与加速度传感器23的配合使用能够测量出任意时刻汽车前后、左右、上下(输出导线沿x轴、y轴和z轴)三个方向的位移加速度分量，判断出汽车刹车、碰撞、转弯、上下坡等状态，对车辆非正常行驶的状态进行预警提示。
[0040]
本实用新型还涉及了一种车内后视镜，包括后视镜本体和支架，还包括上述如图1或者如图2所示的汽车舱内环境安全监测装置，汽车舱内环境安全监测装置设置在支架上，构成一种包括独特的汽车舱内环境安全监测装置的车内后视镜，成为一个整体，能够判断车内是否有司乘人员或宠物，并通过对车内温度与多种气体成分的变化趋势进行监测分析，在气体成分异常或温度过高等危险情况下，及时实现车辆定位以及采用车内、车外、远程等多种方式及时进行报警求救。
[0041]
本实用新型开发了一体化设计和可更换设计的可插拔式传感器，安装简单、拆卸方便且维护快捷，可方便地根据传感器使用期限定期更换，且监测参数全、体积小，能够判断车内是否有司乘人员或宠物，并通过对车内温度与多种气体成分的变化趋势进行监测分析，在气体成分异常或温度过高等危险情况下，及时实现车辆定位以及采用车内、车外、远程等多种方式及时进行报警求救，且能够判断出汽车刹车、碰撞、转弯、上下坡等状态，并利用人眼识别和瞳孔追踪技术，判断出司机是否困倦瞌睡，对车辆非正常行驶的状态进行语音预警提示停车休息，并在汽车熄火后可继续长时间工作12小时以上，有效避免了汽车在熄火状态下乘客因睡着而导致的中暑、窒息等危险。
[0042]
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明
创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。