CN111559334B - 一种车内环境监测自动化应急安全保护*** - Google Patents

一种车内环境监测自动化应急安全保护*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车内环境监测自动化应急安全保护***，属于应急保护技术领域，该***包括数据采集模块，所述数据采集模块用于对车辆内外环境数据以及相关位置信息进行采集，所述数据分析模块用于对数据采集模块采集的各项数据进行处理和分析，所述执行机构用于执行中央控制模块的操作指令本发明科学合理，使用安全方便，根据算法预估车内温度升高的情况，在车内温度升高情况异常的情况下，打开车窗降温，在打开车窗之后依然对车内温度进行实时监测，根据算法计算车内温度下降速率，当车内温度下降的速率较低时再启动车内空调进行降温，一方面，可以及时的预测车内温度升高情况，另一方面，避免了直接打开车辆空调对车辆蓄电池造成较大的伤害。

Description

一种车内环境监测自动化应急安全保护***
技术领域
本发明涉及应急保护技术领域，具体是一种车内环境监测自动化应急安全保护***。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，汽车成为了人们常见的代步工具，尤其是家中有儿童的家庭，汽车更加的方便了一家人的出行，但是有些粗心大意的家长，在驾车携带儿童出行时，往往由于去办事，将儿童滞留在车内，在夏天高温的情况下，会对滞留在车内的儿童造成致命的危险，所以，人们利用车内环境监测自动化应急保护***来解决上述问题，但是，现有的车内环境监测自动化应急安全保护***在使用时存在以下问题：
1、当前的安全保护***，只有当车内温度达到设定的阈值时才会启动，而设定的阈值过低会导致***误启动，而设定的阈值过高会导致对车内降温的时间点过晚，会导致车内儿童的焦躁和不安；
2、当安全保护***检测到车内有儿童时，会及时的打开车内空调，对车内进行降温，而在车辆未启动的情况下，直接打开汽车空调，会对车辆蓄电池造成极大的影响，影响车辆蓄电池的正常使用；
3、现有的安全保护***在打开车窗或者打开车辆空调之后，就不再对车内环境进行监测，而车内温度迟迟未降下来的情况也会对车内儿童造成较大的影响；
所以，人们急需一种车内环境监测自动化应急安全保护***来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车内环境监测自动化应急安全保护***，以解决现有技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种车内环境监测自动化应急安全保护***，该***包括数据采集模块、中央控制模块、数据分析模块和执行机构；
所述数据采集模块用于对车辆内外环境数据以及相关位置信息进行采集，使得可以对车内环境进行数据化检测，使得判断和控制操作更加的精准，所述中央控制模块用于对整个***进行自动化控制，根据采集数据对车内环境以及是否启用自动化应急安全保护***进行控制，所述数据分析模块用于对数据采集模块采集的各项数据进行处理和分析，使得可以更加精准的判断车内环境，所述执行机构用于执行中央控制模块的操作指令，实现应急安全保护；
所述数据采集模块的输出端电性连接中央控制模块的输入端，所述中央控制模块与数据分析模块电性连接，所述中央控制模块的输出端电性连接执行机构的输入端。
根据上述技术方案，所述数据采集模块包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一GPS定位单元、第二GPS定位单元和压力传感器；
所述第一温度传感器安装在车辆外部，用于对车外的温度数据进行采集，作为是否启用安全保护***的依据，通过第一温度传感器对车外温度的检测，避免在低温天气时启动安全保护***，影响车辆的停放安全性，所述第二温度传感器安装在车辆内部，用于对车内的温度数据进行采集，所述第二温度传感器采集的温度数据为T℃，作为判断车内温度变化趋势的依据，使得可以通过计算提前得知车内温度即将到达的温度，提前预判启动安全保护***，所述第一GPS定位单元安装在车内，用于对车辆的位置进行定位处理，所述第二GPS定位单元安装在车钥匙内部，用于对车主的位置进行定位，通过第一GPS定位单元和第二GPS定位单元，可以得知车主与车辆之间的具体，同时，可以对车主相对车辆的运动方向进行判断，可以作为执行机构执行相关操作的依据，所述压力传感器安装在车辆座椅下方，用于对车内是否有儿童滞留进行检测，使得可以准确的对车辆内是否有儿童滞留，以及儿童的状态进行判断；
所述第一温度传感器、第二温度传感器和压力传感器的输出端均电性连接中央控制模块的输入端，所述第一GPS定位单元和第二GPS定位单元的输出端电性连接数据分析模块的输入端。
根据上述技术方案，所述中央控制模块包括时间记录单元、PLC控制器和数据库；
所述时间记录单元用于实时对时间进行记录，所述时间记录单元记录的时间点数据为t，所述PLC控制器用于对整个安全保护***进行智能化控制，还用于根据数据分析模块的数据结果向执行机构发送操作指令，所述数据库用于对数据采集模块所采集的各项数据进行存储和记录；
所述第一温度传感器、第二温度传感器和压力传感器的输出端电性连接PLC控制器的输入端，所述时间记录单元的输出端电性连接PLC控制器的输入端，所述PLC控制器的输出端电性连接数据库的输入端。
根据上述技术方案，所述数据分析模块包括数据调取单元、数据处理单元和模型建立单元；
所述数据调取单元用于从数据库中调取数据采集模块所采集的各项数据，所述数据处理单元用于对数据调取单元所调取各项数据进行计算和处理，使得可以对车内环境进行准确的计算和分析，判断当前车内环境形势，所述PLC控制器以此来确定该向执行机构发送操作指令的具体内容，所述模型建立单元用于建立车辆与车主之间相对位置的二维坐标系，用于对车主与车辆之间的相对位置进行分析和预判，以此来确认下达相关的操作指令；
所述数据库的输出端电性连接数据调取单元的输入端，所述数据调取单元的输出端电性连接数据处理单元的输入端，所述第一GPS定位单元和第二GPS定位单元的输出端电性连接数据处理单元的输入端，所述数据处理单元的输出端电性连接PLC控制器的输入端。
根据上述技术方案，所述执行机构包括第一执行单元和第二执行单元；
所述第一执行单元为控制车窗打开的驱动马达，用于在车内环境异常的情况下控制车窗打开一定的距离，保持车内环境通风，使得可以改善车内环境，所述第二执行单元用于控制车内空调打开，进一步改善车内环境，因为直接打开空调会对导致车辆蓄电池受损，所以，在打开车窗之后，车内环境仍然没有明显改善的情况下，为了保证车内滞留儿童的安全，第二执行机构打开空调，对车内环境进行进一步的改善；
所述PLC控制器的输出端电性连接第一执行机构和第二执行机构的输入端。
根据上述技术方案，所述第一温度传感器检测车外温度为M℃；
当M＞A1，车辆未上锁或者M≤A1时，安全保护***不启动；
当M＞A1，且车辆上锁时，所述压力传感器采集座椅压力数据集合为P集＝{P1,P2,P3,...,Pn}；
根据公式对压力变化值进行求和：
Figure GDA0003003128000000051
当P和≥A2时，表示车内有人员活动，安全保护***启动；
当P和＜A2时，表示车内无人活动，安全保护***不启动。
根据上述技术方案，所述安全保护***启动后，所述数据采集模块将采集的数据输送至PLC控制器，所述PLC控制器将采集的数据存储在数据库中，所述数据调取单元从数据库中调取相关数据供给数据处理单元，所述数据处理单元对数据采集模块所采集的各项数据进行处理和计算，所述第二温度传感器所采集的车内温度数据为T℃，所述第二温度传感器每隔一段时间对车内温度数据进行采集，组成车内温度数据的集合T前集＝{T1,T2,T3,...,Tm}，其中，T1,T2,T3,...,Tm表示每隔一段时间第二温度传感器所采集的车内温度数据，对应的时间点集合为t前集＝{t1,t2,t3,...,tm}，其中，t1,t2,t3,...,tm表示第二温度传感器对车内环境进行采集的各个时间点，根据下列公式对车内温度变化量进行计算：
Figure GDA0003003128000000061
其中，
Figure GDA0003003128000000062
表示tk时间点至tk+1时间点车内温度的变化量，Tk+1表示tk+1时间点所采集的车内温度数据，Tk表示tk时间点所采集的车内温度数据；
根据下列公式对车内温度的变化速率进行计算：
Figure GDA0003003128000000063
其中，
Figure GDA0003003128000000064
表示tk至tk+1时间段车内温度变化速率，所述数据处理单元将处理数据传输至PLC控制器；
当
Figure GDA0003003128000000065
时，所述PLC控制器向第一执行单元下发操作指令，所述第一执行单元控制车窗打开H厘米；
当
Figure GDA0003003128000000071
且T＞A4时，所述PLC控制器向第一执行单元下发操作指令，所述第一执行单元控制车窗打开H厘米；
当
Figure GDA0003003128000000072
或者T≤A4时，所述PLC控制器不向第一执行单元下发操作指令。
根据上述技术方案，所述数据处理单元继续对数据采集模块所采集的数据进行处理，所述数据调取单元从数据库中调取车窗打开后H厘米后的温度变化数据，组成温度变化的集合T后集＝{T1,T2,T3,...,Ts}，其中，T1,T2,T3,...,Ts表示车窗打开后每隔一段时间第二温度传感器所采集的车内温度数据，所述时间记录单元记录时间，组成时间的集合t后集＝{t1,t2,t3,...,ts}，其中，t1,t2,t3,...,ts分别表示第二温度传感器对车内温度数据进行采集时的时间点；
根据下列公式对车内温度变化量进行计算：
Figure GDA0003003128000000073
其中，
Figure GDA0003003128000000074
表示tq时间点至tq+1时间点车内温度的变化量，Tq+1表示tq+1时间点所采集的车内温度数据，Tq表示tq时间点所采集的车内温度数据；
根据下列公式对车内温度的变化速率进行计算：
Figure GDA0003003128000000075
其中，
Figure GDA0003003128000000076
表示tq至tq+1时间段车内温度变化速率，所述数据处理单元将处理数据传输至PLC控制器；
当
Figure GDA0003003128000000077
时，所述PLC控制器向第二执行单元下发操作指令，所述第二执行单元控制车辆空调打开；
当
Figure GDA0003003128000000081
且T＞A6时，所述PLC控制器向第二执行单元下发操作指令，所述第二执行单元控制车辆空调打开；
当
Figure GDA0003003128000000082
或者T＜A6时，所述PLC控制器不向第二执行单元下发操作指令。
根据上述技术方案，所述第一GPS定位单元和第二GPS定位单元将采集到的定位数据发送至模型建立单元，所述模型建立单元建立车辆与车主相对位置的二维模型，所述第一GPS定位单元在二维模型的位置数据为(0,0)，所述第二GPS定位单元在二维模型的位置数据为(X，Y)；
根据下列公式计算车主距离车辆的距离：
Figure GDA0003003128000000083
所述时间记录单元每隔一段时间更新第二GPS定位单元的位置信息，所述第二GPS定位单元组成位置信息的集合F集＝{(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3),...,(Xu,Yu)},其中，(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3),...,(Xu,Yu)分别表示不同时间第二GPS定位单元所得到的车主位置坐标信息，根据下列公式表示第i个点与原点(0,0)之间形成的向量：
Figure GDA0003003128000000084
其中，
Figure GDA0003003128000000085
表示第i个点与原点之间形成的向量；
根据下列公式计算相邻两个时间所采集到的车主的位置坐标所形成的向量：
Figure GDA0003003128000000091
其中，
Figure GDA0003003128000000092
表示车主由i点至i+1点的向量；
当
Figure GDA0003003128000000093
时，表示向量
Figure GDA0003003128000000094
的方向为指向原点(0,0)，表示车主在向车辆方向行走，所述PLC控制器向第一执行单元下发指令，所述第一执行单元控制车窗的打开距离增大；
当车主行走的方向非车辆所在位置方向时，所述PLC控制器不向第一执行单元下发操作指令，判断车内温度是否小于设定阈值；
当T＜A6时，保持车窗打开的距离；
当T≥A6时，所述PLC控制器向第二执行单元下发指令，所述第二执行单元控制车内空调打开。
根据上述技术方案，所述车窗打开的大小随着L的减小而逐渐增大，L越小表示车主距离车辆的距离越近，此时，车窗打开较大的距离不会对车内儿童的安全造成影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过对车内环境以及车外环境进行实时监测，根据算法预估车内温度升高的情况，在车内温度升高情况异常的情况下，及时的打开车窗降温，并且，在打开车窗之后依然对车内温度进行实时监测，并根据算法计算车内温度下降速率，当车内温度下降的速率较低时再启动车内空调进行降温，一方面，可以及时的预测车内温度升高情况，另一方面，避免了直接打开车辆空调对车辆蓄电池造成较大的伤害。
2、本发明通过对车钥匙进行定位，即对车主的位置进行定位，不断的更新车主位置，计算车主的运动轨迹，通过建模的方式确认车主是否朝向车辆走来，而调节车窗打开的距离大小，一方面，当车主向车辆方向走来时，表明车主即将上车，此时车窗的距离打开较大，不会造成影响，还可以加快车内温度降低的速率。
3、通过压力传感器对车内是否有儿童滞留进行检测，不仅仅可以判断滞留情况，同时，还可以判断儿童在车内的情况，是否出现焦躁和不安的情绪。
附图说明
图1为本发明一种车内环境监测自动化应急安全保护***的模块组成结构示意图；
图2为本发明一种车内环境监测自动化应急安全保护***的模块连接结构示意图；
图3为本发明一种车内环境监测自动化应急安全保护***的启动流程示意图；
图4为本发明一种车内环境监测自动化应急安全保护***的数据处理流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1～4所示，一种车内环境监测自动化应急安全保护***，该***包括数据采集模块、中央控制模块、数据分析模块和执行机构；
数据采集模块用于对车辆内外环境数据以及相关位置信息进行采集，使得可以对车内环境进行数据化检测，使得判断和控制操作更加的精准，中央控制模块用于对整个***进行自动化控制，根据采集数据对车内环境以及是否启用自动化应急安全保护***进行控制，数据分析模块用于对数据采集模块采集的各项数据进行处理和分析，使得可以更加精准的判断车内环境，执行机构用于执行中央控制模块的操作指令，实现应急安全保护；
数据采集模块的输出端电性连接中央控制模块的输入端，中央控制模块与数据分析模块电性连接，中央控制模块的输出端电性连接执行机构的输入端。
根据上述技术方案，数据采集模块包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一GPS定位单元、第二GPS定位单元和压力传感器；
第一温度传感器安装在车辆外部，用于对车外的温度数据进行采集，作为是否启用安全保护***的依据，通过第一温度传感器对车外温度的检测，避免在低温天气时启动安全保护***，影响车辆的停放安全性，第二温度传感器安装在车辆内部，用于对车内的温度数据进行采集，第二温度传感器采集的温度数据为T℃，作为判断车内温度变化趋势的依据，使得可以通过计算提前得知车内温度即将到达的温度，提前预判启动安全保护***，第一GPS定位单元安装在车内，用于对车辆的位置进行定位处理，第二GPS定位单元安装在车钥匙内部，用于对车主的位置进行定位，通过第一GPS定位单元和第二GPS定位单元，可以得知车主与车辆之间的具体，同时，可以对车主相对车辆的运动方向进行判断，可以作为执行机构执行相关操作的依据，压力传感器安装在车辆座椅下方，用于对车内是否有儿童滞留进行检测，使得可以准确的对车辆内是否有儿童滞留，以及儿童的状态进行判断；
第一温度传感器、第二温度传感器和压力传感器的输出端均电性连接中央控制模块的输入端，第一GPS定位单元和第二GPS定位单元的输出端电性连接数据分析模块的输入端。
根据上述技术方案，中央控制模块包括时间记录单元、PLC控制器和数据库；
时间记录单元用于实时对时间进行记录，时间记录单元记录的时间点数据为t，PLC控制器用于对整个安全保护***进行智能化控制，还用于根据数据分析模块的数据结果向执行机构发送操作指令，数据库用于对数据采集模块所采集的各项数据进行存储和记录；
第一温度传感器、第二温度传感器和压力传感器的输出端电性连接PLC控制器的输入端，时间记录单元的输出端电性连接PLC控制器的输入端，PLC控制器的输出端电性连接数据库的输入端。
根据上述技术方案，数据分析模块包括数据调取单元、数据处理单元和模型建立单元；
数据调取单元用于从数据库中调取数据采集模块所采集的各项数据，数据处理单元用于对数据调取单元所调取各项数据进行计算和处理，使得可以对车内环境进行准确的计算和分析，判断当前车内环境形势，PLC控制器以此来确定该向执行机构发送操作指令的具体内容，模型建立单元用于建立车辆与车主之间相对位置的二维坐标系，用于对车主与车辆之间的相对位置进行分析和预判，以此来确认下达相关的操作指令；
数据库的输出端电性连接数据调取单元的输入端，数据调取单元的输出端电性连接数据处理单元的输入端，第一GPS定位单元和第二GPS定位单元的输出端电性连接数据处理单元的输入端，数据处理单元的输出端电性连接PLC控制器的输入端。
根据上述技术方案，执行机构包括第一执行单元和第二执行单元；
第一执行单元为控制车窗打开的驱动马达，用于在车内环境异常的情况下控制车窗打开一定的距离，保持车内环境通风，使得可以改善车内环境，第二执行单元用于控制车内空调打开，进一步改善车内环境，因为直接打开空调会对导致车辆蓄电池受损，所以，在打开车窗之后，车内环境仍然没有明显改善的情况下，为了保证车内滞留儿童的安全，第二执行机构打开空调，对车内环境进行进一步的改善；
PLC控制器的输出端电性连接第一执行机构和第二执行机构的输入端。
根据上述技术方案，第一温度传感器检测车外温度为M℃；
当M＞A1，车辆未上锁或者M≤A1时，安全保护***不启动；
当M＞A1，且车辆上锁时，压力传感器采集座椅压力数据集合为P集＝{P1,P2,P3,...,Pn}；
根据公式对压力变化值进行求和：
Figure GDA0003003128000000141
当P和≥A2时，表示车内有人员活动，安全保护***启动；
当P和＜A2时，表示车内无人活动，安全保护***不启动。
根据上述技术方案，安全保护***启动后，数据采集模块将采集的数据输送至PLC控制器，PLC控制器将采集的数据存储在数据库中，数据调取单元从数据库中调取相关数据供给数据处理单元，数据处理单元对数据采集模块所采集的各项数据进行处理和计算，第二温度传感器所采集的车内温度数据为T℃，第二温度传感器每隔一段时间对车内温度数据进行采集，组成车内温度数据的集合T前集＝{T1,T2,T3,...,Tm}，其中，T1,T2,T3,...,Tm表示每隔一段时间第二温度传感器所采集的车内温度数据，对应的时间点集合为t前集＝{t1,t2,t3,...,tm}，其中，t1,t2,t3,...,tm表示第二温度传感器对车内环境进行采集的各个时间点，根据下列公式对车内温度变化量进行计算：
Figure GDA0003003128000000151
其中，
Figure GDA0003003128000000152
表示tk时间点至tk+1时间点车内温度的变化量，Tk+1表示tk+1时间点所采集的车内温度数据，Tk表示tk时间点所采集的车内温度数据；
根据下列公式对车内温度的变化速率进行计算：
Figure GDA0003003128000000153
其中，
Figure GDA0003003128000000154
表示tk至tk+1时间段车内温度变化速率，数据处理单元将处理数据传输至PLC控制器；
当
Figure GDA0003003128000000155
时，PLC控制器向第一执行单元下发操作指令，第一执行单元控制车窗打开H厘米；
当
Figure GDA0003003128000000156
且T＞A4时，PLC控制器向第一执行单元下发操作指令，第一执行单元控制车窗打开H厘米；
当
Figure GDA0003003128000000157
或者T≤A4时，PLC控制器不向第一执行单元下发操作指令。
根据上述技术方案，数据处理单元继续对数据采集模块所采集的数据进行处理，数据调取单元从数据库中调取车窗打开后H厘米后的温度变化数据，组成温度变化的集合T后集＝{T1,T2,T3,...,Ts}，其中，T1,T2,T3,...,Ts表示车窗打开后每隔一段时间第二温度传感器所采集的车内温度数据，时间记录单元记录时间，组成时间的集合t后集＝{t1,t2,t3,...,ts}，其中，t1,t2,t3,...,ts分别表示第二温度传感器对车内温度数据进行采集时的时间点；
根据下列公式对车内温度变化量进行计算：
Figure GDA0003003128000000161
其中，
Figure GDA0003003128000000162
表示tq时间点至tq+1时间点车内温度的变化量，Tq+1表示tq+1时间点所采集的车内温度数据，Tq表示tq时间点所采集的车内温度数据；
根据下列公式对车内温度的变化速率进行计算：
Figure GDA0003003128000000163
其中，
Figure GDA0003003128000000164
表示tq至tq+1时间段车内温度变化速率，数据处理单元将处理数据传输至PLC控制器；
当
Figure GDA0003003128000000165
时，PLC控制器向第二执行单元下发操作指令，第二执行单元控制车辆空调打开；
当
Figure GDA0003003128000000166
且T＞A6时，PLC控制器向第二执行单元下发操作指令，第二执行单元控制车辆空调打开；
当
Figure GDA0003003128000000167
或者T＜A6时，PLC控制器不向第二执行单元下发操作指令。
根据上述技术方案，第一GPS定位单元和第二GPS定位单元将采集到的定位数据发送至模型建立单元，模型建立单元建立车辆与车主相对位置的二维模型，第一GPS定位单元在二维模型的位置数据为(0,0)，第二GPS定位单元在二维模型的位置数据为(X，Y)；
根据下列公式计算车主距离车辆的距离：
Figure GDA0003003128000000171
时间记录单元每隔一段时间更新第二GPS定位单元的位置信息，第二GPS定位单元组成位置信息的集合F集＝{(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3),...,(Xu,Yu)},其中，(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3),...,(Xu,Yu)分别表示不同时间第二GPS定位单元所得到的车主位置坐标信息，根据下列公式表示第i个点与原点(0,0)之间形成的向量：
Figure GDA0003003128000000172
其中，
Figure GDA0003003128000000173
表示第i个点与原点之间形成的向量；
根据下列公式计算相邻两个时间所采集到的车主的位置坐标所形成的向量：
Figure GDA0003003128000000174
其中，
Figure GDA0003003128000000175
表示车主由i点至i+1点的向量；
当
Figure GDA0003003128000000176
时，表示向量
Figure GDA0003003128000000177
的方向为指向原点(0,0)，表示车主在向车辆方向行走，PLC控制器向第一执行单元下发指令，第一执行单元控制车窗的打开距离增大；
当车主行走的方向非车辆所在位置方向时，PLC控制器不向第一执行单元下发操作指令，判断车内温度是否小于设定阈值；
当T＜A6时，保持车窗打开的距离；
当T≥A6时，PLC控制器向第二执行单元下发指令，第二执行单元控制车内空调打开。
根据上述技术方案，车窗打开的大小随着L的减小而逐渐增大，L越小表示车主距离车辆的距离越近，此时，车窗打开较大的距离不会对车内儿童的安全造成影响。
实施例一：第一温度传感器检测车外温度为15℃且车辆已上锁；
M＝15≤A1＝25，安全保护***不启动。
实施例二：第一温度传感器检测车外温度为27℃且车辆已经上锁；
M＝27＞A1＝25，车辆上锁，压力传感器采集座椅压力数据集合为P集＝{215,196,223,186,205}；
根据公式对压力变化值进行求和：
Figure GDA0003003128000000181
P和＝102N≥A2＝15N时，表示车内有人员活动，安全保护***启动。
实施例三：其余条件与实施例二相同；
安全保护***启动后，数据采集模块将采集的数据输送至PLC控制器，PLC控制器将采集的数据存储在数据库中，数据调取单元从数据库中调取相关数据供给数据处理单元，数据处理单元对数据采集模块所采集的各项数据进行处理和计算，第二温度传感器所采集的车内温度数据为T℃，第二温度传感器每隔一段时间对车内温度数据进行采集，组成车内温度数据的集合T前集＝{31,31.3,31.7,32.2,32.8,33.6}，
对应的时间点集合为t前集＝{10:05,10:10,10:15,10:20,10:25,10:30}，根据下列公式对车内温度变化量进行计算：
Figure GDA0003003128000000191
Figure GDA0003003128000000192
Figure GDA0003003128000000193
Figure GDA0003003128000000194
Figure GDA0003003128000000195
根据下列公式对车内温度的变化速率进行计算：
Figure GDA0003003128000000196
Figure GDA0003003128000000197
Figure GDA0003003128000000198
Figure GDA0003003128000000199
Figure GDA00030031280000001910
Figure GDA00030031280000001911
时，PLC控制器向第一执行单元下发操作指令，第一执行单元控制车窗打开H＝10厘米。
数据处理单元继续对数据采集模块所采集的数据进行处理，数据调取单元从数据库中调取车窗打开后H厘米后的温度变化数据，组成温度变化的集合T后集＝{32.8,32.5,32.0,31.3，30.4,29.3}，时间记录单元记录时间，组成时间的集合t后集＝{10:25,10:30,10:35,10:40,10:45,10:50}；
根据下列公式对车内温度变化量进行计算：
Figure GDA0003003128000000201
Figure GDA0003003128000000202
Figure GDA0003003128000000203
Figure GDA0003003128000000204
Figure GDA0003003128000000205
根据下列公式对车内温度的变化速率进行计算：
Figure GDA0003003128000000206
Figure GDA0003003128000000207
Figure GDA0003003128000000208
Figure GDA0003003128000000209
Figure GDA00030031280000002010
Figure GDA00030031280000002011
PLC控制器向第二执行单元下发操作指令，第二执行单元控制车辆空调打开；
当
Figure GDA00030031280000002012
且T＞A6时，PLC控制器向第二执行单元下发操作指令，第二执行单元控制车辆空调打开；
当
Figure GDA00030031280000002013
或者T＜A6时，PLC控制器不向第二执行单元下发操作指令。
实施例四：其余条件与实施例二相同；
安全保护***启动后，数据采集模块将采集的数据输送至PLC控制器，PLC控制器将采集的数据存储在数据库中，数据调取单元从数据库中调取相关数据供给数据处理单元，数据处理单元对数据采集模块所采集的各项数据进行处理和计算，第二温度传感器所采集的车内温度数据为T℃，第二温度传感器每隔一段时间对车内温度数据进行采集，组成车内温度数据的集合T前集＝{31,31.3,31.7,32.2,32.8,33.6}，
对应的时间点集合为t前集＝{10:05,10:10,10:15,10:20,10:25,10:30}，根据下列公式对车内温度变化量进行计算：
Figure GDA0003003128000000211
Figure GDA0003003128000000212
Figure GDA0003003128000000213
Figure GDA0003003128000000214
Figure GDA0003003128000000215
根据下列公式对车内温度的变化速率进行计算：
Figure GDA0003003128000000216
Figure GDA0003003128000000217
Figure GDA0003003128000000218
Figure GDA0003003128000000219
Figure GDA00030031280000002110
Figure GDA00030031280000002111
且T＝32.2℃＞A4＝30℃时，PLC控制器向第一执行单元下发操作指令，第一执行单元控制车窗打开H＝10厘米。
数据处理单元继续对数据采集模块所采集的数据进行处理，数据调取单元从数据库中调取车窗打开后H厘米后的温度变化数据，组成温度变化的集合T后集＝{32.8,32.5,32.0,31.3，30.4,29.3}，时间记录单元记录时间，组成时间的集合t后集＝{10:25,10:30,10:35,10:40,10:45,10:50}；
根据下列公式对车内温度变化量进行计算：
Figure GDA0003003128000000221
Figure GDA0003003128000000222
Figure GDA0003003128000000223
Figure GDA0003003128000000224
Figure GDA0003003128000000225
根据下列公式对车内温度的变化速率进行计算：
Figure GDA0003003128000000226
Figure GDA0003003128000000227
Figure GDA0003003128000000228
Figure GDA0003003128000000229
Figure GDA00030031280000002210
Figure GDA00030031280000002211
且T＝29.3℃＞A6＝27℃，PLC控制器向第二执行单元下发操作指令，第二执行单元控制车辆空调打开。
实施例五：其余条件与实施例四相同；
第一GPS定位单元和第二GPS定位单元将采集到的定位数据发送至模型建立单元，模型建立单元建立车辆与车主相对位置的二维模型，第一GPS定位单元在二维模型的位置数据为(0,0)，第二GPS定位单元在二维模型的位置数据为(X，Y)；
根据下列公式计算车主距离车辆的距离：
Figure GDA0003003128000000231
时间记录单元每隔一段时间更新第二GPS定位单元的位置信息，第二GPS定位单元组成位置信息的集合F集＝{(10,10),(9,9),(8,8),(7,7),(6,6)},根据下列公式计算每一个点与原点(0,0)之间形成的向量：
Figure GDA0003003128000000232
Figure GDA0003003128000000233
Figure GDA0003003128000000234
Figure GDA0003003128000000235
Figure GDA0003003128000000236
根据下列公式计算相邻两个时间所采集到的车主的位置坐标所形成的向量：
Figure GDA0003003128000000237
Figure GDA0003003128000000238
Figure GDA0003003128000000239
Figure GDA00030031280000002310
Figure GDA00030031280000002311
表示向量
Figure GDA00030031280000002312
的方向为指向原点(0,0)，表示车主在向车辆方向行走，PLC控制器向第一执行单元下发指令，第一执行单元控制车窗的打开距离增大。
实施例六：其余条件与实施例四相同；
第一GPS定位单元和第二GPS定位单元将采集到的定位数据发送至模型建立单元，模型建立单元建立车辆与车主相对位置的二维模型，第一GPS定位单元在二维模型的位置数据为(0,0)，第二GPS定位单元在二维模型的位置数据为(X，Y)；
根据下列公式计算车主距离车辆的距离：
Figure GDA0003003128000000241
时间记录单元每隔一段时间更新第二GPS定位单元的位置信息，第二GPS定位单元组成位置信息的集合F集＝{(10,10),(8,9),(7,8),(6,6),(5,5)},根据下列公式计算每一个点与原点(0,0)之间形成的向量：
Figure GDA0003003128000000242
Figure GDA0003003128000000243
Figure GDA0003003128000000244
Figure GDA0003003128000000245
Figure GDA0003003128000000246
根据下列公式计算相邻两个时间所采集到的车主的位置坐标所形成的向量：
Figure GDA0003003128000000247
Figure GDA0003003128000000248
Figure GDA0003003128000000249
Figure GDA00030031280000002410
Figure GDA0003003128000000251
车主行走的方向非车辆所在位置方向，PLC控制器不向第一执行单元下发操作指令，判断车内温度是否小于设定阈值；
T＝32.2℃＜A6＝30℃，保持车窗打开的距离。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (1)

1.一种车内环境监测自动化应急安全保护***，其特征在于：该***包括数据采集模块、中央控制模块、数据分析模块和执行机构；
所述数据采集模块用于对车辆内外环境数据以及相关位置信息进行采集，所述中央控制模块用于对整个***进行自动化控制，根据采集数据对车内环境以及是否启用自动化应急安全保护***进行控制，所述数据分析模块用于对数据采集模块采集的各项数据进行处理和分析，所述执行机构用于执行中央控制模块的操作指令；
所述数据采集模块的输出端电性连接中央控制模块的输入端，所述中央控制模块与数据分析模块电性连接，所述中央控制模块的输出端电性连接执行机构的输入端；
所述数据采集模块包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一GPS定位单元、第二GPS定位单元和压力传感器；
所述第一温度传感器安装在车辆外部，用于对车外的温度数据进行采集，所述第二温度传感器安装在车辆内部，用于对车内的温度数据进行采集，所述第二温度传感器采集的温度数据为T℃，所述第一GPS定位单元安装在车内，用于对车辆的位置进行定位处理，所述第二GPS定位单元安装在车钥匙内部，用于对车主的位置进行定位，所述压力传感器安装在车辆座椅下方，用于对车内是否有儿童滞留进行检测；
所述第一温度传感器、第二温度传感器和压力传感器的输出端均电性连接中央控制模块的输入端，所述第一GPS定位单元和第二GPS定位单元的输出端电性连接数据分析模块的输入端；
所述中央控制模块包括时间记录单元、PLC控制器和数据库；
所述时间记录单元用于实时对时间进行记录，所述时间记录单元记录的时间点数据为t，所述PLC控制器用于对整个安全保护***进行智能化控制，还用于根据数据分析模块的数据结果向执行机构发送操作指令，所述数据库用于对数据采集模块所采集的各项数据进行存储和记录；
所述第一温度传感器、第二温度传感器和压力传感器的输出端电性连接PLC控制器的输入端，所述时间记录单元的输出端电性连接PLC控制器的输入端，所述PLC控制器的输出端电性连接数据库的输入端；
所述数据分析模块包括数据调取单元、数据处理单元和模型建立单元；
所述数据调取单元用于从数据库中调取数据采集模块所采集的各项数据，所述数据处理单元用于对数据调取单元所调取各项数据进行计算和处理，所述模型建立单元用于建立车辆与车主之间相对位置的二维坐标系；
所述数据库的输出端电性连接数据调取单元的输入端，所述数据调取单元的输出端电性连接数据处理单元的输入端，所述第一GPS定位单元和第二GPS定位单元的输出端电性连接数据处理单元的输入端，所述数据处理单元的输出端电性连接PLC控制器的输入端；
所述执行机构包括第一执行单元和第二执行单元；
所述第一执行单元为控制车窗打开的驱动马达，用于在车内环境异常的情况下控制车窗打开一定的距离，所述第二执行单元用于控制车内空调打开，进一步改善车内环境；
所述PLC控制器的输出端电性连接第一执行机构和第二执行机构的输入端；
所述第一GPS定位单元和第二GPS定位单元将采集到的定位数据发送至模型建立单元，所述模型建立单元建立车辆与车主相对位置的二维模型，所述第一GPS定位单元在二维模型的位置数据为（0,0），所述第二GPS定位单元在二维模型的位置数据为（X，Y）；
根据下列公式计算车主距离车辆的距离：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
；
所述时间记录单元每隔一段时间更新第二GPS定位单元的位置信息，所述第二GPS定位单元组成位置信息的集合F集={(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3),...,(Xu,Yu)},其中，(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3),...,(Xu,Yu)分别表示不同时间第二GPS定位单元所得到的车主位置坐标信息，根据下列公式表示第i个点与原点（0,0）之间形成的向量：
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
表示第i个点与原点之间形成的向量；
根据下列公式计算相邻两个时间所采集到的车主的位置坐标所形成的向量：
Figure DEST_PATH_IMAGE008A
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE010AA
表示车主由i点至i+1点的向量；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE012A
时，表示向量
Figure DEST_PATH_IMAGE010AAA
的方向为指向原点（0,0），表示车主在向车辆方向行走，所述PLC控制器向第一执行单元下发指令，所述第一执行单元控制车窗的打开距离增大；
当车主行走的方向非车辆所在位置方向时，所述PLC控制器不向第一执行单元下发操作指令，判断车内温度是否小于设定阈值；
当T＜A6时，保持车窗打开的距离；
当T≥A6时，所述PLC控制器向第二执行单元下发指令，所述第二执行单元控制车内空调打开；
所述第一温度传感器检测车外温度为M℃；
当M＞A1，车辆未上锁或者M≤A1时，安全保护***不启动；
当M＞A1，且车辆上锁时，所述压力传感器采集座椅压力数据集合为P集={P1,P2,P3,...,Pn}；
根据公式对压力变化值进行求和：
Figure DEST_PATH_IMAGE014A
；
当P和≥A2时，表示车内有人员活动，安全保护***启动；
当P和＜A2时，表示车内无人活动，安全保护***不启动；
所述安全保护***启动后，所述数据采集模块将采集的数据输送至PLC控制器，所述PLC控制器将采集的数据存储在数据库中，所述数据调取单元从数据库中调取相关数据供给数据处理单元，所述数据处理单元对数据采集模块所采集的各项数据进行处理和计算，所述第二温度传感器所采集的车内温度数据为T℃，所述第二温度传感器每隔一段时间对车内温度数据进行采集，组成车内温度数据的集合T前集={T1,T2,T3,...,Tm}，其中，T1,T2,T3,...,Tm表示每隔一段时间第二温度传感器所采集的车内温度数据，对应的时间点集合为t前集={t1,t2,t3,...,tm}，其中，t1,t2,t3,...,tm表示第二温度传感器对车内环境进行采集的各个时间点，根据下列公式对车内温度变化量进行计算：
Figure 656170DEST_PATH_IMAGE015
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE017A
表示tk时间点至tk+1时间点车内温度的变化量，
Figure DEST_PATH_IMAGE019A
表示tk+1时间点所采集的车内温度数据，
Figure DEST_PATH_IMAGE021A
表示tk时间点所采集的车内温度数据；
根据下列公式对车内温度的变化速率进行计算：
Figure 930900DEST_PATH_IMAGE022
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE024AAAA
表示tk至tk+1时间段车内温度变化速率，所述数据处理单元将处理数据传输至PLC控制器；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE024_5A
＞A3时，所述PLC控制器向第一执行单元下发操作指令，所述第一执行单元控制车窗打开H厘米；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE024_6A
≤A3，且T＞A4时，所述PLC控制器向第一执行单元下发操作指令，所述第一执行单元控制车窗打开H厘米；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE024_7A
≤A3或者T≤A4时，所述PLC控制器不向第一执行单元下发操作指令；
所述数据处理单元继续对数据采集模块所采集的数据进行处理，所述数据调取单元从数据库中调取车窗打开后H厘米后的温度变化数据，组成温度变化的集合T后集={T1,T2,T3,...,Ts}，其中，T1,T2,T3,...,Ts表示车窗打开后每隔一段时间第二温度传感器所采集的车内温度数据，所述时间记录单元记录时间，组成时间的集合t后集={t1,t2,t3,...,ts}，其中，t1,t2,t3,...,ts分别表示第二温度传感器对车内温度数据进行采集时的时间点；
根据下列公式对车内温度变化量进行计算：
Figure 664632DEST_PATH_IMAGE025
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE027A
表示tq时间点至tq+1时间点车内温度的变化量，
Figure DEST_PATH_IMAGE029A
表示tq+1时间点所采集的车内温度数据，
Figure DEST_PATH_IMAGE031A
表示tq时间点所采集的车内温度数据；
根据下列公式对车内温度的变化速率进行计算：
Figure 869961DEST_PATH_IMAGE032
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE034A
表示tq至tq+1时间段车内温度变化速率，所述数据处理单元将处理数据传输至PLC控制器；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE036AAA
＜A5时，所述PLC控制器向第二执行单元下发操作指令，所述第二执行单元控制车辆空调打开；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE036AAAA
≥A5，且T＞A6时，所述PLC控制器向第二执行单元下发操作指令，所述第二执行单元控制车辆空调打开；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE036_5A
≥A5或者T＜A6时，所述PLC控制器不向第二执行单元下发操作指令；
所述车窗打开的大小随着L的减小而逐渐增大。
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