CN111759075A - 一种学生安全出行书包 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种学生安全出行书包，该书包包括书包本体以及设置在书包本体上的：蓄能发光亮条：设置在书包本体的正面和两侧；图像和声音采集***：包括设置在背包带、书包本体两侧和盖子上的多个双目***头和麦克风；供电***：包括依次连接的太阳能面板、锂电池以及外接USB接口；警示***：包括可发光LED灯带、投影头、警报喇叭及振动提醒器；定位识别***：包括定位模块和加速度传感器；通讯***：包括通信模块；控制板：用以启动或暂定各***，调整各***的运行参数；中央处理器：分别与各***通信，用以进行图像、声音数据处理、风险源辨识、风险预警以及发出警报信号。与现有技术相比，本发明具有智能、安全可靠、功能完善等优点。

Description

一种学生安全出行书包
技术领域
本发明涉及安全智慧书包，尤其是涉及一种学生安全出行书包。
背景技术
现代城市人口众多、高楼林立、车水马龙，小学生在上学路上面临交通事故、高空坠物、意外跌落等高风险隐患。而小学生由于年龄较小，安全意识不强，对周围环境存在的危险隐患难以及时的识别，正确的判断和有效的应对。如何借助人工智能技术和现代电子信息技术，提高小学生风险辨识、预警和应对能力是本发明所考虑的问题。
根据《中国儿童意外伤害现状分析报告》，每年约有20万0-14岁的儿童因意外伤害死亡，对上海部分地区儿童意外伤害的调查表明：意外伤害以跌落(51.98％)、碰击伤(14.97％)和交通事故(11.27％)等类型为主；其中，道路交通伤害是导致儿童受伤致残的首要原因，也是中小学生致伤致死的主要原因。
由于现代城市复杂的通行状况(如人车混行的狭窄道路、复杂且宽阔的交叉路口、不遵守交通规则或礼让行人的汽车、雨天以及夜晚昏暗的照明、缺失或未盖好井盖的道路、缺乏有效警示及安全隔离措施的施工工地、道路两侧高楼上错综复杂的广告牌、招牌等)，再加上小学生安全防范意识薄弱，小学生在上学路上面临着较高的汽车撞击、高空坠物、坠落等伤害风险，因而，在小学生形影不离的书包上做文章，使其具备智能识别、分析、预警交通事故、高空坠物、跌落等主要安全隐患的能力，对于提高小学生的出行安全具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种学生安全出行书包。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种学生安全出行书包，该书包包括书包本体以及设置在书包本体上的：
蓄能发光亮条：设置在书包本体的正面和两侧，用以实现暗环境的辨识；
图像和声音采集***：包括设置在背包带、书包本体两侧和盖子上的多个双目***头和麦克风；
供电***：包括依次连接的太阳能面板、锂电池以及外接USB接口；
警示***：包括设置在书包本体正面的可发光LED灯带、用以向地面投射警示图案的投影头、警报喇叭及设置在书包背面的振动提醒器；
定位识别***：包括设置在书包本体底部的定位模块和加速度传感器；
通讯***：包括设置在书包本体底部的通信模块，用以实现与手机或其他书包间的组队与联络；
控制板：用以启动或暂定各***，调整各***的运行参数；
中央处理器：分别与各***通信，用以进行图像、声音数据处理、风险源辨识、风险预警以及发出警报信号，且具有学***。
所述的蓄能发光亮条为自发光警示带，分别设置在盖子两边缘以及书包本体背面两边缘处。
所述的双目***头和麦克风设有多组，分别设置在盖子正面上部位置、书包本体正面下部位置、书包本体两侧中央位置以及背包带上方位置处。
所述的太阳能面板设置在盖子正面，所述的锂电池安装在书包本体底部，所述的外接USB接口设置在书包本体底部侧面。
所述的投影头安装在书包本体底部，所述的警报喇叭为扬声器，其安装在书包本体底部两侧，所述的振动提醒器设有四个，安装在书包背面左右侧与身体背部接触位置处。
所述的通信模块采用5G、WSN和/或蓝牙模块。
所述的控制板设置在背包带正面上部位置处。
应用该书包在通行过程中识别危险源与预警的过程如下：
1)在行走过程中，各个摄像头和麦克风实时采集前、后、左、右、上、下方位的图像和声音信息，中央处理器实时对视频中行进前方的危险源进行识别，当与危险源之间的距离小于安全范围时，中央处理器自动启动警报喇叭进行声音提醒，并且启动振动提醒器进行振动示警；
2)中央处理器通过图像和声音实时测量前后左右车辆的位置和速度，经融合处理后进行预测，当预测到有碰撞危险时，则发出声音报警、启动LED灯带闪烁，用以提醒汽车驾驶员，同时中央处理器通过对可能撞击处的预测，通过书包上左右两侧的振动器指示应躲避的方向；
3)中央处理器通过图像实时识别头顶上方范围内的广告牌和招牌，当检测到有坠落的物品时，立即发出声音报警，并通过书包上左右两侧的振动器指示应躲避的方向。
应用该书包进行安全提醒及警示的具体过程如下：
4)中央处理器基于采集的视频图像，自动检测书包周边的环境亮度，当周围光线亮度低于设定阈值时，自动启动所有的LED警示灯和地面投影头，将安全注意图案投射到地面，便于驾驶员等识别；
5)中央处理器通过定位模块和人脸识别，用以辅助识别寻找家长和同学。
应用该书包在发生安全事故后进行自动报警的过程如下：
中央处理器通过书包上设置的加速度传感器检测是否发生车辆撞击、高空坠物砸伤或坠落事故，当检测到事故发生后，立即启动警报喇叭发出示警声音和LED灯带闪烁，同时，通过通讯模块进行报警，并通过定位模块实时告知所在位置，并自动拨打预设家长和/或老师的手机号。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、功能全面综合，该书包涵盖了学生在上学路上所面临的汽车撞击、高空坠物、坠落等主要高风险源的识别、预警和应急。
二、通过设置在背包带、书包本体两侧和盖子上的多个双目***头和麦克风能够实现360°全方位的图像和声音信息采集，实现无死角的监护。
三、中央处理器通过将多个方向图像和声音信息融合分析，提高了对危险源位置的判断速度与精度，降低了误判率和漏报率；
四、中央处理器具备自学习功能，可根据对小学生特征的学习，优化预警参数，同时，本发明还具有高度的集成和协同作用，通过图像、声音、行为等多维度的信息，进行危险源的识别、报警和应急；
五、具备组队功能，便于班级集体出行以及各个同学间的互助和互相通信。
附图说明
图1为本发明的正视结构示意图。
图2为本发明的背视结构示意图。
图3为图2中1-1剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1-3所示，本发明提供一种学生安全出行书包，该书包包括：
(1)书包自身：为便于夜晚辨识，在书包正面、两侧设置有蓄能发光亮条；
(2)图像和声音采集***：包括设置于背包带、背包两侧、盖子等处的多个双目***头及麦克风；
(3)中央处理器：用于进行图像、声音等数据的处理、风险源辨识、风险预警及发出警报等；
(4)供电***：包括内置的锂电池、太阳能面板及外接USB等；
(5)警示***：包括可发光的LED灯带、向地面投射警示图案的投影头、警报喇叭及书包背面的振动提醒器；
(6)定位***：包括北斗或GPS定位模块和加速度传感器；
(7)通讯模块：包括5G、WSN、蓝牙等联网方式，可用于与手机APP或不同小学生智慧书包间的组队及联络；
(8)控制板：可启动或暂定***，调整***运行参数等。
本发明的书包可以在各种不同的环境下进行识别、预警等处理，具体如下：
1、小学生通行过程中的危险源识别、预警及应对
11)行走过程中，各个摄像头及麦克风实时采集前、后、左、右、上、下360度的图像和声音信息，借助于现有的图像识别技术，中央处理器实时对视频中行进前方的道路坑洞、工地施工区域等危险源进行识别，当这些危险源距离小于安全范围时，会自动启动声音和书包上的振动器进行示警，提醒小学生注意；
12)通过图像和声音实时测量前后左右汽车的位置、速度，通过数据融合的方法，并采用现有的预测方法进行预测，当预测到可能有碰撞危险时，立即发出声音报警和LED闪烁，提醒汽车驾驶员，同时，通过对可能撞击处的计算，通过书包上的振动器指示小朋友应躲避的方向(例如当提醒小朋友向左侧闪避时，则左侧振动)；
13)通过图像实时识别头顶上方一定范围内的广告牌、招牌，当检测到有坠落的物品时，立即发出声音报警，并通过书包上的振动器指示小朋友应躲避的方向(例如当提醒小朋友向左侧闪避时，则左侧振动)。
2、安全提醒及警示
21)基于采集是视频图像，自动检测小朋友周边的环境亮度，当周围光线暗下来时(如夜晚、进入地下通道等环境时)，自动启动所有的LED警示灯和地面投影头(将安全注意图案投射到地面，便于驾驶员等识别)；
22)借助于定位和人脸识别，可用于防止小朋友走失或在拥挤的人群中，用于辅助识别寻找家长、同学等；
23)可以扫描课本，进行阅读或资料查询。
3、小学生发生安全事故后的自动报警
当不幸发生了车辆撞击、高空坠物砸伤或坠落等事故出现加速度猛烈变化的情况后，通过图像和书包上设置的加速度传感器通过设定阈值来检测到这些事故状况，并立即开启示警声音和闪烁LED，同时，通过通讯模块进行报警，通过定位模块实时告知所在位置，并自动拨打预设的家长、老师等手机号。

Claims (10)

1.一种学生安全出行书包，其特征在于，该书包包括书包本体以及设置在书包本体上的：
蓄能发光亮条：设置在书包本体的正面和两侧，用以实现暗环境的辨识；
图像和声音采集***：包括设置在背包带、书包本体两侧和盖子上的多个双目***头和麦克风；
供电***：包括依次连接的太阳能面板、锂电池以及外接USB接口；
警示***：包括设置在书包本体正面的可发光LED灯带、用以向地面投射警示图案的投影头、警报喇叭及设置在书包背面的振动提醒器；
定位识别***：包括设置在书包本体底部的定位模块和加速度传感器；
通讯***：包括设置在书包本体底部的通信模块，用以实现与手机或其他书包间的组队与联络；
控制板：用以启动或暂定各***，调整各***的运行参数；
中央处理器：分别与各***通信，用以进行图像、声音数据处理、风险源辨识、风险预警以及发出警报信号，且具有学***。
2.根据权利要求1所述的一种学生安全出行书包，其特征在于，所述的蓄能发光亮条为自发光警示带，分别设置在盖子两边缘以及书包本体背面两边缘处。
3.根据权利要求1所述的一种学生安全出行书包，其特征在于，所述的双目***头和麦克风设有多组，分别设置在盖子正面上部位置、书包本体正面下部位置、书包本体两侧中央位置以及背包带上方位置处。
4.根据权利要求1所述的一种学生安全出行书包，其特征在于，所述的太阳能面板设置在盖子正面，所述的锂电池安装在书包本体底部，所述的外接USB接口设置在书包本体底部侧面。
5.根据权利要求1所述的一种学生安全出行书包，其特征在于，所述的投影头安装在书包本体底部，所述的警报喇叭为扬声器，其安装在书包本体底部两侧，所述的振动提醒器设有四个，安装在书包背面左右侧与身体背部接触位置处。
6.根据权利要求1所述的一种学生安全出行书包，其特征在于，所述的通信模块采用5G、WSN和/或蓝牙模块。
7.根据权利要求1所述的一种学生安全出行书包，其特征在于，所述的控制板设置在背包带正面上部位置处。
8.根据权利要求1所述的一种学生安全出行书包，其特征在于，应用该书包在通行过程中识别危险源与预警的过程如下：
1)在行走过程中，各个摄像头和麦克风实时采集前、后、左、右、上、下方位的图像和声音信息，中央处理器实时对视频中行进前方的危险源进行识别，当与危险源之间的距离小于安全范围时，中央处理器自动启动警报喇叭进行声音提醒，并且启动振动提醒器进行振动示警；
2)中央处理器通过图像和声音实时测量前后左右车辆的位置和速度，经融合处理后进行预测，当预测到有碰撞危险时，则发出声音报警、启动LED灯带闪烁，用以提醒汽车驾驶员，同时中央处理器通过对可能撞击处的预测，通过书包上左右两侧的振动器指示应躲避的方向；
3)中央处理器通过图像实时识别头顶上方范围内的广告牌和招牌，当检测到有坠落的物品时，立即发出声音报警，并通过书包上左右两侧的振动器指示应躲避的方向。
9.根据权利要求1所述的一种学生安全出行书包，其特征在于，应用该书包进行安全提醒及警示的具体过程如下：
4)中央处理器基于采集的视频图像，自动检测书包周边的环境亮度，当周围光线亮度低于设定阈值时，自动启动所有的LED警示灯和地面投影头，将安全注意图案投射到地面，便于驾驶员等识别；
5)中央处理器通过定位模块和人脸识别，用以辅助识别寻找家长和同学。
10.根据权利要求1所述的一种学生安全出行书包，其特征在于，应用该书包在发生安全事故后进行自动报警的过程如下：
中央处理器通过书包上设置的加速度传感器检测是否发生车辆撞击、高空坠物砸伤或坠落事故，当检测到事故发生后，立即启动警报喇叭发出示警声音和LED灯带闪烁，同时，通过通讯模块进行报警，并通过定位模块实时告知所在位置，并自动拨打预设家长和/或老师的手机号。
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