CN114495439A - 车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***和方法，包括：嗅觉传感器模块，包括多个设置在车辆内的气体传感器，气体传感器用于监测车辆的氧气、二氧化碳和有害气体浓度；控制单元模块，与嗅觉传感器模块电性连接，控制单元模块用于控制嗅觉传感器模块、乘员状态监测模块和显示警告控制模块工作；乘员状态监测模块，与控制单元模块电性连接，乘员状态监测模块包括多个设置在车辆内的车辆及人员状态检测模组；显示警告控制模块，与控制单元模块电性连接，显示警告控制模块用于显示气体浓度、发出告警信息和控制车辆组件工作。能够对车内有害气体进行动态监测、对车内人员状态进行实时监测，并可以实时对车内状况进行告警。
Description
技术领域
本发明涉及车内有害气体与乘车安全动态监测及预警技术领域，具体涉及一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***和方法。
背景技术
随着科学技术不断进步，人们生活需求不断提高，人们对于作为代步工具的汽车日益依赖，此外车联网信息技术的迅速发展也使得代步汽车不再是一个独立的工具个体，也更是在创建智慧城市中不断相互交流的信息点，出行的便利性、安全性、智慧性得到显著提升，但人们相关配套的车内环境的安全意识却并未提高。针对不同驾驶选择与多样工况，车内有害气体不仅会有损乘车人员身体健康，而且同时会严重影响日常驾驶安全，甚至会迫害车内滞留人员的生命，同时日常关注的醉酒驾驶与疲劳驾驶也是影响驾驶安全与造成交通事故的重因。
汽车在生产制造时，所采用的橡胶腔壳、塑料面板、车内地毯、皮革材料等零部件材料与车内合成纤维和粘合剂等部位的装饰黏结材料都暗含大量的甲醛、苯、甲苯、碳氢化合物等有害的挥发性物质，其中甲醛是一种刺激性气味浓烈的气体，若长期处于甲醛超标的环境中，会大大增加诱发呼吸道疾病甚至是脑瘤、结肠癌等癌症的病发率。此外对于新生儿而言，更是会引起基因突变、急性白血病等；其中苯是一种带有强烈芳香气味的气体，若长期处于苯系超标的环境中，轻者表现为胸闷、乏力甚至昏迷，严重者表现为再生障碍性贫血、神经***严重受损。
而汽车有害气体具备的空间小、浓度高、成分复杂、较难挥发等特点使得新车制造出厂前都需要严格按照空气质量标准，对车内空气中相关的挥发性有机物进行检测，但是即使在出厂前完成检测后，由于经历长期日晒雨淋等多种工况，车内空气中可能依然含有挥发性有害物质，因此需要进行长期的动态监测。
汽车在驾驶使用时，由于汽油不完全燃烧会产生大量的二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等废气，其作为尾气由排气管与发动机向外排放，但是当处于堵车或停止驾驶并关闭车窗而打开空调时，发动机长期怠速运转，导致三元催化器不能启动换气，而使得产生废气不能正常排出且由空调进气孔而进入密闭车厢内。此外，当人长期处于密闭的车厢而进行长途驾驶时，由于呼吸作用会对车厢内一定的氧气进行消耗并产生二氧化碳，那么当氧气浓度下降到一定程度时，会严重影响呼吸、反应以及驾驶安全。
其中的氮氧化合物为有毒气体，会对人体呼吸道造成损害甚至是致癌；其中的一氧化碳与人体血红蛋白结合，使得人会出现头疼、困倦、反应能力下降症状，严重甚至缺氧而窒息等，因此需要进行长期的动态监测。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***和方法，能够对车内有害气体进行动态监测、对车内人员状态进行实时监测，并可以实时对车内状况进行告警。
为达到上述技术目的，第一方面，本发明的技术方案提供一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，包括：
嗅觉传感器模块，包括多个设置在车辆内的气体传感器，所述气体传感器用于监测所述车辆的氧气、二氧化碳和有害气体浓度；
控制单元模块，与所述嗅觉传感器模块电性连接，所述控制单元模块用于控制所述嗅觉传感器模块、乘员状态监测模块和显示警告控制模块工作；
乘员状态监测模块，与所述控制单元模块电性连接，所述乘员状态监测模块包括多个设置在车辆内的车辆及人员状态检测模组；
显示警告控制模块，与所述控制单元模块电性连接，所述显示警告控制模块用于显示气体浓度、发出告警信息和控制车辆组件工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
本发明提供的车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，相较于现在传统自带修正的传感器检测，独立的温度与压强传感器模组进行独立环境条件监测会使得预警结果更加稳定与准确；相较于传统预警***而言，其更具备自动调节功能，通过控制单元与车身控制器BCM的信息传递，使得能在面对车内有害气体浓度偏高时，能自动控制车窗打开换气与空调运行调温等；具备乘车人员滞留监测功能，能够保障老年人、婴幼儿、疲惫者、醉酒者等滞留于车内封闭空间时的生命安全，并将警告信息发送至手机客户端以及开启车外蜂鸣器，为解救被困人员创造宝贵机会，同时车联网功能的实现，提升了远距离寻找被困人员、监测被困人员、解救被困人员的能力。具备车辆网联远控功能，能够寻找目标驾驶的最优路径(省时、省油、避险)，能够在一定程度上能减少醉酒驾驶和疲劳驾驶现象，能够适当的接入交通管制者监督而提高防险能力，能够加快推进智慧交通与智慧城市的创建，提升保障驾车出行人员生命财产的能力。
根据本发明的一些实施例，车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***还包括：
车联网远控模块，与所述控制单元模块通信连接，若监测到所述车辆内部的气体浓度超过阈值或驾驶人员疲劳驾驶，所述控制单元模块向所述车联网远控模块发出求救信息，以提醒关联人员或周边物联网设备。
根据本发明的一些实施例，车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***还包括：
运算放大电路模块，与所述嗅觉传感器模块电性连接，所述运算放大电路模块用于对所述气体传感器的输出信号进行信号放大；
模数转换模块，与所述嗅觉传感器模块和所述控制单元模块电性连接，所述模数转换模块用于将所述运算放大电路模块放大后的所述气体传感器的输出信号进行信号模数转换，并发送到所述控制单元模块。
根据本发明的一些实施例，所述嗅觉传感器模块包括：二氧化碳传感器、氧气传感器和至少以下任意一种：
总车内挥发性有机物传感器、一氧化碳传感器、氮氧化合物传感器、苯类传感器、醛类传感器、温度传感器、压强传感器和酒精传感器。
根据本发明的一些实施例，所述乘员状态监测模块至少包括以下任意一种：
红外线传感器，用于检测所述车辆内部是否有人员乘坐；
启动/熄火检测模组，用于检测所述车辆处于启动状态或熄火状态；
门窗锁状态检测模组，用于检测所述车辆的门窗锁状态；
车内摄像头模组，用于检测驾驶人员的驾驶状态。
根据本发明的一些实施例，所述显示警告控制模块包括：
蜂鸣器，设置于所述车辆，所述蜂鸣器用于发出告警信息；
气体浓度显示器，设置于所述车辆，所述气体浓度显示器用于显示各项气体浓度；
BCM车身控制器，与所述车辆的车窗和空调通信连接，所述BCM车身控制器用于根据各项气体浓度控制所述车窗和空调工作。
根据本发明的一些实施例，所述乘员状态监测模块包括车内摄像头模组，通过所述酒精传感器检测所述车辆内的酒精浓度，以判断所述车辆内的驾驶人员是否酒后驾驶；
通过所述车内摄像头模组拍摄所述车辆内的驾驶人员的面部特征，以判断车辆内的驾驶人员是否疲劳驾驶。
根据本发明的一些实施例，所述判断车辆内的驾驶人员是否疲劳驾驶，包括步骤：
根据“驾驶人员眼皮闪烁频率”、“驾驶人员眼皮位置”、“驾驶人员脸部位置”、“驾驶人员打哈欠频率”，判断车辆内的驾驶人员是否疲劳驾驶。
根据本发明的一些实施例，所述车联网远控模块包括：
远程信息处理器，当所述远程信息处理器接收到来自所述控制单元模块的所述求救信息，通知关联人员客户端、路侧单元、智能交通信号灯或智能车网云平台。
第二方面，本发明提供了一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警方法，包括以下步骤：
获取车辆的启动信号；
通过嗅觉传感器模块采集车内二氧化碳浓度、氧气浓度和有害气体的浓度、并采集车内的温度数据和压强数据；
将所述嗅觉传感器模块采集的信号通过运算放大电路模块进行信号放大，并通过模数转换模块进行信号模数转换；
通过控制单元模块对车辆内部有害气体浓度和对驾驶人员状态进行判断；
当所述车辆内部有害气体浓度超出阈值或驾驶人员酒后驾驶、疲劳驾驶，通过显示警告控制模块发出告警信息和控制车辆组件工作。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中摘要附图要与说明书附图的其中一幅完全一致：
图1为本发明一个实施例提供的车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***的结构示意图；
图2为本发明另一个实施例提供的车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，虽然在***示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于***中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明提供了一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，能够对车内有害气体进行动态监测、对车内人员状态进行实时监测，并可以实时对车内状况进行告警。
下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
参照图1，图1为本发明一个实施例提供的车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***的结构示意图。
在一实施例中，车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***包括：嗅觉传感器模块，包括多个设置在车辆内的气体传感器，气体传感器用于监测车辆的氧气、二氧化碳和有害气体浓度；控制单元模块，与嗅觉传感器模块电性连接，控制单元模块用于控制嗅觉传感器模块、乘员状态监测模块和显示警告控制模块工作；乘员状态监测模块，与控制单元模块电性连接，乘员状态监测模块包括多个设置在车辆内的车辆及人员状态检测模组；显示警告控制模块，与控制单元模块电性连接，显示警告控制模块用于显示气体浓度、发出告警信息和控制车辆组件工作。
本发明提供的车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，相较于现在传统自带修正的传感器检测，独立的温度与压强传感器模组进行独立环境条件监测会使得预警结果更加稳定与准确；相较于传统预警***而言，其更具备自动调节功能，通过控制单元与车身控制器BCM的信息传递，使得能在面对车内有害气体浓度偏高时，能自动控制车窗打开换气与空调运行调温等；具备乘车人员滞留监测功能，能够保障老年人、婴幼儿、疲惫者、醉酒者等滞留于车内封闭空间时的生命安全，并将警告信息发送至手机客户端以及开启车外蜂鸣器，为解救被困人员创造宝贵机会，同时车联网功能的实现，提升了远距离寻找被困人员、监测被困人员、解救被困人员的能力。具备车辆网联远控功能，能够寻找目标驾驶的最优路径(省时、省油、避险)，能够在一定程度上能减少醉酒驾驶和疲劳驾驶现象，能够适当的接入交通管制者监督而提高防险能力，能够加快推进智慧交通与智慧城市的创建，提升保障驾车出行人员生命财产的能力。
在一实施例中，车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***包括：嗅觉传感器模块，包括多个设置在车辆内的气体传感器，气体传感器用于监测车辆的氧气、二氧化碳和有害气体浓度；控制单元模块，与嗅觉传感器模块电性连接，控制单元模块用于控制嗅觉传感器模块、乘员状态监测模块和显示警告控制模块工作；乘员状态监测模块，与控制单元模块电性连接，乘员状态监测模块包括多个设置在车辆内的车辆及人员状态检测模组；显示警告控制模块，与控制单元模块电性连接，显示警告控制模块用于显示气体浓度、发出告警信息和控制车辆组件工作。车联网远控模块，与控制单元模块通信连接，若监测到车辆内部的气体浓度超过阈值或驾驶人员疲劳驾驶，控制单元模块向车联网远控模块发出求救信息，以提醒关联人员或周边物联网设备。
在一实施例中，车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***包括：嗅觉传感器模块，包括多个设置在车辆内的气体传感器，气体传感器用于监测车辆的氧气、二氧化碳和有害气体浓度；控制单元模块，与嗅觉传感器模块电性连接，控制单元模块用于控制嗅觉传感器模块、乘员状态监测模块和显示警告控制模块工作；乘员状态监测模块，与控制单元模块电性连接，乘员状态监测模块包括多个设置在车辆内的车辆及人员状态检测模组；显示警告控制模块，与控制单元模块电性连接，显示警告控制模块用于显示气体浓度、发出告警信息和控制车辆组件工作。运算放大电路模块，与嗅觉传感器模块电性连接，运算放大电路模块用于对气体传感器的输出信号进行信号放大；模数转换模块，与嗅觉传感器模块和控制单元模块电性连接，模数转换模块用于将运算放大电路模块放大后的气体传感器的输出信号进行信号模数转换，并发送到控制单元模块。
在一实施例中，车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***包括：嗅觉传感器模块，包括多个设置在车辆内的气体传感器，气体传感器用于监测车辆的氧气、二氧化碳和有害气体浓度；控制单元模块，与嗅觉传感器模块电性连接，控制单元模块用于控制嗅觉传感器模块、乘员状态监测模块和显示警告控制模块工作；乘员状态监测模块，与控制单元模块电性连接，乘员状态监测模块包括多个设置在车辆内的车辆及人员状态检测模组；显示警告控制模块，与控制单元模块电性连接，显示警告控制模块用于显示气体浓度、发出告警信息和控制车辆组件工作。嗅觉传感器模块包括：二氧化碳传感器、氧气传感器和至少以下任意一种：总车内挥发性有机物传感器、一氧化碳传感器、氮氧化合物传感器、苯类传感器、醛类传感器、温度传感器、压强传感器和酒精传感器。
在一实施例中，车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***包括：嗅觉传感器模块，包括多个设置在车辆内的气体传感器，气体传感器用于监测车辆的氧气、二氧化碳和有害气体浓度；控制单元模块，与嗅觉传感器模块电性连接，控制单元模块用于控制嗅觉传感器模块、乘员状态监测模块和显示警告控制模块工作；乘员状态监测模块，与控制单元模块电性连接，乘员状态监测模块包括多个设置在车辆内的车辆及人员状态检测模组；显示警告控制模块，与控制单元模块电性连接，显示警告控制模块用于显示气体浓度、发出告警信息和控制车辆组件工作。乘员状态监测模块至少包括以下任意一种：红外线传感器，用于检测车辆内部是否有人员乘坐；启动/熄火检测模组，用于检测车辆处于启动状态或熄火状态；门窗锁状态检测模组，用于检测车辆的门窗锁状态；车内摄像头模组，用于检测驾驶人员的驾驶状态。
在一实施例中，车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***包括：嗅觉传感器模块，包括多个设置在车辆内的气体传感器，气体传感器用于监测车辆的氧气、二氧化碳和有害气体浓度；控制单元模块，与嗅觉传感器模块电性连接，控制单元模块用于控制嗅觉传感器模块、乘员状态监测模块和显示警告控制模块工作；乘员状态监测模块，与控制单元模块电性连接，乘员状态监测模块包括多个设置在车辆内的车辆及人员状态检测模组；显示警告控制模块，与控制单元模块电性连接，显示警告控制模块用于显示气体浓度、发出告警信息和控制车辆组件工作。显示警告控制模块包括：蜂鸣器，设置于车辆，蜂鸣器用于发出告警信息；气体浓度显示器，设置于车辆，气体浓度显示器用于显示各项气体浓度；BCM车身控制器，与车辆的车窗和空调通信连接，BCM车身控制器用于根据各项气体浓度控制车窗和空调工作。
在一实施例中，车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***包括：嗅觉传感器模块，包括多个设置在车辆内的气体传感器，气体传感器用于监测车辆的氧气、二氧化碳和有害气体浓度；控制单元模块，与嗅觉传感器模块电性连接，控制单元模块用于控制嗅觉传感器模块、乘员状态监测模块和显示警告控制模块工作；乘员状态监测模块，与控制单元模块电性连接，乘员状态监测模块包括多个设置在车辆内的车辆及人员状态检测模组；显示警告控制模块，与控制单元模块电性连接，显示警告控制模块用于显示气体浓度、发出告警信息和控制车辆组件工作。嗅觉传感器模块包括：二氧化碳传感器、氧气传感器和至少以下任意一种：总车内挥发性有机物传感器、一氧化碳传感器、氮氧化合物传感器、苯类传感器、醛类传感器、温度传感器、压强传感器和酒精传感器。乘员状态监测模块包括车内摄像头模组，通过酒精传感器检测车辆内的酒精浓度，以判断车辆内的驾驶人员是否酒后驾驶；通过车内摄像头模组拍摄车辆内的驾驶人员的面部特征，以判断车辆内的驾驶人员是否疲劳驾驶。
在一实施例中，车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***包括：嗅觉传感器模块，包括多个设置在车辆内的气体传感器，气体传感器用于监测车辆的氧气、二氧化碳和有害气体浓度；控制单元模块，与嗅觉传感器模块电性连接，控制单元模块用于控制嗅觉传感器模块、乘员状态监测模块和显示警告控制模块工作；乘员状态监测模块，与控制单元模块电性连接，乘员状态监测模块包括多个设置在车辆内的车辆及人员状态检测模组；显示警告控制模块，与控制单元模块电性连接，显示警告控制模块用于显示气体浓度、发出告警信息和控制车辆组件工作。
嗅觉传感器模块包括：二氧化碳传感器、氧气传感器和至少以下任意一种：总车内挥发性有机物传感器、一氧化碳传感器、氮氧化合物传感器、苯类传感器、醛类传感器、温度传感器、压强传感器和酒精传感器。乘员状态监测模块包括车内摄像头模组，通过酒精传感器检测车辆内的酒精浓度，以判断车辆内的驾驶人员是否酒后驾驶；通过车内摄像头模组拍摄车辆内的驾驶人员的面部特征，以判断车辆内的驾驶人员是否疲劳驾驶。判断车辆内的驾驶人员是否疲劳驾驶，包括步骤：根据“驾驶人员眼皮闪烁频率”、“驾驶人员眼皮位置”、“驾驶人员脸部位置”、“驾驶人员打哈欠频率”，判断车辆内的驾驶人员是否疲劳驾驶。
在一实施例中，车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***包括：嗅觉传感器模块，包括多个设置在车辆内的气体传感器，气体传感器用于监测车辆的氧气、二氧化碳和有害气体浓度；控制单元模块，与嗅觉传感器模块电性连接，控制单元模块用于控制嗅觉传感器模块、乘员状态监测模块和显示警告控制模块工作；乘员状态监测模块，与控制单元模块电性连接，乘员状态监测模块包括多个设置在车辆内的车辆及人员状态检测模组；显示警告控制模块，与控制单元模块电性连接，显示警告控制模块用于显示气体浓度、发出告警信息和控制车辆组件工作。车联网远控模块，与控制单元模块通信连接，若监测到车辆内部的气体浓度超过阈值或驾驶人员疲劳驾驶，控制单元模块向车联网远控模块发出求救信息，以提醒关联人员或周边物联网设备。车联网远控模块包括：远程信息处理器，当远程信息处理器接收到来自控制单元模块的求救信息，通知关联人员客户端、路侧单元、智能交通信号灯或智能车网云平台。
在一实施例中，车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***包括：嗅觉传感器模块，包括多个设置在车辆内的气体传感器，气体传感器用于监测车辆的氧气、二氧化碳和有害气体浓度；控制单元模块，与嗅觉传感器模块电性连接，控制单元模块用于控制嗅觉传感器模块、乘员状态监测模块和显示警告控制模块工作；乘员状态监测模块，与控制单元模块电性连接，乘员状态监测模块包括多个设置在车辆内的车辆及人员状态检测模组；显示警告控制模块，与控制单元模块电性连接，显示警告控制模块用于显示气体浓度、发出告警信息和控制车辆组件工作。
车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***应用于不同的工况条件下，即高温、高寒、高压情况(日晒车内高温最大可达+70℃，而全国最冷车内低温最大可达-40℃，而平均海拔高达4500米的青藏高原，大气压强近71Kpa,平均温度为0°)，而此情况区别于外界稳定的温度压强而言，对于车内有害气体浓度的变化与检测都会产生较大的影响。因此为保证智慧嗅觉监测预警***的准确性与稳定性，本发明提供一种气体浓度检测修正算法，来应对不同工况下多变的车内空气环境。
一、气体浓度检测修正算法
理想气体是一种假想的气体，但是理想气体的行为常常可用于描述实际气体的近似行为。理想气体定律根据下面的方程式来描述：
pV＝nRT；
其中p＝压力[Pa]、V＝气体体积[m3]、n＝气体量[mol]、
R＝通用气体常数(＝8.3145J/mol K)、T＝温度[K]。
气体浓度检测修正算法是基于理想气体定律进行设计与延伸，当估计温度和压力变化对气体浓度测量时很有用，可用于补偿气体浓度的读数。为了得到气体在不同车内环境下的气体阈值，可以通过在单片机控制单元中设置下面的修正公式计算得到在实际环境中气体的浓度值。
其中V(T,P)：表示温度为T，压强为P的环境下，符合国家标准的气体浓度阈值
V(25℃,1013hPa)：表示在标准温度和压强环境下，国标给出的气体浓度阈值。
P：实际测量的环境压强值T：实际测量的环境温度值。
二、技术应用
1、正常驾驶模式、常温常压状态
单片机控制单元模块根据检测信号b来判断当前处于正常驾驶模式，根据检测信号e来判断当前处于常温常压状态。此时通过车内嗅觉传感器模块来实时监测车内有害气体浓度，长期封闭车内环境容易导致氧气消耗过快，二氧化碳浓度升高，若相应检测信号e与传感器模组内的阈值进行比较，若超标，
①那么单片机控制单元会发送预警信息f至车内蜂鸣器并由IVI扬声器播出；
②发送预警信息g至气体浓度显示器，并最终在IVI和T-BOX控制的手机客户端显示浓度超标值；
③再发送控制信号h至车身控制器BCM，由其自动控制适当打开车窗并运行空调风扇进行换气。
2、正常驾驶模式、高温、高寒、高压状态
单片机控制单元模块根据检测信号b来判断当前处于正常驾驶模式，根据检测信号e来判断当前处于高温或高寒、高压状态。此时通过车内嗅觉传感器模块来实时监测车内有害气体浓度、车内空气环境温度与压强，并将其信号值e通过02、03模块有效传至04单片机控制单元模块，让其进行车内有害气体浓度的修正计算，并将修正值与存储的阈值进行比较，若超标：
①那么单片机控制单元会发送预警信息f至车内蜂鸣器并由IVI扬声器播出，至手机客户端产生铃声与振动提醒；
②发送预警信息g至气体浓度显示器，并最终在IVI和T-BOX控制的手机客户端显示浓度超标值；
③再发送控制信号h至车身控制器BCM，由其自动控制适当关闭车窗并运行风扇进行换气、运行空调进行一个降温或升温。
3、停放闭锁模式、任何工况状态、人员滞留的监测
第一种，无车联网应用情况：
单片机控制单元模块根据检测信号b、c来判断当前处于停放闭锁模式，然后由控制单元模块发送指令给红外传感器模组进行车内滞留人员监测(针对遗留的老年人、婴幼儿、醉酒者、昏睡者)，并反馈检测信号a。同时根据检测信号e来判断当前是否处于高温或高寒、高压状态。此时通过车内嗅觉传感器模块来实时监测车内有害气体浓度、车内空气环境温度与压强，并将其信号值e通过02、03模块有效传至04单片机控制单元模块。
若处于高温或高寒、高压情况，则让单片机单元控制模块对车内有害气体进行浓度修正计算，并将修正值与存储的阈值进行比较，若未处于高温高压高寒，则直接将检测值与阈值进行比较，若超标：
①那么单片机控制单元会发送预警信息f至车内蜂鸣器并由IVI扬声器播出，至车外蜂鸣器鸣笛吸引周边人员对车内被困人员解救，至手机客户端产生铃声、振动提醒以及告知车内人员被困滞留需要解救；
②发送预警信息g至气体浓度显示器，并最终在IVI和T-BOX控制的手机客户端显示浓度超标值(该消息早于其他警示信息2-3min，以便于驾驶用户有手动调节与控制的功能选择)；
③再发送控制信号h至车身控制器BCM，由其自动控制适当打开车窗并运行风扇进行换气、运行空调进行一个降温或升温。
第二种，有车联网应用情况：
基于已经有上述监测值比较以及预警信息传递的情况下，04单片机控制单元模块会将超标信息传递至07车联网远控模块，经过车载的远程信息处理器T-BOX发送信号i至关联驾驶人员、关联亲属的手机客户端，结合智慧交通信号灯对车信号的位置搜寻，让其了解车内滞留人员的被困情况与地理位置；发送信号i至智慧路侧单元与周边接入车联网的车辆进行信息交互，提供营救被困人员新的方式；发送信号i至智慧车网云平台结合智慧交通信号灯对车信号的位置搜寻，将相关信号发送至消防平台、医疗平台对被困人员进行抢救。
4、正常驾驶模式、任何工况状态、醉酒与疲劳监测
单片机控制单元模块根据检测信号b来判断当前处于正常驾驶模式，然后根据检测信号e来判断当前是否处于高温或高寒、高压状态。此时通过车内嗅觉传感器模块中的“酒精浓度传感器”与乘员滞留监控模块中的“行车记录仪内摄模组”来进行对驾驶人员的醉酒与疲劳状态进行实时监测，并将其信号值e通过02、03模块和信号值d一起有效传至04单片机控制单元模块，该模块会下发指令给07车联网远控模块与BCM车身控制器做出后续动作。
若其处于高温、高寒、高压任意工况环境，则04模块会对有害气体浓度值做修正处理，若无则进行直接与阈值比较。而此主要是对驾驶人员的状态特征进行判断与信息传递：
①通过“车内酒精浓度传感器模组”实时监测车内空气中的酒精浓度含量(注意开窗空气流动时与闭窗车内密封的阈值标准不一样，传感器主要安装于方向盘位置左右处)+“行车记录仪内摄模组”实时识别驾驶者醉酒人脸状态(注意只注重酒驾所以也需要人脸状态监测，可能其他乘车人员有喝醉的)，通过与单片机控制单元内置的阈值进行比较来判断驾驶员是否处于酒驾状态，若超过阈值就将相关信号传至T-BOX到手机客户端提醒驾驶者2-3min处理警示信息并停驾休息，再相关信号i通过车联网传到周边入网车辆、智慧路侧单元、智慧交通信号灯以及车联网云控平台等，并由车内网CAN传到BCM
②通过“行车记录仪内摄模组”实时识别驾驶者疲劳人脸状态，根据“驾驶人员眼皮闪烁次数”、“驾驶人员眼皮位置”、“驾驶人员脸位置(瞌睡时晃头)”、“驾驶人员打哈欠频次数据”与传感器模组内置阈值进行综合判断驾驶人员是否处于疲劳状态，若超过阈值就将相关信号传至T-BOX到手机客户端提醒驾驶者2-3min处理警示信息并停驾休息，再相关信号i通过车联网传到周边入网车辆、智慧路侧单元、智慧交通信号灯以及车联网云控平台等，并由车内网CAN传到BCM。
周边入网车辆通过车联网获取到目标车辆驾驶人员的酒驾或疲劳状态来调整避让的最优行车路线，避免受到不可预知的交通事故影响；智慧路侧单元(RSU)通过车联网获取到目标车辆的行车路线并将该消息发送给周边入网车辆与云控平台；智慧交通信号灯做牌照记录与目标追踪并将消息发送给云控平台；车联网云控平台通过整合消息，一边向目标车辆做出停车预警，一边提供给周边交警所追踪目标车辆的信息并对其驾驶员做出劝停执法；车身控制器(BCM)通过车内网来控制车门锁紧状态，同时自动控制打开车窗而保持车内空气的流通。
参照图2，图2为本发明另一个实施例提供的车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警方法的流程图，车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警方法包括但是不仅限于步骤S110至步骤S150。
步骤S110，获取车辆的启动信号；
步骤S120，通过嗅觉传感器模块采集车内二氧化碳浓度、氧气浓度和有害气体的浓度、并采集车内的温度数据和压强数据；
步骤S130，将嗅觉传感器模块采集的信号通过运算放大电路模块进行信号放大，并通过模数转换模块进行信号模数转换；
步骤S140，通过控制单元模块对车辆内部有害气体浓度和对驾驶人员状态进行判断；
步骤S150，当车辆内部有害气体浓度超出阈值或驾驶人员酒后驾驶、疲劳驾驶，通过显示警告控制模块发出告警信息和控制车辆组件工作。
本发明还提供了一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警方法，包括以下步骤：获取车辆的启动信号；通过嗅觉传感器模块采集车内二氧化碳浓度、氧气浓度和有害气体的浓度、并采集车内的温度数据和压强数据；将嗅觉传感器模块采集的信号通过运算放大电路模块进行信号放大，并通过模数转换模块进行信号模数转换；通过控制单元模块对车辆内部有害气体浓度和对驾驶人员状态进行判断；当车辆内部有害气体浓度超出阈值或驾驶人员酒后驾驶、疲劳驾驶，通过显示警告控制模块发出告警信息和控制车辆组件工作。
本发明还提供了一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述的车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警方法。
处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
需要说明的是，本实施例中的车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，可以包括有业务处理模块、边缘端数据库、服务端版本信息寄存器、数据同步模块，处理器执行计算机程序时实现如上述应用在车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***的车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警方法。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
此外，本发明的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，例如，被上述终端实施例中的一个处理器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警方法。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，其特征在于，包括：
嗅觉传感器模块，包括多个设置在车辆内的气体传感器，所述气体传感器用于监测所述车辆的氧气、二氧化碳和有害气体浓度；
控制单元模块，与所述嗅觉传感器模块电性连接，所述控制单元模块用于控制所述嗅觉传感器模块、乘员状态监测模块和显示警告控制模块工作；
乘员状态监测模块，与所述控制单元模块电性连接，所述乘员状态监测模块包括多个设置在车辆内的车辆及人员状态检测模组；
显示警告控制模块，与所述控制单元模块电性连接，所述显示警告控制模块用于显示气体浓度、发出告警信息和控制车辆组件工作。
2.根据权利要求1所述的一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，其特征在于，还包括：
车联网远控模块，与所述控制单元模块通信连接，若监测到所述车辆内部的气体浓度超过阈值或驾驶人员疲劳驾驶，所述控制单元模块向所述车联网远控模块发出求救信息，以提醒关联人员或周边物联网设备。
3.根据权利要求1所述的一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，其特征在于，还包括：
运算放大电路模块，与所述嗅觉传感器模块电性连接，所述运算放大电路模块用于对所述气体传感器的输出信号进行信号放大；
模数转换模块，与所述嗅觉传感器模块和所述控制单元模块电性连接，所述模数转换模块用于将所述运算放大电路模块放大后的所述气体传感器的输出信号进行信号模数转换，并发送到所述控制单元模块。
4.根据权利要求1所述的一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，其特征在于，所述嗅觉传感器模块包括：二氧化碳传感器、氧气传感器和至少以下任意一种：
总车内挥发性有机物传感器、一氧化碳传感器、氮氧化合物传感器、苯类传感器、醛类传感器、温度传感器、压强传感器和酒精传感器。
5.根据权利要求1所述的一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，其特征在于，所述乘员状态监测模块至少包括以下任意一种：
红外线传感器，用于检测所述车辆内部是否有人员乘坐；
启动/熄火检测模组，用于检测所述车辆处于启动状态或熄火状态；
门窗锁状态检测模组，用于检测所述车辆的门窗锁状态；
车内摄像头模组，用于检测驾驶人员的驾驶状态。
6.根据权利要求1所述的一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，其特征在于，所述显示警告控制模块包括：
蜂鸣器，设置于所述车辆，所述蜂鸣器用于发出告警信息；
气体浓度显示器，设置于所述车辆，所述气体浓度显示器用于显示各项气体浓度；
BCM车身控制器，与所述车辆的车窗和空调通信连接，所述BCM车身控制器用于根据各项气体浓度控制所述车窗和空调工作。
7.根据权利要求4所述的一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，其特征在于，所述乘员状态监测模块包括车内摄像头模组，通过所述酒精传感器检测所述车辆内的酒精浓度，以判断所述车辆内的驾驶人员是否酒后驾驶；
通过所述车内摄像头模组拍摄所述车辆内的驾驶人员的面部特征，以判断车辆内的驾驶人员是否疲劳驾驶。
8.根据权利要求7所述的一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，其特征在于，所述判断车辆内的驾驶人员是否疲劳驾驶，包括步骤：
根据“驾驶人员眼皮闪烁频率”、“驾驶人员眼皮位置”、“驾驶人员脸部位置”、“驾驶人员打哈欠频率”，判断车辆内的驾驶人员是否疲劳驾驶。
9.根据权利要求2所述的一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警***，其特征在于，所述车联网远控模块包括：
远程信息处理器，当所述远程信息处理器接收到来自所述控制单元模块的所述求救信息，通知关联人员客户端、路侧单元、智能交通信号灯或智能车网云平台。
10.一种车内空气质量与乘车安全的智慧监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取车辆的启动信号；
通过嗅觉传感器模块采集车内二氧化碳浓度、氧气浓度和有害气体的浓度、并采集车内的温度数据和压强数据；
将所述嗅觉传感器模块采集的信号通过运算放大电路模块进行信号放大，并通过模数转换模块进行信号模数转换；
通过控制单元模块对车辆内部有害气体浓度和对驾驶人员状态进行判断；
当所述车辆内部有害气体浓度超出阈值或驾驶人员酒后驾驶、疲劳驾驶，通过显示警告控制模块发出告警信息和控制车辆组件工作。
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| WO2024114090A1 (zh) * | 2022-11-29 | 2024-06-06 | 一汽奔腾轿车有限公司 | 一种基于生命体征状态监测的智能出风***、方法及终端 |
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- 2022-02-14 CN CN202210134397.8A patent/CN114495439A/zh active Pending
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