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选题意义、研究现状及可行性分析
1、选题意义
汽车在给人们出行带来便利的同时也引发了一些儿童安全问题,尤其是由于父母的疏忽导致儿童被锁车内致危的事件频发。儿童滞留车内可能会脱水,中暑,体温过高,窒息甚至死亡。有实验表明,即便车外温度为舒适的24℃时,车辆经过30分钟暴晒后,车内温度也会达到40℃之高。而儿童因为体温调节中枢发育不完善,体温的上升速度远快于成年人,体内水分流失加快,更容易发生“热射病”。在封闭的车内只需15分钟就可以使儿童的大脑受到损伤,体温达到40℃,儿童体内器官就会停止运行,体温达到41.7℃就会导致车内儿童死亡。据统计,从1999年至2007年,美国有231名儿童被证实死于机动车内滞留高温致死,其中超过80%的儿童是由于父母将孩子遗留在车内。另据美国儿童乘车安全组织Kids and Cars统计,在2001~2010期间,在美国儿童车内非交通死亡原因中,车内滞留得热辐射而死亡的人数占到58%。解决该问题的根本方法就是避免将儿童长时间遗忘在车内。因此,设计一套防止儿童由于疏忽大意而被长时间滞留在车内的报警系统是很有必要的。
2、研究现状
目前,判断儿童滞留车内的检测手段分为直接感应和间接感应。直接感应即采用传感器测生命特征迹象如运动、心跳等;间接感应即通过逻辑方式推断出所需要的信息,如红外、压力等。
国外相关研究:利用胶带和皮筋制成颜色醒目的绸带用于连接车门把手和驾驶座椅后背,当家长下车时就可以看到后排是否有滞留的儿童帮助提醒的方法;软件开发人员开发出应用软件,该软件会根不同情况发出语音提示,提醒车主车内是否有滞留儿童;一些厂商设计出车内监测系统,当车门锁死,监测到车内有物体移动,系统就会发出警报,并向车主手机发送信息。
国内相关研究:基于STC89C52RC的防滞留系统,当红外传感器和声音传感器同时检测到车内有滞留人员时,车内就会发出声音报警;利用车内座椅传感器检测座椅上是否有滞留人员从而决定是否发出警报以达到防滞留儿童的功能;基于MCS-51单片机的防滞留系统,当检测到车内二氧化碳浓度过高就会发出警报,同时打开车窗进行通风。
3、可行性分析
本系统主要使用STM32单片机,比较成熟,网上也有大量开源技术。GSM属于第二代传统移动通讯服务,在国内使用广泛,优点颇多,如稳定性强、通话质量高等。GSM拥有众多通讯方式,可实现不同模式下的通讯,本设计仅需起到提示警报功能,可以达到设计的要求。
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基本内容、目标、拟采用的方案
1、基本内容
检测车辆运行状态;检测车主状态;检测车内是否有儿童滞留;检测车内温度和二氧化碳浓度;WiFi远程监控设备状态;温度和二氧化碳浓度超标,蜂鸣器报警,开启风扇降温;发送报警短信给监护人和车主。
2、目标
本系统是提供一种在儿童滞留车内时可以发出报警信号并且提供辅助救助的装置,在向外界发出报警信号的同时也能改善车内温度过高和有害气体浓度过高的恶劣环境,从而给滞留儿童延长宝贵的救助时间,防止因儿童滞留车内时间过长而导致人身伤害的发生,从而达到保障乘车儿童人身安全的目的。
3、拟采用方案
1. 系统通过霍尔传感器检测车辆运行状态,运行或者停止;再通过压力传感器检测车主状态是在位还是离位,压力传感器置于驾驶座下;
2. 若车辆停止,车主离位,再利用人体红外传感器检测车内是否有儿童滞留;
若有滞留儿童,检测车内二氧化碳浓度和温度信息;
3. 若车内温度且二氧化碳浓度较低,则此时儿童为安全状态,若车内温度或二氧化碳浓度超标,则此时车内滞留儿童存在危险。
4. 此时,通过WiFi模块连接网络,远程监控设备状态,在客户端上查看系统温度,二氧化碳浓度,经纬度数据,通过客户端控制蜂鸣器报警,开启风扇降温通风;系统发送报警短信给监护人和车主,信息内容包括车辆经纬度信息。
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主要参考文献
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[2] 张永生,张梦杰,范金鑫,刘琼琼,游专.基于STM32F103的车载儿童防滞留报警系统[J].内燃机与配件,2017,(12):132-133.
[3] 李瑞英,梁广彪,任博.车内滞留儿童监测预警系统的设计与制作[J].电子制作,2020,(09):10-11+9.
[4] 周文海,李光辉,杨琳.滞留车内儿童报警装置控制系统设计[J].柳州职业技术学院学报,2015,15(02):72-74.
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