一种智能车载孩童防窒息防滞留监测系统及监测方法

1.本发明属于车载监测报警技术领域，具体涉及一种智能车载孩童防窒息防滞留监测系统及监测方法。


背景技术：

2.近年来汽车的应用越来越多，汽车在给人们的生活带来便利的同时，也存在一些安全隐患。全国发生多起因儿童滞留车内部而引发的事故，为了更好地保护儿童安全，检测车载内是否有儿童滞留事件发生就显得尤为重要。现有技术中，一般采用红外探测器来检测车载内是否有儿童滞留，红外探测器的检测效果容易受周围环境影响，在车内温度高时检测不够准确，容易造成误检。
3.对于我国中低端车辆几乎缺乏针对孩童滞留于车内从而产生的窒息风险的一系列预警系统与方法，申请号为【cn201610942976.x】的专利申请中公开了一种汽车防窒息安全系统，包括车体、车窗、车内顶蓬、车内底盘和车内控制面板，前后车窗底部的车体内壁上分别设有第一热释电红外传感器和第二热释电红外传感器，车内顶蓬中部设有一氧化碳传感器，车内控制面板上设有复位按键，车内底盘上经电路板装有控制电路；但其造价成本很高、结构较为复杂、孩童滞留监测性能不佳且功能较少；对于现有的汽车防窒息安全系统而言，其缺少智能交互、实时监测、实时上报其环境信息，当出现异常时也无法以最快的速度去做出相对应的应急处理防止、减少一些滞留和窒息事件的发生。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种智能车载孩童防窒息防滞留监测系统及监测方法，其拓扑由多个功能模块组成，通过无线通信模块、车辆状态检测模块、温度实时监测模块、人体感应检测模块、co2实时监测模块、按键控制模块以及卫星定位模块等子功能模块，将各模块检测数据上报给嵌入式主控芯片，嵌入式主控芯片通过异常报警模块、继电器控制模块、液晶显示模块以及无线通信模块对其进行数据处理并通过无线通信模块上报给智能手机端，从而实现智能车载孩童防窒息防滞留监测系统，本发明结构简单、体积小、造价低、功能强大。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种智能车载孩童防窒息防滞留监测系统，包括嵌入式主控芯片，所述嵌入式主控芯片的信号输入端分别与无线通信模块、车辆状态检测模块、温度实时监测模块、人体感应检测模块、co2实时监测模块、按键控制模块以及卫星定位模块的信号输出端连接，嵌入式主控芯片的信号输出端分别与无线通信模块、异常报警模块、继电器控制模块以及液晶显示模块的信号输入端连接。
7.所述车辆状态检测模块自动检测车辆是否处于熄火，并在车辆熄火后，通过一定延时将信号传输至嵌入式主控芯片，控制启动整个智能车载孩童防窒息防滞留报警系统运行；温度实时监测模块、人体感应检测模块、co2实时监测模块及卫星定位模块实时采集上
报检测数据至嵌入式主控芯片，嵌入式主控芯片根据各个子功能模块所采集并上报的数据信息进行数据处理控制，并发出指令信号至继电器控制模块，继电器控制模块控制车辆的风扇系统及车窗升降系统开启，发出指令至异常报警模块和液晶显示模块进行示警，同时通过无线通信模块与智能手机端双向通信。
8.所述的无线通信模块通过串口通信的方式与嵌入式主控芯片和智能手机端进行通信交互，对智能手机端实时监测到的数据进行接收机反馈信息；
9.所述的co2实时监测模块用于将检测到的车内环境下的co2浓度信息传递给嵌入式主控芯片；
10.所述的车辆状态检测模块用于自动检测车辆是否处于熄火，当车辆熄火后，倒计时启动，倒计时结束后智能车载孩童防窒息防滞留报警系统将会开始运行启动；
11.所述的温度实时监测模块用于将检测到的车内温度信息并传递给嵌入式主控芯片，当车内环境下的温度值超过所设定的阈值时，嵌入式主控芯片会发出一个指令信号至继电器控制模块，继电器控制模块将会根据主控芯片发出的指令信号来驱动风扇的开启进行物理降温；
12.所述的人体感应检测模块用于将检测到车内孩童滞留情况传递给嵌入式主控芯片；
13.所述的异常报警模块根据嵌入式主控芯片收到人体感应检测模块、co2实时监测模块的车内co2浓度值信息以及温度实时监测模块的车内环境的温度信息做出的报警响应处理，从而控制车子警报系统发出相应警报声；
14.所述的按键控制模块用于配合液晶显示模块来实现温度阈值、co2浓度阈值以及紧急联系人的手机号码等各类功能参数的设置，上述各类功能也可以通过智能手机app进行实现修改设置；
15.所述的继电器控制模块根据co2实时监测模块检测到车内co2浓度值信息以及温度实时监测模块检测到车内温度超过温度阈值上限做出对应的处理，当co2浓度以及车内温度超过阈值时，嵌入式主控芯片将会驱使继电器控制模块去控制车内的部分开启，实现空气流通；
16.所述的卫星定位模块用于把车辆所在的具体定位信息传递给嵌入式主控芯片，之后嵌入式主控芯片对车辆具体位置信息进行数据解析之后得到当前车子精准的经纬度信息；
17.所述的液晶显示模块把防窒息防滞留系统、车内环境中实时的温度信息、co2浓度信息、滞留情况都一一显示于液晶显示屏。
18.本发明还提供了一种智能车载孩童防窒息防滞留监测系统的监测方法，包括以下步骤：
19.步骤1：系统启动，各个模块进行初始化操作，车辆状态检测模块、温度实时监测模块、co2实时监测模块及卫星定位模块将检测并采集到的当前车子的环境数据信息上传至嵌入式主控芯片，嵌入式主控芯片对数据信息处理后，液晶显示模块对处理后数据信息进行显示；
20.步骤2：通过按键模块设置温度阈值上限和co2浓度的阈值上限；
21.步骤3：工作状态下，车辆状态检测模块始终处于监控状态，当检测到车子处于熄
火状态，在车辆状态检测模块预设的延时后，人体感应检测模块将启动，对车内人员进行实时监测，如果检测到孩童滞留，嵌入式主控芯片将会发出指令信号驱使异常报警模块发出报警信号，与此同时，液晶显示模块也会显示有人滞留，无线通信模块将会把车内孩童滞留情况、当前环境实时信息以及车子具体定位发送至智能手机端进行警示；如果车辆状态检测模块检测到车内没有熄火，人体感应检测模块将不会启动，液晶显示模块将会显示无孩童滞留,异常报警模块也不会发出警报；
22.步骤4：车辆状态检测模块监控同时，co2实时监测模块、温度实时监测模块分别对车内co2浓度、温度进行实时监测，当co2浓度值超过阈值时，液晶显示模块显示中co2浓度显示部分会处于异常跳闪状态，此时嵌入式主控芯片也会驱动继电器控制车窗升降系统来控制车窗的部分开启，实现通风处理，异常报警模块也会发出警报声警示行人，具体车内环境信息也会通过无线通信模块同步于智能手机端，提醒大人，实时监测到车内环境信息并根据卫星定位以最快的速度找到车子，当co2浓度没有超过阈值时，液晶显示模块显示的co2浓度信息不会一直跳闪，异常报警模块也不会发出警报；当温度实时监测模块检测到车内温度值超过阈值时，嵌入式主控芯片会通过继电器驱动风扇的开启，实现物理降温；当温度未超过所设置的阈值，风扇不会被驱动。
23.相较于现有技术，本发明的有益效果为：
24.本发明可用于一切需要孩童防窒息防滞留的车内，通过嵌入式主控芯片来作为控制中枢进行数据处理，控制并使得本发明的功能都能得以实现，当车辆熄火进行熄火状态后，本发明会自动抓取、解析车内环境数据信息并显示于液晶显示模块上，同时本发明会进入倒计时模式，倒计时结束后，人体感应检测模块会对车辆内的孩童自动进行滞留检测，当车内检测有孩童存在之后，人体感应检测模块给嵌入式主控芯片发送滞留信号，嵌入式主控芯片做出相对应的指示，使得异常报警模块发出警报响应；并通过无线通信模块进行车内孩童滞留情况、co2浓度、温度及卫星实时定位信息等发送至车主智能手机端，从而能够及时警示并使得车主在第一时间实时了解车内情况，车主能够快速找到车子，防止孩童滞留窒息事件的发生，本发明适用于诸多类型的车辆，结构简单、体积小、造价低、功能强大。
附图说明
25.图1是本发明的系统整体结构框图。
26.图2是本发明的系统实现功能框图。
27.图3是本发明的车辆状态检测模块原理图。
28.图4是本发明的无线通信模块原理图。
29.图5是本发明的继电器控制模块原理图。
30.图6是本发明的工作流程图。
31.图7是本发明的co2实时监测模块工作流程图。
32.图8是本发明的人体感应检测模块工作流程图。
33.图9是本发明的卫星定位模块工作流程图。
具体实施方式
34.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，但不作为对本发明的限
定。
35.本发明在车内电源正常供电的情况下且当车子处于熄火状态下，系统会进入倒计时，倒计时结束后，其需要实现自动启动并实现自动判别车子是否处于熄火状态，当车子处于熄火状态时，对车内环境进行自动监测，实时监测车内是否有孩童滞留、co2浓度、温度值；当检测到车内有孩童滞留、co2浓度及温度超过阈值时，本发明可以通过无线通信模块给个人智能手机端发送车内情况警示信息提醒、车子也会发出警示信息引起行人注意，co2浓度超标，本发明能够驱动车窗的部分打开，实现空气流通，防止窒息事件的发生；当车内温度超过阈值，本发明能够实现降温设备的自动驱动，进行物理降温；与此同时，本发明提供卫星定位导航功能，便于快速定位找到车辆，防止因停车场环境复杂而寻车时间过长，导致一些窒息事件的发生。
36.如图1、图2所示，一种智能车载孩童防窒息防滞留监测系统，包括嵌入式主控芯片，所述嵌入式主控芯片的信号输入端分别与无线通信模块、车辆状态检测模块、温度实时监测模块、人体感应检测模块、co2实时监测模块、按键控制模块以及卫星定位模块的信号输出端连接，所述无线通信模块的信号连接端口为双向串口通信的接口；嵌入式主控芯片的信号输出端分别与无线通信模块、异常报警模块、继电器控制模块以及液晶显示模块的信号输入端连接。
37.所述车辆状态检测模块自动检测车辆是否处于熄火，并在车辆熄火后，通过一定延时将信号传输至嵌入式主控芯片，控制启动整个智能车载孩童防窒息防滞留报警系统运行；温度实时监测模块、人体感应检测模块、co2实时监测模块及卫星定位模块实时采集上报检测数据至嵌入式主控芯片，嵌入式主控芯片根据各个子功能模块所采集并上报的数据信息进行数据处理控制，并发出指令信号至继电器控制模块，继电器控制模块控制车辆的风扇系统及车窗升降系统开启，发出指令至异常报警模块和液晶显示模块进行示警，同时通过无线通信模块与智能手机端双向通信。
38.所述的无线通信模块通过串口通信的方式与嵌入式主控芯片和智能手机端进行通信交互，对智能手机端实时监测到的数据进行接收机反馈信息；
39.所述的co2实时监测模块用于将检测到的车内环境下的co2浓度信息传递给嵌入式主控芯片；根据co2气体在红外波段都有自己的特征吸收带，采集计算特征吸收带对红外能量的吸收，反映出气体的浓度大小，当检测到co2浓度过高超过所设置的阈值，co2实时监测模块就会实时把这个检测到的数据上传至嵌入式主控芯片，嵌入式主控芯片会发出一个指令信号至继电器控制模块，继电器控制模块将会根据嵌入式主控芯片发出的指令信号来控制车窗升降电机实现车窗的开启；co2浓度异常报警模块就会发出警报、智能手机端也将会收到车内环境co2浓度情况以及通过继电器控制模块来驱动车窗的部分开启，实现车内空气流通。
40.所述的车辆状态检测模块用于自动检测车辆是否处于熄火，当车辆熄火后，倒计时启动，倒计时结束后智能车载孩童防窒息防滞留报警系统将会开始运行启动。
41.所述的温度实时监测模块用于将检测到的车内温度信息并传递给嵌入式主控芯片，当车内环境下的温度值超过所设定的阈值时，嵌入式主控芯片会发出一个指令信号至继电器控制模块，继电器控制模块将会根据主控芯片发出的指令信号来驱动风扇的开启进行物理降温；
42.所述的人体感应检测模块用于将检测到车内孩童滞留情况传递给嵌入式主控芯片；当车子处于熄火状况且倒计时结束后，人体感应检测模块将会自动对车内环境下进行监测，当检测到有孩童滞留于车内时，嵌入式主控芯片会根据收到的车内人体检测信息情况之后会自动上传至液晶显示模块并实时显示出来，异常报警模块也将会做出报警处理并且通过无线通信模块与智能手机端进行通信交互警示。
43.所述的异常报警模块根据嵌入式主控芯片收到人体感应检测模块、co2实时监测模块的车内co2浓度值信息以及温度实时监测模块的车内环境的温度信息做出的报警响应处理，从而控制车子警报系统发出相应警报声；
44.所述的按键控制模块用于配合液晶显示模块来实现温度阈值、co2浓度阈值以及紧急联系人的手机号码等各类功能参数的设置，上述各类功能也可以通过智能手机app进行实现修改设置；
45.所述的继电器控制模块根据co2实时监测模块检测到车内co2浓度值信息以及温度实时监测模块检测到车内温度超过温度阈值上限做出对应的处理，当co2浓度以及车内温度超过阈值时，嵌入式主控芯片将会驱使继电器控制模块去控制车内的部分开启，实现空气流通；
46.所述的卫星定位模块用于把车辆所在的具体定位信息传递给嵌入式主控芯片，之后嵌入式主控芯片对车辆具体位置信息进行数据解析之后得到当前车子精准的经纬度信息；当智能车载孩童防窒息防滞留报警系统启动后，系统检测到车内co2浓度及车内温度超过阈值、孩童存在滞留，卫星定位信息、上述的co2浓度及车内温度信息与孩童滞留信息也会通过无线通信模块发送至智能手机端。
47.所述的液晶显示模块将会把防窒息防滞留系统、车内环境中实时的温度信息、co2浓度信息、滞留情况都一一显示于液晶显示屏。
48.本发明还提供了一种智能车载孩童防窒息防滞留监测系统的监测方法，包括以下步骤：
49.如图6所示，步骤1：系统启动，各个模块进行初始化操作，车辆状态检测模块、温度实时监测模块、co2实时监测模块及卫星定位模块将检测并采集到的当前车子的环境数据信息上传至嵌入式主控芯片，嵌入式主控芯片对数据信息处理后，液晶显示模块对处理后数据信息进行显示；
50.步骤2：通过按键模块设置温度阈值上限和co2浓度的阈值上限；
51.步骤3：工作状态下，车辆状态检测模块始终处于监控状态，当检测到车子处于熄火状态，在车辆状态检测模块预设的延时后，人体感应检测模块将启动，对车内人员进行实时监测，如果检测到孩童滞留，嵌入式主控芯片将会发出指令信号驱使异常报警模块发出报警信号，与此同时，液晶显示模块也会显示有人滞留，无线通信模块将会把车内孩童滞留情况、当前环境实时信息以及车子具体定位发送至智能手机端进行警示；如果车辆状态检测模块检测到车内没有熄火，人体感应检测模块将不会启动，液晶显示模块将会显示无孩童滞留,异常报警模块也不会发出警报；
52.步骤4：车辆状态检测模块监控同时，co2实时监测模块、温度实时监测模块分别对车内co2浓度、温度进行实时监测，当co2浓度值超过阈值时，液晶显示模块显示中co2浓度显示部分会处于异常跳闪状态，此时嵌入式主控芯片也会驱动继电器控制车窗升降系统来
控制车窗的部分开启，实现通风处理，起到防止co2浓度过高导致窒息孩童事故发生的效果，异常报警模块也会发出警报声警示行人，具体车内环境信息也会通过无线通信模块同步于智能手机端，提醒大人，实时监测到车内环境信息并根据卫星定位以最快的速度找到车子，当co2浓度没有超过阈值时，液晶显示模块显示的co2浓度信息不会一直跳闪，异常报警模块也不会发出警报；当温度实时监测模块检测到车内温度值超过阈值时，嵌入式主控芯片会通过继电器驱动风扇的开启，实现物理降温；当温度未超过所设置的阈值，风扇不会被驱动。
53.所述的嵌入式主控芯片选用的是stm32f103c8t6芯片，其是基于cortex-m3内核的32位微控制器，拥有37个gpio端口，封装为lqfp44、64kb byte flash和20byte sram，最大处理速度可达72mhz，且还自带2个adc数模转化，占用空间小且功能强大；与其连接的各个模块通过相对应的传输协议与stm32f103c8t6主控芯片进行数据交互处理。
54.如图4所示，所述的无线通信模块选用的是sim800模块，采用的是工业级四频850/900/1800/1900mhz sim800芯片，其支持rs232和ttl接口控制，可以方便的使用智能手机或者stm32f103c8t6主控芯片实现gsm/gprs功能，sim800模块的dc接口外部输入工作电压dc5v-24v，这个就能够保证给sim800提供2a电流，所以我们在启动系统的时候需要给电压接上电流大于2a电流的车载电源，如果供电不足的话，gsm无线通信模块无法启动，oled液晶显示器上面会一直显示gsm inti。当连接供电正常的电源之后，按下电源开关，之后等待gsm启动，启动之后oled液晶显示器上就会显示出co2的浓度、温度值与滞留状态，一旦我们检测到车内环境中的温度值超标或者co2超标时，stm32f103c8t6芯片就会通过sim800模块将此时的车内环境中的温度与co2信息发送至智能手机终端上并且当发生异常时也会发出相应的报警，以此来警示车内是否滞留孩童与车内环境情况。
55.所述的按键控制模块采用了3个按键key1、key2、key3，我们可以通过这三个按键来完成本发明各项功能参数的设置，key1、key2、key3按键分别连接在stm32f103c8t6主控芯片的b13、b14、b15接口上，其能够配合oled液晶显示屏来实现温度阈值、co2浓度阈值以及紧急联系人的手机号码等各类功能参数的设置。
56.如图3所示，所述的车辆状态检测模块选用的lm393比较器电路，当达到极限电流(16ma)时，输出晶体管将退出，输出电压将快速上升。输出的饱和电压受输出晶体管约60ohm的sat限制，输出晶体管的低失调电压约为1.0mv下将会输出箝位为零电；私家车启动时，此时lm393比较器输出低电平，车子处于熄火状态时，lm393将会输出高电平，通过这个模块来完成车辆的启动或者熄火状态的判断与检测，在完成车辆状态检测之后，车子处于熄火状态下，本发明将会自动启动，进行防窒息防滞留的检测与警示。
57.所述的温度实时监测模块采用的是ds18b20数字温度传感器，该模块的输出是数字信号，可以直接与主控模块进行交互处理，并显示至液晶显示屏上，ds18b20拥有着独特的单线接口方式，在微处理器与其接口时仅需要占用1位i/o端口，并且支持多节点，使分布式点测温系统的线路结构设计和硬件开销大为简化，ds18b20的温度传感器是通过温度对振荡器的频率影响来测量温度，其检测原理是低温度系数晶振和高温度系数晶振分别发送脉冲信号给计数器1和计数器2，温度寄存器和计数器1设定一个基数值，并根据脉冲信号进行减法计算，之后计数器2进行计数。从而得出温度寄存器中准确的数值。
58.如图8所示，所述的人体感应检测模块主要采用的是pir热释电传感器，其具有功
耗低、滤光片、菲涅尔透镜来辅助pir热释电传感器完成高质量的检测工作，在pir热释电传感器前面窗口加有一块滤光片，其可以用于滤除人体发出的红外信号为1-14μm以外的红外光线，这样的话可以增强人体检测时的抗干扰能力，加上菲涅尔透镜的话主要为了提高检测的灵敏度，当人体红外感应到有人后，热释电红外传感器会接收到人体发出的红外辐射，其能够感应到37℃人体所发出的红外光，并产生微弱电信号，之后这电信号输入到人体红外感应电路模块中的biss0001处理芯片中，该芯片能够对输入的电信号进行干扰去除，并进行放大处理等操作，之后会产生高电平信号，并将信号传输给其他器件，与此同时三极管也将被导通，低电平将会输出给stm32f103c8t6主控芯片进行数据处理，在本发明中，车子处于熄火状态后，过了预先设置的倒计时，人体感应检测模块将会进入全自动感应模式，当感应到车内有孩童人体存在，系统会进入有人滞留模式下，同步检测车内环境中的温度值与co2浓度，根据预先所设置的一系列约束条件来做出相对应的反馈措施，具体人体实时检测工作流程见图8。
59.所述的co2实时监测模块采用的是jxm-co2智能型气体检测模组来检测当前环境co2浓度值，该jxm-co2智能型气体检测模组的二氧化碳浓度检测采用的是先进的ndir红外吸收检测原理技术,由于co2气体在红外波段都有自己的特征吸收带，特征吸收带就如同指纹一样具有可鉴别性，通过在特征吸收带对红外能量的吸收，可以反映出气体的浓度大小。当红外能量经过高浓度的待测气体时，其特征吸收蜂附近的红外能量会被全部吸收，而光通路上不存在待测气体时，红外辐射在其特征吸收峰处没有影响，因此气体就可以看作是一种可以吸收红外能量的滤波器。结合气体滤波相关技术的非分散红外光谱吸收法气体监测的原理。红外光源发出红外辐射，经过气体滤波相关信号调制后，进入怀特池(多次反射吸收池)，红外辐射被吸收池里的待测气体充分吸收后，经过一个窄带滤光片的滤波，目的是把待测气体特征吸收峰之外的红外能量滤除，只留下可以反映光谱光强变化的那部分能量，再被红外探测器接收，通过相关算法及数据处理，最后得出实时所测的待测气体浓度值。当红外光通过待测气体时,这些气体分子对特定波长的红外光有吸收,其吸收关系服从朗伯
‑‑
比尔(lambert-beer)吸收定律。设入射光是平行光,其强度为i0,出射光的强度为i,气体介质的厚度为l。当由气体介质中的分子数di的吸收所造成的光强减弱为dn时,根据朗伯
‑‑
比尔吸收定律：
60.di/i＝-k*dn 式(1)
61.式(1)中k为比例常数，则式(1)可转换为：
[0062][0063]
式(2)中：n为吸收气体介质的分子总数，为积分常数，n
∝
cl，c为气体浓度，则式(2)可以转化为：
[0064][0065]
式(3)中表明，光强在气体介质中会随浓度c及厚度l按指数规律衰减。吸收系数取决于气体的特性，各种气体的吸收系数μ互不相同。对于同一气体而言，μ会随着入射波长而发生变化。
[0066]
如图7所示，在本发明中co2传感器和主控模块进行通信只需要使用3个io口就可以获取当前的co2数据信息，分别为vcc、gnd与txd。txd在这个里面表示的是发送数据，rxd
表示的是接收数据，而次设计我们是把传感器采集到的数据发送给主控模块由stm32f103c8t6主控芯片在进行数据处理，所以只需要co2实时监测模块txd发送给微处理器的rxd进行接收，co2实时监测模块具体工作流程见图7。
[0067]
所述的异常报警模块采用的是汽车自带的报警器，当智能车载孩童防窒息防滞留报警系统监测到收到人体感应检测模块及co2实时监测模块检测的车内环境信息异常时，stm32f103c8t6主控芯片将会发出一个触发信号去控制汽车的报警器发出相应警报声。
[0068]
如图5所示，所述的继电器控制模块采用的是松乐继电器，在本发明中继电器控制模块中，采用了s8050三极管，当需要驱动继电器的时候stm32f103c8t6主控芯片就会给s8050三极管高电平，当s8050处于低电平的时候，继电器就会进行闭合，在发明中为了方便辨别继电器是否闭合，我们为此增加了一个黄色的二极管指示灯来模拟车窗的打开与关闭。当继电器闭合时，黄色二极管随之亮起，与此同时继电器驱动电机去控制车窗的部分开启，在继电器模块设计中我们也增加了一个in4148二极管，这是为了防止继电器在断开的瞬间而产生的反向电路把三极管给击穿。在本发明中，当私家车内处于熄火状态下、存在孩童滞留超过所设置的时间阈值且车内环境中的co2浓度超过上限时，主控芯片可以使得继电器来驱动电机来控制私家车的车窗的部分开启并实现空气流通，防止因为co2浓度过高导致孩童窒息风险的发生。
[0069]
所述的液晶显示模块采用的是0.96寸的oled液晶显示屏，oled即是有机发光二极管。该款显示屏具有轻薄、省电、功耗低与可视度大等特性，且该屏幕拥有多种接口方式。在本次设计中，我们使用了四针的iic模块来进行oled的控制，如下面的oled显示电路图可知，该模块除了电源正vcc、电源地，也就只有两个引脚d0、d1，d0引脚其实就是scl oled，其在iic通信中为时钟管脚；d1引脚其实就是sda oled，其在iic通信中为数据管脚，可以通过此管脚实现串行数据的传输。在本发明中，在通电gsm启动之后，该款oled液晶显示器上将会有5个不同的页面显示，这些页面显示可以通过按键或者智能手机来操作完成切换，其一是系统启动之后就会显示出防滞留系统、当前车内环境的co2浓度、温度值以及人员滞留状态；其二是定位显示页面，在这个页面上会显示当前车子所在的具体位置信息；其三是进入温度上限设置页面，可通过按键进行温度的设置；其四是co2浓度上限值的设置页面，也可通过按键进行co2浓度值上限的设置；其五是接收gsm发送短信的手机号码设置的页面。
[0070]
如图9所示，所述的卫星定位模块v.kel-tll型号，其使用的是vk2828芯片，此款芯片是与北斗进行数据通信的，gps获取到当前的信息后通过串口通信的方式实时把数据发送给主控单片机，其具体工作流程见图9。这款gps定位模块采用行业标准的25*25*4mm超高灵敏度的gps天线、采用kds 0.5ppm高精度tcxo、内置sqi flash使得我们能够自由丰富的配置参数、拥有着1-10hz定位更新速率。该款定位模块有着较好的定位性能，其水平位置精度小于2.5m。在本发明中，采用此款卫星定位模块来实现车载环境下的防窒息防滞留报警系统的精准定位作用，以便当孩童被家长忘记而滞留在车内，防止因为停车场结构复杂、车辆众多以及中低端车无精准车辆定位功能，而无法快速找到自己的私家车来解救出小孩子，以免孩童因为大人的疏忽在车内因为温度过高、co2浓度超标而造成窒息悲剧的发生。
[0071]
所述车窗升降系统与风扇为车内现有装置，不做赘述。
[0072]
所述的嵌入式主控芯片用于控制无线通信模块、车辆状态检测模块、温度实时监测模块、人体感应检测模块、co2实时监测模块、异常报警模块、异常报警模块、按键控制模
块、继电器控制模块以及卫星定位模块等子功能模块，并对各个功能模块上报的检测数据进行数据处理、起到中枢控制作用。之后嵌入式芯片将会根据各个子功能模块所采集并上报的数据信息做出相对应的防窒息、防滞留的处理，如检测到车环境下co2浓度过高时，co2实时监测模块就会实时把这个检测到的数据上传至主控芯片，主控芯片在完成数据解析之后，根据预先设置的阈值来做出响应，超过阈值，主控芯片会发出一个驱动信号至继电器模块，通过继电器来驱动车窗升降电机来实现自动控制车窗的开启。

技术特征：
1.一种智能车载孩童防窒息防滞留监测系统，包括嵌入式主控芯片，其特征在于：所述嵌入式主控芯片的信号输入端分别与无线通信模块、车辆状态检测模块、温度实时监测模块、人体感应检测模块、co2实时监测模块、按键控制模块以及卫星定位模块的信号输出端连接，嵌入式主控芯片的信号输出端分别与无线通信模块、异常报警模块、继电器控制模块以及液晶显示模块的信号输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种智能车载孩童防窒息防滞留监测系统，其特征在于：所述车辆状态检测模块自动检测车辆是否处于熄火，并在车辆熄火后，通过一定延时将信号传输至嵌入式主控芯片，控制启动整个智能车载孩童防窒息防滞留报警系统运行；温度实时监测模块、人体感应检测模块、co2实时监测模块及卫星定位模块实时采集上报检测数据至嵌入式主控芯片，嵌入式主控芯片根据各个子功能模块所采集并上报的数据信息进行数据处理控制，并发出指令信号至继电器控制模块，继电器控制模块控制车辆的风扇系统及车窗升降系统开启，发出指令至异常报警模块和液晶显示模块进行示警，同时通过无线通信模块与智能手机端双向通信。3.根据权利要求1所述的一种智能车载孩童防窒息防滞留监测系统，其特征在于：所述的无线通信模块通过串口通信的方式与嵌入式主控芯片和智能手机端进行通信交互，对智能手机端实时监测到的数据进行接收机反馈信息；所述的co2实时监测模块用于将检测到的车内环境下的co2浓度信息传递给嵌入式主控芯片；所述的车辆状态检测模块用于自动检测车辆是否处于熄火，当车辆熄火后，倒计时启动，倒计时结束后智能车载孩童防窒息防滞留报警系统将会开始运行启动；所述的温度实时监测模块用于将检测到的车内温度信息并传递给嵌入式主控芯片，当车内环境下的温度值超过所设定的阈值时，嵌入式主控芯片会发出一个指令信号至继电器控制模块，继电器控制模块将会根据主控芯片发出的指令信号来驱动风扇的开启进行物理降温；所述的人体感应检测模块用于将检测到车内孩童滞留情况传递给嵌入式主控芯片；所述的异常报警模块根据嵌入式主控芯片收到人体感应检测模块、co2实时监测模块的车内co2浓度值信息以及温度实时监测模块的车内环境的温度信息做出的报警响应处理，从而控制车子警报系统发出相应警报声；所述的按键控制模块用于配合液晶显示模块来实现温度阈值、co2浓度阈值以及紧急联系人的手机号码等各类功能参数的设置，上述各类功能也可以通过智能手机app进行实现修改设置；所述的继电器控制模块根据co2实时监测模块检测到车内co2浓度值信息以及温度实时监测模块检测到车内温度超过温度阈值上限做出对应的处理，当co2浓度以及车内温度超过阈值时，嵌入式主控芯片将会驱使继电器控制模块去控制车内的部分开启，实现空气流通；所述的卫星定位模块用于把车辆所在的具体定位信息传递给嵌入式主控芯片，之后嵌入式主控芯片对车辆具体位置信息进行数据解析之后得到当前车子精准的经纬度信息；所述的液晶显示模块把防窒息防滞留系统、车内环境中实时的温度信息、co2浓度信息、滞留情况都一一显示于液晶显示屏。
4.基于权利要求1至3任意一种智能车载孩童防窒息防滞留监测系统的监测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：系统启动，各个模块进行初始化操作，车辆状态检测模块、温度实时监测模块、co2实时监测模块及卫星定位模块将检测并采集到的当前车子的环境数据信息上传至嵌入式主控芯片，嵌入式主控芯片对数据信息处理后，液晶显示模块对处理后数据信息进行显示；步骤2：通过按键模块设置温度阈值上限和co2浓度的阈值上限；步骤3：工作状态下，车辆状态检测模块始终处于监控状态，当检测到车子处于熄火状态，在车辆状态检测模块预设的延时后，人体感应检测模块将启动，对车内人员进行实时监测，如果检测到孩童滞留，嵌入式主控芯片将会发出指令信号驱使异常报警模块发出报警信号，与此同时，液晶显示模块也会显示有人滞留，无线通信模块将会把车内孩童滞留情况、当前环境实时信息以及车子具体定位发送至智能手机端进行警示；如果车辆状态检测模块检测到车内没有熄火，人体感应检测模块将不会启动，液晶显示模块将会显示无孩童滞留,异常报警模块也不会发出警报；步骤4：车辆状态检测模块监控同时，co2实时监测模块、温度实时监测模块分别对车内co2浓度、温度进行实时监测，当co2浓度值超过阈值时，液晶显示模块显示中co2浓度显示部分会处于异常跳闪状态，此时嵌入式主控芯片也会驱动继电器控制车窗升降系统来控制车窗的部分开启，实现通风处理，异常报警模块也会发出警报声警示行人，具体车内环境信息也会通过无线通信模块同步于智能手机端，提醒大人，实时监测到车内环境信息并根据卫星定位以最快的速度找到车子，当co2浓度没有超过阈值时，液晶显示模块显示的co2浓度信息不会一直跳闪，异常报警模块也不会发出警报；当温度实时监测模块检测到车内温度值超过阈值时，嵌入式主控芯片会通过继电器驱动风扇的开启，实现物理降温；当温度未超过所设置的阈值，风扇不会被驱动。

技术总结
一种智能车载孩童防窒息防滞留监测系统及监测方法，系统包括嵌入式主控芯片，嵌入式主控芯片的信号输入端分别与无线通信模块、车辆状态检测模块、温度实时监测模块、人体感应检测模块、CO2实时监测模块、按键控制模块及卫星定位模块的信号输出端连接；嵌入式主控芯片的信号输出端分别与无线通信模块、异常报警模块、继电器控制模块及液晶显示模块的信号输入端连接；方法为：嵌入式主控芯片用于控制以上各子功能模块，并对各功能模块上报的检测数据进行数据处理，即根据各个子功能模块所采集并上报的数据信息做出相对应的防窒息、防滞留处理，本发明具有结构简单、体积小、造价低、功能强大的特点。强大的特点。强大的特点。


技术研发人员：姬翔 龚海 孙扬 王梓帆
受保护的技术使用者：西京学院
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/6/28