基于物联网的车内防窒息系统的设计与实现

乔木 唐浩 王丽娟 荣博文 胡燕

摘要：近年来，由于家长的疏忽大意，使儿童长时间被置于封闭的车内，造成人员伤亡的情况时有发生。针对于此，本文提出并实现了一种基于物联网的汽车防窒息检测系统，系统检测车辆的实时情况，若检测到车辆处于停止状态，并且车内有人员，就开始检测车厢内的温度、有害气体等环境参数，若参数超过一定的阈值，就通过声光报警模块警醒车内人员或路人，同时通过GPRS模块向有关人员发送求救信息。从而可在一定程度上防止车内窒息悲剧的发生。

关键词：CC2530;GPRS;防窒息系统

1引言

据报道，2021年9月21日，广东深圳的一对年轻父母开车出行，由于3岁的女儿在车上睡着了，二人去麻将馆打麻将，致使孩子在3个多小时内无法脱困，最终导致脱水窒息，经抢救无效死亡。

近年来，随着家用轿车的逐渐普及，类似于这样的悲剧时有发生。据研究表明，若汽车停止在32℃的室外，被太阳直射超过16分钟后，车内的温度可达68摄氏度以上[1];即便是在较为阴凉的树荫下，密封性较好的车厢内的温度也会急剧上升到超过45摄氏度，同时因为车箱内的空间狭小，温度的上升速度快，又加上空气不流通，氧气消耗量大，会导致车内人员发生缺氧、血压上升、脱水中暑等诸多不良反应;如果被困人员不能及时警醒，或者警醒后无法自救，极易造成此类悲剧的发生[2]。

基于此，本文提出并设计实现了一种基于物联网的车内防窒息检测系统，系统检测车辆的行驶状态和车内人员情况，若发生危险，可自动进行呼救。

2系统的工作原理和流程

车内防窒息系统安装部署在车内的前挡风玻璃处，以便于更好的检测环境参数，系统实时检测汽车的加速度状态，当汽车在行驶状态下，由于汽车空气处于流通状态，不会出现窒息现象，因此系统处于待机状态。当系统检测到汽车处于静止状态时，超过一定的时间，系统首先根据人体感应传感器，检测车内是否有人员滞留，若有人员滞留，系统就开启环境参数检测，实时检测车内温度、二氧化碳浓度等参數，若环境参数超过设定的阈值，系统通过声光报警器警醒车内滞留人员或者路人，同时系统向相关人员手机发送求救信息，从而车内滞留人员可以自救或者得到及时的救助。系统的工作流程如图1所示。

3系统的硬件模块设计

系统的硬件由单片机模块、温度检测模块、加速度检测模块、气体检测模块、声光报警模块和通信模块构成。

由于系统需要长时间的待机，故选用了TI公司的超低能耗CC2530单片机作为主控芯片，选用了高灵敏度的SHT11芯片作为温度检测传感器，以高精度的7轴加速度传感器MPU6050作为汽车状态检测模块，以MQ4作为系统的CO2浓度检测模块，以SIM800C作为通信模块，采用了LED光源和蜂鸣器作为系统的声光报警器装置。

系统的硬件模块组成如图2所示。

4系统的实现与结论

系统启动后，首先检测电源供电电压，若电压大于1.2伏特，然后通过加速度传感器检测车辆的行驶状态，若车辆处于行驶状态，不需要检测车内环境参数，系统自动进入休眠待机状态，以便于节约能源，提高待机能力。系统每10秒钟通过MPU6050检测车辆的行驶状态，若车辆处于停止状态，就通过人体红外模块检测车内是否有滞留人员，若没有滞留人员，系统再次转入休眠状态。若车内有滞留人员，系统每5秒检测一次温度和CO2浓度，若温度超过40度或者CO2浓度超过2%时，系统开启声光报警装置，警醒车内熟睡人员，此时滞留人员可以自救，若因年龄太小等原因无法自救时，声光报警装置将会引起路人的注意，从而得到救治;同时，系统将通过SIM800C模块，向相关人员的手机发送求救信息。

经试验测试，该系统可在一定程度上避免车内儿童窒息悲剧的发生。

参考文献

[1]车内红外乘员探测及有害气体监测报警装置[J]. 孙彤彤，朱宝全，马小涵，林海涛，孙伟群，毛一鸣.科学技术创新.2020（15）

[2] 张瑜，薛梦琪，张丽芝，王刚，孔冰，陈卫东，张蘅.基于单片机的车内防窒息监测报警系统[J].电子世界，2020（02）：129-130.

作者简介

乔木（1975-），男，河南南阳人，副教授，研究方向：物联网，模式识别。