一種汽車危險(xiǎn)源自動(dòng)開窗系統(tǒng)的研究

盧孟常

【摘要】本文研究一種危險(xiǎn)源報(bào)警開窗系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)通過傳感器檢測(cè)車內(nèi)各種危險(xiǎn)源（主要為一氧化碳中毒和高溫），當(dāng)在有乘客且危險(xiǎn)值達(dá)到上限的情況下，系統(tǒng)自動(dòng)開啟車窗，從而有效降低汽車危險(xiǎn)源造成的人員傷亡事故。

【關(guān)鍵詞】汽車危險(xiǎn)源 自動(dòng)開窗

近年來，我國(guó)的私家車擁有量呈爆炸式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，擁有一部汽車為家庭的出行帶來極大方便。相信對(duì)汽車稍微熟悉的人都知道，如果汽車上自帶自動(dòng)升窗功能的話，將為汽車的防盜、防雨水侵入帶來極大的保障。自動(dòng)升窗器是為保護(hù)汽車安全而設(shè)計(jì)，但是否有一種為保護(hù)汽車乘務(wù)人員人身安全的自動(dòng)開窗器呢？下面，本文在此為這一理念的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行理論分析。

為何要對(duì)汽車進(jìn)行自動(dòng)開窗動(dòng)作呢？下面我們通過以下兩個(gè)實(shí)際案例可以知道：

事件一，2013年廣東英德市一名3歲小女孩，被粗心大意的校車司機(jī)和隨車?yán)蠋熯z忘在校車上近8個(gè)小時(shí)，因車內(nèi)溫度過高而窒息死亡。

事件二，上海浦東公安分局接到報(bào)警，人民某路口附近停車場(chǎng)內(nèi)有一輛車從15天前一直停放。民警到場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)，門窗封閉但未上鎖。民警打開車門發(fā)現(xiàn)有一男一女坐于車輛后排，均已死亡。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，鑰匙呈啟動(dòng)狀態(tài)，該車在倒車停放時(shí)，車輛尾部被雜草、泥巴等雜物部分地堵塞了排氣管。浦東警方初步判斷，2人死亡原因系車輛廢氣倒灌中毒所致。

從上述兩個(gè)典型事件中可知，因在有乘客車內(nèi)高溫、一氧化碳中毒等均是造成人員傷亡與車輛財(cái)產(chǎn)損失的重要原因。

據(jù)調(diào)查研究，目前市場(chǎng)上所售汽車對(duì)車窗的控制主要為升窗動(dòng)作，比如：安裝有升窗器的汽車，可在汽車熄火后通過遙控器對(duì)未關(guān)閉的車窗進(jìn)行遙控升窗，無需重新開啟汽車電源操作。高檔一點(diǎn)的汽車，可以實(shí)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后自動(dòng)檢測(cè)車窗的關(guān)閉狀態(tài)而自動(dòng)鎖窗。而針對(duì)汽車內(nèi)部危險(xiǎn)源對(duì)車窗做開窗動(dòng)作的功能尚未發(fā)現(xiàn)類似產(chǎn)品。如果能研究一款集檢測(cè)高溫、一氧化碳報(bào)警與自動(dòng)開窗功能于一體的汽車危險(xiǎn)源自動(dòng)開窗系統(tǒng)，則可有效解決上述事件中帶來的問題。

其實(shí)，自動(dòng)開窗功能與自動(dòng)升窗器的基本原理有相似之處。自動(dòng)升窗器通常是只有在車鑰匙熄火后，才會(huì)生效的，關(guān)窗也只生效一次。其模式有三種：一是車鑰匙熄火后取下鑰匙立即自動(dòng)開始關(guān)窗；二是車鑰匙熄火后取下車鑰匙，將駕駛員車門關(guān)上后，自動(dòng)開始關(guān)窗；三是車鑰匙熄火后，關(guān)車門后，按遙控器時(shí)自動(dòng)開始關(guān)窗。

升窗器的類型主要有時(shí)間控制型、程序控制型和智能型三種。前面兩種屬于早期產(chǎn)品，目前普遍使用智能型升窗器，這種自動(dòng)升窗器通常采用兩路CAN總線控制，一路CAN通過檢測(cè)汽車內(nèi)部OBD信息；一路CAN用于發(fā)送控制數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)升窗和降窗動(dòng)作，由于不同的汽車OBD信息端口并不相同，要破解則需要廠方的技術(shù)參數(shù)，要滿足汽車的通用性較為困難。

本文所設(shè)計(jì)的電路將采用一種脫離原車電路的實(shí)現(xiàn)方法，可較好解決安裝的通用性。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示，電路采用單片機(jī)技術(shù)和電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)開窗功能，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立汽車自帶ECU系統(tǒng)控制汽車做開窗動(dòng)作。

從圖中可知，該系統(tǒng)包括有：傳感器部分，主要用于感知室內(nèi)汽車尾氣一氧化碳含量；感知有人狀態(tài)下，汽車室內(nèi)溫度值；感知汽車室內(nèi)是否有無乘客，以保證在無人情況不會(huì)做報(bào)警和開窗動(dòng)作。A/D轉(zhuǎn)換電路，用于將各路傳感器模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，輸入到單片機(jī)中進(jìn)行相關(guān)信號(hào)處理。單片機(jī)控制電路部分，主要完成對(duì)各路數(shù)字信號(hào)的處理和輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。設(shè)置按鍵電路部分。該部分主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止，以及對(duì)各路模擬量上下限值的設(shè)置，以適應(yīng)不同環(huán)境下感知量的調(diào)節(jié)。驅(qū)動(dòng)電路部分，該電路主要實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示屏、車窗驅(qū)動(dòng)電路和報(bào)警電路的驅(qū)動(dòng)。顯示屏和報(bào)警電路部分，該電路主要實(shí)現(xiàn)模擬量上下限值的顯示和觸發(fā)報(bào)警。車窗驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部分，該部分主要完成和原車車窗驅(qū)動(dòng)電路對(duì)接，實(shí)現(xiàn)在傳感器感知危險(xiǎn)源情況下驅(qū)動(dòng)車窗做降窗動(dòng)作。

該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路：該裝置主電路板為一單片機(jī)控制器，電源可通過車自帶蓄電池直接獲取。裝置信號(hào)輸入端包括：一氧化碳傳感器、溫度傳感器和人體感應(yīng)傳感器探頭通過插接口與主板相連接，安裝在車內(nèi)空氣流通位置。主電路板上設(shè)置有“開關(guān)”、“設(shè)置”和“+”、“-”按鈕，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的啟停、傳感量上下限值的調(diào)節(jié)（一般狀態(tài)下根據(jù)人體所能承受的上限值固化下來而不建議隨便調(diào)整）。裝置的輸出部分包括：高響度報(bào)警揚(yáng)聲器、車窗驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子。高響度報(bào)警揚(yáng)聲器直接安裝在主電路板上，車窗驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出通過插接口可接入原車車窗驅(qū)動(dòng)電路接口（為保證不破壞原車結(jié)構(gòu)情況下此功能亦可不接）。當(dāng)按下主電路開關(guān)并插上電源的情況下，裝置開始工作。首先，人體感應(yīng)傳感器探頭開始檢測(cè)是否有乘客，在無乘客狀態(tài)下，系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)；當(dāng)檢測(cè)到有乘客時(shí)，溫度傳感器和一氧化碳傳感器開始檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到一氧化碳和溫度值達(dá)到設(shè)定上限時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警并打開驅(qū)動(dòng)電路開啟車窗。

需要說明的是，該電路作為汽車電子線路的一部分補(bǔ)充，需在原車電路的線路基礎(chǔ)上接入。而隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車電子配套系統(tǒng)也日趨成熟，不排除一些高端的汽車配有車窗侵入防盜系統(tǒng)，當(dāng)車窗開啟未經(jīng)原車自帶ECU系統(tǒng)允許，則會(huì)導(dǎo)致報(bào)警。但就目前情況而言，本系統(tǒng)作為一種汽車安全輔助裝置，對(duì)于防止意外、保障人體安全是可以起到一定防范于未然之用的。