汽車車門(mén)逃生系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

曾清德 江賢蘇 黃義晶

摘 要：該項(xiàng)課題研究的內(nèi)容是汽車車門(mén)逃生系統(tǒng)，主要有傳感器、PLC信息處理模塊、執(zhí)行電機(jī)與通訊裝置組成。對(duì)車門(mén)逃生系統(tǒng)與原車輛控制單元CEU、車身電路兼容性等問(wèn)題進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。當(dāng)車內(nèi)溫度達(dá)到30℃時(shí)，PLC信息處理模塊通電工作，溫度傳感器、聲音傳感器、人體紅外傳感器開(kāi)始工作，對(duì)車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)車內(nèi)溫度達(dá)到35℃、車內(nèi)聲音達(dá)到60分貝以及紅外線人體感應(yīng)到車內(nèi)有人時(shí)，PLC信息處理模塊控制四門(mén)車窗自動(dòng)降窗和解鎖車門(mén)。同時(shí)語(yǔ)音報(bào)警器響起、短信裝置發(fā)送短信給車主。該研究基于現(xiàn)實(shí)中的用車場(chǎng)景，避免孩童被車內(nèi)高溫致死，保護(hù)被困兒童的安全。

關(guān)鍵詞：車門(mén)逃生系統(tǒng);PLC;傳感器;降窗解鎖;短信報(bào)警

0 引言

生命安全始終是全社會(huì)共同關(guān)心的問(wèn)題。每年死于被困車內(nèi)、交通事故、溺水、電擊和火災(zāi)等意外的生命不計(jì)其數(shù)，而很大一部分是可以避免的。其中“兒童被困車內(nèi)致死”的問(wèn)題，就可以通過(guò)提高汽車安全性得到解決。兒童的安全關(guān)系到千萬(wàn)家庭的幸福，而目前市場(chǎng)上在售汽車尚無(wú)“被困兒童逃生”的功能，相關(guān)的研究還處于起步期。因此汽車車門(mén)逃生系統(tǒng)的研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，為車上的幼齡兒童保駕護(hù)航。

1 車門(mén)逃生系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)表明，當(dāng)密閉環(huán)境溫度超過(guò)38℃時(shí)，人體會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重不適，超過(guò)40℃時(shí)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng)。因此根據(jù)此醫(yī)學(xué)研究成果，對(duì)PLC工作溫度和報(bào)警溫度進(jìn)行了設(shè)置，30℃開(kāi)始通電工作，35℃開(kāi)始觸發(fā)報(bào)警。

車門(mén)逃生系統(tǒng)工作原理如下：當(dāng)車內(nèi)溫度達(dá)到30度時(shí)。溫控開(kāi)關(guān)KSD1接通供電線路，溫度傳感器RT1、紅外傳感器IR1和聲控傳感器VT1對(duì)車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)車內(nèi)溫度達(dá)到35℃、車內(nèi)聲音達(dá)到60分貝以及紅外傳感器IR3感應(yīng)到車內(nèi)有人時(shí)，PLC輸出Y002、Y005、Y006和Y010。Y002控制車窗下降，根據(jù)不同車型降下車窗所需要的時(shí)間設(shè)定Y2輸出的時(shí)間，默認(rèn)Y002輸出5秒。Y005解鎖車門(mén)，默認(rèn)輸出2秒。Y006接通車上語(yǔ)音報(bào)警器，通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)“車內(nèi)有被困兒童，緊急求救，請(qǐng)撥打13512345678或15912345678”尋求車外人員的幫助，并通過(guò)兩個(gè)預(yù)留的電話號(hào)碼通知車主。Y010通過(guò)M8012發(fā)送以100ms為周期的振蕩信號(hào)給GPRS DTU短信透?jìng)髂K，GPRS DTU短信透?jìng)髂K將發(fā)送報(bào)警信息給車主。

2 車門(mén)逃生功能

2.1 車門(mén)逃生功能的研究與設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要針對(duì)的是兒童逃生，由于兒童的認(rèn)知能力和思維習(xí)慣與成年人有明顯的區(qū)別，而且兒童的力量薄弱，有可能不會(huì)解鎖車門(mén)和破窗逃生。另外，傳統(tǒng)汽車已經(jīng)有了很長(zhǎng)的發(fā)展史，有著固有的比較系統(tǒng)的電汽模塊，需要對(duì)汽車電氣模塊CAN線路和LIN線路有一定的了解。即使能完成相應(yīng)的配置也很難保證外加系統(tǒng)與原車系統(tǒng)之間不會(huì)相互干擾，影響行車安全。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該系統(tǒng)與原有車載系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，在執(zhí)行方式上與原車共用門(mén)鎖裝置和車窗升降裝置，車門(mén)逃生系統(tǒng)提供控制電流給門(mén)鎖裝置和車窗升降裝置，實(shí)現(xiàn)車門(mén)解鎖和車窗降下。人體紅外感應(yīng)、35℃的溫度值、60分貝的聲音作為觸發(fā)報(bào)警的條件。

當(dāng)滿足觸發(fā)條件時(shí)，車窗自動(dòng)下降，車門(mén)自動(dòng)解鎖，為兒童提供良好的自救條件，使具有一定活動(dòng)能力的兒童能通過(guò)自身努力逃離困境，脫離危險(xiǎn)。對(duì)一些幼小的兒童，自身認(rèn)識(shí)能力和行動(dòng)能力無(wú)法自救，需要大人的協(xié)助才能脫離困境，語(yǔ)音報(bào)警重點(diǎn)突出被困兒童的信息和車主聯(lián)系電話，如“車內(nèi)有被困兒童，緊急求救，請(qǐng)撥打13512345678或15912345678”。不僅能告訴附近的人兒童被困的情況，還可以告知車主的兩個(gè)預(yù)留電話號(hào)碼。

2.2 車門(mén)逃生電路的研究與設(shè)計(jì)

車門(mén)電路相對(duì)于車窗更為復(fù)雜，涉及到車身防盜模塊，繞過(guò)ECU解鎖車門(mén)可能會(huì)引起報(bào)警，因此需要對(duì)車身防盜系統(tǒng)進(jìn)行了解。在本次設(shè)計(jì)中，涉及到了解鎖車門(mén)，可能會(huì)引起警報(bào)。但是作為緊急情況，可以忽略報(bào)警的影響，相反可以利用車輛報(bào)警功能引起路人注意，贏得解救被困兒童的時(shí)間。

控制電路采用單控雙路繼電器，直接接通正負(fù)電，即只有系統(tǒng)工作才接通電源。避免常通情況下，人為開(kāi)關(guān)車窗造成短路。為了避免誤判，如果高溫環(huán)境下先從后排上車或則取東西觸發(fā)報(bào)警，可以通過(guò)車上的解除報(bào)警開(kāi)關(guān)來(lái)解除報(bào)警，下次重新上電后可恢復(fù)系統(tǒng)的功能。解除報(bào)警開(kāi)關(guān)采用自動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)，避免忘記撥回開(kāi)關(guān)而導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作。

參考文獻(xiàn)：

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[2]陳龍.基于無(wú)線熱釋電紅外傳感器人體目標(biāo)識(shí)別的研究[C].武漢理工大學(xué)，2013.

（本文來(lái)源于2019廣西區(qū)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目）

作者簡(jiǎn)介：曾清德（1966-），男，廣西柳州人，研究生，副教授，研究方向：車輛工程技術(shù)。