基于物联网技术的车内生命探测联动报警系统

　　摘 要：针对日常生活中发生的车内窒息伤亡事件，考虑综合运用物联网、4G通信、云服务等技术设计并实现车内生命探测联动报警系统。系统采用温度、湿度和噪声传感器采集车内环境参数，并通过物联网网关实时将数据上传至云端服务器；云端服务器对上传数据进行解析、存储后，再通过生命探测算法定时对监测数据进行分析，从而判别车内是否存在生命迹象以及车内环境的变化趋势。如果车内存在生命迹象，同时车内环境不断恶化，则对车主进行短信报警，提醒其进行妥善处置，防止悲剧发生。

　　关键词：物联网；生命探测；云服务；联动报警；通信；4G

　　中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：2095-1302（2019）08-00-02

　　0 引 言

　　近日，常有儿童或宠物因车主疏忽而滞留车内，并因车内高温或寒冷加之空间密闭而发生窒息，导致幼小生命无端葬送，为家庭和社会带来极大伤害。

　　传感和识别技术是物联网感知物理世界获取信息和实现物体控制的首要环节[1]。车内生命探测联动报警系统的物联网传感器可以对车内环境参数及噪声进行实时监测[2-4]，并通过生命探测算法对监测数据进行分析，从而判别车内是否存在生命迹象。如果存在生命迹象，且车内环境恶劣，则对车主进行短信报警，提醒其进行妥善处置，以防止悲剧发生。

　　1 系统架构设计

　　系统综合运用物联网、4G通信、云服务和数据库等技术，可分为软件和硬件两部分。

　　1.1 硬件架构设计

　　系统硬件由温湿度传感器、二氧化碳传感器、噪声传感器、4G物联网网关、云端服务器和车主手机构成。系统硬件架构如图1所示。

　　（1）温湿度传感器主要用于对车内温湿度参数进行实时监测；

　　（2）二氧化碳传感器主要用于对车内CO2浓度进行实时监测；

　　（3）噪声传感器主要用于对车内噪声进行实时监测；

　　（4）4G物联网网关主要用于将收集到的各类传感器数据进行打包并通过4G网络发送至云端服务器；

　　（5）云端服务主要实现对传感器参数的存储、显示和报警条件的判断，当满足报警条件时，通过调用网络短信服务向车主手机发送报警信息。

　　1.2 软件架构设计

　　系统软件主要由数据通信、基础数据维护、数据分析、联动报警四部分组成。数据通信功能主要包含两个方面：

　　（1）4G物联网网关与各类传感器之间的通信，两者采用RS 485通信接口与Modbus通信协议；

　　（2）4G物联网网关与云端服务器采用HTTP网络协议通信。

　　基础数据维护功能主要完成对报警条件的设置及对车主电话号码的管理。数据分析功能主要实现对4G物联网网关发送的数据进行解析和存储，并定时读取历史数据，通过生命探测算法对生命迹象进行判别。生命迹象判别算法流程如

　　图2所示。联动报警功能主要实现当系统判别出车内存在生命迹象，且车内环境达到恶劣条件设置阈值时，通过调用网络短信服务向车主手机发送报警信息。

　　2 系统硬件实现

　　由于系统需安装在车厢内部，故需采用车载电瓶供电。实验室采用24 V锂电池进行模拟供电，系统的硬件连接如图3所示。传感器与4G物联网网关采用RS 485通信接口进行连接，物联网网关内安装有4G电话卡，用于与云服务器进行HTTP通信。

　　3 系统软件实现

　　系统软件采用C#.NET语言编写，数据库采用MySQL，短信包采用聚合数据短信包服务。应用系统界面如图4所示。

　　系统触发联动报警的条件如下：

　　（1）当车内温度大于35 ℃，且继续呈现上升趋势，同时CO2浓度大于800 ppm，且呈现上升趋势，在一个判别周期内，車内某时刻的噪声大于80 dB则触发报警；

　　（2）当车内温度小于14 ℃，且继续呈现下降趋势，同时CO2浓度大于800 ppm，且呈现上升趋势，在一个判别周期内，车内某时刻的噪声大于80 dB则触发报警。

　　系统在5 min内不重复发送短信。车主收到的短信报警界面如图5所示。

　　4 结 语

　　通过多次测试，当车内环境比较恶劣时，系统可以准确地探测出车内是否存在生命迹象，从而每5 min对车主进行短信提醒，可有效避免儿童或宠物因车主的疏忽而滞留车内，由于车内高温或寒冷加之空间密闭而发生窒息的悲剧。

　　系统的优化建议从如下几方面入手：

　　（1）当前硬件采用传感器+ 4G物联网网关的方式实现，安装、供电较麻烦，后续将做成一体化集成芯片，方便安装和使用；

　　（2）对生命迹象探测算法进行优化，使其更加准确可靠。

　　参 考 文 献

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　　[3]冯超，徐艳蕾.基于物联网的粮食仓库远程监测系统设计[J].农业现代化研究，2017（2）：328-334.

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　　[5]车辚辚，孔英会，赵建立，等.基于物联网的智慧实验室设计[J].实验技术与管理，2013，30（10）：212-215.

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