防止高速路連環(huán)撞車的智能預警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種防止高速路連環(huán)撞車的智能預警系統(tǒng)，包括車載終端和服務器兩部分；其中，服務器對數(shù)據(jù)進行存儲、運算和分析；車載終端由電源管理、嵌入式處理器、衛(wèi)星定位、移動通信、ZigBee無線通信、疲勞駕駛檢測、生命體征檢測、剎車檢測、加速度檢測、胎壓檢測、油箱溫度檢測、危險品運輸提醒、液晶顯示和語音提示模塊組成，通過自動組建ZigBee無線網(wǎng)絡與附近車輛通信，通過移動通信網(wǎng)絡與服務器連接。本發(fā)明提供基于物聯(lián)網(wǎng)的高速路疲勞駕駛預警、駕駛員突發(fā)疾病預警、急剎車預警、剎車失靈預警、胎壓異常預警、油箱溫度過高預警和危險品運輸一鍵提醒等功能，提醒駕駛員在安全距離預先采取相關(guān)措施避免與存在安全隱患的車輛發(fā)生碰撞，有效防止高速路連環(huán)撞車事件的發(fā)生。
【專利說明】防止高速路連環(huán)撞車的智能預警系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于交通安全領(lǐng)域，具體涉及一種基于車聯(lián)網(wǎng)的防止高速路連環(huán)撞車的智能預警系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國汽車數(shù)量的快速增長和高速公路建設的快速發(fā)展，到2013年底，我國高速公路通車總里程達到10.4萬公里，已超過美國躍居世界第一，但與此同時，由各種問題引發(fā)的高速路連環(huán)撞車等交通事故時常見諸新聞報道，由于車速較快，沖擊力強，一旦發(fā)生交通事故，后果極為慘重，尤其是小客車與大貨車發(fā)生追尾時，極易引發(fā)大量人員傷亡的惡性交通事故，這種交通事故的危害性和造成的經(jīng)濟損失通常是普通公路上同類交通事故的幾倍乃至十幾倍，為國家和人民群眾帶來巨大的生命和財產(chǎn)損失，讓人痛心。
[0003]據(jù)調(diào)查，追尾碰撞是高速公路各類交通事故中最多的一類，約占總數(shù)的48 %，部分省市甚至高達60%。因此，如何根據(jù)高速公路全封閉、車速快、路況較好的實際特點，和容易引起連環(huán)撞車事故的實際原因設計一個系統(tǒng)，如何為駕駛員提供“更寬廣”、“更長遠”的視野，如何在事故發(fā)生前發(fā)出有效預警，從而避免高速公路連環(huán)撞車事故的發(fā)生，成為我們需要解決的主要問題。
[0004]近年來公開了一些汽車防碰撞的模塊或系統(tǒng)，例如在專利號為ZL200820177711.6的中國發(fā)明專利中公開了一種基于無線傳感器和CAN總線的汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，提出解決了汽車車胎爆裂或漏氣可能導致的側(cè)翻從而引起的事故，但是考慮的因素比較單一，滿足不了高速路防連環(huán)碰撞的預警系統(tǒng)要求；在專利號為ZL201010620675.8的中國發(fā)明專利中，公開了一種基于人況識別的智能交通安全系統(tǒng)，通過安裝在汽車上的電子設備來識別駕駛員的疲勞狀態(tài)、受脅迫狀態(tài)、飲酒狀態(tài)和是否為合法駕駛員的人況信息，從而保證交通安全，但是對于高速公路行車安全來說，駕駛員疲勞駕駛、駕駛中突發(fā)急性病癥、連續(xù)長時間駕駛得不到休息、剎車失靈、急剎車、駕駛員酒后駕駛、車胎爆裂或者漏氣、油箱溫度過高引起自燃或爆炸、化學品或者易燃易爆危險品等因素，都是高速公路上容易引起連環(huán)撞車事故的主要原因，若可以為車輛之間解決數(shù)據(jù)交流的問題，為駕駛員提供預警信息，使其提前得知其他車輛出現(xiàn)的安全隱患，在安全距離采取適當措施就可以避免連環(huán)撞車事故，本發(fā)明的設計正基于此。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明結(jié)合高速路行車的特點和連環(huán)撞車事故的主要原因，提供一種防止高速路連環(huán)撞車的智能預警系統(tǒng)，為高速公路上的駕駛員提供周圍其他車輛的安全隱患預警，提前采取措施避免碰撞。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的預警系統(tǒng)由車載終端和服務器兩部分組成。所述的服務器負責對車載終端收集到的交通信息數(shù)據(jù)流的存儲、運算、統(tǒng)計和分析工作。
[0007]車載終端由電源管理模塊、嵌入式處理器、衛(wèi)星定位模塊、移動通信模塊、ZigBee無線通信模塊、疲勞駕駛檢測模塊、生命體征檢測模塊、加速度檢測模塊、胎壓檢測模塊、油箱溫度檢測模塊、危險品運輸一鍵提醒模塊、液晶顯示模塊和語音提示模塊組成，裝有車載終端的汽車之間通過ZigBee無線通信模塊進行連接，無線網(wǎng)絡通信范圍為0?500m，工作頻段為2.4GHz ;汽車通過ZigBee網(wǎng)絡將自身位置、速度、加速度、駕駛員疲勞信息、汽車連續(xù)運行時間、駕駛員生命體征數(shù)據(jù)、剎車是否失效、胎壓、油箱溫度、是否運輸化學品或易燃易爆危險品等數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡內(nèi)的其他車輛，同時通過移動通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳服務器；其它車輛接收數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行判斷和處理，若某項異常，通過液晶顯示屏和語音提示模塊發(fā)布相應的預警標識和語音提醒。
[0008]服務器根據(jù)網(wǎng)絡地址將某網(wǎng)絡內(nèi)車輛上傳的數(shù)據(jù)通過移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給該網(wǎng)絡內(nèi)其它所有車輛，在ZigBee網(wǎng)絡連接失敗時，確保汽車接收數(shù)據(jù)不受影響，準確發(fā)出預
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[0009]所述的疲勞駕駛檢測模塊通過檢測駕駛員面部表情和汽車連續(xù)運行的時間來判斷駕駛員是否疲勞；汽車啟動之后，計時器開始計時，如果汽車停止運行，且停車時間超過20分鐘則本次計時結(jié)束，下一次計時從0開始，否則，計時器將一直累加；如果計時器連續(xù)計時時間超過4個小時，通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送給其他車輛，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提醒。
[0010]所述的生命體征檢測模塊與嵌入式處理器連接，檢測端口包括但不限于血壓檢測端口和脈搏檢測端口，對生命體征數(shù)據(jù)進行實時采集，嵌入式處理器對檢測數(shù)據(jù)進行判斷，若駕駛員在駕駛途中突發(fā)疾病，生命體征檢測模塊可以及時獲取信息，立刻通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送給其他車輛，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提醒。
[0011]所述的加速度檢測模塊與嵌入式處理器連接，由加速度傳感器構(gòu)成測量電路，若某車緊急剎車，其加速度數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后通過ZigBee無線網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給其他車輛，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提醒。
[0012]所述的剎車檢測模塊與嵌入式處理器連接，剎車作為開關(guān)控制檢測電路的斷開和閉合；如果處理器判斷剎車被踩下而車速沒有減小，即認為此車剎車失靈，通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送給其他車輛，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提醒。
[0013]所述的胎壓檢測模塊由壓力傳感器、測量電路和移動通信模塊組成，壓力數(shù)據(jù)通過移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給車載終端進行處理，再通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給網(wǎng)絡內(nèi)的其他車輛；當胎壓連續(xù)降低或者胎壓低于正常值，或者胎壓過高時，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提示。
[0014]所述的油箱溫度檢測模塊與嵌入式處理器連接，由溫度傳感器測量電路和信號調(diào)理電路組成，嵌入式處理器對溫度數(shù)據(jù)進行處理，通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給其他車輛；當油箱溫度高于設定值，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提示。
[0015]所述的危險品運輸一鍵提醒模塊與嵌入式處理器連接，由按鍵控制，如果某車運輸化學品或者易燃易爆危險品，則行車前將該按鍵按下，系統(tǒng)通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡把信息發(fā)送給其他車輛，液晶顯示屏上發(fā)布預警標識，發(fā)出語音提示；所述的危險品包括但不限于化學品、易燃易爆品。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理示意圖。
[0017]圖2是車載終端各模塊的連接關(guān)系圖。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0019]參照圖1，本發(fā)明是一種防止高速路連環(huán)撞車的智能預警系統(tǒng)，由車載終端和服務器兩部分組成，服務器負責對車載終端收集到的交通信息數(shù)據(jù)流進行存儲、運算、統(tǒng)計、分析和預測工作，通過移動通信網(wǎng)絡與車載終端建立連接；裝有車載終端的汽車之間通過ZigBee無線通信模塊進行連接，無線網(wǎng)絡通信范圍為0?500m，工作頻段為2.4GHz ;汽車通過ZigBee網(wǎng)絡將自身位置、速度、加速度、駕駛員疲勞信息、汽車連續(xù)運行時間、駕駛員生命體征數(shù)據(jù)、剎車是否失效、胎壓、油箱溫度、是否運輸危險品等數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡內(nèi)的其他車輛，同時通過移動通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳服務器；其它車輛通過ZigBee無線網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡接收數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行判斷和處理，若某項異常，通過液晶顯示屏和語音提示模塊發(fā)布相應的預警標識和語音提醒；服務器根據(jù)網(wǎng)絡地址將某網(wǎng)絡內(nèi)車輛上傳的數(shù)據(jù)通過移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給該網(wǎng)絡內(nèi)其它所有車輛，在ZigBee網(wǎng)絡連接失敗時，確保汽車接收數(shù)據(jù)不受影響，準確發(fā)出預警信息。
[0020]參照圖2，車載終端由電源管理模塊、嵌入式處理器、衛(wèi)星定位模塊、移動通信模塊、ZigBee無線通信模塊、疲勞駕駛檢測模塊、生命體征檢測模塊、加速度檢測模塊、胎壓檢測模塊、油箱溫度檢測模塊、危險品運輸一鍵提醒模塊、液晶顯示模塊和語音提示模塊組成；其連接關(guān)系為:嵌入式處理器是各檢測模塊和通信模塊的控制中心，與各個模塊相連接；電源管理模塊為整個系統(tǒng)供電，與其他所有模塊連接。
[0021 ] 電源管理模塊包括主電源、備用電源和電源切換電路，主電源由汽車蓄電池和發(fā)電機提供，備用電源由另外一塊封裝在車載終端裝置內(nèi)部的蓄電池提供，電源切換電路用于在主電源正常供電時屏蔽備用電源，使其不產(chǎn)生功耗，在主電源電壓降低或者主電源斷路時迅速啟動備用電源；備用電源工作時，系統(tǒng)將液晶顯示模塊和語音提示模塊關(guān)閉，僅保留其他檢測和通信相關(guān)模塊正常工作。
[0022]系統(tǒng)定位功能采用衛(wèi)星定位模塊，與嵌入式系統(tǒng)連接。
[0023]所述的疲勞駕駛檢測模塊通過檢測駕駛員面部表情和汽車連續(xù)運行的時間來判斷駕駛員是否疲勞；汽車啟動之后，計時器開始計時，如果汽車停止運行，且停車時間超過20分鐘則本次計時結(jié)束，下一次計時從0開始，否則，計時器將一直累加；如果計時器連續(xù)計時時間超過4個小時，通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送給其他車輛，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提醒。
[0024]所述的生命體征檢測模塊與嵌入式處理器連接，檢測端口包括但不限于血壓檢測和脈搏檢測，對生命體征數(shù)據(jù)進行實時采集，嵌入式處理器對檢測數(shù)據(jù)進行判斷，若駕駛員在駕駛途中突發(fā)重大疾病，生命體征檢測模塊可以及時獲取信息，立刻通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送給其他車輛，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提醒。
[0025]所述的加速度檢測模塊與嵌入式處理器連接，由加速度傳感器構(gòu)成測量電路，若某車緊急剎車，加速度數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后通過ZigBee無線網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給其他車輛，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提醒。
[0026]所述的剎車檢測模塊與嵌入式處理器連接，剎車作為開關(guān)控制檢測電路的斷開和閉合；如果處理器判斷剎車被踩下而車速沒有減小，即認為此車剎車失靈，通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送給其他車輛，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提醒。
[0027]所述的胎壓檢測模塊由壓力傳感器、測量電路和移動通信模塊組成，壓力數(shù)據(jù)通過移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給車載終端進行處理，再通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給網(wǎng)絡內(nèi)的其他車輛；當胎壓連續(xù)降低或者胎壓低于正常值，或者胎壓過高時，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提示。
[0028]所述的油箱溫度檢測模塊與嵌入式處理器連接，由溫度傳感器測量電路和信號調(diào)理電路組成，嵌入式處理器對溫度數(shù)據(jù)進行處理，通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給其他車輛；當油箱溫度高于設定值，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提示。
[0029]所述的危險品運輸一鍵提醒模塊與嵌入式處理器連接，由按鍵控制，如果某車運輸化學品或者易燃易爆危險品，則行車前將該按鍵按下，系統(tǒng)通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡把信息發(fā)送給其他車輛，液晶顯示屏上顯示預警標識，發(fā)出語音提示；所述的危險品包括但不限于化學品或者易燃易爆品。
[0030]所述各檢測模塊將檢測到的相關(guān)數(shù)據(jù)交給嵌入式處理器進行處理，然后通過移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給其他車輛，其他車輛對收到的數(shù)據(jù)進行判斷，若某項數(shù)據(jù)異常，通過液晶顯示模塊和語音提示模塊將安全隱患及時告知駕駛員。
[0031]液晶顯示模塊與嵌入式處理器連接，根據(jù)車輛之間的相對位置和相對速度，顯示對應車輛的預警標識；預警標識包括但不限于疲勞駕駛預警標識、生命體征異常預警標識、剎車失靈預警標識、急剎車預警標識、胎壓過低預警標識、油箱溫度過高預警標識和危險品運輸預警標識，每個預警標識對應一個特定的符號。
[0032]語音提示模塊與嵌入式處理器連接，根據(jù)預警類型不同，調(diào)用相應的預警語音音頻；預警語音與所述的預警標識顯示同時發(fā)出。
[0033]各檢測模塊和通信功能模塊協(xié)同合作完成整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和傳輸工作，在事故發(fā)生前將安全隱患告知駕駛員并發(fā)出有效預警，從而避免高速公路連環(huán)撞車事故的發(fā)生。尤其是在天氣惡劣、能見度較低情況下，本發(fā)明為駕駛員提供了一個“更寬廣”、“更長遠”的視野，最大程度保證高速公路上行車的安全。
【權(quán)利要求】
1.一種防止高速路連環(huán)撞車的智能預警系統(tǒng)，其特征是:由車載終端和服務器兩部分組成；其中服務器負責對車載終端收集到的交通信息數(shù)據(jù)流的存儲、運算、統(tǒng)計、分析和預測工作；車載終端由電源管理模塊、嵌入式處理器、衛(wèi)星定位模塊、移動通信模塊、ZigBee無線通信模塊、疲勞駕駛檢測模塊、生命體征檢測模塊、加速度檢測模塊、胎壓檢測模塊、油箱溫度檢測模塊、危險品運輸一鍵提醒模塊、液晶顯示模塊和語音提示模塊組成，裝有車載終端的汽車之間通過ZigBee無線通信模塊進行連接，無線網(wǎng)絡通信范圍為O?500m，工作頻段為2.4GHz ;汽車通過ZigBee網(wǎng)絡將自身位置、速度、加速度、駕駛員疲勞信息、汽車連續(xù)運行時間、駕駛員生命體征數(shù)據(jù)、剎車是否失效、胎壓、油箱溫度、是否運輸危險品等數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡內(nèi)的其他車輛，同時通過移動通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳服務器；其它車輛接收數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行判斷和處理，若某項異常，通過液晶顯示屏和語音提示模塊發(fā)布相應的預警標識和語音提醒；服務器根據(jù)網(wǎng)絡地址將某網(wǎng)絡內(nèi)車輛上傳的數(shù)據(jù)通過移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給該網(wǎng)絡內(nèi)其它所有車輛，在ZigBee網(wǎng)絡連接失敗時，確保汽車接收數(shù)據(jù)不受影響，準確發(fā)出預警信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止高速路連環(huán)撞車的智能預警系統(tǒng)，其特征是:所述的疲勞駕駛檢測模塊通過檢測駕駛員面部表情和汽車連續(xù)運行的時間來判斷駕駛員是否疲勞；汽車啟動之后，計時器開始計時，如果汽車停止運行，且停車時間超過20分鐘則本次計時結(jié)束，下一次計時從O開始，否則，計時器將一直累加；如果計時器連續(xù)計時時間超過4個小時，通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送給其他車輛，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提醒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止高速路連環(huán)撞車的智能預警系統(tǒng)，其特征是:所述的生命體征檢測模塊與嵌入式處理器連接，檢測端口包括但不限于血壓檢測和脈搏檢測，對生命體征數(shù)據(jù)進行實時采集，嵌入式處理器對檢測數(shù)據(jù)進行判斷，若出現(xiàn)異常，立刻通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送給其他車輛，顯示預警標識，發(fā)出語音提醒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止高速路連環(huán)撞車的智能預警系統(tǒng)，其特征是:所述的加速度檢測模塊與嵌入式處理器連接，由加速度傳感器構(gòu)成測量電路，加速度數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后通過ZigBee無線網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給其他車輛，系統(tǒng)判斷某車急剎車時，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提醒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止高速路連環(huán)撞車的智能預警系統(tǒng)，其特征是:所述的剎車檢測模塊與嵌入式處理器連接，剎車作為開關(guān)控制檢測電路的斷開和導通；如果處理器判斷剎車被踩下而車速沒有減小，即認為此車剎車失靈，通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送給其他車輛，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提醒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止高速路連環(huán)撞車的智能預警系統(tǒng)，其特征是:所述的胎壓檢測模塊由壓力傳感器、測量電路和移動通信模塊組成，壓力數(shù)據(jù)通過移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給車載終端進行處理，再通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給網(wǎng)絡內(nèi)的其他車輛；當胎壓連續(xù)降低或者胎壓低于正常值，或者胎壓過高時，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提示。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止高速路連環(huán)撞車的智能預警系統(tǒng)，其特征是:所述的油箱溫度檢測模塊與嵌入式處理器連接，由溫度傳感器測量電路和信號調(diào)理電路組成，嵌入式處理器對溫度數(shù)據(jù)進行處理，通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡發(fā)送給其他車輛；當油箱溫度高于設定值，液晶顯示屏顯示預警標識，發(fā)出語音提示。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止高速路連環(huán)撞車的智能預警系統(tǒng)，其特征是:所述的危險品運輸一鍵提醒模塊與嵌入式處理器連接，由按鍵控制，如果某車運輸危險品，則行車前將按鍵按下，系統(tǒng)通過ZigBee網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡把信息發(fā)送給其他車輛，液晶顯示屏上顯示預警標識，發(fā)出語音提示；所述危險品包括但不限于化學品或者易燃、易爆品。
【文檔編號】G08G1/16GK104299451SQ201410596639
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】白晉軍, 劉偉民, 常勝江, 齊雙, 谷雨 申請人:天津工業(yè)大學