基于移动4G网络的车载生命检测装置

引 言

随着夏天温度的升高，一些家长经常在高温时节开车带着孩子或宠物外出。但是某些时候，家长无法带着孩子或宠物下车，只能将其留在车内。由于车主可能因为某些原因无法及时回来，而此时车内的空调和换气设备无法继续运作，生命体在车内的呼吸作用会持续产生 CO2，再加上夏天高温，相对密闭的恶劣环境对于生命体的威胁较大。本文基于现有成熟的4G 移动网络实现车内生命信号的实时监测，把生命体信号转化为电信号传输到附近的基站和车主手机，并引发蜂鸣器报警。当车主或附近的基站接收到电信号或蜂鸣器报警引发他人的关注后，可以立即采取有效的救助措施，及时救助生命。

1 系统结构设计及其原理

该系统主要由如下三部分构成 ：

(1) 第一部分是车内生命体征信号的检测，主要检测车内CO2含量的变化和温度，生命体的呼吸作用会产生CO2， 利用红外线检测技术检测车内温度，将车内检测到的生命体征信号转化为电信号，方便信号传递 ；

(2) 第二部分是电信号的传输，同时也是该装置的核心， 使用现有成熟的移动 4G网络传输电信号到手机终端或附近基站，可方便车主采取有效措施；

(3) 第三部分是处理部分，分为蜂鸣器和后期处理设备， 如蜂鸣器报警和信号接收单元反馈，后期也可添加自动打开空调等功能。

系统硬件设计框图如图 1 所示。

生命体征检测装置要能够准确检测车内CO2 浓度的变化及车内温度的变化。在炎热的夏季，生命体在恶劣的环境下每多待一秒就多一分危险，而且在相对密闭的空间，CO2 浓度在 1 000 ppm 左右就会引起人体的不适反应甚至危及生命，所以对检测装置的灵敏度有较高要求。通过实时检测生命体呼出的CO2以及车内温度的变化，将生命体征信号转化为电信号， 进行处理后将危险信号传递出去。

2 硬件结构设计

硬件结构主要包括 CO2 检测与温度检测装置、检测控制模块和移动车载 4G 网络。

2.1 CO2检测与温度检测装置

本文采用MH-Z16 红外 CO2 传感器装置。该装置是一款适用性比较广泛且规模较小的传感器，利用非色散红外（NDIR）原理对 CO2 浓度进行实时监测，能灵敏地检测生命体征信号 ；内部安装有温度传感器，能够在车内温度发生变化时进行温度补偿；具有数字输出与模拟电压输出功能，方便使用。

2.2 检测控制模块

检测控制模块的主要作用是处理数据和控制信号，采用CC2530 微处理器基本电路。CC2530 是一款具有全面兼容 8051 单片机内核的单片机，能够很好地处理并传递电信号，包括晶振电路、电源电路、射频输出电路和输入设备。CC2530 是本文转置中的重要部分，优越的接收机使其可调节范围及编程输出功率 ；在接收、发射等多种低功耗模式下具有极低的电流耗损，能够保证较长使用时间，且成本较低。

2.3 移动车载 4G网络

为了保证信息的良好传输，需增加无线网络通信设备。根据车内情况，本文使用移动车载 4G 网络。检测终端中的数据通过无线网络传输到 4G 网络节点，通过移动车载 4G 网络节点传输到车主或者附近的基站。这种网络方式相对简单，而且现有的 4G 网络比较成熟，相较于 GPRS 和 3G 网络有了更大的进步和发展，能够更好地实现信号传输。

3 软件结构设计

软件是系统功能实现的关键，其性能的好坏对系统的稳定性和可靠性起决定性作用。本文基于 C 语言进行软件的设计与实现。

3.1 软件结构的功能分析

软件操作流程如图 2 所示，其功能主要包括以下几点 ：

(1) 实时检测车内 CO2浓度的变化和温度的变化，并将其转化为电信号 ；

(2) 将采集到的数据实时传递给处理模块 ；

(3) 将要传输的电信号以特定的波特率通过传输口传送到车载 4G网络通信模块 ；

(4) 利用移动4G网络将信号传递到附近基站或车主手机。

3.1 生命体信号转化为电信号

在对车内的 CO2 浓度和温度进行实时监控后，必须将检测到的 CO2 浓度和温度信息以正确的程序转化为电信号，方便信号传输。

4 结 语

本文设计的基于移动 4G 网络的生命检测装置以检测 CO2 浓度和温度变化为基础，经过移动 4G 网络的传输，将车内的生命信息及时传输到附近的接收单位，能够实时、精确地监测车内信息，实时监控、实时报警，具有安全、耗资少及安装维护方便等优点，适合在车内使用。

在考虑传递信号的同时，可利用一些设备短时间内启动车内的空调或换气设备，在一定程度上增加生命体的存活率。例如，在车顶安装太阳能电池板提供车内电源，保证短时间内车内空调的运作等。