基于物联网技术的车内生命探测联动报警系统

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，车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。