安全校车

引言

校车的安全隐患主要有以下几点：

第一种情况是校车到达目的地之后，儿童被遗落在校车 内，长时间没有被人发现而导致的窒息事件。针对这种情况, 我们设计的安全校车采用红外热释电来检测车内的人员，当发 现司机离开，有儿童被遗落在车上时，控制终端可以通过语音 报警，提示有儿童被遗落到车上，引起司机或周围人的注意。 同时还会通过控制终端控制电话拨号，给驾驶员电话提示车上 有人，提醒司机返回校车内进行检查。及时检查可以减小儿童 被遗落在车上的可能性，同时也可以及时报警防止儿童因为被 长时间遗落在车上而引起的窒息事件的发生。

第二种情况是校车在行驶中，儿童离开座椅，校车紧急 刹车或减速而引起的安全问题。针对这种情况，我们设计了座 椅压力检测模块，当儿童离开座椅时，终端模块会迅速报警。 随车老师会立刻去制止这种行为，减少车辆紧急刹车带来的 不必要的伤害。

第三种情况是校车在行驶中，开窗透气，儿童将头或手 伸出窗外。我们针对这种情况在车窗上设计了红外对管来检 测，当发现有儿童将手或头伸出窗外时会立刻由控制终端语音 提醒，随车的老师会立刻去制止，同时也会引起老师的警觉, 更加关注在校车上的儿童。

由此,本安全校车会在一般校车的基础上实现更多的功 能，同时安全性也更高。

1安全校车介绍

研究表明，车门窗紧闭的情况下，10分钟内，车内的温 度会迅速提升6〜7。。。而在相同环境下，儿童体温升高速 度比成人快3〜5倍，车内温度的快速上升可能导致孩子出现 体温飙升、脱水、窒息等症状，严重的话甚至死亡。

而近年来，湖北省、山东省、广东省等地幼儿园校车闷 死小孩事件发生多起，一个个鲜活可爱的小生命就这样无辜 离开人世，所以为了进一步保护孩子的安全，我们团队设计了 本作品。

这项设计主要分为四个模块，即人体热释模块、座椅压 力模块、车窗红外模块和终端报警模块。在校车到达目的地时, 人体热释模块会彻底检测车内情况，如果驾驶员停车离开驾 驶室之后，车内仍有儿童被遗忘，终端语音便会急促报警并 拨打司机电话，直至司机上车检查并手动停止报警！在校车行 驶中，座椅压力模块实时检测，如有儿童离开座椅，终端模块 便会迅速报警，随车老师可立即制止，减少车辆紧急刹车带 来的不必要伤害！同时，车窗红外模块也实时检测，如有儿童 将头或手伸出窗外，终端语音模块将会立即报警，随车老师也 可快速察觉并及时制止！

本设计不仅实行模块化管理，操作简便，而且还是传输 无线化，并且无须复杂改装车内设施即可快速安装，更重要 的是成本低廉，人力与智能相结合。因此，它将成为儿童校 车的一把保护伞，一顶安全帽！

图1所示是该安全校车的俯视图。

2技术原理

本安全校车主要由4个模块组成：人体热释电模块、座椅压力模块、车窗模块、终端报警模块。

2.1人体热释电模块采用的原理

普通人体会发射10 Um左右的特定波长红外线，用专门 设计的传感器就可以有针对性的检测这种红外线的存在与否, 当人体红外线照射到传感器上后，因热释电效应将向外卜释放电 荷，后续电路经检测处理后就能产生控制信号。这种专门设 计的探头只对波长为10 um左右的红外辐射敏感，所以除人 体以外的其他物体不会引发探头动作。探头内包含两个互相串 联或并联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反, 环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产 生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。一旦人侵入探 测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元 接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同， 不能抵消，于是输出检测信号。为了增强敏感性并降低白光 干扰，通常在探头的辐射照面覆盖有特殊的菲泥尔滤光透镜, 菲泥尔滤光片根据性能要求不同,具有不同的焦IK感应距离）， 从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。传感器的 光谱范围为1〜10 um，中心为6 um，均处于红外波段，是 由装在TO — 5型金属外壳的硅窗的光学特性所决定的。热 释电红外传感器不但适用于防盗报警场所，亦适于对人体伤害 极为严重的高压电及X射线、y射线工业无损检测。

人体热释电传感器由于具有功耗很小，能长期可靠工作 和不发射任何类型的辐射信号，不易被常规手段侦测到的特点, 所以在安全监控领域得到大量使用。当人体进入传感器监测 的范围内时，传感器将输出一个有效的检测信号，此信号经处 理电路放大、滤波、比较后输出一个电压去驱动控制电路，以 此完成侦测过程。通过红外热释电来检测车内是否有儿童被 遗落是一种很好的选择。

2.2座椅压力模块原理

压阻式压力传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成 电路技术制成的传感器。压阻式传感器常用于压力、拉力、 压力差和可以转变为力的变化的其他物理量（如液位、加速度、 重量、应变、流量、真空度）的测量和控制。由于压阻式压力 传感器的特点，我们采用压阻式压力传感器来测量儿童是否 离开座位。通过采集儿童对压阻式压力传感器的压力，测量 压力变化的范围来实现对儿童是否离开座位的判断，最后综 合各种数据来判断儿童是否离开座位。

2.3车窗模块

车窗模块是采用红外对管来实现数据采集。红外线接收 管是将红外线光信号变成电信号的半导体器件，它的核心部 件是一个特殊材料的PN结，和普通二极管相比，在结构上 有较大变化，红外线接收管为了更多更大面积地接收入射光 线，PN结面积尽量做得比较大，电极面积尽量减小，而且 PN结的结深很浅，一般小于1 um。红外线接收二极管是在 反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般 小于0.1 uA）,称为暗电流。当有红外线光照时，携带能量的 红外线光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子, 使部分电子挣脱共价键，从而产生电子空穴对（简称：光生载 流子）。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明 显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为"光 电导”红外线接收二极管在一般照度的光线照射下，所产生 的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了 电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。应用红外 对管的工作特性，我们通过采集红外对管的接收信号的情况 来实现实时采集儿童是否将手或头伸出窗外。通过判断红外 对管是否能正常的接收信号来实现判断，同时将数据传给终 端判断，及时进行语音提示，可以让随车的老师及时制止儿 童的这些危险的行为。

2.4终端报警模块

终端报警模块是采用的STC89C52单片机控制，同时通 过语音模块进行语音提醒。终端模块中通过红外热释电判断 车内是否有儿童，当车内有儿童时通过NRF来实现无线传输 数据，及时将车内采集的数据传递给控制终端，最后由MCU 发送数据来控制语音芯片实现语音提醒，同时控制电话模块 及时给司机拨打电话，防止儿童被困车中。

综上所述，本产品可以实现及时提醒、提高人的警觉性 等功能，对于校车的安全性和可靠性有很大的提升。同时成 本低、性价比高。图2所示是本安全校车的软件功能图。

3作品创新点

本安全校车的创新点在于及时的语音提醒、及时拨号给 司机、红热释电的检测等实现实时的操作，及时提醒驾驶员 和老师注意儿童的安全，从而减少儿童被困车内的情况，大 大提高了校车的安全性。

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