[发明专利]一种车内环境监测自动化应急安全保护系统

权利要求书

1.一种车内环境监测自动化应急安全保护系统，其特征在于：该系统包括数据采集模块、中央控制模块、数据分析模块和执行机构；

所述数据采集模块用于对车辆内外环境数据以及相关位置信息进行采集，所述中央控制模块用于对整个系统进行自动化控制，根据采集数据对车内环境以及是否启用自动化应急安全保护系统进行控制，所述数据分析模块用于对数据采集模块采集的各项数据进行处理和分析，所述执行机构用于执行中央控制模块的操作指令；

所述数据采集模块的输出端电性连接中央控制模块的输入端，所述中央控制模块与数据分析模块电性连接，所述中央控制模块的输出端电性连接执行机构的输入端；

所述数据采集模块包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一GPS定位单元、第二GPS定位单元和压力传感器；

所述第一温度传感器安装在车辆外部，用于对车外的温度数据进行采集，所述第二温度传感器安装在车辆内部，用于对车内的温度数据进行采集，所述第二温度传感器采集的温度数据为T℃，所述第一GPS定位单元安装在车内，用于对车辆的位置进行定位处理，所述第二GPS定位单元安装在车钥匙内部，用于对车主的位置进行定位，所述压力传感器安装在车辆座椅下方，用于对车内是否有儿童滞留进行检测；

所述第一温度传感器、第二温度传感器和压力传感器的输出端均电性连接中央控制模块的输入端，所述第一GPS定位单元和第二GPS定位单元的输出端电性连接数据分析模块的输入端；

所述中央控制模块包括时间记录单元、PLC控制器和数据库；

所述时间记录单元用于实时对时间进行记录，所述时间记录单元记录的时间点数据为t，所述PLC控制器用于对整个安全保护系统进行智能化控制，还用于根据数据分析模块的数据结果向执行机构发送操作指令，所述数据库用于对数据采集模块所采集的各项数据进行存储和记录；

所述第一温度传感器、第二温度传感器和压力传感器的输出端电性连接PLC控制器的输入端，所述时间记录单元的输出端电性连接PLC控制器的输入端，所述PLC控制器的输出端电性连接数据库的输入端；

所述数据分析模块包括数据调取单元、数据处理单元和模型建立单元；

所述数据调取单元用于从数据库中调取数据采集模块所采集的各项数据，所述数据处理单元用于对数据调取单元所调取各项数据进行计算和处理，所述模型建立单元用于建立车辆与车主之间相对位置的二维坐标系；

所述数据库的输出端电性连接数据调取单元的输入端，所述数据调取单元的输出端电性连接数据处理单元的输入端，所述第一GPS定位单元和第二GPS定位单元的输出端电性连接数据处理单元的输入端，所述数据处理单元的输出端电性连接PLC控制器的输入端；

所述执行机构包括第一执行单元和第二执行单元；

所述第一执行单元为控制车窗打开的驱动马达，用于在车内环境异常的情况下控制车窗打开一定的距离，所述第二执行单元用于控制车内空调打开，进一步改善车内环境；

所述PLC控制器的输出端电性连接第一执行机构和第二执行机构的输入端；

所述第一GPS定位单元和第二GPS定位单元将采集到的定位数据发送至模型建立单元，所述模型建立单元建立车辆与车主相对位置的二维模型，所述第一GPS定位单元在二维模型的位置数据为（0,0），所述第二GPS定位单元在二维模型的位置数据为（X，Y）；

根据下列公式计算车主距离车辆的距离：

；

所述时间记录单元每隔一段时间更新第二GPS定位单元的位置信息，所述第二GPS定位单元组成位置信息的集合F_集={(X₁,Y₁),(X₂,Y₂),(X₃,Y₃),...,(X_u,Y_u)},其中，(X₁,Y₁),(X₂,Y₂),(X₃,Y₃),...,(X_u,Y_u)分别表示不同时间第二GPS定位单元所得到的车主位置坐标信息，根据下列公式表示第i个点与原点（0,0）之间形成的向量：

；

其中，表示第i个点与原点之间形成的向量；

根据下列公式计算相邻两个时间所采集到的车主的位置坐标所形成的向量：

；

其中，表示车主由i点至i+1点的向量；

当时，表示向量的方向为指向原点（0,0），表示车主在向车辆方向行走，所述PLC控制器向第一执行单元下发指令，所述第一执行单元控制车窗的打开距离增大；

当车主行走的方向非车辆所在位置方向时，所述PLC控制器不向第一执行单元下发操作指令，判断车内温度是否小于设定阈值；

当T＜A₆时，保持车窗打开的距离；

当T≥A6时，所述PLC控制器向第二执行单元下发指令，所述第二执行单元控制车内空调打开；

所述第一温度传感器检测车外温度为M℃；

当M＞A₁，车辆未上锁或者M≤A₁时，安全保护系统不启动；

当M＞A₁，且车辆上锁时，所述压力传感器采集座椅压力数据集合为P_集={P₁,P₂,P₃,...,P_n}；

根据公式对压力变化值进行求和：

；

当P_和≥A₂时，表示车内有人员活动，安全保护系统启动；

当P_和＜A₂时，表示车内无人活动，安全保护系统不启动；

所述安全保护系统启动后，所述数据采集模块将采集的数据输送至PLC控制器，所述PLC控制器将采集的数据存储在数据库中，所述数据调取单元从数据库中调取相关数据供给数据处理单元，所述数据处理单元对数据采集模块所采集的各项数据进行处理和计算，所述第二温度传感器所采集的车内温度数据为T℃，所述第二温度传感器每隔一段时间对车内温度数据进行采集，组成车内温度数据的集合T_前集={T₁,T₂,T₃,...,T_m}，其中，T₁,T₂,T₃,...,T_m表示每隔一段时间第二温度传感器所采集的车内温度数据，对应的时间点集合为t_前集={t₁,t₂,t₃,...,t_m}，其中，t₁,t₂,t₃,...,t_m表示第二温度传感器对车内环境进行采集的各个时间点，根据下列公式对车内温度变化量进行计算：

；

其中，表示t_k时间点至t_k+1时间点车内温度的变化量，表示t_k+1时间点所采集的车内温度数据，表示t_k时间点所采集的车内温度数据；

根据下列公式对车内温度的变化速率进行计算：

；

其中，表示t_k至t_k+1时间段车内温度变化速率，所述数据处理单元将处理数据传输至PLC控制器；

当＞A₃时，所述PLC控制器向第一执行单元下发操作指令，所述第一执行单元控制车窗打开H厘米；

当≤A₃，且T＞A₄时，所述PLC控制器向第一执行单元下发操作指令，所述第一执行单元控制车窗打开H厘米；

当≤A₃或者T≤A₄时，所述PLC控制器不向第一执行单元下发操作指令；

所述数据处理单元继续对数据采集模块所采集的数据进行处理，所述数据调取单元从数据库中调取车窗打开后H厘米后的温度变化数据，组成温度变化的集合T_后集={T₁,T₂,T₃,...,T_s}，其中，T₁,T₂,T₃,...,T_s表示车窗打开后每隔一段时间第二温度传感器所采集的车内温度数据，所述时间记录单元记录时间，组成时间的集合t_后集={t₁,t₂,t₃,...,t_s}，其中，t₁,t₂,t₃,...,t_s分别表示第二温度传感器对车内温度数据进行采集时的时间点；

根据下列公式对车内温度变化量进行计算：

；

其中，表示t_q时间点至t_q+1时间点车内温度的变化量，表示t_q+1时间点所采集的车内温度数据，表示t_q时间点所采集的车内温度数据；

根据下列公式对车内温度的变化速率进行计算：

；

其中，表示t_q至t_q+1时间段车内温度变化速率，所述数据处理单元将处理数据传输至PLC控制器；

当＜A₅时，所述PLC控制器向第二执行单元下发操作指令，所述第二执行单元控制车辆空调打开；

当≥A₅，且T＞A₆时，所述PLC控制器向第二执行单元下发操作指令，所述第二执行单元控制车辆空调打开；

当≥A₅或者T＜A₆时，所述PLC控制器不向第二执行单元下发操作指令；

所述车窗打开的大小随着L的减小而逐渐增大。