一種基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統，包括車載子系統、道路監測子網絡與遠程數據中心，車載子系統包括中控顯示模塊、身份識別模塊、酒精檢測管理模塊、超速監測判罰處置模塊和無線射頻通信模塊，車載子系統通過無線方式與道路監測子網絡進行無線通信，道路監測子網絡與遠程數據中心通過無線傳感器網絡或者計算機網絡完成數據通信。利用多種傳感器技術、射頻通信技術、信號處理技術，可實現駕駛員身份的辨別，有效阻止酒后駕駛的發生并能及時將當前駕駛人員的飲酒行為及時告知其家人，自動完成車輛超速時的扣分處罰功能，并進行預警提示，可對當前駕車行為實現人性化的管理。
【專利說明】—種基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種監測預警裝置，特別涉及一種基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統。
【背景技術】
[0002]隨著我國汽車擁有量的不斷增加，因為超速駕駛、酒后駕駛、無證駕駛等違法駕駛行為導致的交通事故已經給當事人帶來極大的人身財產損失，然而目前我國對駕駛員違規駕車行為的監測處罰，仍然處于交警臨時突擊檢查與部分道路視頻監控的階段，無法對每一位違規駕駛的人員進行實時有效的監控并及時制止其違規駕駛的行為，從而造成一些交通事故的發生。最新的交通法規雖然加強了對相應違法駕駛行為的處罰力度，但作為一項處罰依據更多的是在事故發生后對肇事者的追責，而不能在相關違法駕駛行為發生時及時對相關當事人的行為進行監測、預警與處置。目前人們已經在一些方面做了些嘗試，如中國專利申請號ZL201020507237.6公開了一種安全防酒駕車載系統，包括檢測司機就座與車門關閉確認的車門模塊，確認司機的安全帶已系好的安全帶模塊，檢測車載電源是否開啟車載電源模塊，酒精檢測控制模塊通過位于方向盤的外圈上的酒精檢測器檢測司機握方向盤時的汗腺分泌的酒精濃度來判斷是否飲酒過量等。但存在的問題是雖然該系統能夠對駕駛員汗液中的酒精濃度進行檢測，由于采用檢測汗液的方法會使檢測結果存在較大誤差，受溫度因素影響較大。

【發明內容】

[0003]本實用新型是針對違規駕駛無法做到有效監測預警的問題，提出一種基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統，利用多種傳感器技術通過無線傳感器網絡完成對車輛行駛過程中駕駛員行為的監測預警及違法駕駛行為的監測處置系統。
[0004]本實用新型的技術方案為:一種基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統，包括車載子系統、道路監測子網絡與遠程數據中心，車載子系統包括中控顯示模塊、身份識別模塊、酒精檢測管理模塊、超速監測判罰處置模塊和無線射頻通信模塊，車載子系統通過無線方式與道路監測子網絡進行無線通信，道路監測子網絡與遠程數據中心通過無線傳感器網絡或者計算機網絡完成數據通信。
[0005]所述道路監測子網絡包括匯聚節點、中繼節點、終端節點和現場采集設備，終端節點通過現場采集設備或自帶傳感器采集現場數據，通過無線方式傳送到匯聚節點或者是車載子系統，終端節點可以直接與匯聚節點或者車載子系統交換數據，也可以通過中繼節點以多跳的方式與匯聚節點或者車載子系統進行數據通信。
[0006]所述車載子系統中中控顯示模塊包括IXD顯示屏、中控處理單元和數據存儲單元，身份識別模塊、酒精檢測管理模塊、超速監測判罰處置模塊與中控顯示模塊進行數據通信，數據通過LCD顯示屏顯示，同時中控顯示模塊通過無線射頻通信模塊送出數據或接收外來數據。所述酒精檢測管理模塊包括酒精檢測采集處理單元和提示預警自鎖單元，酒精檢測采集處理單元由壓力彈出裝置、彈性膠皮包裹關聯電路和終端酒精檢測傳感器單元組成，酒精檢測采集處理單元置于駕駛員所坐位置的上方、靠近駕駛員頭部處，酒精檢測采集處理單元采集數據送中控顯示模塊顯示并進行對比，酒精檢測采集處理單元輸出到提示預警自鎖單元，提示預警自鎖單元進行安全駕駛提醒并通過其控制電路對車輛點火裝置、油控裝置進行自鎖。所述超速監測判罰處置模塊包括放置在車輪位置的車速檢測傳感器單元、判罰處理單元和智能減速單元，其中車速檢測傳感器單元中車速檢測傳感器可采用磁電式車速傳感器、霍爾式車速傳感器或光電式車速傳感器中的一種，判罰處理單元對車速檢測傳感器單元采集到的當前車速和中控顯示模塊從道路監測子網絡接收的信息進行處理，處理結果送中控顯示模塊進行實時顯示，智能減速單元根據判罰處理單元輸出的結果對相應的剎車裝置與油控電路進行行駛速度控制。所述無線射頻通信模塊包括無線傳感器網絡通"[目單兀和GPRS短彳目模塊。
[0007]本實用新型的有益效果在于:本實用新型基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統，利用IEEE 802.15.4標準協議結合GPRS網絡對車輛防盜、無證駕駛、酒后駕駛、超速駕駛等行為進行有效地監測。利用多種傳感器技術、射頻通信技術、信號處理技術，可實現駕駛員身份的辨別，有效阻止車輛盜竊、無證駕駛等現象的發生，特別是當非有權駕駛人員操作車輛時通過GPRS網絡及時通知車主處理；可有效阻止酒后駕駛的發生并能及時將當前駕駛人員的飲酒行為及時告知其家人；可自動完成車輛超速時的扣分處罰功能，并進行預警提示，當檢測到駕駛員無作為時，自動減速到正常行駛速度。應用本系統，可對當前駕車行為實現人性化的管理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統結構示意圖；
[0009]圖2為本實用新型無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統中車載子系統的內部結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所示基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統結構示意圖，為部署在智能城市道路中的一種基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統，主要由車載子系統
6、道路監測子網絡11與遠程數據中心13組成。車載子系統6包括中控顯示模塊1、身份識別模塊2、酒精檢測管理模塊3、超速監測判罰處置模塊4和無線射頻通信模塊5。其中車載子系統6與道路監測子網絡11之間基于IEEE 802.15.4標準協議進行無線通信，道路監測子網絡11與遠程數據中心13可利用城市無線傳感器網絡或者是現有計算機網絡12完成數據通信。
[0011]所述道路監測子網絡11主要由匯聚節點10、中繼節點8、終端節點I及其他必要設施(如路邊攝像頭9)組成，其中終端節點7除了可以是限速路段錨節點與車載子系統6及時完成限速與違規信息的交互外，還可以是攜帶各種溫度傳感器、光敏傳感器、壓力傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器、聲波傳感器的路況監測節點完成相應路況信息的采集。
[0012]其中車載子系統6中，所述中控顯示模塊I主要包括IXD顯示屏101、中控處理單元102和數據存儲單元103，可實現數據處理與存儲、實時信息顯示等功能。[0013]所述身份識別模塊2包括指紋識別器或者是電子駕照或者是第二代身份證中的一種或者是多種完成身份識別信息的采集。與中控顯示模塊I預存在數據庫里面的身份信息進行比對，如果身份驗證表明是無權駕駛人員，則通過中控顯示模塊I進行提示預警，并存儲下當前車輛操作人員相關的身份信息以便事后追責，同時通過GPRS短信模塊502通知
車主處理。
[0014]所述酒精檢測管理模塊3包括酒精檢測采集處理單元301和提示預警自鎖單元302，其中酒精檢測采集處理單元301是在駕駛員身份識別通過之后彈出軟質酒精檢測終端完成駕駛員酒精含量的采集，通過中控顯示模塊完成駕駛員飲酒狀態的判斷，其中軟質酒精檢測終端由壓力彈出裝置、彈性膠皮包裹關聯電路和終端酒精檢測傳感器單元組成，隱藏于駕駛員所坐位置的上方、靠近駕駛員頭部處；提示預警自鎖單元302根據酒精檢測超標結果進行安全駕駛提醒并通過其控制電路對車輛點火裝置、油控裝置進行自鎖，可通過GPRS短信模塊502告知其所預設聯系人，是否超標的檢測結果在LCD顯示屏101進行顯
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[0015]所述超速監測判罰處置模塊4包括放置在車輪位置的車速檢測傳感器單元401、判罰處理單元402和智能減速單元403。其中車速檢測傳感器單元401中車速檢測傳感器可采用磁電式車速傳感器、霍爾式車速傳感器或光電式車速傳感器中的一種，經過信號處理電路完成車輛當前速度信息的采集。判罰處理單元402根據道路檢測子網絡中傳來的道路限速信息與采集到的當前車速做比較判斷是否超速，如果車輛超速程度達到交通法規中所規定的超速駕駛處罰范圍，則根據不同超速扣分標準完成自動扣分操作并將當前車速、限速路段限速值、超速范圍、所扣分值通過中控顯示模塊I進行實時顯示。所述智能減速單元403根據當前車輛超速信息通過相應的剎車裝置與油控電路完成車輛逐步減速到正常行駛速度。
[0016]所述無線射頻通信模塊5包括無線傳感器網絡通信單元501和GPRS短信模塊502，其中核心部分為無線傳感器網絡通信單元501 (如TI2430或TI2530模塊)，在TinyOS平臺上利用IEEE 802.15.4標準協議主要完成與道路監測子網絡的數據通信，特別是與限速路段錨節點7進行信息交互；GPRS短信模塊502則主要是輔助無線傳感器網絡通信單元501完成一些簡單通信。
[0017]系統工作方式:
[0018]駕車人員憑汽車鑰匙打開車門，如果想要啟動汽車，首先利用身份識別模塊2完成駕車人員身份識別信息的采集，再由中控顯示模塊I將其與預存在數據庫里面的有權駕駛人員信息進行比對，如果身份驗證表明是無權駕駛人員，則通過中控顯示模塊I進行提示預警，并存儲下當前車輛操作人員相關的身份信息以便事后追責，同時通過GPRS短信模塊502告知車主處理；如果身份驗證通過，則此時觸發安全駕駛檢測，酒精檢測管理模塊3彈出軟質酒精檢測終端完成駕駛員酒精含量的采集，再由中控顯示模塊I對駕駛員飲酒狀態進行判斷處理，將酒精含量、是否超標的檢測結果在中控顯示模塊I中LCD顯示屏101上進行顯示。如果酒精檢測超標，則通過其控制電路對車輛點火裝置、油控裝置進行自鎖，利用GPRS短信模塊502告知其所預設聯系人，阻止駕駛人員酒后駕車；如果駕駛員酒精檢測合格，則車輛正常啟動，此時車速檢測傳感器單元401利用車速檢測傳感器采集當前車速，經過信號處理電路傳送給判罰處理單元402 ;當監測車輛處在限速路段時，限速路段錨節點I及時將當前的限速值發送給各個車載子系統6，判罰處理單元402再根據道路檢測子網絡11中傳來的道路限速信息與采集到的當前車速做比較判斷是否超速；如果車輛超速程度達到交通法規中所規定的超速駕駛處罰范圍，則根據不同超速扣分標準完成自動扣分操作，將當前車速、限速路段限速值、超速范圍、所扣分值通過中控顯示模塊I進行實時顯示；并將車輛違規時的駕駛證號碼、當前車速、限速路段限速值、超速范圍、所扣分值及時發送給道路監測子網絡11，再由其中匯聚節點10利用無線傳感器網絡或者是現有計算機網絡12匯聚到交管遠程數據中心13，同時路邊攝像頭9根據匯聚節點10發送的指令對違規車輛進行抓拍。在車輛超速經過一定時間(系統可預設)后，當中控顯示模塊I檢測到駕駛人員仍然無作為時，會向智能減速單元403發送指令,此時智能減速單元403根據當前車輛超速信息通過相應的剎車裝置與油控電路完成車輛逐步減速到正常行駛速度。其中道路監測子網絡11中終端節點7除了可充當限速路段錨節點外，還可以攜帶各種溫度傳感器、光敏傳感器、壓力傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器、聲波傳感器等完成相應路況信息的采集，并將路況信息發送給所處路段的車載子系統6，同時經過中繼節點8將路況信息傳送給匯聚節點10，再由其傳輸給交管遠程數據中心13進行路況信息的遠程顯示。
【權利要求】
1.一種基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統，其特征在于，包括車載子系統、道路監測子網絡與遠程數據中心，車載子系統包括中控顯示模塊、身份識別模塊、酒精檢測管理模塊、超速監測判罰處置模塊和無線射頻通信模塊，車載子系統通過無線方式與道路監測子網絡進行無線通信，道路監測子網絡與遠程數據中心通過無線傳感器網絡或者計算機網絡完成數據通信。
2.根據權利要求1所述基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統，其特征在于，所述道路監測子網絡包括匯聚節點、中繼節點、終端節點和現場采集設備，終端節點通過現場采集設備或自帶傳感器采集現場數據，通過無線方式傳送到匯聚節點或者是車載子系統，終端節點可以直接與匯聚節點或者車載子系統交換數據，也可以通過中繼節點以多跳的方式與匯聚節點或者車載子系統進行數據通信。
3.根據權利要求1所述基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統，其特征在于，所述車載子系統中中控顯示模塊包括IXD顯示屏、中控處理單元和數據存儲單元，身份識別模塊、酒精檢測管理模塊、超速監測判罰處置模塊與中控顯示模塊進行數據通信，數據通過LCD顯示屏顯示，同時中控顯示模塊通過無線射頻通信模塊發送數據或接收外來數據。
4.根據權利要求3所述基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統，其特征在于，所述酒精檢測管理模塊包括酒精檢測采集處理單元和提示預警自鎖單元，酒精檢測采集處理單元由壓力彈出裝置、彈性膠皮包裹關聯電路和終端酒精檢測傳感器單元組成，酒精檢測采集處理單元置于駕駛員所坐位置的上方、靠近駕駛員頭部處，酒精檢測采集處理單元采集數據送中控顯示模塊顯示并進行對比，酒精檢測采集處理單元輸出到提示預警自鎖單元，提示預警自鎖單元進行安全駕駛提醒并通過其控制電路對車輛點火裝置、油控裝置進行自鎖。
5.根據權利要求3所述基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統，其特征在于，所述超速監測判罰處置模塊包括放置在車輪位置的車速檢測傳感器單元、判罰處理單元和智能減速單元，其中車速檢測傳感器單元中車速檢測傳感器可采用磁電式車速傳感器、霍爾式車速傳感器或光電式車速傳感器中的一種，判罰處理單元對車速檢測傳感器單元采集到的當前車速和中控顯示模塊從道路監測子網絡接收的信息進行處理，處理結果送中控顯示模塊進行實時顯示，智能減速單元根據判罰處理單元輸出的結果對相應的剎車裝置與油控電路進行行駛速度控制。
6.根據權利要求3所述基于無線傳感器網絡的駕車行為監測預警系統，其特征在于，所述無線射頻通信模塊包括無線傳感器網絡通信單元和GPRS短信模塊。
【文檔編號】G08G1/052GK203401972SQ201320454861
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月29日 優先權日:2013年7月29日
【發明者】呂濤, 余家寶, 朱孟君, 范坤坤, 施偉斌 申請人:上海理工大學