技术领域
[0001] 本
发明属于物联网技术领域，尤其涉及基于物联网的行车安全检测技术。
背景技术
[0002] 近年来，随着经济社会的发展，
机动车辆的普及面越来越广，但随之而来的有关机动车辆交通事故和交通违章的新闻层出不穷，其中引起事故和违章的原因主要来源于两个方面：一个是客观的行驶车辆本身存在的安全隐患未能提前察觉，最终在车辆行驶过程中引发交通事故；另一个是驾驶员的主观原因，这其中最重要的两个因素是驾驶员的酒后驾驶和疲劳驾驶操作，该情况都对驾驶员的正常行车操作产生重大影响。尽管市场上出现了越来越多先进的车辆检测仪器或服务，但驾驶员往往因为其使用过程繁琐、检测成本较高及检测结果过于深奥细致，很少去购买或使用这类仪器。驾驶员在行车过程中因为隐患出现故障，后期维修过程繁琐漫长，所带来的人
力物力财力的损耗也是不可估计的，更为严重的是，因为隐患检查不及时可能在行车过程中引发较大的交通事故，严重威胁着驾驶员的人身安全。
[0003] 根据《道路交通安全法的规定》：饮酒后驾驶机动车的，处暂扣六个月机动车驾驶证，并处一千元以上二千元以下罚款。因饮酒后驾驶机动车被处罚，再次饮酒后驾驶机动车的，处十日以下拘留，并处一千元以上二千元以下罚款，吊销机动车驾驶证《；机动车驾驶证申领和使用规定》：连续驾驶中型以上载客
汽车、危险物品运输车辆超过4小时未停车休息或者停车休息时间少于20分钟的，一次扣12分；连续驾驶中型以上载客汽车、危险物品运输车辆以外的机动车超过4小时未停车休息或者停车休息时间少于20分钟的，一次扣6分。但是现有车辆控制系统不具备酒精浓度检测以及驾驶时间统计的功能，驾驶员需随车携带酒精浓度检测仪器，系统集成性不强。虽然国家不断明确和规范关于酒后驾驶与疲劳驾驶的处罚规定，但依然还存在一部分驾驶员对自身是否达到酒后驾驶与疲劳驾驶标准未能有清晰的认识，凭借对自己车技和身
体素质的过分自信而继续行车的现象，往往这种侥幸心理容易造成无法挽回的交通事故。
[0004] 因此，需要设计一种能够对驾驶员行车过程中车辆隐患进行实时检测与提示的系统或方法，提供相关操作的报警提示与发送，人性化地提供后续服务功能，以实现对驾驶员行车过程中的安全化监测与管理。
发明内容
[0005] 本发明是为了对车辆隐患进行实时监测与提示，现提供一种基于物联网技术的驾驶员行车安全监测系统及方法。
[0006] 一种基于物联网技术的驾驶员行车安全监测系统，包括：车载监测终端、远程监测管理
服务器、
云平台和移动终端；
[0007] 车载监测终端：
[0008] 用于采集所在车辆的行驶信息，所述行驶信息包括：驾驶员入座信息、车内气压、
轮胎气压、车内烟雾浓度、车内空气
质量、
驾驶室酒精浓度、车辆当前
位置和驾驶时长，[0009] 用于根据行驶信息判断所在车辆是否存在异常，并在存在异常时发出报警信息，[0010] 用于调用地图、结合车辆当前位置进行路线规划，
[0011] 用于显示行驶信息和报警信息、并将车辆当前位置和报警信息发送至远程监测管理服务器和移动终端；
[0012] 远程监测管理服务器：
[0013] 用于接收并向云平台发送车辆当前位置和报警信息，
[0014] 用于调用地图、并根据车辆当前位置在地图上显示车辆的位置与行车路径；
[0015] 云平台：
[0016] 用于接收车辆当前位置和报警信息、并在云端将车辆当前位置和报警信息存入云存储空间；
[0017] 移动终端：
[0018] 用于接收车辆当前位置和报警信息，
[0019] 用于调用地图、根据车辆当前位置在地图上显示车辆的位置、并规划车辆当前位置与移动终端之间的路径。
[0020] 进一步的，上述车载监测终端包括：行驶信息采集单元、从
控制器、
主控制器、显示模
块、语音模块和通信单元，
[0021] 行驶信息采集单元包括：红外感应
传感器、
超声波测距传感器、气压传感器组、烟雾传感器、空气质量传感器、酒精浓度传感器和北斗
定位模块，
[0022] 驾驶员入座信息包括：驾驶位置范围内是否有人进入和驾驶位置正前方挡
风玻璃与驾驶员座椅椅背之间的距离，红外感应传感器用于感应驾驶位置范围内是否有人进入，
超声波测距传感器用于采集驾驶位置正前方
挡风玻璃与驾驶员座椅椅背之间的距离，气压传感器组用于采集车内气压和轮胎气压，烟雾传感器用于采集车内烟雾浓度，空气质量传感器用于采集车内空气质量，酒精浓度传感器用于采集驾驶室酒精浓度，北斗定位模块用于采集车辆当前位置、并根据行车过程的UTC时间差获得驾驶时长，
[0023] 红外感应传感器的
信号输出端、超声波测距传感器的信号输出端、气压传感器组的信号输出端、烟雾传感器的信号输出端、空气质量传感器的信号输出端、酒精浓度传感器的信号输出端和北斗定位模块的信号输出端同时连接从控制器的行驶信息输入端，从控制器的行驶信息和报警信息输出端连接主控制器的行驶信息和报警信息输入端，从控制器内部嵌有驾驶员入座信息标准
阈值、车内气压标准阈值、轮胎气压标准阈值、车内烟雾浓度标准阈值、车内空气质量标准阈值、驾驶室酒精浓度标准阈值和驾驶时长标准阈值，从控制器用于判断所采集的行驶信息是否符合相应的标准阈值，当驾驶员入座信息、车内气压、轮胎气压、车内烟雾浓度和车内空气质量、驾驶室酒精浓度和驾驶时长不符合各自相应的标准阈值时，输出相应的报警信息，
[0024] 主控制器用于调用地图、结合车辆当前位置进行路线规划，获得路线信息，[0025] 主控制器的报警信息输出端连接语音模块的报警信息输入端，语音模块用于播报报警信息，主控制器的行驶信息、路线信息和报警信息输出端连接显示模块的行驶信息、路线信息和报警信息输入端，显示模块用于显示行驶信息、路线信息和报警信息，[0026] 从控制器通过通信单元将车辆当前位置和报警信息发送至远程监测管理服务器和移动终端。
[0027] 进一步的，上述气压传感器组包括五个气压传感器，一个气压传感器用于采集车内气压，剩余四个气压传感器分别用于采集车辆四个轮胎气压。
[0028] 进一步的，上述车载监测终端还包括射频通信模块，射频通信模块包括四个射频发送单元和一个射频接收单元，用于采集车辆四个轮胎气压的四个传感器分别位于四个轮胎内，该四个传感器分别与四个射频发送单元相连，射频接收单元与从控制器的行驶信息输入端相连。
[0029] 进一步的，上述射频通信模块的组网方式为Zigee，射频通信模块主芯片为CC2530。
[0030] 进一步的，上述通信单元包括DTU通信模块和GSM通信模块，DTU通信模块通过GPRS网络将车辆当前位置和报警信息发送至远程监测管理服务器，GSM通信模块通过短信将报警信息发送至移动终端，通过GPRS网络将车辆当前位置发送至移动终端。
[0031] 进一步的，上述从控制器为STM32系列芯片，主控制器为树莓派。
[0032] 进一步的，上述远程监测管理服务器包括：PC机内部的服务器
软件和与服务器软件连接的本地
数据库。
[0033] 进一步的，上述远程监测管理服务器通过因特网向云平台发送车辆当前位置和报警信息，云平台包括用因特网
访问的云服务器、云服务器功能网页和云存储空间。
[0034] 一种基于物联网技术的驾驶员行车安全监测方法，包括以下步骤：
[0035] 车载端监测步骤：
[0036] 采集所在车辆的行驶信息，所述行驶信息包括：驾驶员入座信息、车内气压、轮胎气压、车内烟雾浓度、车内空气质量、驾驶室酒精浓度、车辆当前位置和驾驶时长，[0037] 根据行驶信息判断所在车辆是否存在异常，并在存在异常时发出报警信息，[0038] 显示行驶信息并将车辆当前位置和报警信息发送至远程监测管理服务器和移动终端；
[0039] 远程监测管理服务步骤：
[0040] 接收并向云平台发送车辆当前位置和报警信息，
[0041] 调用地图、并根据车辆当前位置在地图上显示车辆的位置与行车路径，[0042] 云端存储步骤：
[0043] 接收车辆当前位置和报警信息、并在云端将车辆当前位置和报警信息存入云存储空间；
[0044] 移动终端报警步骤：
[0045] 接收车辆当前位置和报警信息，
[0046] 调用地图、根据车辆当前位置在地图上显示车辆的位置、并规划车辆当前位置与移动终端之间的路径。
[0047] 本发明能够用于降低交通事故发生率和交通违章率，通过采集各类参数实时获取行驶车辆的相关信息，进而实现异常报警提示，减少行车过程中的安全隐患。
[0048] 本发明对驾驶员是否达到酒后驾驶及疲劳驾驶标准进行判断，以及对驾驶员与远程监测管理服务器单元、云平台单元进行报警信息提示，并提供路径规划与自动导航、Android移动终端短信报警等后续服务，两方面保障驾驶员自身遵守相关法规进行行车操作。
[0049] 本发明通过各类参数采集传感器模块获取行驶车辆常见的参数信息，并通过
液晶显示的方式人性化展示给驾驶员。
[0050] 本发明对系统功能进行了补充，集成化程度高，弥补了现有汽车控制系统功能单一的不足。
[0051] 本发明保留数据
接口，使其可移植性、拓展性强，能够用于与其它系统进行对接或与其它服务功能进行互补。
附图说明
[0052] 图1是本发明所述一种基于物联网技术的驾驶员行车安全监测系统的结构示意图；
[0053] 图2是车载监测终端的结构示意图；
[0054] 图3是射频通信模块与从控制器的通信示意图。
具体实施方式
[0055] 具体实施方式一：参照图1至3具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于物联网技术的驾驶员行车安全监测系统，包括：车载监测终端、远程监测管理服务器、云平台和移动终端。
[0056] 车载监测终端：总体功能用于采集所在车辆的行驶信息；用于根据行驶信息判断所在车辆是否存在异常，并在存在异常时发出报警信息；用于调用地图、结合车辆当前位置进行路线规划；用于显示行驶信息和报警信息、并将车辆当前位置和报警信息发送至远程监测管理服务器和移动终端。所述行驶信息包括：驾驶员入座信息、车内气压、轮胎气压、车内烟雾浓度、车内空气质量、驾驶室酒精浓度、车辆当前位置和驾驶时长。
[0057] 具体的，在车载监测终端的组成
硬件包括：行驶信息采集单元、从控制器、主控制器、显示模块、语音模块和通信单元；行驶信息采集单元包括：红外感应传感器、超声波测距传感器、气压传感器组、烟雾传感器、空气质量传感器、酒精浓度传感器和北斗定位模块。
[0058] 红外感应传感器用于感应驾驶位置范围内是否有人进入，超声波测距传感器用于采集驾驶位置正前方挡风玻璃与驾驶员座椅椅背之间的距离，红外感应传感器和超声波测距传感器采集的信息共同作为驾驶员入座信息。具体的，红外感应传感器和
超声波传感器放置在驾驶员座位前方的挡风玻璃上。红外感应传感器的感应距离设为30cm，超声波传感器测试传感器至座位背椅的距离，设置驾驶员未入座时，超声波传感器测试距离为50cm，驾驶员入座后，超声波传感器测试距离为30cm。
[0059] 气压传感器组用于采集车内气压和轮胎气压。具体的，气压传感器组包括五个气压传感器，一个气压传感器用于采集车内气压，剩余四个气压传感器分别用于采集车辆四个轮胎气压。车载监测终端还包括射频通信模块，射频通信模块包括四个射频发送单元和一个射频接收单元，用于采集车辆四个轮胎气压的四个气压传感器分别位于四个轮胎内，该四个气压传感器分别与四个射频发送单元相连，射频接收单元与从控制器的行驶信息输入端相连。射频通信模块的组网方式为ZigBee，射频通信模块主芯片为CC2530。这样能够监测车辆轮胎是否有漏气现象，降低因轮胎漏气导致的事故发生率。
[0060] 北斗定位模块用于采集车辆当前位置、并根据行车过程的UTC(协调世界时，又称世界统一时间、世界标准时间或国际协调时间)时间差获得驾驶时长。具体的，车辆当前位置能够用于对车辆进行定位和规划路线。而获取行驶车辆启动时的UTC时间，并将其与实时获取的UTC时间作差，获取行车时长，用以监督驾驶员是否存在疲劳驾驶。
[0061] 烟雾传感器用于采集车内烟雾浓度，用以判断车内是否存在火灾隐患；空气质量传感器用于采集车内空气质量，用以判断车内空气是否不足、是否存在异味，降低因车内
氧气不足或车内有污染而对车内人员带来的损害。酒精浓度传感器用于采集驾驶室酒精浓度，用以监督酒后驾驶。
[0062] 红外感应传感器的信号输出端、超声波测距传感器的信号输出端、气压传感器组的信号输出端、烟雾传感器的信号输出端、空气质量传感器的信号输出端、酒精浓度传感器的信号输出端和北斗定位模块的信号输出端同时连接从控制器的行驶信息输入端，从控制器的行驶信息和报警信息输出端连接主控制器的行驶信息和报警信息输入端，从控制器内部嵌有驾驶员入座信息标准阈值、车内气压标准阈值、轮胎气压标准阈值、车内烟雾浓度标准阈值、车内空气质量标准阈值、驾驶室酒精浓度标准阈值和驾驶时长标准阈值(4小时)，从控制器用于判断所采集的行驶信息是否符合相应的标准阈值，当驾驶员入座信息、车内气压、轮胎气压、车内烟雾浓度和车内空气质量、驾驶室酒精浓度和驾驶时长不符合各自相应的标准阈值时，输出相应的报警信息。从控制器通过通信单元将车辆当前位置和报警信息发送至远程监测管理服务器和移动终端。具体的，通信单元包括DTU(Data Transferunit，是专
门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备)通信模块和GSM(Global System for Mobile Communication，全球移动通信系统)通信模块，DTU通信模块通过GPRS网络将车辆当前位置和报警信息发送至远程监测管理服务器；GSM通信模块通过短信将报警信息发送至移动终端，通过GPRS网络将车辆当前位置发送至移动终端。实际应用时，从控制器可采用但不限于STM32系列芯片。
[0063] 主控制器用于调用地图、结合车辆当前位置进行路线规划，获得路线信息。主控制器的报警信息输出端连接语音模块的报警信息输入端，语音模块用于播报报警信息，主控制器的行驶信息、路线信息和报警信息输出端连接显示模块的行驶信息、路线信息和报警信息输入端，显示模块用于显示行驶信息、路线信息和报警信息。实际应用时，主控制器可采用但不限于树莓派(Raspberry Pi是为学习
计算机编程教育而设计、且只有信用卡大小的微型电脑)。
[0064] 在车载监测终端中获得的报警信息用于通过显示模块向驾驶员报告行驶车辆的行驶信息、路线信息和报警信息(即参数的异常)，另外语音模块进行语音报警提示，促使驾驶员察觉隐患。
[0065] 进一步的，主控制器还能够在出现驾驶时长报警时，主动调用地图、结合车辆当前位置规划当前行驶车辆至距离最近的休息站、
停车场或泊车点的路径，并通过显示模块和语音模块实现导航。
[0066] 远程监测管理服务器：用于实时接收车辆当前位置，并在有报警信息出现时接收报警信息，然后向云平台发送车辆当前位置和报警信息，还用于调用地图、并根据车辆当前位置在地图上显示车辆的位置与行车路径。
[0067] 具体的，远程监测管理服务器依附于PC机实现其功能，PC机配置有通用的Windows
操作系统，系统下可运行服务器软件，软件主显示界面显示行驶车辆的位置信息和相关报警信息。服务器软件连接Windows系统下的数据库，实时存储接收到的报警信息，其中，数据库包括但不仅限于SQL(Structured Query Language，结构化查询语言)。服务器软件可调用离线地图包，通过实时接收的车辆当前位置在地图上打点显示，其中，离线地图包包括但不仅限于百度地图。
[0068] 进一步的，在实际应用中，远程监测管理服务器还能够模拟或移植对接现实生活中的公安交通网络，当发现驾驶员违规操作后，发送报警信息至公安交通网络端，交通警察通过调用地图
锁定行驶车辆位置，就近出警进行拦截。
[0069] 云平台：用于接收车辆当前位置和报警信息、并在云端将车辆当前位置和报警信息存入云存储空间。具体的，远程监测管理服务器通过因特网(Internet)向云平台发送车辆当前位置和报警信息。
[0070] 云平台包括用因特网访问的云服务器、云服务器功能网页和云存储空间。云服务器功能网页用于显示车辆当前位置和报警信息。进一步的，云服务器功能网页上还能够调用在线地图显示行驶车辆在地图中的具体位置。云存储空间用于实时存储行驶车辆的位置信息和报警信息。其中，所述的云服务器包括但不仅限于华为OceanConnect平台。实际应用时云平台保留数据API接口，可用于后续服务开发，其中，后续服务开发包括但不限于接入代驾服务平台。
[0071] 移动终端：用于接收车辆当前位置和报警信息，还用于调用地图、根据车辆当前位置在地图上显示车辆的位置、并规划车辆当前位置与移动终端之间的路径。
[0072] 具体的，移动终端为Android移动终端，其依附于能够连接因特网、且操作系统为Android的PC手机，PC手机在其操作系统下可运行的APP，APP获取相关权限。实际应用中，报警信息采用运营商短信提醒的方式，所述调用地图为公开的供开发者调用的离线地图包。移动终端的使用者可以为驾驶员的监护人或家人，当移动终端接收到报警短信时，能够让移动终端使用者第一时间获知异常，并通过各种方式与驾驶员取得联系，甚至在必要时根据位置信息规划出车辆当前位置与移动终端之间的路径。
[0073] 具体实施方式二：本实施方式所述的一种基于物联网技术的驾驶员行车安全监测方法，包括以下步骤：
[0074] 车载端监测步骤：
[0075] 采集所在车辆的行驶信息，所述行驶信息包括：驾驶员入座信息、车内气压、轮胎气压、车内烟雾浓度、车内空气质量、驾驶室酒精浓度、车辆当前位置和驾驶时长，[0076] 根据行驶信息判断所在车辆是否存在异常，并在存在异常时发出报警信息，[0077] 显示行驶信息并将车辆当前位置和报警信息发送至远程监测管理服务器和移动终端；
[0078] 远程监测管理服务步骤：
[0079] 接收并向云平台发送车辆当前位置和报警信息，
[0080] 调用地图、并根据车辆当前位置在地图上显示车辆的位置与行车路径，[0081] 云端存储步骤：
[0082] 接收车辆当前位置和报警信息、并在云端将车辆当前位置和报警信息存入云存储空间；
[0083] 移动终端报警步骤：
[0084] 接收车辆当前位置和报警信息，
[0085] 调用地图、根据车辆当前位置在地图上显示车辆的位置、并规划车辆当前位置与移动终端之间的路径。
[0086] 本实施方式中，首先采集行驶车辆的各类参数信息，并根据驾驶员的相关行车操作判断是否进行报警语音提示及发送报警信息，还能够调用地图显示行车车辆的定位信息与行车路径，并在云端通过云存储空间批量存储行驶车辆的位置信息及报警信息，同时主动规划移动终端所在位置与行驶车辆所在位置间的行车路径。本实施方式利用物联网技术，实现对驾驶员行车过程进行安全提示和远程报警，系统可移植性和拓展性强。
