[发明专利]智能头部安全防护与预警控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能头部安全防护与预警控制装置，属于交通安全技术领域。 

背景技术

意外车祸是影响驾驶员生命安全的主要影响因素，因此开发一个精度高，反应快的智能头部安全防护与预警控制装置是一个很有意义的创新性课题。传统的汽车安全装置主要由座椅安全带和安全气囊组成，仅能够起到一定的被动保护作用。一般汽车座椅安全带是三点式，用来将驾驶员的身体定位在座椅上。但当车祸发生时，驾驶员头部在惯性力作用下，还是会受到重创，为此部分汽车同时配置了安全气囊。但是安全气囊仍然存在如下问题：1.安全气囊由于某些产品质量不过关，精度低，反应慢，在车祸发生时，无法及时有效地打开；2.高速撞车时，安全气囊即使打开，驾驶员的头部仍然会重重的撞击到安全气囊上，然后弹回。在这一过程会造成颈椎受损，医学上称之为颈椎挥鞭性损伤，严重的造成高位截瘫。 

如何解决传统汽车安全装置存在的缺陷，不仅能够在车祸发生时，能够迅速响应，提高驾驶员头部保护效果，起到被动保护作用；而且，能够在驾驶时，主动实时监测驾驶员的驾驶行为和状态，提供主动保护作用。智能头部安全防护与预警控制装置应具有以下特点：1.能够保护驾驶员头部安全，防止驾驶人员颈椎受到挥鞭性损伤，起到被动保护作用；2.能够实时主动监测驾驶员的异常驾驶行为，并及时进行预警，起到主动保护作用；3.成本低，精度高，反应快，可靠性好。 

发明内容

本发明提供一种智能头部安全防护与预警控制装置，可以配合传统汽车安全装置，能够迅速，高效的保护驾驶员头部安全，防止车祸时驾驶员颈椎受到挥鞭性损伤；能够实时监测驾驶员行为，一旦出现异常，及时进行预警；成本低，精度高，反应快，可靠性好。 

本发明的智能头部安全防护与预警控制装置结构为：包括安全帽1、安全带回位装置6、位置检测装置和声光预警装置11，安全帽1通过安全带回位装置6控制安全帽1的位置，位置检测装置包括座椅位置检测装置9和安装在安全帽1上的头部位置检测装置13；安全帽1上还安装有温度检测装置2和酒精检测装置10；安全带回位装置6包括光电编码盘19和安全带锁死装置7；酒精检测装置10和位置检测装置通过AD模数转换模块与微控制器22连接，温度检测装置2通过IO输入输出模块与微控制器22连接，安全带回位装置6的光电编码盘通过ECT计数器模块与微处理器22连接，微控制器22的PWM脉冲宽度调制模块和IO输入输出模块分别控制安全带回位装置6和安全带锁死装置7。 

所述安全带4上有可拆卸的锁口3。 

所述安全带回位装置6包括直流电机18，光电编码盘19，安全带卷轴23和安全带卷轴套25，安全带卷轴23通过直流电机18带动转动，光电编码盘19与安全带卷轴23同轴连接，将脉冲信号输入到微控制器22的ECT计数器模块。通过分析位置检测装置的位置信号和安全带回位装置的脉冲信号，微控制器22的PWM脉冲宽度调制模块改变直流电机的转向和转速，使安全带4可以自由回位。直流电机18带动齿轮传动箱26中的齿轮转动，齿轮再带动安全带卷轴23转动。 

所述安全带回位装置6还包括安全带锁死装置7，由电磁铁21和锁死齿轮24组成，微控制器22的PWM脉冲宽度调制模块和IO输入输出模块分别控制安全带回位装置6的直流电机18和安全带锁死装置7的电磁铁21，安全带回位装置6通过固定板16安装在座椅头枕8内部，座椅头枕8通过螺栓15安装在座椅上，直流电机18通过直流电机支撑17固定；安全带回位装置6还包括用于检测直流电机转速的测速箱20。 

所述位置检测装置包括座椅位置检测装置9和安装在安全帽1上的头部位置检测装置13，均由加速度计和陀螺仪组成，加速度计的量程是1.5g，灵敏度为800mv/g，工作电压是3.3V。陀螺仪的量程是±300°/s,工作电压是5V。将加速度计信号和陀螺仪信号接入微控制器22的AD模数转换模块，对信号进行采样，经过算法的滤波和积分融合处理，得到角度和角速度信号，计算出驾驶员头部和座椅相对于地面垂直方向的角度。 

所述温度检测装置2为数字温度计，环形分布在安全帽1的四周。数字温度计上电后，通过微控制器22的IO输入输出模块串行发送数据到微控制器22中,判断是否接受到驾驶员头部传递的热量，实现智能头部安全防护与预警控制装置的待机与启动。