[发明专利]车用模糊控制儿童缺氧保护装置及保护控制方法

摘要

本发明提供了一种车用模糊控制儿童缺氧保护装置及保护控制方法，装置包括汽车状态检测模块、含氧量检测模块、模糊控制模块以及保护控制模块，上述各模块均与汽车ECU相连；方法步骤为：步骤一、通过汽车状态监测模块综合判断汽车是否处于熄火停车状态，并确定车内是否有生命体存在；步骤二、模糊控制模块利用模糊控制法，获得车窗的开闭程度并进行精确控制；步骤三、保护控制模块启动，对被困儿童进行保护并对车内环境进行综合调控；本发明可检测车内含氧量的变化，根据含氧量是否发生变化判断车内是否有生命体存在，有效解决汽车长时间驻车时车内缺氧对车内困锁儿童可能造成的安全隐患，减少此类伤害。

主权项

1.车用模糊控制儿童缺氧保护控制方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、通过汽车状态检测模块综合判断汽车是否处于熄火停车状态，并确定车内是否有生命体存在；步骤二、模糊控制模块利用模糊控制法，获得车窗的开闭程度S₀并进行精确控制；步骤三、保护控制模块启动，对被困儿童进行保护并对车内环境进行综合调控；步骤一的具体过程如下：汽车状态检测模块中的速度传感器实时检测汽车车速，当检测到汽车车速v＞0时，即判断汽车处于行车状态时，含氧量检测模块、模糊控制模块以及保护控制模块均不启动；当速度传感器检测到汽车车速v＝0、发动机传感器检测到汽车发动机已经熄火且车门传感器检测到车门上锁时，即满足条件1时，含氧量检测模块启动，三个含氧量探测器实时检测车内氧气含量，并绘制含氧量‑时间图形，若5～10s内车内氧气含量Δs基本不变，即Δs＜0.5％则视为车内没有消耗氧气的生命体存在，模糊控制模块以及保护控制模块均不启动；若5～10s内车内氧气含量持续降低，即满足条件2：Δs≥0.5％，说明车内有消耗氧气的生命体存在，则触发模糊控制模块进一步判断，同时触发无线通讯单元，发送求救短信至车主手机；步骤二的具体过程如下：模糊控制模块启动，声级计、温度计实时采集车内信息，并将采集到的车内信息传送至控制器进行模糊处理，判断车内以及儿童的综合状态，若满足模糊控制要求即满足条件3时，则启动保护控制模块；模糊控制具体过程为：a、选择输入量和输出量：将温度计采集的车内温度T、含氧量探测器探测的含氧量M_o以及声级计所测得的数值V作为输入量，选取车窗的开闭程度S作为输出量；b、输入量和输出量的模糊化：将各输入量都划分为5个模糊集，即{LO,ML,MD,MH,HI}，分别代表模糊量大小LO为低，ML为略低，MD为中，MH为略高，HI为高，各模糊子集与输入量、输出量的对应关系如下面的表格所示：其中，“+”表示将车窗开度变大；“‑”表示将车窗开度变小；将输入量车内温度T、声级计数值V、氧浓度M_o和输出量车窗开启大小S的量化论域分为9级，即{‑4,‑3,‑2,‑1,0,1,2,3,4}，相应的量化因子k分别为k_T＝1.25,k_V＝5,k_MO＝0.675,k_S＝3.75；通过量化因子转变为论域的各模糊子集均符合三角形隶属函数对应原则，隶属函数的横坐标为论域的级数：LO对应区间[‑4，‑2]；ML对应区间[‑4，0]；MD对应区间[‑2，+2]；MH对应区间[0，+4]；HI对应区间[+2，+4]；纵坐标为隶属度μ，隶属度μ的取值范围为[0,1]；论域为LO时函数解析式为：论域为ML时函数解析式为：当论域级数处于[‑4,‑2]区间时,当论域级数处于[‑2，0]区间时,论域为MD时函数解析式为：当论域级数处于[‑2,0]区间时,当论域级数处于[0，+2]区间时,论域为MH时函数解析式为：当论域级数处于[0，+2]区间时,当论域级数处于[+2，+4]区间时,论域为HI时函数解析式为：由此，可得到隶属度函数的图像；c、制定模糊规则：根据经验以及数据归纳制定模糊规则，规则采用IF‑THEN的结构，共有2+3*(4+1*5)＝29种，具体规则如下：(1)IF M_o＝ML THEN S＝MH(2)IF M_o＝LO THEN S＝HI(3)IF M_o＝MD AND T＝LO THEN S＝HI(4)IF M_o＝MD AND T＝ML THEN S＝MH(5)IF M_o＝MD AND T＝LO THEN S＝HI(6)IF M_o＝MD AND T＝LO THEN S＝HI(7)IF M_o＝MD AND T＝MD AND V＝LO THEN HI(8)IF M_o＝MD AND T＝MD AND V＝ML THEN S＝MH(9)IF M_o＝MD AND T＝MD AND V＝MD THEN S＝MD(10)IF M_o＝MD AND T＝MD AND V＝MH THEN S＝ML(11)IF M_o＝MD AND T＝MD AND V＝LO THEN S＝LO(12)IF M_o＝MH AND T＝LO THEN S＝HI(13)IF M_o＝MH AND T＝ML THEN S＝MH(14)IF M_o＝MH AND T＝LO THEN S＝HI(15)IF M_o＝MH AND T＝LO THEN S＝HI(16)IF M_o＝MH AND T＝MD AND V＝LO THEN HI(17)IF M_o＝MH AND T＝MD AND V＝ML THEN S＝MH(18)IF M_o＝MH AND T＝MD AND V＝MD THEN S＝MD(19)IF M_o＝MH AND T＝MD AND V＝MH THEN S＝ML(20)IF M_o＝MH AND T＝MD AND V＝LO THEN S＝LO(21)IF M_o＝HI AND T＝LO THEN S＝HI(22)IF M_o＝HI AND T＝ML THEN S＝MH(23)IF M_o＝HI AND T＝LO THEN S＝HI(24)IF M_o＝HI AND T＝LO THEN S＝HI(25)IF M_o＝HI AND T＝MD AND V＝LO THEN HI(26)IF M_o＝HI AND T＝MD AND V＝ML THEN S＝MH(27)IF M_o＝HI AND T＝MD AND V＝MD THEN S＝MD(28)IF M_o＝HI AND T＝MD AND V＝MH THEN S＝ML(29)IF M_o＝HI AND T＝MD AND V＝LO THEN S＝LOd、求解反模糊化：采用模糊控制中的加权平均法对模糊解进行反模糊化，得到相应的数值解S₀，这里取模糊子集的隶属度作为权系数，其计算公式为式中，S_i为模糊推理得到的车窗开启量，数值上等于车窗开启大小S，即S_i＝S；为权系数，S_i通过量化因子，将其转化为论域后，由隶属度函数的函数关系得到的隶属度的值，即为权函数；k为S的量化因子，k＝k_s＝3.75；S₀为反模糊化的实际车窗调整量，S₀为正则表示将车窗开度变大，S₀为负则表示将车窗开度变小；步骤三具体过程如下：保护控制模块启动，无线通讯单元发送求救短信至车主手机，车内发出警报；此外，根据模糊控制得到的结果，单片机控制车载车窗自动升降机构调整车窗开度，调整值为S₀，同时若判断车内温度T≥26℃时单片机控制车载空调控制机构开启车载空调，降低车内温度；调整完成后，模糊控制模块继续检测车内温度T、声级计数值V、氧浓度M_o，模糊控制求取下一阶段的车窗开度值，如此循环直至车内温度以及含氧量达到正常范围。