陳立旦+邵光儉+李思源

摘 要：目前幼兒車(chē)內(nèi)被困、受害事件多發(fā)。筆者設(shè)計(jì)一種包括傳感器、控制器、執(zhí)行器，幫助幼兒車(chē)內(nèi)脫險(xiǎn)的應(yīng)急裝置。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)建模以及采用MATLAB仿真生成車(chē)內(nèi)溫度與裝置執(zhí)行器工作時(shí)間的關(guān)系圖像。結(jié)果表明，該裝置能取得預(yù)期的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：幼兒 車(chē)內(nèi)脫險(xiǎn) 應(yīng)急裝置 仿真 分析

中圖分類號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）06（c）-0062-02

1 背景

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外已發(fā)生幾百起幼兒?jiǎn)为?dú)留置車(chē)內(nèi)被困，甚至有幾十起死亡事件。根據(jù)醫(yī)院門(mén)診分析，封閉的車(chē)內(nèi)不透風(fēng)、高溫很快會(huì)導(dǎo)致孩子口渴，逐漸出現(xiàn)脫水，加上無(wú)法施救，最終導(dǎo)致多器官衰竭身亡。

一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣溫達(dá)到35 ℃時(shí)，陽(yáng)光照射15 min，封閉車(chē)廂里溫度就能升至65 ℃，在這樣的環(huán)境里呆上半小時(shí)就能致命。

2 裝置結(jié)構(gòu)組成

應(yīng)急裝置由應(yīng)急控制器、汽車(chē)天窗電機(jī)、空氣溫度傳感器、6個(gè)力敏傳感器、語(yǔ)音喇叭、汽車(chē)空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)等組成。（見(jiàn)圖1）

空氣溫度傳感器和6個(gè)力敏傳感器的一端均接地，另一端均與應(yīng)急控制器相連，所述汽車(chē)天窗電機(jī)、語(yǔ)音喇叭和汽車(chē)空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)均與應(yīng)急控制器相連；所述空氣溫度傳感器布置在兒童安全座椅旁，所述6個(gè)力敏傳感器均布置在幼兒常坐的兒童安全座椅上。汽車(chē)天窗電機(jī)、汽車(chē)?yán)群推?chē)空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)既均與應(yīng)急控制器相連，也均與轎車(chē)常規(guī)控制電路相連。

3 裝置工作原理

由于封閉且有限的轎車(chē)車(chē)內(nèi)空間在陽(yáng)光照射下，溫度迅速上升。留置在車(chē)內(nèi)的幼兒由于高溫出現(xiàn)不適而躁動(dòng)，此時(shí)幼兒身旁座椅上的6個(gè)力敏傳感器感知人體活動(dòng)，將此信號(hào)傳至應(yīng)急控制器，同時(shí)設(shè)置在車(chē)頂?shù)目諝鉁囟葌鞲衅鲗囟刃盘?hào)也傳至應(yīng)急控制器，當(dāng)壓力信號(hào)和溫度信號(hào)超過(guò)設(shè)定的閾值，應(yīng)急控制器控制汽車(chē)天窗電機(jī)工作，打開(kāi)轎車(chē)天窗和汽車(chē)空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)并使汽車(chē)?yán)裙ぷ鳎档蛙?chē)內(nèi)溫度，補(bǔ)充必需的氧氣，并為必要的救助創(chuàng)造條件，從而有效防止幼兒車(chē)內(nèi)悶死的事件發(fā)生。

4 實(shí)驗(yàn)與建模

4.1 實(shí)驗(yàn)

在不同環(huán)境溫度下，研究者用紅外測(cè)溫儀記錄在車(chē)輛鼓風(fēng)機(jī)、天窗開(kāi)啟條件下暴曬后的車(chē)輛內(nèi)溫度隨時(shí)間下降的過(guò)程。（見(jiàn)表1）

4.2 建模

研究者建立以下模型：

其中Ta：環(huán)境溫度；T：車(chē)內(nèi)溫度；Pa：壓強(qiáng)；V：車(chē)廂體積；Qin 進(jìn)入車(chē)內(nèi)能量；Qout流出車(chē)內(nèi)能量；Qs短時(shí)間內(nèi)太陽(yáng)輻射（忽略）。

利用雙開(kāi)口模型列出關(guān)系式以及微分方程

5 仿真分析

研究者分別取每個(gè)溫度下的一組數(shù)據(jù)T-t的關(guān)系圖線進(jìn)行分析。（見(jiàn)圖3、圖4）

將兩個(gè)圖線放在一張圖中來(lái)觀察效果，可以看到結(jié)果幾乎一致。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）實(shí)驗(yàn)與模型相符；（2）說(shuō)明系統(tǒng)可以在控制器作用下，通過(guò)開(kāi)啟天窗并調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)檔位可使車(chē)內(nèi)溫度逐漸下降。

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