大巴車安全帶實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

韓楚鵬 王艇 劉明皓 宋志康 姜云宇

摘 要：針對(duì)時(shí)有發(fā)生重大傷亡事故的大巴車，綜合運(yùn)用多種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大巴車安全帶實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。該設(shè)計(jì)結(jié)合傳感器、無線通信、單片機(jī)以及Android等的綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了安全帶佩戴自動(dòng)檢測(cè)與未佩戴報(bào)警，以及乘客上下車人數(shù)核查功能。同時(shí)，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到客運(yùn)監(jiān)管中心，有效警示乘客按照規(guī)范乘車。本文有效解決了安全帶佩戴核查、人數(shù)核查等煩瑣且不易有效落實(shí)到位的難點(diǎn)和痛點(diǎn)問題，有效簡(jiǎn)化了司機(jī)的工作，提高了工作效率。客運(yùn)公司對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析、總結(jié)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題，加強(qiáng)對(duì)客運(yùn)過程的監(jiān)督和管理，盡可能減少重大事故發(fā)生。該系統(tǒng)為大巴車實(shí)現(xiàn)客運(yùn)安全系數(shù)最大化提供了安全保障。

關(guān)鍵詞：安全帶;遠(yuǎn)程監(jiān)控;自動(dòng)檢測(cè)

中圖分類號(hào)：U491.61 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2021）36-0025-03

Design and Research of Real-time Remote Monitoring System for Bus Safety Belt

HAN Chupeng ? ?WANG Ting ? ?LIU Minghao ? ?SONG Zhikang ? ?JIANG Yunyu

（Jiangsu Vocational College of Electronics and Information，School of Electronic Networks，Huai'an Jiangsu 223003）

Abstract：Aiming at the problem of bus safety with frequent major casualty accidents，this paper comprehensively uses a variety of technologies to realize the design and simulation of bus safety belt real-time remote monitoring system.Combined with the comprehensive application of sensor，wireless communication，single chip microcomputer and Android，the design realizes the functions of automatic detection and alarm of safety belt wearing and not wearing，as well as the verification of the number of passengers getting on and off.At the same time，the data will be uploaded to the passenger transport supervision center in real time to effectively warn passengers to ride according to the specifications.This paper effectively solves the difficulties and pain points that are cumbersome and difficult to implement effectively，such as safety belt wearing verification and number verification，effectively simplifies the work of drivers and improves work efficiency.The passenger transport company collates，analyzes and summarizes the collected data，finds potential problems in time，strengthens the supervision and management of the passenger transport process，and reduces the occurrence of major accidents as much as possible.The system provides a safety guarantee for the bus to maximize the passenger safety factor.

Keywords：seat belt; remote monitoring; automatic detection

2021年3月24日，江蘇省無錫市的一輛大巴車駛出200 km后，客車司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)少了一名乘客，在這種情況下，無疑給乘客和司機(jī)都帶來了負(fù)面影響，至于這起事件責(zé)任在誰(shuí)，誰(shuí)是誰(shuí)非？也很難說得清。而再往前看，幾乎年年都有乘客被大巴車司機(jī)遺留的事件，這說明了大巴車司機(jī)在核查乘客人數(shù)時(shí)，免不了會(huì)出現(xiàn)誤點(diǎn)或遺漏的情況。

除此之外，在車禍?zhǔn)鹿拾l(fā)生時(shí)，因沒有正確佩戴安全帶而導(dǎo)致人員傷亡的事件也時(shí)常發(fā)生。2018年4月12日下午，江蘇省連云港市連霍高速61 km處發(fā)生一起重大交通事故，共造成8人傷亡。公安部交管局通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布消息稱，未佩戴安全帶是此次事故中致人死傷的重要因素。

從新聞報(bào)道中，經(jīng)常能看到各種令人觸目驚心的交通事故的報(bào)道，特別是大型客車，一旦發(fā)生重大事故，往往造成車毀人亡的悲劇發(fā)生。究其原因，其中一個(gè)重要因素就是沒有系安全帶。有人會(huì)認(rèn)為大巴車發(fā)生事故，車頭部分最容易受傷，但在以往發(fā)生的交通事故中，后排乘客受傷率和死亡率并不比前排乘客低，作為乘客也不要心存僥幸，只要在車輛行駛過程中都應(yīng)系好安全帶[1]。提高安全帶佩戴率是一項(xiàng)能夠有效減少交通事故中傷亡人數(shù)的措施[2]。事故調(diào)查表明，當(dāng)汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)，如果正確佩戴了安全帶，可使死亡率減少57%，側(cè)面發(fā)生碰撞時(shí)，正確佩戴安全帶可使死亡率減少44%，發(fā)生翻車事故時(shí)，正確佩戴安全帶可使死亡率減少80%[3]。為此公安部提示：為了出行安全，駕乘車輛出行，請(qǐng)全程系好安全帶。客運(yùn)車輛管理人員在發(fā)車前和行車途中應(yīng)提示乘客全程佩戴好安全帶。

很多乘客往往缺乏安全意識(shí)或安全意識(shí)薄弱，不愿意系安全帶，認(rèn)為系安全帶不僅麻煩，還使得自己沒有乘車舒適感，即使司機(jī)多次提醒，乘客也往往無動(dòng)于衷，僅僅止于應(yīng)付。傳統(tǒng)的檢查方式，也僅僅是通過司機(jī)提醒，費(fèi)時(shí)費(fèi)力不說，而且還不能保證人人佩戴到位，更無法判斷乘客在行車途中是否有解開安全帶的不當(dāng)行為。

而本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，就是針對(duì)大巴司機(jī)對(duì)乘客安全帶是否系好的監(jiān)督、檢查和提醒以及對(duì)乘客人數(shù)的清點(diǎn)，解決乘客對(duì)安全帶佩戴的提醒和監(jiān)督，解決客運(yùn)公司對(duì)司機(jī)工作過程的監(jiān)督，提高客運(yùn)安全性和司機(jī)的工作效率。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)到客運(yùn)公司，并提供了對(duì)收集數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，有利于客運(yùn)公司及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題，加強(qiáng)對(duì)客運(yùn)過程的管理，以達(dá)到減少重大事故發(fā)生的目的。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目采用單片機(jī)、傳感器、語(yǔ)音模塊、無線通信等核心模塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)安全帶佩戴的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

柔性薄膜壓力傳感器安裝在乘客座椅上。當(dāng)乘客坐在座椅上時(shí)，座椅上乘客的信息會(huì)被發(fā)送到Android終端的中控大屏，但不會(huì)顯示安全帶已經(jīng)系好。當(dāng)安全帶正確佩戴后，安全帶佩戴信息將會(huì)變化為乘客已入座，且已正確佩戴安全帶，并上傳到Android終端。通過GPRS無線通信模塊將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。若發(fā)現(xiàn)有乘客沒有系好安全帶，語(yǔ)音模塊將會(huì)自動(dòng)提醒乘客正確佩戴安全帶，同時(shí)，此系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)安全帶佩戴情況，若行車過程中，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到乘客解開安全帶，語(yǔ)音模塊也會(huì)自動(dòng)語(yǔ)音示警提醒。

Android端會(huì)根據(jù)底層采集的數(shù)據(jù)在APP中正確顯示數(shù)據(jù)，且將有效數(shù)據(jù)上傳到電腦上顯示，方便交管部門和客運(yùn)公司對(duì)客運(yùn)的實(shí)時(shí)出行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)大巴車在汽車出站口接受檢查時(shí)，工作人員可直接查看電腦上當(dāng)前車輛上乘客的安全帶佩戴情況，免去了上車檢查的煩瑣，提高工作了效率。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文采用單片機(jī)為處理模塊[4]。通過大量的調(diào)查與研究發(fā)現(xiàn)，在電子技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)過程中引入單片機(jī)，可以使電子技術(shù)的使用壽命得到有效延長(zhǎng)[5]。單片機(jī)型號(hào)選用STM32，產(chǎn)品特點(diǎn)為高性能、低成本、低功耗[6]。柔性薄膜壓力傳感器和簧片式安全帶扣傳感器作為檢測(cè)設(shè)備，通過無線串口和GPRS無線通信模塊分別實(shí)現(xiàn)不同階段的數(shù)據(jù)傳輸，供司機(jī)、客運(yùn)公司和監(jiān)管部門實(shí)時(shí)查看，通過語(yǔ)音模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)司機(jī)和乘客的提醒。

3.1 壓力和安全帶佩戴檢測(cè)模塊

乘客座椅壓力傳感器是基于柔性薄膜壓力傳感器設(shè)計(jì)的。傳感器擁有較多的觸點(diǎn)，均勻地分布在汽車座椅的表層。當(dāng)有壓力產(chǎn)生時(shí)，將會(huì)發(fā)出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)。柔性薄膜壓力傳感器具有可彎曲、可變形、效果好、傳感靈敏、工作可靠、能及時(shí)感知乘客是否坐下等優(yōu)點(diǎn)。在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的同時(shí)，柔性的材質(zhì)也不會(huì)影響乘客乘坐時(shí)的舒適體驗(yàn)。

安全帶簧片式安全帶卡扣傳感器，具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、適合惡劣環(huán)境、無需備用電源、可以直接連接到發(fā)聲器或LED指示燈的優(yōu)點(diǎn)。還增加了語(yǔ)音監(jiān)控提醒功能，如果沒有正確佩戴安全帶，語(yǔ)音模塊將進(jìn)行語(yǔ)音提醒。

3.2 無線通信模塊

GPRS模塊特點(diǎn)明顯?；贕PRS的無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用，可以使信息之間的傳遞更加高速化、便捷化，且成本較低，可靠性強(qiáng)，可大大提高行業(yè)的辦公效率[7]。當(dāng)面對(duì)大量的數(shù)據(jù)時(shí)，提高傳輸效率可以使工作更快、更方便地完成。

為了降低施工難度和施工時(shí)間，減少布線，盡可能減少對(duì)大巴車的拆卸，增加布局可能性和方案可行性，采用無線串口來實(shí)現(xiàn)壓力傳感器和簧片式安全帶卡扣傳感器到單片機(jī)之間的通信。無線串口具有硬件電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件效率高，總體可靠性高等特點(diǎn)，符合項(xiàng)目需求[8]。在減少布線的同時(shí)也降低了安全隱患，避免了線材脫落、磨損等問題，延長(zhǎng)了系統(tǒng)的使用壽命。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在軟件設(shè)計(jì)中，采用的Android系統(tǒng)，是由谷歌公司開發(fā)的基于Linux平臺(tái)，可開源使用的手機(jī)操作管理系統(tǒng)，底層是Linux系統(tǒng)、中間層有軟件包，上層有Java應(yīng)用程序。因?yàn)樵撓到y(tǒng)用戶量較大，相較于其他系統(tǒng)比較開源，有著便利、開放的優(yōu)點(diǎn)，這使得各類軟件開發(fā)人員和系統(tǒng)架構(gòu)師能夠很好地合作，并相互交流在開發(fā)過程中出現(xiàn)的問題及遇到的難題。

乘客全部上車并正確佩戴安全帶后，當(dāng)司機(jī)發(fā)車時(shí)，車載GPS信號(hào)顯示大巴車離開汽車站，同時(shí)車上的乘客數(shù)量信息在5 min之內(nèi)都沒有發(fā)生變化，此時(shí)將把車輛狀態(tài)變更為行駛，并鎖定應(yīng)有乘客數(shù)量，系統(tǒng)自動(dòng)生成一條包含所有上述信息的發(fā)車數(shù)據(jù)記錄下來。直至大巴車駛?cè)氲秸酒囌?，乘客下完后，系統(tǒng)自動(dòng)生成一條安全到站人員數(shù)量等數(shù)據(jù)記錄上傳后，系統(tǒng)恢復(fù)到站狀態(tài)，為下一次發(fā)車做好準(zhǔn)備。在服務(wù)區(qū)休息后，準(zhǔn)備發(fā)車時(shí)，司機(jī)只需看中控大屏，對(duì)照應(yīng)有乘客數(shù)量、實(shí)時(shí)乘客數(shù)量和安全帶佩戴情況即可。顯示應(yīng)有乘客數(shù)量和實(shí)際入座乘客數(shù)量，避免司機(jī)記錯(cuò)乘客數(shù)量。當(dāng)車輛狀態(tài)為行駛時(shí)，語(yǔ)音提醒功能將自動(dòng)開始工作;車輛狀態(tài)為到站時(shí)，語(yǔ)音提醒功能將自動(dòng)關(guān)閉。語(yǔ)音提醒功能也支持司機(jī)手動(dòng)關(guān)閉，供服務(wù)區(qū)休息和應(yīng)急情況發(fā)生下使用。合理地將語(yǔ)音提醒功能關(guān)閉，可以避免對(duì)乘客造成不必要的打擾，提供人性化的服務(wù)。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)經(jīng)過測(cè)試，可以實(shí)現(xiàn)安全帶佩戴自動(dòng)檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)和提醒，以及乘客上下車數(shù)量和人數(shù)的清點(diǎn)核查功能，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到客運(yùn)公司。司機(jī)端可以顯示安全帶佩戴實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，后臺(tái)軟件可以看到實(shí)時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。解決了駕駛員反復(fù)核對(duì)乘客號(hào)碼，同時(shí)也解決了駕駛員反復(fù)提醒乘客系好安全帶，駕駛員只需在駕駛座上核對(duì)號(hào)碼是否正確，乘客安全帶是否正確佩戴。硬件設(shè)備符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目整體符合研制目標(biāo)，大大提高大巴車安全帶佩戴質(zhì)量和載客安全系數(shù)，且整個(gè)系統(tǒng)成本低，安裝方便，更適合現(xiàn)在所有的大巴車。

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