針對老年人的新型公交車到站提醒裝置設(shè)計

徐如亭　左嘉威　崔翔　孫甜甜

摘 要：現(xiàn)階段公交車上雖已具有到站提醒的功能，但現(xiàn)有的提醒功能不能滿足老年群體的乘車需求。公交車上雖已有供老年人查看路線的電子線路圖，但顯示屏中的顯示路線不具備供乘客隨意選擇下車地點的功能。由于老年人的年齡等原因，乘坐公交車時容易瞌睡，導(dǎo)致錯過下車時間，需要一種裝置將其喚醒。對相關(guān)提醒裝置進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，震動喚醒技術(shù)并沒有應(yīng)用到公交車到站提醒系統(tǒng)，現(xiàn)有的公交車到站提醒系統(tǒng)還不能滿足上述老年人乘車的需求。

文章準(zhǔn)備利用國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)，將不同領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)行整合應(yīng)用，針對公交車上的老年人專座開展創(chuàng)新性研究及研發(fā)，設(shè)計一種新型到站提醒裝置，有效地解決老年人到站下車問題。

關(guān)鍵詞：老年人；喚醒技術(shù)；人性化設(shè)計

1概述

老年人作為社會上的弱勢群體，聽力不靈敏，捕捉信息能力較弱，加之在公交車上容易瞌睡，老年人乘坐公交車時下錯站的現(xiàn)象時常發(fā)生，易引發(fā)老年人迷路、丟失等問題。目前現(xiàn)有公交車系統(tǒng)所設(shè)有的到站提醒裝置還不足為老年人所用，因此，老年人乘坐公交車安全下車，已經(jīng)成為了當(dāng)代公交系統(tǒng)共同面臨的重要問題。為解決這些存在的問題，特分析國內(nèi)外公交車系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)外公交車均設(shè)有到站提醒功能，但該功能面向大眾，沒有針對老年群體，不能滿足老年人需求，具體體現(xiàn)在：（1）語音播報提示功能對老年人沒有針對性，公交車上有語音播報提醒乘客到站，預(yù)先錄入的一段人工語音，到站時進(jìn)行本站和下一站的播報，由于有時車上人多，聲音嘈雜，乘客往往因聽不到而忽略了經(jīng)過的站點，最終導(dǎo)致下錯站，發(fā)生不必要的麻煩，所以該人工自動播報并不能起到很好的提示作用。（2）顯示屏顯示路線不具備供乘客隨意選擇下車地點的功能，目前公交車上配備有電子線路圖，LED或液晶顯示屏上的接收器識別車上發(fā)射器發(fā)射出的信號，然后顯示出公交車所處的位置，能夠有效地使乘客辨別公交車行走的路線和到達(dá)的站點。但是該電子路線圖只能顯示位置，不具有供乘客隨意選擇下車地點的功能，且一輛公交車?yán)飪H在車身處設(shè)有一臺電子顯示屏，老年人下車需要擠過人群到下車口處按鈴，而老年人行動不靈敏，容易因此受到傷害，存在著不便。（3）未有公交車系統(tǒng)配備有喚醒裝置，老年人乘車瞌睡的問題未能解決。通過本文的研究，能夠有效地解決老年人到站下車問題，為老年人提供一個安全、安心的乘車環(huán)境，給老年人帶來人性化的關(guān)懷。

2設(shè)計分析

2.1研究背景

目前我國已經(jīng)進(jìn)入了人口老齡化階段，城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)中老年人口數(shù)量越來越多，老年人作為城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)中的主要出行者，公交車因其相對安全、價格便宜的特點，成為了老年人出行的主要工具。對國內(nèi)外現(xiàn)有的公交車到站提醒裝置綜合研究，目前公交車到站提醒裝置的原理基本是GPS定位，定位精準(zhǔn)度高，配備語音提示功能，不用人工干預(yù)，系統(tǒng)自動報站。目前國內(nèi)外配備有電子線路圖的公交車所占數(shù)量極少，大多數(shù)公交車內(nèi)僅有紙質(zhì)版的線路圖，不配備有智能化性、互動性的設(shè)施。

2.2存在問題分析

在國家的大力扶持下，老年人乘坐公交車優(yōu)惠政策已經(jīng)趨于完善，但老年人乘坐公交車的安全系數(shù)卻持續(xù)仍舊很低。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，老年人乘坐公交車的危險主要來自于兩方面，即自身方面，擔(dān)心乘不上公交車、擔(dān)心沒有座位、擔(dān)心下錯車；以及外部方面，人群擁擠、搶坐老年人專座等。

目前公交車到站提醒裝置存在的問題也十分顯著，拋開到站提醒精準(zhǔn)性的問題，目前的到站提醒功能大多數(shù)是語音播報，而單純的語音播報提醒并不能適用于聽力不靈敏的老人，主要原因有二：其一，在公交車嘈雜的環(huán)境中，老年人經(jīng)常聽不到站點的播報聲音，往往仍需問一下司機到哪一個站點，聽到司機的回答后才能確認(rèn)下車；其二，老人身體狀況較差，在公交車上容易瞌睡，易導(dǎo)致延誤下車，而目前的公交車到站提醒系統(tǒng)并不能解決這些現(xiàn)有的問題。

目前國內(nèi)外公交車系統(tǒng)中缺少和老年人互動性強的一類設(shè)施，以有效解決老年人乘車下錯站的問題。

2.3設(shè)計定位

在原有的老年人專座上安裝該裝置，專為老年人設(shè)計，滿足老年人特定的乘車需求。解決因瞌睡、車廂內(nèi)嘈雜聽不清報站而導(dǎo)致下錯站的問題，同時避免下車時因人群擁擠對老年人造成傷害，幫助老年人安全及時下車。本文章利用國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)，將不同領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)行整合應(yīng)用，針對公交車上老年人專座開展創(chuàng)新性研究及研發(fā)，以達(dá)到到站提醒的目的。

3設(shè)計實施

3.1技術(shù)原理

本設(shè)計的技術(shù)是在能夠解決問題的基礎(chǔ)之上，從經(jīng)濟(jì)節(jié)約的角度出發(fā)考慮，選用最為成本低廉和基礎(chǔ)的51單片機作為核心處理器，利用以NRF模塊來實現(xiàn)的單片機之間的無線通信來實現(xiàn)站點的辨別。在公交車站牌的每一個站點安裝單片機來驅(qū)使NRF模塊不斷發(fā)送覆蓋面積為二十平方米左右的站點判別信號，在公交車?yán)夏耆藢Ｗ习惭b51 單片機不斷接受外來的NRF信號以判斷公交車到達(dá)的不同的站點。顯示方面選用SPI通信方式的1.8寸TFT液晶屏幕。震動方面用振動馬達(dá)實現(xiàn)，通過單片機io口提供的電信號來控制其是否工作。語音模塊選用世面上常見的YX5100模塊。

本設(shè)計主要面向?qū)ο笫抢夏耆巳后w，因此特將使用操作設(shè)置的盡可能簡單易懂。裝置上總共有上、下、確定、退出四個按鍵，如圖5所示按鍵部分。其中退出鍵的功能是回到選擇界面，上下鍵的功能是選擇要目的站點，確定鍵的功能是確定所選站點。老人上車后，通過上下和確定按鍵來選擇自己想去的車站，之后會進(jìn)入等待界面，單片機在接收到相符合的車站信號之后會發(fā)出相應(yīng)的語音提示并驅(qū)動座位震動來防止老人睡著而坐過站等事故的發(fā)生。

3.2外觀設(shè)計

下圖1、圖2、圖3為本設(shè)計產(chǎn)品建模圖片，圖4、圖5、圖6為產(chǎn)品實驗室模型。將所有所需元器件集成在一張電路板上，并將電路板嵌入公交車座椅的椅背部位（如圖2、4、5），露出液晶顯示屏以及按鍵（如圖2、4、5、6）。從外觀上來看，在日常公交車座椅基礎(chǔ)之上，該新型公交車到站提醒裝置在普通的座椅背部增加了一塊液晶顯示屏，在顯示屏的旁側(cè)有供以老年人選擇的按鍵，裝置的震動馬達(dá)安裝在座椅的腰靠部位（如圖3），到站時會進(jìn)行震動。

3.3具體功能

無線通信：每個裝置都有單獨的無線通信功能，可以感應(yīng)到公交車到達(dá)的站點，并進(jìn)行站點反饋。

語音播報：該裝置具有站點語音提示功能，公交車達(dá)到提前設(shè)定的站點時，該裝置會進(jìn)行語音播報，提醒老年人下車。

液晶顯示：每一個座椅的背部均有一個液晶顯示屏，其上具有電子線路圖，可以顯示公交車行駛經(jīng)過的各個站點。

按鍵操作：老年人上車后自行通過按鍵進(jìn)行目的站點的選擇，按鍵與老年人具有很強的交互性。

振動提示：裝置內(nèi)部配備有震動器，到達(dá)站點后該裝置會在腰靠的位置產(chǎn)生振動感，可以解決老年人在公交車上瞌睡的問題。

3.4實際改良效果

經(jīng)過草圖設(shè)計、數(shù)字建模等程序，制作出可實際操作的產(chǎn)品模型，（效果如圖4、5、6）。

4總結(jié)

于弱勢群體的關(guān)照目前正越來越被公眾所注意。與此同時，智能公交系統(tǒng)也正處于迅猛發(fā)展期，前景十分廣闊。智能公交系統(tǒng)包含眾多子系統(tǒng)，涉及到很多交叉技術(shù)，是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，而公交報站系統(tǒng)又是整個公交系統(tǒng)中的基礎(chǔ)。因此，本文從基礎(chǔ)著手為老年人提供改進(jìn)，也體現(xiàn)著人文關(guān)懷。

本設(shè)計針對公交運營的自身特點，結(jié)合無線通信技術(shù)，在現(xiàn)有公交車報站設(shè)備的基礎(chǔ)上，針對老年人增設(shè)了語音、振動提醒模塊。本文從方案設(shè)計、目的意義、國內(nèi)外現(xiàn)狀技術(shù)分析、關(guān)鍵技術(shù)研究一直到最后實驗調(diào)試分析都做了較為系統(tǒng)全面的分析。課題采用的核心技術(shù)是51單片機，使用NRF24l01實現(xiàn)無線通信、語音播報、液晶顯示、按鍵操作以及振動提示實現(xiàn)公交車報站提示，還可以根據(jù)要求改變軟件程序來實現(xiàn)功能的更新和擴展。

由于智能公交系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時涉及到多種技術(shù)，本設(shè)計目前完成的研究成果和成果實際運用還存在一些差距，還有以下問題需要進(jìn)一步研究，如在實現(xiàn)語音報站、顯示屏顯示的同時，控制座椅振動裝置工作，這部分目前還存在比如信號干擾，設(shè)備安裝等問題需要進(jìn)一步研究；考慮到人機工程學(xué)，觸摸屏更容易為老年人學(xué)習(xí)，按鍵操作可以優(yōu)化為觸摸操作；以及信標(biāo)節(jié)點電源問題研究電子站臺不存在節(jié)點供電問題，但普通站牌不提供電源，如何為節(jié)點供給工作電源又不帶來較大的維護(hù)成本，這也需要進(jìn)行深一步研究。

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