校車乘客數(shù)量采集系統(tǒng)的設計

陳強　白朋飛　董劉同　葛爽　胡靜文　韓瑞欣

摘 要：隨著高校辦學規(guī)模的不斷擴大，多校區(qū)辦學稱為一種趨勢，校車是來往于各校區(qū)之間的主要通勤交通工具。本設計利用紅外線檢測乘車人數(shù)，統(tǒng)計并通過無線傳輸方式將數(shù)據(jù)上傳至終端，并通過顯示屏實時顯示當前車內剩余座位，可高效地統(tǒng)計乘客數(shù)量，提高校車運行效率。

關鍵詞：紅外計數(shù) GPRS WIFI 液晶顯示屏

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）10-0-01

目前校車存在司機清點乘客人數(shù)不便和車下乘客難以對車內人數(shù)情況知悉等問題，應運而生了多種乘客流量計數(shù)系統(tǒng)，如公交IC卡客流信息提取技術、壓敏踏板式檢測技術、主被動復合式紅外計數(shù)技術等，但都存在實現(xiàn)難度大、計數(shù)誤差大等缺點，本設計提供了一種體積較小，綜合性高，可以與終端進行數(shù)據(jù)交換并將信息實時顯示的乘客數(shù)量采集系統(tǒng)。

整體設計由紅外傳感器、單片機、無線通信模塊和顯示屏等部分構成。開源代碼的硬件項目平臺選用了ArduinoMega中資源比較豐富的ATMega2560作為核心處理器。系統(tǒng)整體分為主機和從機兩部分，主機、從機框圖如圖1、2所示。

主機主要外設有數(shù)據(jù)采集部分和液晶顯示屏，CPU接受來自紅外傳感器的計數(shù)數(shù)據(jù)，通過有線連接方式顯示在安置于司機前右上方的顯示屏上。

數(shù)據(jù)采集部分將一對紅外傳感器安放于車門兩側，當人觸碰到傳感器發(fā)出的紅外線時，紅外線便無法反射回接收管。經(jīng)過比較器電路處理之后，綠色指示燈亮起，同時信號輸出接口輸出數(shù)字信號（一個低電平信號）。當其中一個傳感器觸發(fā)時，內部定時器開始計時，若在規(guī)定時間內另一個傳感器無動作則復位。傳感器可通過電位器旋鈕調節(jié)檢測距離，有效距離范圍2～30cm，工作電壓為3.3V-5V。單片機燒入程序就可以實現(xiàn)人數(shù)監(jiān)控，從而實現(xiàn)對乘客的計數(shù)過程。

主從機之間通過WiFi連接進行數(shù)據(jù)傳輸。同時，主機通過GPRS模塊，使用TCP協(xié)議連接到主機IP映射的公網(wǎng)IP，從而和服務器實現(xiàn)端到端的通信。中間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)幀的格式，格式為“標志”+ “時間”+“分隔符”+ “人數(shù)”+“結束符”。主機主要用于采集人數(shù)，每采集到一次人數(shù)變動便把當前人數(shù)與系統(tǒng)時鐘模塊當前時間封裝成上述的幀格式發(fā)送給服務器。

服務器通過標志和結束符識別一幀數(shù)據(jù)是否完整，若不完整則丟棄。若接收到完整數(shù)據(jù)幀則會把它拆封成“時間”+“人數(shù)”這樣的格式，并把它依次存入數(shù)據(jù)庫。另外，主機和服務器還可以進行雙向通信，如服務器可以校準主機的系統(tǒng)時間，并遠程監(jiān)控主機的運行狀態(tài)等。

這個系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)既可以用作人數(shù)的實時顯示，又可以收集足夠多的班車乘客流量信息用作后期的大數(shù)據(jù)分析，如每天，每周的乘車人數(shù)變化規(guī)律，使班車調度站可以更合理的安排班車調度。另外這個系統(tǒng)采用模塊化設計，預留了豐富的接口，拓展十分方便。經(jīng)過添加模塊可以實現(xiàn)不同場景的應用如學校的圖書館、小型商場，甚至用于商場防盜、汽車防盜等方面。