樹莓派在兒童安全乘坐校車的應(yīng)用

薛清福

摘要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度得到全世界范圍內(nèi)公認(rèn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，兒童重大傷亡事故卻并沒有減少，兒童乘坐校車的安全事故頻出，事故的出現(xiàn)，不僅給全社會(huì)的發(fā)展帶來了深遠(yuǎn)的影響，更給兒童家庭帶來了嚴(yán)重傷害，因此引起了社會(huì)的極大關(guān)注。本文主要通過采用樹莓派與人臉識(shí)別技術(shù)和通信技術(shù)，構(gòu)建兒童乘坐校車的智能化提醒系統(tǒng)。系統(tǒng)能在兒童乘車過程中，通過攝像頭實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)兒童上下車一系列相關(guān)信息，并自動(dòng)發(fā)送消息給學(xué)校以及家長(zhǎng)，并提醒兒童到達(dá)目的地下車。從事故的源頭去避免類似兒童乘車慘劇的發(fā)生，文章對(duì)解決我國(guó)兒童乘坐校車的安全問題有重要參考價(jià)值及實(shí)用意義。

關(guān)鍵詞：兒童乘車安全;樹莓派;人臉識(shí)別;智能系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）04-0058-03

0 引言

“樹莓派”是在 2012年3月由英國(guó)劍橋大學(xué)埃本·阿普頓正式發(fā)售，它是世界上最小的臺(tái)式機(jī)Raspberry Pi（卡片式電腦），他的長(zhǎng)度和寬度只有信用卡大小，卻擁有現(xiàn)代電腦所應(yīng)有的基本功能，如輸入、輸出、存儲(chǔ)等。樹莓派是“Raspberry Pi基金會(huì)”研發(fā)，該基金會(huì)是由埃·厄普頓發(fā)起并注冊(cè)于英國(guó)的一家慈善組織[1]?；饡?huì)致力于讓全世界各地的人民懂得數(shù)字制作，這樣他們就可以理解和重塑我們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的數(shù)字世界，以解決可能碰到的問題和勝任未來的工作。他們提供一種低成本、高性能的計(jì)算機(jī)，人們可以用它來學(xué)習(xí)、解決問題以及找到樂趣，目前樹莓派已經(jīng)發(fā)展到第三代產(chǎn)品。

隨著中國(guó)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，直接導(dǎo)致兒童死亡的因素已經(jīng)從傳統(tǒng)的遺傳基因、大疾病方面逐漸漸少。但近年來因一些意外因素導(dǎo)致的兒童死亡事件卻呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)。特別是從近幾年的新聞報(bào)道可得知，因乘坐校車而導(dǎo)致的安全事故不斷在攀升，其中有幼兒園校車重大交通事故、兒童遺忘在校車被暴曬致悶死事件等，這些事故的發(fā)生給兒童所在家庭、社會(huì)的發(fā)展帶來了巨大的影響，同時(shí)事故造成了未成年人重大傷亡事件震驚了社會(huì)[2]。我國(guó)國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人非常重視兒童乘坐校車的安全問題。并在2012年3月，由時(shí)任國(guó)務(wù)院總理溫家寶主持召開國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，審議并原則通過《校車安全管理?xiàng)l例（草案）》，草案要求校車優(yōu)先通行;并于同年4月份正式發(fā)布《校車安全管理?xiàng)l例》，在管理?xiàng)l例中明確規(guī)定了輕型專用校車長(zhǎng)度不超過6米、最大乘員數(shù)45人，大中型專用校車長(zhǎng)度不能超過12米、最大乘員數(shù)65人[3]。

家長(zhǎng)和老師心中最重要的事情即是孩子的安全問題，其中，關(guān)鍵環(huán)節(jié)便是兒童接送環(huán)節(jié)，它關(guān)系著孩子的人身安全。目前兒童乘坐的校車上，絕大多數(shù)采用的是紙卡接送，紙卡雖方便攜帶，但它不會(huì)報(bào)警，同時(shí)也容易復(fù)制、偽造，兒童忘記帶卡的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生，因此采用此種方式的校車，在幼兒接送過程中仍存在需大量人力參與監(jiān)督與統(tǒng)計(jì)的工作，安全隱患較大;另一方面，家庭方面與學(xué)校方面對(duì)校車實(shí)時(shí)情況無從知曉，工作人員出現(xiàn)失誤時(shí)，無法進(jìn)行及時(shí)有效的提醒。因而將乘坐校車的兒童遺留在車內(nèi)的事故仍時(shí)有發(fā)生。在乘坐校車過程中還有一些特殊情況，如由于兒童身高體積均較小，其睡覺時(shí)可能橫躺座椅上，即使司機(jī)下車時(shí)進(jìn)行查看也可能發(fā)現(xiàn)不了。

因此如何有效安全的盡最大可能杜絕此類安全事件的發(fā)生，能充分保障兒童乘車安全的可靠系統(tǒng)就顯得十分重要?；跇漭傻膬和俗＼囅到y(tǒng)，通過攝像頭實(shí)時(shí)捕捉上車兒童的信息，進(jìn)行人臉檢測(cè)與人臉識(shí)別，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)上車兒童信息，能自動(dòng)識(shí)別校車是否超載，相關(guān)乘車兒童是否按時(shí)在指定站點(diǎn)上下車，加之相關(guān)手機(jī)APP端或電腦端軟件的配合，校方與家長(zhǎng)方可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行查看兒童乘車情況，司機(jī)方也能在需要配合時(shí)，及時(shí)接收到報(bào)警消息，查看并提醒遺留兒童上下車，即使是有兒童在校車中橫躺下睡覺，由于事先有采集相關(guān)人臉信息，也可輕松得知校車中未下車的兒童具體信息，從而及時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行兒童信息的提醒。

在兒童乘坐校車的過程中，將樹莓派應(yīng)用于其中，如圖1所示。

1 技術(shù)路線

該系統(tǒng)主要以樹莓派為基礎(chǔ)，通過樹莓派的外接接口與外部設(shè)備進(jìn)行連接。該系統(tǒng)整體方案如圖2所示。

2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

在基于樹莓派的兒童乘坐校車系統(tǒng)中，樹莓派中加裝CSI攝像頭模塊，在兒童乘坐和離開校車時(shí)，通過樹莓派捕獲兒童相關(guān)信息，使家長(zhǎng)可通過系統(tǒng)輕松獲取孩子乘坐校車的相關(guān)信息。整個(gè)系統(tǒng)中主要包括校方、司機(jī)、家長(zhǎng)、兒童等相關(guān)人員，校方登錄系統(tǒng)平臺(tái)可以在地圖上實(shí)時(shí)展示校車行駛線路、校車當(dāng)前所在的實(shí)時(shí)位置以及校車到達(dá)指定目的地后是否還有學(xué)生遺留在校車上。司機(jī)方登錄系統(tǒng)可以查看車輛的基本信息（如年檢信息、車輛常規(guī)維護(hù)信息），以及車輛行駛過程中是否出現(xiàn)異常信息提醒。家長(zhǎng)則通過系統(tǒng)獲知校車實(shí)時(shí)位置信息、兒童上下車信息、學(xué)校常規(guī)通知信息、緊急事件通知等功能，系統(tǒng)將記錄兒童從入學(xué)到畢業(yè)完整過程的信息。

通過上述分析，本系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)權(quán)限管理、系統(tǒng)設(shè)置、車輛信息管理、兒童信息管理、車輛軌跡管理、警情管理、系統(tǒng)消息推送等七大功能模塊。具體系統(tǒng)的功能模塊如圖3所示。

根據(jù)圖3分別對(duì)各功能模塊具體介紹如下：

校車車輛信息管理模塊：本模塊主要用于校車車輛相關(guān)信息，不允許校車中存在任何違規(guī)車輛。在本模塊中，一方面可以查看校車基本信息，對(duì)于校車的相關(guān)年審檢查的管理也將在本系統(tǒng)中體現(xiàn)出來，并及時(shí)提醒車輛進(jìn)行年檢，另一方面還可以查看校車駕駛員信息，要求相關(guān)駕駛員及時(shí)處理其違違章信息。

校車行駛軌跡管理模塊：在該模塊中，結(jié)合地理信息系統(tǒng)GIS，在地圖上實(shí)時(shí)顯示校車的行駛路線，當(dāng)校車偏離原定規(guī)劃路線時(shí)，通過安裝在校車上的外接語音設(shè)備通知司機(jī)，若校車?yán)^續(xù)偏離路線時(shí)，將以短線、微信等方式推送到校方、家長(zhǎng)，避免司機(jī)出現(xiàn)違法動(dòng)機(jī)。家長(zhǎng)也可以通過手機(jī)端實(shí)時(shí)查看校車的位置信息，查詢校車歷史軌跡記錄。

系統(tǒng)權(quán)限管理模塊：本模塊主要通過角色形式分別為不同的用戶分配相應(yīng)的訪問權(quán)限，方便對(duì)校方，司機(jī)方，家長(zhǎng)方等用戶的用戶信息進(jìn)行管理。

報(bào)警管理模塊：在報(bào)警模塊中，主要的報(bào)警信息包括：當(dāng)校車上車人員超過何在人數(shù)時(shí)發(fā)出的超載報(bào)警，當(dāng)校車司機(jī)駐車后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)，如有遺留人員時(shí)的報(bào)警。當(dāng)接收到報(bào)警后，相關(guān)人員應(yīng)進(jìn)行處理以后，可取消報(bào)警信息。對(duì)于報(bào)警信息的推送，則主要針對(duì)三方人員進(jìn)行，司機(jī)、校方、及家長(zhǎng)方，三方共同接收?qǐng)?bào)警信息，實(shí)時(shí)了解校車相關(guān)信息，從而有效的避免校車滯留兒童導(dǎo)致意外事故的發(fā)生。

系統(tǒng)消息推送模塊：在本模塊中，其主要負(fù)責(zé)相關(guān)各類信息的發(fā)送，并具有管理查看打印歷史消息的主要功能。主要包括：推送車輛基本信息（如車輛年檢時(shí)間）給校方、司機(jī)方，校車在駛離原定線路時(shí)發(fā)送提醒信息給校方、司機(jī)方、家長(zhǎng)方，兒童在上下校車時(shí)推送消息給家長(zhǎng)方，校車上有遺留兒童時(shí)推送消息給校方、司機(jī)方、家長(zhǎng)方。

乘車兒童信息管理模塊：該模塊主要用于管理乘坐校車兒童的個(gè)人相關(guān)信息，主要包括：姓名，年齡，性別，所在班級(jí)，年段，家長(zhǎng)信息（姓名、聯(lián)系電話），家庭地址，上下車位置信息等。該模塊還可查詢每個(gè)兒童乘坐校車的上下車時(shí)間、位置記錄。

系統(tǒng)整體設(shè)置模塊：本模塊主要設(shè)置系統(tǒng)的常規(guī)參數(shù)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器地址、用戶名、密碼，數(shù)據(jù)庫(kù)備份時(shí)間，消息推送的間隔時(shí)間，系統(tǒng)報(bào)警聲音，圖片存放路徑等參數(shù)。

基于樹莓派的兒童乘坐校車方面的安全應(yīng)用系統(tǒng)由于采用人臉識(shí)別功能模塊，能通過攝像頭模塊獲取乘坐校車兒童的個(gè)人相關(guān)信息，自動(dòng)登記并提醒家長(zhǎng)用戶其子女是否準(zhǔn)時(shí)乘坐上校車，當(dāng)?shù)竭_(dá)下車站點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)提醒在此站下車的兒童，并再次通過人臉識(shí)別自動(dòng)登記下車兒童相關(guān)信息，將上車與下車兒童數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，能自動(dòng)通知當(dāng)日當(dāng)次車上安全乘坐兒童的家長(zhǎng)，如在進(jìn)行上下車兒童數(shù)據(jù)對(duì)比時(shí)，發(fā)現(xiàn)有兒童遺留在校車上，樹莓派能通過語音提示，自動(dòng)提醒校車司機(jī)及該名未下車兒童，同時(shí)自動(dòng)發(fā)送消息給家長(zhǎng)，校方，方便監(jiān)督校車司機(jī)是否有再次進(jìn)行檢查提醒遺留兒童下車，當(dāng)所有兒童下車后，樹莓派自動(dòng)撤消報(bào)警。通過多方的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)從各種隱患中排查問題，直到解決問題為止，從根本上消除兒童滯留校車的慘劇事件發(fā)生。

3 移動(dòng)客戶端APP應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

在中國(guó)，智能手機(jī)的保有量是相當(dāng)高的，加之智能客戶端的使用，設(shè)計(jì)方便的能與移動(dòng)客戶端相連的APP應(yīng)用程序是十分有必要的。移動(dòng)客戶端的用戶可以通過下載相應(yīng)的程序，不受時(shí)間和場(chǎng)所的限制，結(jié)合移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)，獲取樹莓派中保存的相關(guān)兒童乘坐校車的信息，在兒童下車地點(diǎn)及時(shí)提醒兒童準(zhǔn)時(shí)下車，避免遺留在校車上，同時(shí)校車司機(jī)在校車上還有遺留兒童時(shí)也能及時(shí)準(zhǔn)確的得知兒童相關(guān)信息，進(jìn)行查看與人工提醒，從而真正從源頭上避免此類慘劇的發(fā)生。

由于移動(dòng)客戶端的主要功能與電腦系統(tǒng)中的各項(xiàng)功能應(yīng)保持程序的一致性，其功能結(jié)構(gòu)同樣如圖3所示，每個(gè)功能結(jié)構(gòu)部分在此將不再進(jìn)行介紹。

4 結(jié)語

本文采用樹莓派，結(jié)合攝像頭及人臉檢測(cè)與識(shí)別技術(shù)，將其應(yīng)用在兒童乘車安全上，能從源頭上避免慘劇的發(fā)生。從根本上保證兒童乘坐校車的安全，智能化的識(shí)別和人工智能技術(shù)，溫馨提醒未上車兒童及提醒兒童按時(shí)按地下車，充分考慮到出現(xiàn)在兒童乘車過程中的潛在危險(xiǎn)和校方家長(zhǎng)方的擔(dān)心，實(shí)用而方便的安裝。本系統(tǒng)預(yù)期具有廣闊的推廣價(jià)值必將產(chǎn)生良好的社會(huì)效益。

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