基于GPS和GPRS的長(zhǎng)途客車超員檢測(cè)系統(tǒng)的研究

熊秋茹，徐 欣

(東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

1 概述

當(dāng)前我國(guó)的交通運(yùn)輸出現(xiàn)時(shí)間和空間的不均衡性，尤其是在節(jié)假日前后的客運(yùn)高峰期，受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，長(zhǎng)途客車超員現(xiàn)象屢見不鮮。據(jù)公安交通部門調(diào)查，客運(yùn)車輛事故是特大交通事故的主體，而在客車交通事故原因分析中，超員造成的交通事故也十分多[1]。

客車超員容易導(dǎo)致車輛行駛時(shí)危險(xiǎn)性加大，客車超員時(shí)，車輛慣性加大，制動(dòng)距離加長(zhǎng)，危險(xiǎn)性增大。超員車輛易使輪胎負(fù)荷過重，容易造成客車爆胎、突然偏駛、制動(dòng)失靈等事故，對(duì)于乘客尤其是無座乘客，在幾乎沒有任何安全設(shè)施的保護(hù)下，一旦發(fā)生緊急情況，危險(xiǎn)不言而喻。

基于以上我國(guó)客車超員十分常見的現(xiàn)象以及客車超員的嚴(yán)重隱患，本文提出的長(zhǎng)途客車超員檢測(cè)系統(tǒng)具有很重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

近年來智能交通系統(tǒng)發(fā)展向好，智能交通系統(tǒng)的運(yùn)用顯著提高了交通運(yùn)輸?shù)男?。研究表明，交通擁擠程度降低了20%～80%，路網(wǎng)通過能力提高了2倍～3倍，交通事故死亡人數(shù)降低了30%左右。

隨著GPS技術(shù)的發(fā)展，GPS在車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)方面的運(yùn)用開始起步，2000年GSM車載監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)，但其運(yùn)用短信傳輸數(shù)據(jù)的形式局限性過強(qiáng)。而GPRS則能夠彌補(bǔ)這種局限[2]。

目前常見的長(zhǎng)途客車檢測(cè)方法有以下幾種：

1)壓力傳感器。此方法是在檢測(cè)位置放置壓力傳感器，當(dāng)有人經(jīng)過時(shí)壓力傳感器顯示重量讀數(shù)。缺點(diǎn)是對(duì)于人數(shù)的統(tǒng)計(jì)局限在特定位置，無法保證客車上的所有人經(jīng)過該區(qū)域。此方法精度較低。

2)紅外檢測(cè)。此方法是在車門處或者通道處設(shè)置紅外傳感器，計(jì)算人數(shù)。其對(duì)于短途客車較好，但是對(duì)于長(zhǎng)途客車來說，乘客往往攜帶較多的行李，而僅依靠紅外傳感器無法區(qū)分乘客和行李，因此誤報(bào)率較高。

3)大數(shù)據(jù)車票統(tǒng)計(jì)客流量。此方法是利用長(zhǎng)途客車所售賣的車票數(shù)量來統(tǒng)計(jì)客車人數(shù)。但是目前該方法只能掌握客車流量初始數(shù)據(jù)，無法保證長(zhǎng)時(shí)間的旅途過程中客車上的人數(shù)不超員。

4)監(jiān)控檢測(cè)。此方法是利用人工對(duì)客車上的監(jiān)控進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)來統(tǒng)計(jì)人數(shù)。缺點(diǎn)是監(jiān)控視野有局限，無法觀測(cè)到每個(gè)角落，檢測(cè)精度不夠，成本高[3]。

3 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

本文提供了一種基于GPS和GPRS的長(zhǎng)途客車超員檢測(cè)系統(tǒng)，包括控制器、GPS模塊、通信模塊、人員檢測(cè)模塊；GPS模塊、通信模塊、人員檢測(cè)模塊分別與控制器電性連接；控制器用于將人員檢測(cè)模塊發(fā)送的信號(hào)及GPS模塊信號(hào)發(fā)送給監(jiān)控中心，如圖1所示。

3.1 人員檢測(cè)模塊

人員檢測(cè)模塊包括計(jì)數(shù)裝置和攝像頭，分別負(fù)責(zé)車內(nèi)計(jì)數(shù)和圖像采集功能。人員計(jì)數(shù)傳感器選用兩組紅外對(duì)管準(zhǔn)確判斷人員的進(jìn)出情況，以STC89C52單片機(jī)為主控芯片，KEIL編程軟件進(jìn)行單片機(jī)程序開發(fā)，程序下載方式為串口下載[4]，能夠?qū)崿F(xiàn)人員數(shù)量統(tǒng)計(jì)的報(bào)警值設(shè)置，選用蜂鳴器進(jìn)行響起警報(bào)。攝像頭用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)長(zhǎng)途客車上的載客人數(shù)，選用現(xiàn)有的車載攝像頭即可采集到圖像信息發(fā)送給監(jiān)控中心[5]。例如攝像頭模塊可選擇網(wǎng)眼V2000攝像頭，其主控芯片OV511可以完成圖像采集并輔助完成人員檢測(cè)功能[6]。

在使用時(shí)，客車內(nèi)人員數(shù)量通過計(jì)數(shù)裝置上的液晶顯示器顯示，車內(nèi)司機(jī)和乘客都能掌握當(dāng)前車內(nèi)人數(shù)信息，當(dāng)超員時(shí)，報(bào)警器響起，車內(nèi)乘客也能起到勸阻超員現(xiàn)象發(fā)生的作用。同時(shí)，控制器將長(zhǎng)途客車超員情況發(fā)送給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心將信息發(fā)送給離超員長(zhǎng)途客車最近的交警，隨后交警們及時(shí)到超員的長(zhǎng)途客車所在地點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)長(zhǎng)途客車超員人數(shù)與排查長(zhǎng)途客車的安全隱患。

3.2 GPS模塊

GPS模塊是通過衛(wèi)星系統(tǒng)獲取GPS長(zhǎng)途客車定位信息，所述GPS定位信息包括日期時(shí)間、經(jīng)緯度、海拔高度、濕度以及行駛路徑信息?？刂破鲗⒔邮盏降腉PS長(zhǎng)途客車定位信息發(fā)送給控制中心，以確定長(zhǎng)途客車的具體位置[7]。GPS模塊中，選用Quectel公司的MC20芯片和宏晶科技的8051單片機(jī)。宏晶科技的8051單片機(jī)具有大容量4 096字節(jié)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)途客車大量運(yùn)行軌跡信息的存儲(chǔ)，并且具備高速性能，1個(gè)時(shí)鐘周期，速度比傳統(tǒng)8051快得多。MC20是基于MT2503D芯片平臺(tái)開發(fā)的GSM/GPRS/GPS/Beidou多功能模塊，支持GPS+北斗多衛(wèi)星定位系統(tǒng)，抗多路徑干擾能力更強(qiáng)，大大提高了位置精度，尤其是在高樓大廈的城市環(huán)境。除具備無線通信功能外，MC20還支持先進(jìn)的GNSS技術(shù)，它集成了EPOTM、秒定等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速首次定位。另外，MC20內(nèi)置LNA和低功耗算法，前者提升接收靈敏度，后者使其在低功耗模式下的耗流僅為正常工作模式的40%，低功耗模式下，MC20的GNSS有更好的定位運(yùn)行軌跡，如圖2所示。

當(dāng)長(zhǎng)途客車超員之后，衛(wèi)星系統(tǒng)監(jiān)控中心與長(zhǎng)途客車的GPS模塊建立通信，控制器通過通信模塊將GPS長(zhǎng)途客車定位信息發(fā)送給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心將實(shí)時(shí)長(zhǎng)途客車位置信息發(fā)送給與當(dāng)前長(zhǎng)途客車最近的交警，監(jiān)控中心也能根據(jù)控制器所發(fā)送的長(zhǎng)途客車載客人員以及GPS長(zhǎng)途客車定位等有效信息進(jìn)行分析，及時(shí)向交通監(jiān)管中心反映長(zhǎng)途客車的運(yùn)行情況，并給出合理的建議，保證長(zhǎng)途客車的行駛安全。同時(shí)通過監(jiān)控中心還可以對(duì)長(zhǎng)途客車發(fā)出警示和提醒等信息[8]。系統(tǒng)服務(wù)端測(cè)試圖見圖3。

3.3 通信模塊

通信模塊主要為GPRS模塊。GPRS是在原有的GSM系統(tǒng)上開發(fā)出來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)技術(shù)，與以往在頓道上采用電路交換的傳輸方式不同，GPRS是以數(shù)據(jù)包的方式來傳輸?shù)?，傳輸速率可提升?6 kb/s甚至114 kb/s，因此，GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸[9]。這一特點(diǎn)正適合大多數(shù)移動(dòng)互聯(lián)的應(yīng)用，也適合長(zhǎng)途客車車載設(shè)備的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接。同樣通過MC20的GPRS數(shù)據(jù)傳輸通訊，控制器接收到人員檢測(cè)模塊獲取到的長(zhǎng)途客車載客人數(shù)信息和GPS模塊獲取到的位置軌跡信息后，可以以語(yǔ)音、短信的形式發(fā)送給監(jiān)控中心。在實(shí)際運(yùn)用過程當(dāng)中，監(jiān)控中心也可以將長(zhǎng)途客車實(shí)時(shí)信息反饋給交通監(jiān)管中心，使長(zhǎng)途客車違法超員行為能夠得到及時(shí)處理。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本系統(tǒng)的主要功能特點(diǎn)有：人員檢測(cè)中采用紅外傳感器計(jì)數(shù)和攝像頭采集圖像信息。使用紅外傳感器能夠方便設(shè)置人員數(shù)量報(bào)警值。在如今疫情常態(tài)化的趨勢(shì)下，長(zhǎng)途客車上的乘客人數(shù)控制也更加嚴(yán)格，不同地區(qū)由于疫情嚴(yán)重程度不一，對(duì)公共交通出行的管控也不同，因此“超員”的定義不再僅僅限制于超出車輛荷載數(shù)，相關(guān)部門可以根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整長(zhǎng)途客車乘客的上限，同時(shí)借助攝像頭對(duì)車內(nèi)情況實(shí)時(shí)監(jiān)控。另外，監(jiān)控中心還可以通過GPS模塊定位長(zhǎng)途客車的位置，實(shí)時(shí)地獲取長(zhǎng)途客車所在的位置，一旦出現(xiàn)超員情況，通過GPRS功能最快地將預(yù)警信息傳輸?shù)阶罱慕痪幰灶A(yù)防事故發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的長(zhǎng)途客車超員檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用五大模塊實(shí)現(xiàn)了超員檢測(cè)與信息傳輸，滿足了長(zhǎng)途汽車運(yùn)輸行業(yè)的需求，保障了旅客的安全和健康，通過攝像頭、紅外檢測(cè)器與人工干預(yù)相結(jié)合的方式，保證了長(zhǎng)途客車途中乘客數(shù)量保持在一個(gè)安全的穩(wěn)定值，其成本較低，精度較高，實(shí)用性好，GPS信息可靠準(zhǔn)確，很好地解決了長(zhǎng)途客車超員難發(fā)現(xiàn)難管控的問題。