新型智能城際公交到站提醒系統(tǒng)

　　摘要：為減少乘客乘坐城際公交坐過(guò)站而導(dǎo)致的時(shí)間浪費(fèi)，提高出行效率，文中基于對(duì)以往公交報(bào)站系統(tǒng)的分析，嘗試設(shè)計(jì)了一套新型智能城際公交到站提醒系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含乘客端的座位系統(tǒng)和司機(jī)端的顯示軟件界面設(shè)計(jì)。乘客端的座位系統(tǒng)以單片機(jī)為主控器，通過(guò)檢測(cè)座位壓力值判斷座位上是否有乘客;乘客通過(guò)按鍵可預(yù)約目的站點(diǎn)，當(dāng)公交車(chē)到達(dá)目的站點(diǎn)時(shí)，座椅背后的振動(dòng)模塊開(kāi)啟振動(dòng)模式提醒乘客下車(chē)。司機(jī)可通過(guò)司機(jī)端的軟件顯示界面查看乘客人數(shù)和乘客的目的站點(diǎn)。該系統(tǒng)還可拓廣應(yīng)用到地鐵和動(dòng)車(chē)等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　關(guān)鍵詞：城際公交;到站提醒;預(yù)約站點(diǎn);振動(dòng)喚醒;單片機(jī);液晶顯示

　　引言近年來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平不斷上升，交通道路鋪設(shè)遍布甚廣，隨著低碳出行和節(jié)能減排等綠色理念深入人心[1-2]，公交或地鐵出行成為人們重要的出行方式。然而，目前的公交或地鐵內(nèi)的到站提醒系統(tǒng)存在很多不足，無(wú)法滿(mǎn)足人們對(duì)智能化生活的要求。本文針對(duì)以往公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)的分析，探究其不足之處，設(shè)計(jì)了一套新型智能公交到站提醒系統(tǒng)，為未來(lái)的公交或地鐵報(bào)站系統(tǒng)提供一定的參考。

　　1需求分析

　　1.1研究背景

　　據(jù)報(bào)道，2018年10月28日，重慶市萬(wàn)州區(qū)的一輛公交車(chē)在橋面上行駛時(shí)，乘客與司機(jī)因“坐過(guò)站”產(chǎn)生激烈爭(zhēng)執(zhí)，相互毆打，導(dǎo)致車(chē)輛失控墜入江中，致15人遇難[3]。近些年，乘客因坐過(guò)站而與司機(jī)發(fā)生沖突的事情屢見(jiàn)不鮮，嚴(yán)重危害了其他乘客的生命安全�，F(xiàn)階段的公交報(bào)站系統(tǒng)雖然造價(jià)低廉，但其提醒到站功能卻已無(wú)法滿(mǎn)足大眾的需求。目前國(guó)內(nèi)配備有電子線路圖的公交車(chē)數(shù)量極少，大多數(shù)公交車(chē)內(nèi)僅有紙質(zhì)版線路圖，未配備智能化、互動(dòng)性設(shè)施[4]。

　　1.2存在問(wèn)題分析

　　對(duì)乘客錯(cuò)過(guò)目的站點(diǎn)的原因進(jìn)行歸納總結(jié)，大概有以下3個(gè)因素：(1)環(huán)境嘈雜，影響到站廣播提示音。高峰時(shí)期人流量大導(dǎo)致公交車(chē)內(nèi)擁擠、嘈雜[5]，與道路周?chē)�汽�?chē)噪音形成一種封閉的環(huán)境，使乘客無(wú)法聽(tīng)清車(chē)內(nèi)的到站提示音，也導(dǎo)致司機(jī)因噪音無(wú)法了解個(gè)別乘客到站下車(chē)的需求而提前關(guān)閉車(chē)門(mén)，且公交公司有明文規(guī)定，不在公交車(chē)站臺(tái)停車(chē)范圍內(nèi)，司機(jī)不能私自靠邊停車(chē)，大幅降低了乘客的出行效率和對(duì)所乘坐交通工具的滿(mǎn)意度。

　　(2)專(zhuān)注玩手機(jī)。根據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)中心2020年4月發(fā)布的相關(guān)報(bào)告顯示，我國(guó)網(wǎng)民用手機(jī)上網(wǎng)達(dá)8.9億人，其中大學(xué)生是主力軍[6-7]。在生活中，手機(jī)成癮已是一種普遍現(xiàn)象。雖然手機(jī)給生活帶來(lái)很多便利，但很多人也有因?yàn)樵诔俗�公交�?chē)或地鐵等交通工具時(shí)低頭玩手機(jī)而錯(cuò)過(guò)目的站的經(jīng)歷。(3)勞累的工作者，瞌睡的老年人。工作忙碌的年輕人和行動(dòng)遲緩的老年人，因?yàn)槟承┚壒�，如長(zhǎng)時(shí)間乘車(chē)等易犯困，對(duì)于到站提示音毫無(wú)差覺(jué)，從而錯(cuò)過(guò)目的站點(diǎn)。

　　1.3設(shè)計(jì)定位

　　本系統(tǒng)適用于專(zhuān)線跨市公交、長(zhǎng)途大巴等一些無(wú)人站立的交通工具，配置智能公交到站提醒系統(tǒng)，解決因瞌睡、車(chē)廂內(nèi)噪音而導(dǎo)致乘客坐過(guò)站的問(wèn)題。同時(shí)還可避免因下車(chē)擁擠而對(duì)乘客造成的身體傷害。

　　2系統(tǒng)架構(gòu)

　　系統(tǒng)主要分為乘客端的座位系統(tǒng)設(shè)計(jì)和司機(jī)端的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。乘客可以通過(guò)座椅上的按鈕預(yù)約站點(diǎn)，并向司機(jī)端和本座椅系統(tǒng)提供目的站點(diǎn)信息;司機(jī)端將下一站點(diǎn)的到站信息通過(guò)ZigBee廣播給每個(gè)座椅;座椅接收到司機(jī)端的站點(diǎn)信息之后，判斷本座椅乘客預(yù)約的目的站點(diǎn)是否即將到達(dá)，如果本座椅乘客的目的站點(diǎn)即將到達(dá)，則通過(guò)座椅振動(dòng)提醒乘客。

　　3座位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　3.1座位系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)

　　座位系統(tǒng)的主控制器選用具有應(yīng)用廣泛、價(jià)格低廉[8]、功耗低、接口多和開(kāi)發(fā)容易等優(yōu)點(diǎn)的51系列單片機(jī)，型號(hào)為STC89C52。座位系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)包含時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、按鍵模塊、顯示模塊、壓力檢測(cè)模塊和振動(dòng)模塊。

　　其中時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和51單片機(jī)組成單片機(jī)最小系統(tǒng);按鍵模塊使得乘客可以通過(guò)按鍵輸入預(yù)約車(chē)站點(diǎn);顯示模塊選用LCD1602字符液晶屏顯示下一站將到達(dá)的站點(diǎn)和乘客預(yù)約的下車(chē)站點(diǎn);壓力檢測(cè)模塊選用壓力傳感器檢測(cè)座位壓力，如果檢測(cè)到壓力達(dá)到一定值，則判斷該座位有乘客;振動(dòng)模塊選用HX711，當(dāng)車(chē)輛到達(dá)乘客預(yù)約的站點(diǎn)后，振動(dòng)模塊開(kāi)啟振動(dòng)模式提醒乘客下車(chē)，防止乘客錯(cuò)過(guò)目的站點(diǎn);ZigBee模塊采用串口轉(zhuǎn)換方式，通過(guò)透?jìng)髂Ｊ脚c司機(jī)端的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

　　3.2座位系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　座位系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括按鍵掃描檢測(cè)程序設(shè)計(jì)、LCD1602顯示模塊數(shù)據(jù)顯示設(shè)計(jì)、壓力檢測(cè)程序設(shè)計(jì)、振動(dòng)模塊振動(dòng)程序設(shè)計(jì)和串口數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)計(jì)。首先對(duì)單片機(jī)各模塊進(jìn)行初始化設(shè)置，如初始化和配置串口、初始化振動(dòng)模塊和初始化顯示模塊LCD1602等。串口接收數(shù)據(jù)使用中斷模式，首先判斷串口是否收到第一個(gè)字節(jié)，如果沒(méi)有收到，則說(shuō)明司機(jī)端未廣播數(shù)據(jù);如果收到第一個(gè)字節(jié)，則進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，每收到一個(gè)字節(jié)均需判斷一幀數(shù)據(jù)是否接收完成，如果一幀數(shù)據(jù)沒(méi)有接收完成，則繼續(xù)接收直到完整收到一幀數(shù)據(jù)。

　　完整接收到一幀指令后，對(duì)幀數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。如果幀數(shù)據(jù)是更新下一站點(diǎn)信息，則更新顯示模塊中需顯示下一站點(diǎn)的信息;如果是司機(jī)端提醒該座位乘客下車(chē)的信息，則振動(dòng)模塊開(kāi)啟振動(dòng)模式，提醒乘客下車(chē);如果是司機(jī)端請(qǐng)求更新相關(guān)乘客信息，則組幀將座位是否有人和乘客預(yù)約的站點(diǎn)信息上傳;如果幀數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，則丟棄。最后，實(shí)時(shí)掃描按鍵，檢測(cè)乘客預(yù)約站點(diǎn)信息，同時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)并判斷乘客是否到達(dá)預(yù)約的目的站點(diǎn)，如果到達(dá)則開(kāi)啟振動(dòng)模式提醒乘客下車(chē)。

　　3.3座椅系統(tǒng)各模塊安裝設(shè)計(jì)

　　將所需各元器件模塊用導(dǎo)線聯(lián)通，需要安裝的模塊主要包含顯示模塊、壓力檢測(cè)模塊、按鍵檢測(cè)模塊和振動(dòng)模塊。振動(dòng)模塊嵌入座椅靠背部位，壓力傳感模塊嵌入座椅坐墊中，兩邊扶手處分別安裝顯示模塊和按鍵檢測(cè)模塊。與傳統(tǒng)座椅相比，從外觀上看，與日常長(zhǎng)途大巴座椅無(wú)異，只是在扶手處增加了顯示模塊和按鍵檢測(cè)模塊，即本系統(tǒng)可在傳統(tǒng)座椅的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，使座椅更加智能。通過(guò)壓力傳感器判斷座位上是否有乘客，當(dāng)座位上有乘客且乘客預(yù)約的站點(diǎn)即將到達(dá)時(shí)，靠背部位將發(fā)出振動(dòng)提醒。

　　4司機(jī)端軟件設(shè)計(jì)

　　4.1司機(jī)端軟件工作流程設(shè)計(jì)

　　司機(jī)端硬件采用工業(yè)觸摸平板顯示屏，系統(tǒng)安裝Windows10，使用C++語(yǔ)言進(jìn)行軟件編程開(kāi)發(fā)。首先，對(duì)界面的所有控件進(jìn)行初始化。接著，開(kāi)辟接收緩沖區(qū)，存放從乘客系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)。司機(jī)端和乘客座位系統(tǒng)的通信模式采用主從模式，司機(jī)端為主機(jī)，乘客座位系統(tǒng)為從機(jī)。司機(jī)端逐個(gè)發(fā)送查詢(xún)座位乘客預(yù)約站點(diǎn)信息指令，然后等待接收乘客座位系統(tǒng)返回的反饋信息。解析接收的數(shù)據(jù)并更新界面座位信息。同時(shí)，統(tǒng)計(jì)和更新界面上的乘客人數(shù)信息，便于司機(jī)了解乘客到達(dá)目的站點(diǎn)的下車(chē)情況。司機(jī)還可以通過(guò)查看界面上的人數(shù)統(tǒng)計(jì)信息，主動(dòng)發(fā)送提醒指令給相關(guān)座位的乘客。最后，司機(jī)端發(fā)送下一站點(diǎn)信息給所有座位。

　　4.2司機(jī)端軟件界面設(shè)計(jì)

　　司機(jī)端的操控界面中分布著多個(gè)座位按鈕和乘客人數(shù)統(tǒng)計(jì)信息。已有乘客的座位會(huì)顯示該乘客的目的站點(diǎn)，且用顏色區(qū)分不同座位乘客與即將到站的站點(diǎn)關(guān)系。紅色的座位表示該座位的乘客即將下車(chē);白色的座位表示該座位為空，暫無(wú)乘客;綠色表示該座位已有乘客。司機(jī)可通過(guò)座位的顏色和目的站點(diǎn)來(lái)判斷乘客是否離座，是否到站，如遇上到站未離開(kāi)的乘客，司機(jī)可按下相應(yīng)座位的按鈕，向該座位系統(tǒng)發(fā)出提醒指令，控制對(duì)應(yīng)座椅振動(dòng)提示，減少因乘客失誤而坐過(guò)站的狀況出現(xiàn)。

　　5數(shù)據(jù)通信協(xié)議

　　對(duì)司機(jī)端和乘客端的通信采取自定義協(xié)議，為保證通信的準(zhǔn)確性和協(xié)議拓展性，數(shù)據(jù)協(xié)議一般包括幀頭、長(zhǎng)度、類(lèi)型、數(shù)據(jù)和校驗(yàn)部分。

　　公交系統(tǒng)論文：公交車(chē)站候車(chē)亭低壓供電可行性探討

　　6結(jié)語(yǔ)

　　本文通過(guò)對(duì)以往公交報(bào)站系統(tǒng)不足的分析，設(shè)計(jì)了一款新型智能公交到站提醒系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有實(shí)用性強(qiáng)、電路簡(jiǎn)單、操作容易等特點(diǎn)，且操作系統(tǒng)可復(fù)制，推廣性強(qiáng)。新型智能公交到站提醒系統(tǒng)的改進(jìn)，從細(xì)微之處入手，增強(qiáng)了乘客乘車(chē)時(shí)的舒適感和滿(mǎn)足感，應(yīng)用前景廣闊。

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　　作者：陳炳飛

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