針對老年人的新型公交車到站提醒裝置設計

徐如亭　左嘉威　崔翔　孫甜甜

摘 要：現階段公交車上雖已具有到站提醒的功能，但現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，導致錯過下車時間，需要一種裝置將其喚醒。對相關提醒裝置進行調研發現，震動喚醒技術并沒有應用到公交車到站提醒系統，現有的公交車到站提醒系統還不能滿足上述老年人乘車的需求。

文章準備利用國內現有的技術，將不同領域的技術進行整合應用，針對公交車上的老年人專座開展創新性研究及研發，設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。

關鍵詞：老年人；喚醒技術；人性化設計

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象時常發生，易引發老年人迷路、丟失等問題。目前現有公交車系統所設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，已經成為了當代公交系統共同面臨的重要問題。為解決這些存在的問題，特分析國內外公交車系統，發現目前國內外公交車均設有到站提醒功能，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，預先錄入的一段人工語音，到站時進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過的站點，最終導致下錯站，發生不必要的麻煩，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射器發射出的信號，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，且一輛公交車里僅在車身處設有一臺電子顯示屏，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、安心的乘車環境，給老年人帶來人性化的關懷。

2設計分析

2.1研究背景

目前我國已經進入了人口老齡化階段，城市或鄉鎮中老年人口數量越來越多，老年人作為城市或鄉鎮中的主要出行者，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。對國內外現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，定位精準度高，配備語音提示功能，不用人工干預，系統自動報站。目前國內外配備有電子線路圖的公交車所占數量極少，大多數公交車內僅有紙質版的線路圖，不配備有智能化性、互動性的設施。

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惠政策已經趨于完善，但老年人乘坐公交車的安全系數卻持續仍舊很低。據數據統計，老年人乘坐公交車的危險主要來自于兩方面，即自身方面，擔心乘不上公交車、擔心沒有座位、擔心下錯車；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，拋開到站提醒精準性的問題，目前的到站提醒功能大多數是語音播報，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，在公交車嘈雜的環境中，老年人經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下車；其二，老人身體狀況較差，在公交車上容易瞌睡，易導致延誤下車，而目前的公交車到站提醒系統并不能解決這些現有的問題。

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

2.3設計定位

在原有的老年人專座上安裝該裝置，專為老年人設計，滿足老年人特定的乘車需求。解決因瞌睡、車廂內嘈雜聽不清報站而導致下錯站的問題，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。本文章利用國內現有的技術，將不同領域的技術進行整合應用，針對公交車上老年人專座開展創新性研究及研發，以達到到站提醒的目的。

3設計實施

3.1技術原理

本設計的技術是在能夠解決問題的基礎之上，從經濟節約的角度出發考慮，選用最為成本低廉和基礎的51單片機作為核心處理器，利用以NRF模塊來實現的單片機之間的無線通信來實現站點的辨別。在公交車站牌的每一個站點安裝單片機來驅使NRF模塊不斷發送覆蓋面積為二十平方米左右的站點判別信號，在公交車老年人專座上安裝51 單片機不斷接受外來的NRF信號以判斷公交車到達的不同的站點。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實現，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。

本設計主要面向對象是老年人群體，因此特將使用操作設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，之后會進入等待界面，單片機在接收到相符合的車站信號之后會發出相應的語音提示并驅動座位震動來防止老人睡著而坐過站等事故的發生。

3.2外觀設計

下圖1、圖2、圖3為本設計產品建模圖片，圖4、圖5、圖6為產品實驗室模型。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，在顯示屏的旁側有供以老年人選擇的按鍵，裝置的震動馬達安裝在座椅的腰靠部位（如圖3），到站時會進行震動。

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，可以感應到公交車到達的站點，并進行站點反饋。

語音播報：該裝置具有站點語音提示功能，公交車達到提前設定的站點時，該裝置會進行語音播報，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過的各個站點。

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

振動提示：裝置內部配備有震動器，到達站點后該裝置會在腰靠的位置產生振動感，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

經過草圖設計、數字建模等程序，制作出可實際操作的產品模型，（效果如圖4、5、6）。

4總結

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

本設計針對公交運營的自身特點，結合無線通信技術，在現有公交車報站設備的基礎上，針對老年人增設了語音、振動提醒模塊。本文從方案設計、目的意義、國內外現狀技術分析、關鍵技術研究一直到最后實驗調試分析都做了較為系統全面的分析。課題采用的核心技術是51單片機，使用NRF24l01實現無線通信、語音播報、液晶顯示、按鍵操作以及振動提示實現公交車報站提示，還可以根據要求改變軟件程序來實現功能的更新和擴展。

由于智能公交系統的復雜性，同時涉及到多種技術，本設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一步研究，如在實現語音報站、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，設備安裝等問題需要進一步研究；考慮到人機工程學，觸摸屏更容易為老年人學習，按鍵操作可以優化為觸摸操作；以及信標節點電源問題研究電子站臺不存在節點供電問題，但普通站牌不提供電源，如何為節點供給工作電源又不帶來較大的維護成本，這也需要進行深一步研究。

參考文獻：

[1]桂要生，向橋，楊康，袁英，肖盛.公交車防超載智能語音提示系統設計[J].電子元器件應用.2010（08）.

[2]桂要生，向橋，楊康，袁英，肖盛.河南鄭州公交推“叫醒服務”[J].中國戰略新型產業.2016（09）.

[3]吳文俊.面向個人的公交車到站預報系統研究[T].南京信息工程大學.2016（09）.