校車乘客數量采集系統的設計

陳強　白朋飛　董劉同　葛爽　胡靜文　韓瑞欣

摘 要：隨著高校辦學規模的不斷擴大，多校區辦學稱為一種趨勢，校車是來往于各校區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，統計并通過無線傳輸方式將數據上傳至終端，并通過顯示屏實時顯示當前車內剩余座位，可高效地統計乘客數量，提高校車運行效率。

關鍵詞：紅外計數 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不便和車下乘客難以對車內人數情況知悉等問題，應運而生了多種乘客流量計數系統，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技術等，但都存在實現難度大、計數誤差大等缺點，本設計提供了一種體積較小，綜合性高，可以與終端進行數據交換并將信息實時顯示的乘客數量采集系統。

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。

主機主要外設有數據采集部分和液晶顯示屏，CPU接受來自紅外傳感器的計數數據，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。

數據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出的紅外線時，紅外線便無法反射回接收管。經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字信號（一個低電平信號）。當其中一個傳感器觸發時，內部定時器開始計時，若在規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人數監控，從而實現對乘客的計數過程。

主從機之間通過WiFi連接進行數據傳輸。同時，主機通過GPRS模塊，使用TCP協議連接到主機IP映射的公網IP，從而和服務器實現端到端的通信。中間傳輸的數據采用數據幀的格式，格式為“標志”+ “時間”+“分隔符”+ “人數”+“結束符”。主機主要用于采集人數，每采集到一次人數變動便把當前人數與系統時鐘模塊當前時間封裝成上述的幀格式發送給服務器。

服務器通過標志和結束符識別一幀數據是否完整，若不完整則丟棄。若接收到完整數據幀則會把它拆封成“時間”+“人數”這樣的格式，并把它依次存入數據庫。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時間，并遠程監控主機的運行狀態等。

這個系統采集到的數據既可以用作人數的實時顯示，又可以收集足夠多的班車乘客流量信息用作后期的大數據分析，如每天，每周的乘車人數變化規律，使班車調度站可以更合理的安排班車調度。另外這個系統采用模塊化設計，預留了豐富的接口，拓展十分方便。經過添加模塊可以實現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。