基于GPS和GPRS的長途客車超員檢測系統的研究

熊秋茹，徐 欣

(東北林業大學交通學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

1 概述

當前我國的交通運輸出現時間和空間的不均衡性，尤其是在節假日前后的客運高峰期，受經濟利益的驅使，長途客車超員現象屢見不鮮。據公安交通部門調查，客運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]。

客車超員容易導致車輛行駛時危險性加大，客車超員時，車輛慣性加大，制動距離加長，危險性增大。超員車輛易使輪胎負荷過重，容易造成客車爆胎、突然偏駛、制動失靈等事故，對于乘客尤其是無座乘客，在幾乎沒有任何安全設施的保護下，一旦發生緊急情況，危險不言而喻。

基于以上我國客車超員十分常見的現象以及客車超員的嚴重隱患，本文提出的長途客車超員檢測系統具有很重要的研究意義和應用價值。

2 國內外研究現狀

近年來智能交通系統發展向好，智能交通系統的運用顯著提高了交通運輸的效率。研究表明，交通擁擠程度降低了20%～80%，路網通過能力提高了2倍～3倍，交通事故死亡人數降低了30%左右。

隨著GPS技術的發展，GPS在車輛監控調度系統方面的運用開始起步，2000年GSM車載監控系統出現，但其運用短信傳輸數據的形式局限性過強。而GPRS則能夠彌補這種局限[2]。

目前常見的長途客車檢測方法有以下幾種：

1)壓力傳感器。此方法是在檢測位置放置壓力傳感器，當有人經過時壓力傳感器顯示重量讀數。缺點是對于人數的統計局限在特定位置，無法保證客車上的所有人經過該區域。此方法精度較低。

2)紅外檢測。此方法是在車門處或者通道處設置紅外傳感器，計算人數。其對于短途客車較好，但是對于長途客車來說，乘客往往攜帶較多的行李，而僅依靠紅外傳感器無法區分乘客和行李，因此誤報率較高。

3)大數據車票統計客流量。此方法是利用長途客車所售賣的車票數量來統計客車人數。但是目前該方法只能掌握客車流量初始數據，無法保證長時間的旅途過程中客車上的人數不超員。

4)監控檢測。此方法是利用人工對客車上的監控進行實時觀測來統計人數。缺點是監控視野有局限，無法觀測到每個角落，檢測精度不夠，成本高[3]。

3 系統模塊設計

本文提供了一種基于GPS和GPRS的長途客車超員檢測系統，包括控制器、GPS模塊、通信模塊、人員檢測模塊；GPS模塊、通信模塊、人員檢測模塊分別與控制器電性連接；控制器用于將人員檢測模塊發送的信號及GPS模塊信號發送給監控中心，如圖1所示。

3.1 人員檢測模塊

人員檢測模塊包括計數裝置和攝像頭，分別負責車內計數和圖像采集功能。人員計數傳感器選用兩組紅外對管準確判斷人員的進出情況，以STC89C52單片機為主控芯片，KEIL編程軟件進行單片機程序開發，程序下載方式為串口下載[4]，能夠實現人員數量統計的報警值設置，選用蜂鳴器進行響起警報。攝像頭用于實時監測長途客車上的載客人數，選用現有的車載攝像頭即可采集到圖像信息發送給監控中心[5]。例如攝像頭模塊可選擇網眼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功能[6]。

在使用時，客車內人員數量通過計數裝置上的液晶顯示器顯示，車內司機和乘客都能掌握當前車內人數信息，當超員時，報警器響起，車內乘客也能起到勸阻超員現象發生的作用。同時，控制器將長途客車超員情況發送給監控中心，監控中心將信息發送給離超員長途客車最近的交警，隨后交警們及時到超員的長途客車所在地點進行檢測長途客車超員人數與排查長途客車的安全隱患。

3.2 GPS模塊

GPS模塊是通過衛星系統獲取GPS長途客車定位信息，所述GPS定位信息包括日期時間、經緯度、海拔高度、濕度以及行駛路徑信息?？刂破鲗⒔邮盏降腉PS長途客車定位信息發送給控制中心，以確定長途客車的具體位置[7]。GPS模塊中，選用Quectel公司的MC20芯片和宏晶科技的8051單片機。宏晶科技的8051單片機具有大容量4 096字節片內RAM數據存儲器，能夠實現長途客車大量運行軌跡信息的存儲，并且具備高速性能，1個時鐘周期，速度比傳統8051快得多。MC20是基于MT2503D芯片平臺開發的GSM/GPRS/GPS/Beidou多功能模塊，支持GPS+北斗多衛星定位系統，抗多路徑干擾能力更強，大大提高了位置精度，尤其是在高樓大廈的城市環境。除具備無線通信功能外，MC20還支持先進的GNSS技術，它集成了EPOTM、秒定等技術，能夠實現快速首次定位。另外，MC20內置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有更好的定位運行軌跡，如圖2所示。

當長途客車超員之后，衛星系統監控中心與長途客車的GPS模塊建立通信，控制器通過通信模塊將GPS長途客車定位信息發送給監控中心，監控中心將實時長途客車位置信息發送給與當前長途客車最近的交警，監控中心也能根據控制器所發送的長途客車載客人員以及GPS長途客車定位等有效信息進行分析，及時向交通監管中心反映長途客車的運行情況，并給出合理的建議，保證長途客車的行駛安全。同時通過監控中心還可以對長途客車發出警示和提醒等信息[8]。系統服務端測試圖見圖3。

3.3 通信模塊

通信模塊主要為GPRS模塊。GPRS是在原有的GSM系統上開發出來的一種新的分組數據承載業務技術，與以往在頓道上采用電路交換的傳輸方式不同，GPRS是以數據包的方式來傳輸的，傳輸速率可提升至56 kb/s甚至114 kb/s，因此，GPRS特別適用于間斷的、突發性的或頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸[9]。這一特點正適合大多數移動互聯的應用，也適合長途客車車載設備的移動網絡連接。同樣通過MC20的GPRS數據傳輸通訊，控制器接收到人員檢測模塊獲取到的長途客車載客人數信息和GPS模塊獲取到的位置軌跡信息后，可以以語音、短信的形式發送給監控中心。在實際運用過程當中，監控中心也可以將長途客車實時信息反饋給交通監管中心，使長途客車違法超員行為能夠得到及時處理。

相比現有技術，本系統的主要功能特點有：人員檢測中采用紅外傳感器計數和攝像頭采集圖像信息。使用紅外傳感器能夠方便設置人員數量報警值。在如今疫情常態化的趨勢下，長途客車上的乘客人數控制也更加嚴格，不同地區由于疫情嚴重程度不一，對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，相關部門可以根據實際情況來調整長途客車乘客的上限，同時借助攝像頭對車內情況實時監控。另外，監控中心還可以通過GPS模塊定位長途客車的位置，實時地獲取長途客車所在的位置，一旦出現超員情況，通過GPRS功能最快地將預警信息傳輸到最近的交警處以預防事故發生。

4 結語

本文設計的長途客車超員檢測系統運用五大模塊實現了超員檢測與信息傳輸，滿足了長途汽車運輸行業的需求，保障了旅客的安全和健康，通過攝像頭、紅外檢測器與人工干預相結合的方式，保證了長途客車途中乘客數量保持在一個安全的穩定值，其成本較低，精度較高，實用性好，GPS信息可靠準確，很好地解決了長途客車超員難發現難管控的問題。