新型智能城際公交到站提醒系統

　　摘要：為減少乘客乘坐城際公交坐過站而導致的時間浪費，提高出行效率，文中基于對以往公交報站系統的分析，嘗試設計了一套新型智能城際公交到站提醒系統。該系統包含乘客端的座位系統和司機端的顯示軟件界面設計。乘客端的座位系統以單片機為主控器，通過檢測座位壓力值判斷座位上是否有乘客;乘客通過按鍵可預約目的站點，當公交車到達目的站點時，座椅背后的振動模塊開啟振動模式提醒乘客下車。司機可通過司機端的軟件顯示界面查看乘客人數和乘客的目的站點。該系統還可拓廣應用到地鐵和動車等領域，具有廣闊的應用前景。

　　關鍵詞：城際公交;到站提醒;預約站點;振動喚醒;單片機;液晶顯示

　　引言近年來，國民經濟水平不斷上升，交通道路鋪設遍布甚廣，隨著低碳出行和節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的到站提醒系統存在很多不足，無法滿足人們對智能化生活的要求。本文針對以往公交車報站系統的分析，探究其不足之處，設計了一套新型智能公交到站提醒系統，為未來的公交或地鐵報站系統提供一定的參考。

　　1需求分析

　　1.1研究背景

　　據報道，2018年10月28日，重慶市萬州區的一輛公交車在橋面上行駛時，乘客與司機因“坐過站”產生激烈爭執，相互毆打，導致車輛失控墜入江中，致15人遇難[3]。近些年，乘客因坐過站而與司機發生沖突的事情屢見不鮮，嚴重危害了其他乘客的生命安全。現階段的公交報站系統雖然造價低廉，但其提醒到站功能卻已無法滿足大眾的需求。目前國內配備有電子線路圖的公交車數量極少，大多數公交車內僅有紙質版線路圖，未配備智能化、互動性設施[4]。

　　1.2存在問題分析

　　對乘客錯過目的站點的原因進行歸納總結，大概有以下3個因素：(1)環境嘈雜，影響到站廣播提示音。高峰時期人流量大導致公交車內擁擠、嘈雜[5]，與道路周圍汽車噪音形成一種封閉的環境，使乘客無法聽清車內的到站提示音，也導致司機因噪音無法了解個別乘客到站下車的需求而提前關閉車門，且公交公司有明文規定，不在公交車站臺停車范圍內，司機不能私自靠邊停車，大幅降低了乘客的出行效率和對所乘坐交通工具的滿意度。

　　(2)專注玩手機。根據中國互聯網中心2020年4月發布的相關報告顯示，我國網民用手機上網達8.9億人，其中大學生是主力軍[6-7]。在生活中，手機成癮已是一種普遍現象。雖然手機給生活帶來很多便利，但很多人也有因為在乘坐公交車或地鐵等交通工具時低頭玩手機而錯過目的站的經歷。(3)勞累的工作者，瞌睡的老年人。工作忙碌的年輕人和行動遲緩的老年人，因為某些緣故，如長時間乘車等易犯困，對于到站提示音毫無差覺，從而錯過目的站點。

　　1.3設計定位

　　本系統適用于專線跨市公交、長途大巴等一些無人站立的交通工具，配置智能公交到站提醒系統，解決因瞌睡、車廂內噪音而導致乘客坐過站的問題。同時還可避免因下車擁擠而對乘客造成的身體傷害。

　　2系統架構

　　系統主要分為乘客端的座位系統設計和司機端的軟件系統設計。乘客可以通過座椅上的按鈕預約站點，并向司機端和本座椅系統提供目的站點信息;司機端將下一站點的到站信息通過ZigBee廣播給每個座椅;座椅接收到司機端的站點信息之后，判斷本座椅乘客預約的目的站點是否即將到達，如果本座椅乘客的目的站點即將到達，則通過座椅振動提醒乘客。

　　3座位系統設計

　　3.1座位系統硬件模塊設計

　　座位系統的主控制器選用具有應用廣泛、價格低廉[8]、功耗低、接口多和開發容易等優點的51系列單片機，型號為STC89C52。座位系統的硬件結構包含時鐘電路、復位電路、按鍵模塊、顯示模塊、壓力檢測模塊和振動模塊。

　　其中時鐘電路、復位電路和51單片機組成單片機最小系統;按鍵模塊使得乘客可以通過按鍵輸入預約車站點;顯示模塊選用LCD1602字符液晶屏顯示下一站將到達的站點和乘客預約的下車站點;壓力檢測模塊選用壓力傳感器檢測座位壓力，如果檢測到壓力達到一定值，則判斷該座位有乘客;振動模塊選用HX711，當車輛到達乘客預約的站點后，振動模塊開啟振動模式提醒乘客下車，防止乘客錯過目的站點;ZigBee模塊采用串口轉換方式，通過透傳模式與司機端的設備進行數據傳輸。

　　3.2座位系統軟件設計

　　座位系統的軟件設計包括按鍵掃描檢測程序設計、LCD1602顯示模塊數據顯示設計、壓力檢測程序設計、振動模塊振動程序設計和串口數據收發設計。首先對單片機各模塊進行初始化設置，如初始化和配置串口、初始化振動模塊和初始化顯示模塊LCD1602等。串口接收數據使用中斷模式，首先判斷串口是否收到第一個字節，如果沒有收到，則說明司機端未廣播數據;如果收到第一個字節，則進入數據接收狀態，每收到一個字節均需判斷一幀數據是否接收完成，如果一幀數據沒有接收完成，則繼續接收直到完整收到一幀數據。

　　完整接收到一幀指令后，對幀數據進行解析。如果幀數據是更新下一站點信息，則更新顯示模塊中需顯示下一站點的信息;如果是司機端提醒該座位乘客下車的信息，則振動模塊開啟振動模式，提醒乘客下車;如果是司機端請求更新相關乘客信息，則組幀將座位是否有人和乘客預約的站點信息上傳;如果幀數據錯誤，則丟棄。最后，實時掃描按鍵，檢測乘客預約站點信息，同時，實時檢測并判斷乘客是否到達預約的目的站點，如果到達則開啟振動模式提醒乘客下車。

　　3.3座椅系統各模塊安裝設計

　　將所需各元器件模塊用導線聯通，需要安裝的模塊主要包含顯示模塊、壓力檢測模塊、按鍵檢測模塊和振動模塊。振動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模塊。與傳統座椅相比，從外觀上看，與日常長途大巴座椅無異，只是在扶手處增加了顯示模塊和按鍵檢測模塊，即本系統可在傳統座椅的基礎上進行簡單改造，使座椅更加智能。通過壓力傳感器判斷座位上是否有乘客，當座位上有乘客且乘客預約的站點即將到達時，靠背部位將發出振動提醒。

　　4司機端軟件設計

　　4.1司機端軟件工作流程設計

　　司機端硬件采用工業觸摸平板顯示屏，系統安裝Windows10，使用C++語言進行軟件編程開發。首先，對界面的所有控件進行初始化。接著，開辟接收緩沖區，存放從乘客系統接收的數據。司機端和乘客座位系統的通信模式采用主從模式，司機端為主機，乘客座位系統為從機。司機端逐個發送查詢座位乘客預約站點信息指令，然后等待接收乘客座位系統返回的反饋信息。解析接收的數據并更新界面座位信息。同時，統計和更新界面上的乘客人數信息，便于司機了解乘客到達目的站點的下車情況。司機還可以通過查看界面上的人數統計信息，主動發送提醒指令給相關座位的乘客。最后，司機端發送下一站點信息給所有座位。

　　4.2司機端軟件界面設計

　　司機端的操控界面中分布著多個座位按鈕和乘客人數統計信息。已有乘客的座位會顯示該乘客的目的站點，且用顏色區分不同座位乘客與即將到站的站點關系。紅色的座位表示該座位的乘客即將下車;白色的座位表示該座位為空，暫無乘客;綠色表示該座位已有乘客。司機可通過座位的顏色和目的站點來判斷乘客是否離座，是否到站，如遇上到站未離開的乘客，司機可按下相應座位的按鈕，向該座位系統發出提醒指令，控制對應座椅振動提示，減少因乘客失誤而坐過站的狀況出現。

　　5數據通信協議

　　對司機端和乘客端的通信采取自定義協議，為保證通信的準確性和協議拓展性，數據協議一般包括幀頭、長度、類型、數據和校驗部分。

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　　6結語

　　本文通過對以往公交報站系統不足的分析，設計了一款新型智能公交到站提醒系統，該系統具有實用性強、電路簡單、操作容易等特點，且操作系統可復制，推廣性強。新型智能公交到站提醒系統的改進，從細微之處入手，增強了乘客乘車時的舒適感和滿足感，應用前景廣闊。

　　參考文獻

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　　[3]孟偉.公交車上“搶方向盤”的法律規制[J].寧波經濟(財經視點)，2019，18(1)：42-43.

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　　[8]王佳宇，秦磊，錢網，等.基于單片機的智能窗戶控制系統的設計[J].物聯網技術，2018，8(5)：45-47.

　　作者：陳炳飛

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