一种基于5G的客车安全监控系统的制作方法

一种基于5g的客车安全监控系统
技术领域
1.本发明涉及客车安全运营监管技术领域，具体涉及一种基于5g的客车安全监控系统。


背景技术：

2.长途大巴、短途中巴和市内公交车等客运汽车的安全运营一直是群众的关注热点，也是交通管理部门重点督查的对象。虽然市场上已有诸如防止司机长时间疲劳驾驶等方面的各类远程监控系统，然而，目前的客运汽车安全运营仍然存在如下一些问题：
3.(1)目前市场运营的大巴或中巴，绝大多数仍然是出站时人工上车核查乘客是否系好安全带，然后命令司机开车出发；在途径各城市卡口时，交警随机拦车抽查是否超载。
4.客车从车站开出时，基于车站售票系统控制，不可能出现超员情况。然而经常会出现司机中途接客现象，尤其节假日客运高峰时，这一现象尤其明显。司机为了应对中途交警抽查，视情况或者让乘客在车里蹲下，或者让乘客在高速公路上就下车，或者把乘客藏在客车行李舱内，带来巨大的安全隐患。
5.(2)一些客运汽车在城乡间、乡镇间随意载客，客车超员，导致车辆超出其载重量，会增加客车在行车过程中的不稳定性，遇到特殊路况时，极易因轮胎负荷过重、变形过大引发爆胎、制动失灵、转向失控等，直接导致交通事故的发生。
6.(3)系安全带已经被证明是保障乘客安全的重要措施。车辆从车站出发时，车站工作人员会上车逐个提醒并检查乘客是否系好安全带。然而在车辆行驶途中，很多乘客觉得过于束缚，往往解开安全带，司机只能进行提醒，但无法一一仔细查验，缺乏有效手段对乘客进行管理。
7.(4)近年来公交车、长途客车屡有坠河、燃烧等事故发生，出事时车上具体的遇难人员和失踪人员的信息不能及时获取，对善后工作造成极大的不便。
8.(5)各类客运汽车上(尤其是公交)缺乏有效的监测传感器，不能及时探测到临时上车乘客是否携带易燃物品；客车起火时，缺乏有效迅速的灭火手段。
9.因此，亟需一种能够克服上述问题的客车安全监控系统。


技术实现要素：

10.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种基于5g的客车安全监控系统，其包括一微控制器模块和分别与微控制器模块连接的上下车识别模块、摄像模块及5g通信模块，通过上下车识别模块和摄像模块获取上下车的乘客信息(人数、脸部画面等)，微控制器模块控制5g通信模块将乘客信息发送至监管平台。
11.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
12.本发明提供一种基于5g的客车安全监控系统，包括一微控制器模块和分别与微控制器模块连接的上下车识别模块、摄像模块及5g通信模块，所述上下车识别模块包括微型光电阵列和称重阵列，所述微型光电阵列包括设置于上下车通道两侧的微型光电传感器，
所述称重阵列包括设置于上下车通道台阶上的称重传感器，所述微型光电传感器和所述称重传感器均与所述微控制器模块电性连接；所述摄像模块固定安装于车门口，且具有人脸识别功能，用于统计上下车乘客的人数和记录上下车乘客的脸部图像；所述微控制器模块连接有一存储模块，所述存储模块用于存储所述上下车识别模块和所述摄像模块获取到的信息，所述5g通信模块用于将所述存储模块内存储的信息发送至客车监管部门系统平台上。
13.优选地，所述微型光电传感器包括一组对向设置于上下车通道第一台阶两侧的微型光电传感器一和一组对向设置于上下车通道第二台阶两侧的微型光电传感器二，所述第二台阶设置于靠近车内一侧，所述第一台阶设置于靠近车门口一侧，所述第二台阶高于所述第一台阶；乘客上车时，所述微型光电传感器一先于所述微型光电传感器二接收到信号，乘客下车时，所述微型光电传感器二先于所述微型光电传感器一接收到信号；所述微型光电传感器一和所述微型光电传感器二均与所述微控制器模块电性连接。
14.优选地，所述称重传感器包括设置于上下车通道第一台阶上的称重传感器一和设置于上下车通道第二台阶上的称重传感器二，所述第二台阶设置于靠近车内一侧，所述第一台阶设置于靠近车门口一侧，所述第二台阶高于所述第一台阶；乘客上车时，所述称重传感器一先于所述称重传感器二接收到信号，乘客下车时，所述称重传感器二先于所述称重传感器一接收到信号；所述称重传感器一和所述称重传感器二均与所述微控制器模块电性连接。
15.优选地，所述微控制器模块还连接有一称重模块，所述称重模块包括一用于检测行李舱内行李包裹重量的称重传感器三，所述称重传感器三固定设置于客车行李舱底部，所述称重传感器三与所述微控制器模块电性连接。
16.优选地，所述微控制器模块还电性连接有一空间型红外探测器，所述空间型红外探测器固定安装于客车行李舱内，用于探测行李舱内是否有人。
17.优选地，所述微控制器模块还连接有一安全带检测模块，所述安全带检测模块包括若干个感应器，每个座位上的安全带接插口处均设置有一组感应器，所述感应器与所述微控制器模块电性连接。
18.优选地，所述微控制器模块还电性连接有可燃气体探测器，所述可燃气体探测器固定安装于车内，用于将检测的可燃性气体信号发送给微控制器模块。
19.优选地，所述微控制器模块还连接有粉末灭火模块，所述粉末灭火模块包括若干个固定安装于客车车顶的烟雾传感器和灭火喷淋器，所述灭火喷淋器内置有粉末灭火材料，所述灭火喷淋器的开关和所述烟雾传感器均与所述微控制器模块电性连接。
20.优选地，所述微控制器模块还连接有北斗定位模块，所述北斗定位模块固定设置于客车车身上，所述北斗定位模块接入北斗定位系统，用于实时定位客车位置。
21.优选地，所述微控制器模块还连接有一显示模块，所述显示模块包括一可触摸式lcd显示屏，所述lcd显示屏与所述微控制器模块电性连接，用于显示与所述微控制器模块连接的各模块采集的安全监测数据。
22.本发明的有益效果在于：
23.1、本发明通过与微控制器模块连接的微型光电阵列和称重阵列的双鉴判别，实现针对乘客在任意车门的上下车行为判别。
24.2、本发明通过微型光电传感器、称重传感器和摄像模块三鉴判别，实现车内乘客人数的精准化统计。
25.3、本发明系统内的微控制器模块将与其连接的各模块获取的安全监测数据通过5g通信模块发送至监管部门系统平台，实现对客车上的驾乘人员进行有效管理。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例提供的一种基于5g的客车安全监控系统的模块连接示意图；
28.图2为本发明实施例提供的一种上下车识别模块内部的硬件结构示意图；
29.图3为本发明实施例提供的一种安全带检测模块在显示模块上的直观图。
30.附图标记说明：
[0031]1‑
微控制器模块，2
‑
上下车识别模块，3
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摄像模块，4
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5g通信模块，5
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存储模块，6
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北斗定位模块，7
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显示模块，8
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称重模块，9
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空间型红外探测器，10
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安全带检测模块，11
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可燃气体探测器，12
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粉末灭火模块，21微型光电阵列，22
‑
称重阵列。
具体实施方式
[0032]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]
实施例
[0034]
如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种基于5g的客车安全监控系统，包括一微控制器模块1和分别与微控制器模块1连接的上下车识别模块2、摄像模块3及5g通信模块4，上下车识别模块2包括微型光电阵列21和称重阵列22，微型光电阵列21包括设置于上下车通道两侧的微型光电传感器，称重阵列22包括设置于上下车通道台阶上的称重传感器，微型光电传感器和称重传感器均与微控制器模块1电性连接；摄像模块3固定安装于车门口，且具有人脸识别功能，用于统计上下车乘客的人数和记录上下车乘客的脸部图像；微控制器模块1连接有一存储模块5，存储模块5用于存储上下车识别模块2和摄像模块3获取到的信息，5g通信模块4用于将存储模块5内存储的信息发送至客车监管部门系统平台上。
[0035]
上述与各模块连接的微控制器模块1是整套系统的控制核心，微控制器模块1包括一微处理器，微处理器通过上下车识别模块2对乘客的上下车行为进行识别，控制具有人脸识别功能的摄像模块3对乘客的人脸图像进行采集，并控制存储模块5的写入与读出，控制5g通信模块4将各模块采集的安全监测数据发送至客车监管部门系统平台上。微处理器同时是信息处理与数据计算的核心部件，是系统软件功能运行的硬件基础，优选地，所述微处理器为arm(advanced risc machine，先进精简指令微处理器)32位嵌入式微处理器，例如arm cortex
‑
a11系列的微处理器。
[0036]
存储模块5在微控制器模块1的控制下存储系统实时检测到的各种安全数据，例如上下车识别模块2获取的车上实时人数，摄像模块3获取的车上乘客人脸图像等。存储模块5以飞机黑匣子形式设计，固定安装在车身上，确保在受到撞击、沉水等恶劣状况下内部数据可读取。
[0037]
与微控制器模块1连接的5g通信模块4利用现有5g通信的高速率、低延时和大容量的优点，提供微控制器模块1与监管部门系统平台之间的各类信息传输，使得包含大量图像和警示信息的安全监测数据的传输可迅速完成。
[0038]
作为本发明的一种优选的实施方式，微控制器模块1还连接有北斗定位模块6，北斗定位模块6固定设置于客车车身上，北斗定位模块6接入北斗定位系统，用于实时定位客车位置。
[0039]
微控制器模块1获取北斗定位模块6的定位信息，并控制存储模块5存储客车的实时定位数据，存储完整一个班次的行车路线。北斗定位模块6接入我国已自主商业化运营的北斗定位系统，可以实现实时定位客车位置，在出现突发的意外情况时，监管人员能够通过北斗定位模块6找到客车。
[0040]
作为本发明的一种优选的实施方式，微控制器模块1还连接有一显示模块7，显示模块7包括一可触摸式lcd(liquid crystal display，液晶显示器)显示屏，lcd显示屏与微控制器模块1电性连接，用于显示与微控制器模块1连接的各模块采集的安全监测数据，司机可在lcd显示屏上随时翻看授权范围内的安全监测数据。
[0041]
本发明采用如图2所示的微型光电阵列21和称重阵列22双鉴模式来实现乘客上下车行为识别。
[0042]
目前现有的一些上下车识别功能主要采用红外感应技术，这种方案只能用于城市公交，而且乘客必须严格执行前门上车、后门下车的规则。对于中短途大巴，通常只有一个车门供乘客上下车；对于长途大巴和公交车，一般都有前后两个车门。公交车虽然规定是前门上车、后门下车，但特殊情况下，比如老幼病残行动不便乘客，或者车上拥挤移动不便时，也会出现乘客在前门下车或后门上车情况。
[0043]
作为本发明的一种优选的实施方式，微型光电传感器包括一组对向设置于上下车通道第一台阶两侧的微型光电传感器一和一组对向设置于上下车通道第二台阶两侧的微型光电传感器二，第二台阶设置于靠近车内一侧，第一台阶设置于靠近车门口一侧，第二台阶高于第一台阶；乘客上车时，微型光电传感器一先于微型光电传感器二接收到信号，乘客下车时，微型光电传感器二先于微型光电传感器一接收到信号；微型光电传感器一和微型光电传感器二均与微控制器模块1电性连接。因此，当乘客之间以一定间隔，且逐个按秩序上下车时，微控制器模块1可以通过微型光电传感器判断客车是上来一位乘客还是下去一位乘客。
[0044]
考虑到上述微型光电阵列21的方案用于非公交客运时准确度较高，因为非公交客运往往通道较窄，乘客拿着行李互相之间自然保持间隔。如果是城市公交，乘客较少时段准确度还是很高，但如果是在高峰时段，人挨人拥挤上下，则两组传感器始终被感应，微控制器模块1难以判断上下车乘客人数。
[0045]
因此，如图2所示，本发明引入称重传感器进行辅助判断。
[0046]
作为本发明的一种优选的实施方式，称重传感器包括设置于上下车通道第一台阶
上的称重传感器一和设置于上下车通道第二台阶上的称重传感器二，第二台阶设置于靠近车内一侧，第一台阶设置于靠近车门口一侧，第二台阶高于第一台阶；乘客上车时，称重传感器一先于称重传感器二接收到信号，乘客下车时，称重传感器二先于称重传感器一接收到信号；称重传感器一和称重传感器二均与微控制器模块1电性连接。
[0047]
具体的，乘客上车时，首先踏在称重传感器一的位置，此时微控制器模块1可获得称重数据为g，乘客上车第二步会踏在称重传感器二的位置，称重数据g会再次被微控制器模块1采集到，微控制器模块1判断称重数据g的获得是先一(称重传感器一)后二(称重传感器二)的顺序时，则判定客车上来一位乘客；反之，乘客下车时，微控制器模块1获得称重数据g一定是先二后一的顺序，则判定客车下去一位乘客。因此，微控制器模块1可以通过称重传感器判断客车是上来一位乘客还是下去一位乘客。
[0048]
上述上下车识别模块2采用微型光电阵列21与称重阵列22双鉴判别，不论乘客从哪个门上车或下车，系统均可以有效判别，同时，称重阵列22不仅可以辅助判别乘客上下车行为，而且可以把采集到的称重数据g作为客车载重计算依据，当系统判别乘客上车时，载重加g；当系统判别乘客下车时，载重减g。
[0049]
作为本发明的一种优选的实施方式，微控制器模块1还连接有一称重模块8，称重模块8包括一用于检测行李舱内行李包裹重量的称重传感器三，称重传感器三固定设置于客车行李舱底部，称重传感器三与微控制器模块1电性连接。
[0050]
鉴于司机或者乘客往往会在行李舱内放置过多过重的行李等物品，导致即使客车载客数在核载人数范围内，因行李舱内行李等物品超重也会导致客车超重，从而引起一系列危害。微控制器模块1实时检测行李舱内行李包裹的重量，计入客车载重数据。
[0051]
本发明提供的称重模块8实时检测行李舱内行李包裹的重量，称重阵列22实时采集车上乘客的称重数据，客车自重是出厂时就确定的数据，因此可以系统的测得整车的重量，从而判断车辆是否超重，与传统的检测整车重量方案对比，由于个体重量的幅值较小，因而测量准确度和灵敏度更高。
[0052]
作为本发明的一种优选的实施方式，微控制器模块1还电性连接有一空间型红外探测器9，空间型红外探测器9固定安装于客车行李舱内，用于检测行李舱内是否藏有乘客。
[0053]
微控制器模块1可以通过空间型红外探测器9有效检测到行李舱内是否违法藏有乘客，微控制器模块1一旦接收到空间型红外探测器9发送的报警信息，则立即将该车辆的车牌号、定位位置、违法载客信息通过5g通信模块4发送给监管部门系统平台，系统平台立即调度位置最近的检查站工作人员拦截该车辆进行处理。
[0054]
作为本发明的一种优选的实施方式，微控制器模块1还连接有一安全带检测模块10，安全带检测模块10包括若干个感应器，每个座位上的安全带接插口处均设置有一组感应器，感应器与微控制器模块1电性连接。
[0055]
客车停车时，安全带检测模块10不工作；客车在行驶过程中时，安全带检测模块10实时检测每个座位上(包括司机位)是否有乘客，如果该座位没有乘客就坐，则忽略该座位安全带状态；如果该座位有乘客就坐，则通过感应器检测该座位安全带是否系好。具体的，若座位上的乘客系好安全带，安全带的接口和插口卡合在一起，感应器发出感应电流，微控制器模块1接收到感应电流后确认该座位乘客已系好安全带；若该座位乘客没有系好安全带，则安全带的接口和插口分离，感应器没有产生感应电流，微控制器模块1没有接收到感
应电流后，控制安全带检测模块10发出警报。
[0056]
如图3所示，进一步地，微控制器模块1采集安全带检测模块10的数据，并将车上所有座位的状态以直观图的形式展示在显示模块7上：当该座位没有乘客就坐时，lcd显示屏上对应该座位的地方显示灰色；当该座位有乘客就坐，且该乘客系好安全带时，显示绿色；当该座位有乘客就坐，且该乘客未系好安全带时，显示红色并闪烁。
[0057]
更进一步地，客车在行驶过程中，若微控制器模块1通过安全带检测模块10检测到有乘客未系安全带，则首先通过显示模块7用语音和图形的形式提醒司机，由司机提醒相关乘客系好安全带，如果在规定的时间内警报仍未解除，则微控制器模块1通过5g通信模块4将该客车车牌号、定位位置、座位状态截图发送至监管部门系统平台，有力促使司机纠正乘客不系安全带行为。具体的，所述规定的时间由监管部门预先在微控制器模块1内设置，如1
‑
2分钟，司机无权操作，上报的信息与司机及客运单位考核奖惩挂钩。
[0058]
作为本发明的一种优选的实施方式，微控制器模块1还电性连接有可燃气体探测器11，可燃气体探测器11固定安装于车内，用于检测车内是否有乘客携带可燃性气体。
[0059]
城际客车出站时，站内乘客携带物品都是通过安检的。然而对于可以中途上车从而不用通过客运汽车站安检的乡镇中巴以及城市公交来说，存在风险漏洞。本发明所提供的客车安全监控系统在车车厢内前、中、后位置均安装可燃气体探测器11，微控制器模块1一旦采集到可燃气体探测器11发出的报警信号，将立即提示司机停车检查排解险情，并将该车辆的车牌号、定位位置、可燃物品报警信息通过5g通信模块4发送给监管部门系统平台，系统平台立即联系司机核实现场状况，视情况调度消防人员赶赴现场处理。
[0060]
作为本发明的一种优选的实施方式，微控制器模块1还连接有粉末灭火模块12，粉末灭火模块12包括若干个固定安装于客车车顶的烟雾传感器和灭火喷淋器，灭火喷淋器内置有粉末灭火材料，灭火喷淋器的开关和烟雾传感器均与微控制器模块1电性连接。
[0061]
一旦发生火情时，客车上的乘客将会慌乱拥挤，现有客车上配置的手持式消防灭火器无法起到应有的作用，即使经过培训的驾驶员能够迅速使用，也只能临时在车辆前部喷洒，根本无法及时抑制车辆中后部的火情。本发明所提供的客车安全监控系统，在客车车顶的前、中、后位置均固定安装有灭火喷淋器，当车厢内发生火灾，散发出烟雾时，固定设置于客车车顶的烟雾传感器感应到车厢内有烟雾产生，发送信号至微控制器模块1，微控制器模块1控制灭火喷淋器的开关打开，对车厢的前、中、后位置进行快速有效地灭火。
[0062]
考虑到移动车辆的特点，所述灭火喷淋器内置保质期长且易于更换的粉末灭火材料，例如碳酸氢钠干粉和磷酸铵盐干粉，系统一旦检测到火情，立即从顶部喷淋粉末灭火材料，迅速破灭车厢内的火情，最大限度防止火灾扩大。
[0063]
本发明所述的摄像模块3固定安装于客车的所有车门口，所述摄像模块3用于精确化客车上乘客人数并记录客车一个班次所有上下车乘客脸部图像。
[0064]
文中前述上下车识别模块2通过微型光电阵列21和称重阵列22双鉴判别乘客上下车行为，统计车上乘客人数。然而特殊情况下，比如乘客抱着幼儿上下车,会出现少统计人数现象。因此，在上下车识别模块2判断出有乘客上下车时，系统启动具备人脸识别功能的摄像模块3进行拍照，结合本次采集到的体重数据g可进一步对该次上下车的乘客人数进行精确判断。
[0065]
乘客上车时，摄像模块3拍照的乘客脸部图像被存储在当前班次上车乘客脸部图
像数据库(存储模块5)中；当乘客下车时，摄像模块3拍照的乘客脸部图像被存储在当前班次下车乘客脸部图像数据库(存储模块5)中。
[0066]
当客车从一个站点(公交站台或高速服务区)开出时，微控制器模块1将当前班次上车乘客脸部图像数据库与当前班次下车乘客脸部图像数据库以及该班次车牌号、站点信息通过5g通信模块4发送到监管部门系统平台。系统平台对这两个数据库图像进行比对，可以得出该车牌号客车在通过某一站点时，车上现有乘客脸部图像数据库。该信息对于某些特殊情况下的事后处理(如案件侦破、事故善后)等具有积极意义。
[0067]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。