大巴车安全带实时远程监控系统设计与研究

韩楚鹏 王艇 刘明皓 宋志康 姜云宇

摘 要：针对时有发生重大伤亡事故的大巴车，综合运用多种技术，实现对大巴车安全带实时远程监控系统的设计与仿真。该设计结合传感器、无线通信、单片机以及Android等的综合运用，实现了安全带佩戴自动检测与未佩戴报警，以及乘客上下车人数核查功能。同时，将数据实时上传到客运监管中心，有效警示乘客按照规范乘车。本文有效解决了安全带佩戴核查、人数核查等烦琐且不易有效落实到位的难点和痛点问题，有效简化了司机的工作，提高了工作效率。客运公司对采集数据进行整理、分析、总结，及时发现潜在问题，加强对客运过程的监督和管理，尽可能减少重大事故发生。该系统为大巴车实现客运安全系数最大化提供了安全保障。

关键词：安全带;远程监控;自动检测

中图分类号：U491.61     文献标识码：A     文章编号：1003-5168（2021）36-0025-03

Design and Research of Real-time Remote Monitoring System for Bus Safety Belt

HAN Chupeng    WANG Ting    LIU Minghao    SONG Zhikang    JIANG Yunyu

（Jiangsu Vocational College of Electronics and Information，School of Electronic Networks，Huai'an Jiangsu 223003）

Abstract：Aiming at the problem of bus safety with frequent major casualty accidents，this paper comprehensively uses a variety of technologies to realize the design and simulation of bus safety belt real-time remote monitoring system.Combined with the comprehensive application of sensor，wireless communication，single chip microcomputer and Android，the design realizes the functions of automatic detection and alarm of safety belt wearing and not wearing，as well as the verification of the number of passengers getting on and off.At the same time，the data will be uploaded to the passenger transport supervision center in real time to effectively warn passengers to ride according to the specifications.This paper effectively solves the difficulties and pain points that are cumbersome and difficult to implement effectively，such as safety belt wearing verification and number verification，effectively simplifies the work of drivers and improves work efficiency.The passenger transport company collates，analyzes and summarizes the collected data，finds potential problems in time，strengthens the supervision and management of the passenger transport process，and reduces the occurrence of major accidents as much as possible.The system provides a safety guarantee for the bus to maximize the passenger safety factor.

Keywords：seat belt; remote monitoring; automatic detection

2021年3月24日，江苏省无锡市的一辆大巴车驶出200 km后，客车司机突然发现少了一名乘客，在这种情况下，无疑给乘客和司机都带来了负面影响，至于这起事件责任在谁，谁是谁非？也很难说得清。而再往前看，几乎年年都有乘客被大巴车司机遗留的事件，这说明了大巴车司机在核查乘客人数时，免不了会出现误点或遗漏的情况。

除此之外，在车祸事故发生时，因没有正确佩戴安全带而导致人员伤亡的事件也时常发生。2018年4月12日下午，江苏省连云港市连霍高速61 km处发生一起重大交通事故，共造成8人伤亡。公安部交管局通过网络发布消息称，未佩戴安全带是此次事故中致人死伤的重要因素。

从新闻报道中，经常能看到各种令人触目惊心的交通事故的报道，特别是大型客车，一旦发生重大事故，往往造成车毁人亡的悲剧发生。究其原因，其中一个重要因素就是没有系安全带。有人会认为大巴车发生事故，車头部分最容易受伤，但在以往发生的交通事故中，后排乘客受伤率和死亡率并不比前排乘客低，作为乘客也不要心存侥幸，只要在车辆行驶过程中都应系好安全带[1]。提高安全带佩戴率是一项能够有效减少交通事故中伤亡人数的措施[2]。事故调查表明，当汽车发生正面碰撞时，如果正确佩戴了安全带，可使死亡率减少57%，侧面发生碰撞时，正确佩戴安全带可使死亡率减少44%，发生翻车事故时，正确佩戴安全带可使死亡率减少80%[3]。为此公安部提示：为了出行安全，驾乘车辆出行，请全程系好安全带。客运车辆管理人员在发车前和行车途中应提示乘客全程佩戴好安全带。

很多乘客往往缺乏安全意识或安全意识薄弱，不愿意系安全带，认为系安全带不仅麻烦，还使得自己没有乘车舒适感，即使司机多次提醒，乘客也往往无动于衷，仅仅止于应付。传统的检查方式，也仅仅是通过司机提醒，费时费力不说，而且还不能保证人人佩戴到位，更无法判断乘客在行车途中是否有解开安全带的不当行为。

而本文设计的系统，就是针对大巴司机对乘客安全带是否系好的监督、检查和提醒以及对乘客人数的清点，解决乘客对安全带佩戴的提醒和监督，解决客运公司对司机工作过程的监督，提高客运安全性和司机的工作效率。本系统实现了实时上传数据到客运公司，并提供了对收集数据的统计分析，有利于客运公司及时发现潜在问题，加强对客运过程的管理，以达到减少重大事故发生的目的。

2 系统总体设计

本项目采用单片机、传感器、语音模块、无线通信等核心模块来实现对安全带佩戴的实时监控。

柔性薄膜压力传感器安装在乘客座椅上。当乘客坐在座椅上时，座椅上乘客的信息会被发送到Android终端的中控大屏，但不会显示安全带已经系好。当安全带正确佩戴后，安全带佩戴信息将会变化为乘客已入座，且已正确佩戴安全带，并上传到Android终端。通过GPRS无线通信模块将数据实时上传到远程计算机。若发现有乘客没有系好安全带，语音模块将会自动提醒乘客正确佩戴安全带，同时，此系统会实时监测安全带佩戴情况，若行车过程中，系统监测到乘客解开安全带，语音模块也会自动语音示警提醒。

Android端会根据底层采集的数据在APP中正确显示数据，且将有效数据上传到电脑上显示，方便交管部门和客运公司对客运的实时出行数据进行监控。当大巴车在汽车出站口接受检查时，工作人员可直接查看电脑上当前车辆上乘客的安全带佩戴情況，免去了上车检查的烦琐，提高工作了效率。

3 系统硬件设计

本文采用单片机为处理模块[4]。通过大量的调查与研究发现，在电子技术产品开发过程中引入单片机，可以使电子技术的使用寿命得到有效延长[5]。单片机型号选用STM32，产品特点为高性能、低成本、低功耗[6]。柔性薄膜压力传感器和簧片式安全带扣传感器作为检测设备，通过无线串口和GPRS无线通信模块分别实现不同阶段的数据传输，供司机、客运公司和监管部门实时查看，通过语音模块实现对司机和乘客的提醒。

3.1 压力和安全带佩戴检测模块

乘客座椅压力传感器是基于柔性薄膜压力传感器设计的。传感器拥有较多的触点，均匀地分布在汽车座椅的表层。当有压力产生时，将会发出一个触发信号。柔性薄膜压力传感器具有可弯曲、可变形、效果好、传感灵敏、工作可靠、能及时感知乘客是否坐下等优点。在监测数据的同时，柔性的材质也不会影响乘客乘坐时的舒适体验。

安全带簧片式安全带卡扣传感器，具有结构坚固、适合恶劣环境、无需备用电源、可以直接连接到发声器或LED指示灯的优点。还增加了语音监控提醒功能，如果没有正确佩戴安全带，语音模块将进行语音提醒。

3.2 无线通信模块

GPRS模块特点明显。基于GPRS的无线通信系统的应用，可以使信息之间的传递更加高速化、便捷化，且成本较低，可靠性强，可大大提高行业的办公效率[7]。当面对大量的数据时，提高传输效率可以使工作更快、更方便地完成。

为了降低施工难度和施工时间，减少布线，尽可能减少对大巴车的拆卸，增加布局可能性和方案可行性，采用无线串口来实现压力传感器和簧片式安全带卡扣传感器到单片机之间的通信。无线串口具有硬件电路结构简单，软件效率高，总体可靠性高等特点，符合项目需求[8]。在减少布线的同时也降低了安全隐患，避免了线材脱落、磨损等问题，延长了系统的使用寿命。

4 系统软件设计

在软件设计中，采用的Android系统，是由谷歌公司开发的基于Linux平台，可开源使用的手机操作管理系统，底层是Linux系统、中间层有软件包，上层有Java应用程序。因为该系统用户量较大，相较于其他系统比较开源，有着便利、开放的优点，这使得各类软件开发人员和系统架构师能够很好地合作，并相互交流在开发过程中出现的问题及遇到的难题。

乘客全部上车并正确佩戴安全带后，当司机发车时，车载GPS信号显示大巴车离开汽车站，同时车上的乘客数量信息在5 min之内都没有发生变化，此时将把车辆状态变更为行驶，并锁定应有乘客数量，系统自动生成一条包含所有上述信息的发车数据记录下来。直至大巴车驶入到站汽车站，乘客下完后，系统自动生成一条安全到站人员数量等数据记录上传后，系统恢复到站状态，为下一次发车做好准备。在服务区休息后，准备发车时，司机只需看中控大屏，对照应有乘客数量、实时乘客数量和安全带佩戴情况即可。显示应有乘客数量和实际入座乘客数量，避免司机记错乘客数量。当车辆状态为行驶时，语音提醒功能将自动开始工作;车辆状态为到站时，语音提醒功能将自动关闭。语音提醒功能也支持司机手动关闭，供服务区休息和应急情况发生下使用。合理地将语音提醒功能关闭，可以避免对乘客造成不必要的打扰，提供人性化的服务。

5 结论

本系统经过测试，可以实现安全带佩戴自动检测、统计和提醒，以及乘客上下车数量和人数的清点核查功能，并将数据实时上传到客运公司。司机端可以显示安全带佩戴实时数据，后台软件可以看到实时传输的数据。解决了驾驶员反复核对乘客号码，同时也解决了驾驶员反复提醒乘客系好安全带，驾驶员只需在驾驶座上核对号码是否正确，乘客安全带是否正确佩戴。硬件设备符合国家相关标准。项目整体符合研制目标，大大提高大巴车安全带佩戴质量和载客安全系数，且整个系统成本低，安装方便，更适合现在所有的大巴车。

参考文献：

[1] 杨春喜.“戴”上安全 “系”住幸福[J].道路交通管理，2020（7）：92.

[2] 刘玉光，张晓龙，王存，等.乘用车安全带提醒装置适应性研究[J].汽车技术，2006（z1）：55-59.

[3] 曹奇.汽车安全带固定点仿真精度研究[D].长沙：湖南大学，2012.

[4] 张玲.浅析单片机开发应用技巧[J].中国设备工程，2019（10）：188-190.

[5] 任华魁.单片机在电子技术中的应用和开发分析[J].电子技术与软件工程，2021（15）：92-93.

[6] STM32[J].北方建筑，2019（3）：27.

[7] 陈武.基于GPRS 模块的无线通信系统设计[J].通信电源技术，2018（10）：156-158.

[8] 郭书军，田志鹏.基于单片Wi-Fi MCU CC3200的无线串口[J].仪器仪表用户，2016（1）：24-27.