《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的校車安全管理系統(tǒng)
來源：中國教育裝備采購網(wǎng)
摘要： 我國校車安全事故頻發(fā)，保證校車安全行駛意義重大,。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是全球正在大力發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù),，在車輛安全管理中有著成熟的應(yīng)用。主要從技術(shù)手段的角度,，提供了一種解決校車安全問題的新思路,。介紹利用射頻識(shí)別、全球定位,、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)來提高校車的安全管理水平,。對(duì)校車安全管理系統(tǒng)進(jìn)行了功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，劃分了車載平臺(tái)、管理平臺(tái)和監(jiān)管平臺(tái),，列出了各子系統(tǒng)的主要功能,，使得校車安全管理系統(tǒng)的建設(shè)具有較強(qiáng)的可行性。
關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng) 校車 安全
Abstract：
Key words :

　　近年來,，我國校車安全事故頻發(fā),，如幼兒園校車重大交通事故、幼兒遺忘在校車被悶死事件等,。校車安全事故造成未成年人重大傷亡,，給家庭和社會(huì)帶來了巨大的不良影響。尤其是2011 年11 月16 日,，甘肅省正寧縣榆林子鎮(zhèn)小博士民辦幼兒園校車嚴(yán)重超載,，與東風(fēng)牌自卸貨車迎面相撞，死亡累計(jì)人數(shù)達(dá)到21人,。這次校車交通事故引起全國震驚,，社會(huì)各界反響激烈，也促使各級(jí)政府部門認(rèn)真思索,。國務(wù)院很快制定了《校車安全條例》,，工信部也在2012 年1 月公布了《校車安全標(biāo)準(zhǔn)》。政府財(cái)政部門加大了對(duì)校車的資金投入,，購置安全性能更好的車輛作為校車,。交通管理部門推出"校車優(yōu)先通行"等管理措施。這些手段無疑都會(huì)促使我國校車安全水平提高,?？傮w來看，加強(qiáng)校車安全管理,，當(dāng)前從制度層面探討的較多,，在科技飛躍發(fā)展的今天，我們還應(yīng)該采用先進(jìn)的技術(shù)手段為校車的安全管理提供強(qiáng)有力的保障,。

1 校車安全管理的主要內(nèi)容

在我國,，校車主要是指幼兒園、小學(xué),、中學(xué)階段的未成年學(xué)生專門乘坐的交通工具,。由于幼兒、小學(xué)生等普遍缺乏安全意識(shí),，自我保護(hù)能力非常弱,，因此校車安全幾乎完全依賴于學(xué)校、政府等方面的約束,、監(jiān)管,。校車安全最主要的是交通安全,。交通安全隱患有超載、超速,、駕駛員違章行駛,、疲勞駕駛等，以及同在公路上行駛的其他車輛對(duì)校車的潛在侵害,。其次,，校車安全還包括校車行駛中學(xué)生在車輛內(nèi)部的人身安全、車輛機(jī)械電氣安全等,。
要保證校車安全,，首先需要政府從宏觀層面制定嚴(yán)格的管理制度和安全法規(guī),，加大資金投入,，鼓勵(lì)企業(yè)投入。政府相關(guān)部門應(yīng)該起到主導(dǎo),、協(xié)調(diào),、監(jiān)督、服務(wù),、保障的作用,。其次，學(xué)校要加強(qiáng)對(duì)校車和駕駛員的日常管理,。然后就是采用有效的技術(shù)手段來約束和保障校車的安全行駛,。規(guī)章制度屬于"軟約束",人執(zhí)行時(shí)容易違背。技術(shù)手段具有"硬約束"的特點(diǎn),，往往不因人的主觀因素而發(fā)生偏差,。在校車安全管理系統(tǒng)可以采用的技術(shù)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有較大的優(yōu)勢(shì),。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集傳感,、遠(yuǎn)程通信、網(wǎng)絡(luò),、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)等技術(shù)于一體,。利用處于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)核心的射頻識(shí)別、全球衛(wèi)星定位,、地理信息系統(tǒng),、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)校車機(jī)械電氣安全,、行駛安全,、駕駛員安全、乘車學(xué)生安全等進(jìn)行全面的實(shí)時(shí)監(jiān)控,，為校車安全管理提供最及時(shí)準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),。并且物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通安全中已經(jīng)有成熟,。
 
2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡介
 
物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things）是指將物體通過射頻識(shí)別（ RFID）、紅外感應(yīng)器,、全球定位系統(tǒng),、激光掃描器等傳感設(shè)備，利用通信手段,，按約定的協(xié)議,，實(shí)現(xiàn)全面互聯(lián)，包括物與物之間的互聯(lián)互通,，也包括人與物之間的互聯(lián)互通,，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別,、定位,、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò),。
其中RFID 是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主要載體,。物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信之后引發(fā)新一輪信息產(chǎn)業(yè)浪潮的核心領(lǐng)域,。我國"十二五"規(guī)劃將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣和應(yīng)用列為發(fā)展的重要內(nèi)容,。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控,、智能交通,、環(huán)境監(jiān)測(cè)、公共安全等方面有著廣泛的應(yīng)用,。
射頻識(shí)別（Radio Frequency IdentificatiON） 縮寫RFID,又稱電子標(biāo)簽,、無線射頻識(shí)別，它是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心和基礎(chǔ)技術(shù),。射頻識(shí)別技術(shù)利用射頻信號(hào)通過空間耦合實(shí)現(xiàn)信息傳遞,、數(shù)據(jù)讀寫，從而達(dá)到識(shí)別目的,。其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)無接觸的信息傳遞,。
RFID 技術(shù)在校車安全管理系統(tǒng)中主要用于身份識(shí)別。
全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System） 縮寫GPS,是指利用衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)進(jìn)行定位,、導(dǎo)航的系統(tǒng),。全球應(yīng)用最廣的是美國的GPS 定位系統(tǒng)，其次是俄羅斯的GLONASS（格洛納斯）系統(tǒng),。我國自主開發(fā)的"北斗定位系統(tǒng)"也已投入應(yīng)用,。GPS 技術(shù)在校車安全管理系統(tǒng)中主要用于校車測(cè)速、定位和軌跡跟蹤。
地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System） 縮寫GIS,它是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下,，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù),，為管理,、決策等提供地理信息支持。GIS 在校車安全管理中,，可以通過圖形的形式描述車輛行駛軌跡,、顯示道路通行狀況、定位事故點(diǎn),、調(diào)度應(yīng)急救援,，以及提供交通指揮方案等。
 
3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
 
校車安全管理系統(tǒng)總體分為三個(gè)子系統(tǒng),，對(duì)應(yīng)三個(gè)集成的工作平臺(tái),，即校車車載子系統(tǒng)（車載平臺(tái)），校車學(xué)校管理子系統(tǒng)（日常管理平臺(tái)）,，政府部門校車監(jiān)管子系統(tǒng)（監(jiān)管平臺(tái)）,。
校車安全管理系統(tǒng)各平臺(tái)內(nèi)部以及平臺(tái)間的主要數(shù)據(jù)有：（1）車輛的GPS 數(shù)據(jù),，在此基礎(chǔ)上可算出車速,、運(yùn)行軌跡； （2）人員RFID 信息,，在此基礎(chǔ)上可得到的實(shí)時(shí)的乘車人數(shù),、每個(gè)乘車學(xué)生的基本信息；（3）車輛運(yùn)行時(shí)的機(jī)械和電氣數(shù)據(jù),，可以將此數(shù)據(jù)和正常的車輛參數(shù)進(jìn)行比對(duì),，判斷校車的安全狀況，對(duì)異常情況預(yù)警,； （4）車內(nèi)視頻信息,，包括實(shí)時(shí)車內(nèi)情況，駕駛員,、隨車?yán)蠋煹墓ぷ髑闆r,，學(xué)生上下車和家長接送情況等；（5）地理信息,、交通狀況,、文本信息（如天氣信息、特殊通知等）,、監(jiān)管指令等?，F(xiàn)給出各子系統(tǒng)通信和數(shù)據(jù)傳輸與接收示意圖，如圖1.
圖1 校車安全管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸示意圖
 
4 各子系統(tǒng)主要功能
 
校車安全管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示：
圖2 校車安全管理各子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖
 
4.1 校車車載子系統(tǒng)
 
校車車載子系統(tǒng)主要包括RFID 讀取器、GPS 接收設(shè)備,、視頻監(jiān)控設(shè)施,、報(bào)警裝置和無線通信裝置。
高性能校車可以加裝車輛機(jī)械和電氣性能傳感設(shè)備,。
車載子系統(tǒng)是校車安全管理系統(tǒng)中的最基礎(chǔ)組成部分,，它既傳輸重要的實(shí)時(shí)原始數(shù)據(jù)，又接受管理平臺(tái)的控制信息,。為保障車載子系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行,、操作方便，應(yīng)將車載子系統(tǒng)集成為一個(gè)整體操作平臺(tái),。車載平臺(tái)主要集成以下設(shè)施：
（1） RFID 設(shè)備：車載RFID 讀取器通過學(xué)生佩戴的電子腕帶自動(dòng)獲得準(zhǔn)確的上下車人數(shù),； 讀取駕駛員和隨車護(hù)送老師的身份RIFD.家長接送孩子時(shí)，讀取家長持有的遠(yuǎn)距離識(shí)別RFID 卡,，通過語音方式讓駕駛員,、老師獲取家長信息，避免假冒和錯(cuò)接,。車內(nèi)的實(shí)際載人數(shù)用醒目的數(shù)字顯示在適當(dāng)位置,，避免出現(xiàn)校車停駛時(shí)遺留孩子在車上的意外情況。
（2） 視頻監(jiān)控設(shè)備：通過安裝在車內(nèi)各個(gè)關(guān)鍵位置的攝像頭完成視頻的采集,、存儲(chǔ),，并通過3G 高速無線通信網(wǎng)絡(luò)將視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到學(xué)校管理中心。
（3） GPS 設(shè)備：得到校車運(yùn)行的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)空間坐標(biāo)信息,，并傳輸給系統(tǒng)進(jìn)行處理和計(jì)算,。
（4） 無線通信裝置：選擇3G 高速無線通信網(wǎng)絡(luò)，保證信號(hào)暢通和完成流量巨大的視頻數(shù)據(jù)傳輸,。
（5） 報(bào)警系統(tǒng)：當(dāng)車輛機(jī)械,、電氣故障時(shí)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)制動(dòng)減速,；火災(zāi)時(shí)報(bào)警并自動(dòng)啟動(dòng)滅火裝置,；危險(xiǎn)情況時(shí)與110、120 等公共報(bào)警系統(tǒng)的自動(dòng)呼入,；手動(dòng)報(bào)警按鈕,，特殊情況時(shí)駕駛員向?qū)W校管理中心發(fā)送報(bào)警信號(hào)。
 
4.2 學(xué)校管理子系統(tǒng)
 
學(xué)校管理平臺(tái)主要完成對(duì)校車的日常管理工作和校車運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳給監(jiān)管平臺(tái),。校車學(xué)校管理子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用3G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)+高速寬帶網(wǎng)（雙絞線或光纖高速星型以太網(wǎng)）的模式,。利用無線通信網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)的校車車載平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，通過高速寬帶網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與政府相關(guān)部門的監(jiān)管系統(tǒng)的連接,。學(xué)校管理子系統(tǒng)采用多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成局域網(wǎng),，并行完成視頻監(jiān)控信息接收,、GPS 跟蹤定位、人員和車輛信息實(shí)時(shí)接收等,。學(xué)校管理平臺(tái)主要功能有：
（1） 車輛GPS 定位跟蹤
接收車載GPS 發(fā)送來的地理坐標(biāo)信息定位,、跟蹤校車。有條件的學(xué)?？梢约优銰IS 地理信息系統(tǒng),，將定位信息自動(dòng)顯示在電子地圖上。管理員能夠獲得校車的準(zhǔn)確位置,、速度,、行駛路徑等。確保校車在正常時(shí)段和指定路線行駛,，防止超速,、擅自更改行駛線路等。
（2） 文本信息收發(fā)
可以對(duì)校車的異常行駛發(fā)送警告信息提醒駕駛員,，還可以發(fā)送,、接收臨時(shí)性的短消息、通知等文本信息,，比如天氣,、路況、異常情況等,。
（3） RFID 信息管理
包括各種RFID 卡的發(fā)放,、數(shù)據(jù)錄入、更新等,。
此項(xiàng)功能是校車安全管理系統(tǒng)中最重要的功能,，能很好地體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在校車安全管理中應(yīng)用的好處。
系統(tǒng)需要的RFID 卡主要有駕駛員卡,、教職工卡、學(xué)生乘車卡,、家長接送卡,。其中駕駛員卡、教職工卡兩類卡使用近距離識(shí)讀的RFID 卡,。教職工卡可以細(xì)分為學(xué)校負(fù)責(zé)人,、校車安全檢查值班員、隨車護(hù)送人員卡,。教職工,、駕駛員的RFID 卡還可以用作電子考勤、門禁,、系統(tǒng)授權(quán)等,。學(xué)生乘車卡采用電子腕帶，尤其是幼兒園孩子必須使用電子腕帶，便于佩戴和使用,。學(xué)生RFID 卡包含其姓名,、性別、年齡,、班級(jí),、家庭住址、聯(lián)系方式,、照片等,。家長卡采用遠(yuǎn)距離讀取的RFID 卡，以方便家長不用上車就可以識(shí)別其身份,。為確保孩子被安全,、正確地送交到家長手中，最好采用"雙卡匹配"安全機(jī)制,，即家長卡與孩子佩帶的學(xué)生卡信息一致時(shí),，才允許家長接走孩子。由于有RFID 卡,，因此學(xué)生上下車,、家長接送的詳細(xì)信息均能被系統(tǒng)自動(dòng)記錄下來。
此模塊還具有的一個(gè)重要功能就是動(dòng)態(tài)獲取車載實(shí)際人數(shù),，防止超載,。同時(shí)通過和學(xué)校登記的學(xué)生乘車數(shù)據(jù)對(duì)比防止學(xué)生漏站、誤站,，或被遺忘在車?yán)铩?/div>
（4） 家校聯(lián)系：主要是供學(xué)校/家長通過網(wǎng)絡(luò)或短信,、電話等方式發(fā)布/查詢校車運(yùn)行情況、學(xué)生乘車情況等,。
（5） 系統(tǒng)維護(hù)：錄入基本信息,、用戶權(quán)限管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),、分析等功能,。
 
4.3 安全監(jiān)管子系統(tǒng)
 
安全監(jiān)管子系統(tǒng)供政府監(jiān)管部門使用，比如教育主管部門,、安監(jiān),、交通警察等。通過監(jiān)管平臺(tái),，監(jiān)管部門可以獲取本轄區(qū)內(nèi)所有校車運(yùn)行的實(shí)時(shí)乘車人數(shù),、視頻、車輛歸屬學(xué)校,、車速等信息,，向?qū)W校管理中心發(fā)出監(jiān)管意見,； 借助行政區(qū)域GIS 電子地圖、交通管理與指揮信息系統(tǒng),，監(jiān)管部門還能查看區(qū)域內(nèi)校車的運(yùn)行路線,，結(jié)合交通狀況進(jìn)行合理的交通指揮，為校車提供便利的通行條件,。
 
5 結(jié)語
 
校車安全關(guān)系到千家萬戶,，影響家庭幸福和社會(huì)穩(wěn)定。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通運(yùn)輸,、公共交通等與校車運(yùn)營相近的領(lǐng)域有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),，因此基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的校車安全管理系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義和可行性。利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以充分發(fā)揮技術(shù)手段剛性"無私"的特點(diǎn),，為校車安全筑起一道重要的科技防護(hù)墻,。當(dāng)然，由于物聯(lián)網(wǎng)是綜合性很強(qiáng)的技術(shù),，現(xiàn)在還沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),，這也給物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在校車安全管理系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)施帶來了一定的障礙。另外,，校車安全管理是個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程,，投入成本和實(shí)施難度較大。

 
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