智能公交检测系统设计研究范文

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【摘要】

根据目前国内公交客流统计的发展现状，本文提出一种基于多传感器的客流信息综合检测系统。综合利用各个传感器的优势，提高客流信息的检测准确度。采用基于动态门限的判决方法进一步提高了多人同时上下车情况下客流信息的判决准确度。实验结果表明客流统计数据有较高的准确率，与传统的方法相比，它融合了多种信息，可以提供大量详细、准确的动态数据，对城市公交以及公交的智能化调度、线路的开辟、优化、站点的设置等都具有极其重要的意义。

【关键词】

综合检测；客流信息；动态门限

目前，公交客流信息的采集方式主要为人工抽样技术或利用IC卡信息统计客流技术、踏板压力垫子检测以及主动式红外、被动式红外的自动客流信息采集系统。但是，传统的人工调查方式不仅花费大，而且难以保证数据的质量。IC卡统计技术虽然提取技术简单、成熟，但是仅限于对使用IC卡的乘客进行统计。典型的踏板压力垫子检测系统、红外检测系统在单一传感器的信息采集中获得数据的准确率往往只有40%~60%。本文从实际情况出发，综合考虑影响客流信息采集误差的因素，提出了一种基于多种传感器综合检测的客流信息采集系统。本系统采用以主动式红外传感器为主，红外热释电传感器和压力踏板传感器为辅的传感器综合检测思路，进行系统设计。研究了主动式红外传感器的误差来源，提出了相应的误差修正算法。上位机端采用B/S模式的web设计方式，为修正后的客流数据的各种分析显示提供了友好的人机交互界面。

1系统框架

目前，公交客流信息的采集方式多采用人工抽样技术以及凭借公交司机的多年经验，但是这其中都有很大的人为因素，难以保证客流信息的准确性。随着嵌入式技术和计算机技术的发展，数据采集及处理越来越智能化，简易化，准确化。利用嵌入式技术及计算机技术能够很好的实现数据的采集和分析处理，从而得到较为准确的客流信息，进而为城市公共交通系统的发展提供有利可靠的保证。在传统的单一传感器检测系统中，客流信息数据的准确性较低，各个传感器的特有优势难以综合体现。主动式红外传感器检测方式采用自身光源，不易受外界环境温度、光线的影响，在单个乘客依次上下车的情况下能够获得相对较高的精度，但随着客流量增大、乘客上下车次序较为混乱时，检测精度也会随之降低。压力踏板传感器在乘客上下车次序较为混乱的情况下，能够较为准确的实现客流数据的采集，但是系统部件易坏。红外热释电传感器作为被动式红外传感器能够很好的区分人和其他物品，从而降低检测的误判率，提高检测的准确性。主动式红外传感器采取单门双管策略，通过在公交车辆的前门和后门分别部署等高、适宜间距的高定向红外发射管和接收管，实现乘客上下车方向的准确判定、以及乘客人数的初步判定。

2系统设计与实现

2.1硬件实现由于公交车前门和后门的硬件部署是一致的，以前门为例说明硬件方面的构建思路。首先在前门的左边一侧高度为1.4m的位置安放两个高定向红外发射管，在右边一侧的相同高度处安放两个红外接收管，构成两对红外发射接收检测系统。经实验研究，同一侧的红外发射管之间间距为10cm为宜。同时在车门处的台阶上安放压力传感器，在车门处的顶部安放红外热释电传感器。下位机采用STC12C5A60S2MCU进行传感器的控制和数据的处理、存储和发送。MCU通过两个外部中断分别和两个红外接收管相连，通过I/O端口和BISS0001芯片输出端相连。压力传感器通过A/D输入端与MCU进行相连从而将模拟量转换成数据量。当红外热释电传感器输出有效时（检测判决为人时），MCU的数据处理方法如下。MCU对时间片内的平均压力数据设定一定的门限值，当压力数据值小于设定的门限时，MCU不考虑压力数据，乘客上下车人数判决为1。当压力数据值大于设定的门限时，MCU考虑压力数据，乘客上下车人数判决为多人（根据公交车车门宽度实际情况一般为2人）。综上所知，压力门限的设定对于判决的准确度至关重要。对于压力门限的值的选取，主要是采用模型训练的方法从而获取初始经验值，设为tho。假设拥挤程度是高斯分布的，则可以通过调整当前的压力门限值调整拥挤程度，从而通过控制拥挤程度的分布，提高判决数据的准确度。压力门限的动态选取算法如下。第n次压力门限的取值，由前m次（m为偶数）的判决结果和前m次压力数据的平均值与第n-1次的压力门限的差值决定。每一次的判决结果用di表示。

2.2软件实现C++程序主要负责对接收的实时客流信息进行存储，通过HTTP协议上传至内网web服务器端，由PHP程序进行对数据的分析处理工作。主要功能有数据接收、数据存储、数据传输、数据处理分析、结果展示等五个部分。主要实现的功能如下：通过串口通信将数据传送到pc端，存储后上传至web服务器，将数据分类分时处理，调用PHPGD库，生成各类数据分析图形，通过大量训练实验，得到数据的预处理算法，得到预设压力门限值，最后将数据在网上显示，面向管理人员和乘车用户。

3实验数据分析及结果

首先，通过对大量不同特征（身高和体重）的乘客进行实验，获取最优的初始压力门限值。然后，针对不同的乘客上下车情况，分成乘客单人上下车、双人同时上下车和双人交叉上下车各10组，每组采集20次数据，获得计数的数据以及误差统计图。从图1的数据和误差图可知，本系统在单人上下车等乘客次序较好的情况下，误差在10%左右，能够很好的检测到客流信息。从图2和图3的数据和误差图可知，本系统在双人同时上下车和双人交叉上下车时，误差控制在20%左右，也能够较好的实现客流信息的检测。分析实验，可知误差基本上源于两处，第一红外传感器产生的漏计误差和计数错误误差；第二压力传感器的判决误差。当乘客上下车时间低于红外光线发射周期时，乘客不能正常的遮蔽红外光线从而导致漏计。当有多人同时上下车，彼此间互相遮挡红外光线也会引起计数错误。

4结语

本文设计研究了一种新型的综合性客流信息检测系统，通过相应的算法实现了客流信息检测准确度的提高。从传统的40%-60%的准确度提高到了80%左右。虽然进一步的提高了检测的准确度，但当乘客上下车次序很混乱的时候，还是存在较大的检测误差，还需要进一步的改进或寻找更有效的算法实现检测准确度的进一步提高。

【参考文献】

［1］胡金星,刘允才.公交信息智能化管理系统框架及关键技术研究[J].交通运输系统工程与信息,2005,4(6):14-17.

［2］王建军.红外光电开关在人流量记录中的应用[J].电脑编程技巧与维护,2008(2):75-76.

［3］范海燕，鲍圣捷.公交线路客流统计方法及其应用[J].交通与运输，2009(z1):120-122.

作者：罗雄 欧阳代富 单位：成都理工大学信息科学与技术学院