基于物聯(lián)網(wǎng)的校車(chē)資訊軟件設(shè)計(jì)

黃 鵬 劉利群＊

（廣東海洋大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 湛江 524088）

0 引言

近年來(lái)，隨著社會(huì)和技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)家日益重視技術(shù)的沉淀與傳承以及人才培養(yǎng)，為了順應(yīng)國(guó)家對(duì)技術(shù)人才的迫切需求，高等教育管理體制改革也在不斷深化，許多高校相繼合并或新建校區(qū)，提升了整體辦學(xué)水平、人才培養(yǎng)質(zhì)量和辦學(xué)效益，增強(qiáng)了高校的競(jìng)爭(zhēng)力和社會(huì)影響力[1]。多校區(qū)辦學(xué)模式是滿(mǎn)足國(guó)家科技強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略需求的一種主流解決方案，充分利用不同校區(qū)的教學(xué)資源是各大高校向社會(huì)不斷輸出優(yōu)質(zhì)的技術(shù)型人才的重要前提保障。

現(xiàn)階段多數(shù)高校通過(guò)配備校車(chē)來(lái)方便師生的出行需求，這在一定程度上解決了師生的出行問(wèn)題，但現(xiàn)階段大部分校車(chē)還是處于常規(guī)的運(yùn)營(yíng)模式，存在著校車(chē)到站時(shí)間不確定，導(dǎo)致候車(chē)不便，車(chē)輛的載客人數(shù)隨機(jī)性大，車(chē)廂擁擠或者空載帶來(lái)的交通安全隱患或者資源浪費(fèi)等問(wèn)題[2]。本文針對(duì)上述問(wèn)題提出一種可行方案，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛定位與人數(shù)統(tǒng)計(jì)功能，乘車(chē)的師生通過(guò)訪問(wèn)Web頁(yè)面可以方便地查看車(chē)輛相關(guān)的信息，以此便捷師生的出行。

圖1 系統(tǒng)框圖

1 軟件開(kāi)發(fā)目標(biāo)與內(nèi)容

1.1 開(kāi)發(fā)目標(biāo)

本文提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的校車(chē)實(shí)時(shí)資訊軟件，旨在解決車(chē)輛定位與乘客人數(shù)信息未知以及定位數(shù)據(jù)可視化的問(wèn)題，通過(guò)使用該軟件一方面能便捷師生的出行，避免在候車(chē)時(shí)浪費(fèi)過(guò)多時(shí)間。另一方面能夠讓管理人員通過(guò)簡(jiǎn)單地點(diǎn)擊動(dòng)作對(duì)車(chē)輛信息進(jìn)行維護(hù)，降低數(shù)據(jù)信息維護(hù)難度以及提高信息的管理效率。

1.2 開(kāi)發(fā)的主要內(nèi)容

系統(tǒng)框圖如圖1所示，硬件部分主要由主控芯片、OV5647攝像頭模塊、GPS模塊與4G模塊四部分組成。本設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的主要內(nèi)容圍繞這些硬件資源展開(kāi)，其中攝像頭模塊與樹(shù)莓派相連，將車(chē)門(mén)處畫(huà)面信息傳輸?shù)綐?shù)莓派作為MobileNet-SSD模型算法的數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的乘客人數(shù)信息統(tǒng)計(jì)功能。GPS模塊通過(guò)與GPS衛(wèi)星通信，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛位置信息定時(shí)獲取。4G模塊通過(guò)HTTPD中GET方式將數(shù)據(jù)提交到Django Web服務(wù)器，用作前端展示內(nèi)容的數(shù)據(jù)來(lái)源。主控芯片負(fù)責(zé)GPS、攝像頭、4G模塊之間的交互調(diào)度，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到車(chē)輛位置、乘客人數(shù)信息，然后上傳至服務(wù)器。軟件部分主要是完成可視化的Web頁(yè)面，用戶(hù)可以更為直觀的獲取車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)信息，同時(shí)為管理人員提供管理頁(yè)面，降低車(chē)輛信息管理復(fù)雜度。

2 技術(shù)簡(jiǎn)介

在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，硬件設(shè)備之間采用了CSI和串口通信協(xié)議進(jìn)行通信，其中攝像頭模塊采用CSI協(xié)議與樹(shù)莓派主控板進(jìn)行通信，GPS以及4G通信模塊均采用串口協(xié)議與樹(shù)莓派進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。采用MobileNet SSD模型實(shí)現(xiàn)乘客人數(shù)識(shí)別、計(jì)數(shù)功能，通過(guò)將圖片數(shù)據(jù)作為模型的輸入，模型會(huì)返回圖片中物體識(shí)別結(jié)果的可信度。同時(shí)模型會(huì)對(duì)識(shí)別結(jié)果為人的物體進(jìn)行跟蹤，當(dāng)行人以一定方向越過(guò)畫(huà)面中的觸發(fā)線(xiàn)會(huì)觸發(fā)模型的計(jì)數(shù)功能，以此實(shí)現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計(jì)的目的。采用時(shí)延較低的4G通信技術(shù)保障數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器的時(shí)效性，同時(shí)，WH-LTE-7S1 4G模塊可以通過(guò)簡(jiǎn)單的AT指令設(shè)置，即可進(jìn)入HTTPD網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模式，在這個(gè)模式下，通過(guò)直接向串口發(fā)送要上傳到服務(wù)器的數(shù)據(jù)后，模塊會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)送至指定服務(wù)器，無(wú)須重復(fù)配置和人工干預(yù)，較大程度地簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)流程。

3 開(kāi)發(fā)成果展示

3.1 硬件實(shí)物圖

如圖2所示，為本系統(tǒng)硬件部分實(shí)物圖，為了方便調(diào)試，實(shí)物圖中通過(guò)在面包板上使用杜邦線(xiàn)連接各個(gè)模塊。整個(gè)系統(tǒng)的供電要求為5V 2A，以滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)各個(gè)模塊能量需求。

圖2 硬件實(shí)物圖

3.2 用戶(hù)端Web頁(yè)面實(shí)現(xiàn)

客戶(hù)端Web頁(yè)面實(shí)現(xiàn)車(chē)輛定位數(shù)據(jù)的可視化以及車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)展示。終端設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)首先會(huì)存儲(chǔ)到服務(wù)端的數(shù)據(jù)庫(kù)中，HTML頁(yè)面從服務(wù)端的數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取車(chē)輛的定位信息后，在Django服務(wù)器中進(jìn)行渲染后返回給客戶(hù)端，從而將頁(yè)面呈現(xiàn)給用戶(hù)。

將車(chē)輛定位數(shù)據(jù)與高德地圖API結(jié)合實(shí)現(xiàn)車(chē)輛位置的可視化展示，用戶(hù)在點(diǎn)擊代表車(chē)輛的小藍(lán)標(biāo)后能展開(kāi)校車(chē)當(dāng)前的詳細(xì)信息，如司機(jī)姓名、聯(lián)系方式和乘客人數(shù)等。通過(guò)Ajax異步技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛標(biāo)記的更新，達(dá)到車(chē)輛動(dòng)態(tài)跟蹤目的[3]。

3.3 管理端Web頁(yè)面實(shí)現(xiàn)

管理端Web頁(yè)面主要功能是維護(hù)校車(chē)和司機(jī)之間的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，管理者可以通過(guò)點(diǎn)擊Web頁(yè)面中對(duì)應(yīng)的管理選項(xiàng)與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互，從而達(dá)到數(shù)據(jù)的高效管理，降低管理難度的目的。

如圖3所示，管理員登錄系統(tǒng)之后即可查看全部車(chē)輛與司機(jī)之間的關(guān)聯(lián)信息，并且可以通過(guò)點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的功能選項(xiàng)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的刪除、添加、修改等動(dòng)作。管理員也能通過(guò)搜索框篩選出自己想要查看的數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊右上角的退出按鈕可以退出當(dāng)前用戶(hù)。

圖3 管理頁(yè)面詳情

4 結(jié)語(yǔ)

本文以基于物聯(lián)網(wǎng)的校車(chē)實(shí)時(shí)資訊軟件的開(kāi)發(fā)為主要內(nèi)容，闡述了軟件開(kāi)發(fā)的主要方法和成果。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決傳統(tǒng)校車(chē)運(yùn)營(yíng)管理模式中存在的問(wèn)題，簡(jiǎn)化管理流程，提高管理效率是科技發(fā)展的主流趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)中提出了一種解決車(chē)輛定位和乘客計(jì)數(shù)問(wèn)題的可行方案，在校車(chē)數(shù)字化、智能化運(yùn)營(yíng)管理方面具有一定的參考意義。