一种客车超载检测系统及其使用方法
【专利摘要】本发明涉及一种客车超载检测系统及其使用方法，其特征在于：它包括检测单元、控制单元、显示单元、语音单元、通信单元和供电单元；所述显示单元、语音单元、通信单元和供电单元分别电连接所述控制单元，所述供电单元为各用电单元供电；所述检测单元包括在交叉对称设置在两侧车门上的两个红外传感器，与所述两红外传感器相对设置在另一侧车门上的两反馈反射板，设置在所述两红外传感器下方的两超声波传感器，以及设置在车门底部第一级台阶上的一压电薄膜组件，所述压电薄膜组件由若干块电连接的压电薄膜传感器组成，各所述红外传感器、反馈反射板、超声波传感器和压电薄膜组件分别电连接所述控制单元。本发明可以广泛用于客车上乘客数量的实时统计和超员报警及传输。
【专利说明】一种客车超载检测系统及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检测系统及其使用方法，特别是关于一种客车超载检测系统及其 使用方法。
【背景技术】
[0002] 公路客车超载成为引发交通事故的重要原因之一，而客车一旦发生事故，极易发 生群死群伤特大恶性事故，给许多家庭带来灾难、造成极为恶劣的社会影响。目前，国家出 台了一系列的法律法规来禁止客车超载现象。为了保障交通安全和顾客的生命安全，各级 各地政府都非常重视客运超载问题，各级交通和公安部门加大打击客运超载力度，但由于 客车超载监管存在一定困难，客车超载现象依然非常严重。因此，在采取行政监督管理的同 时，研发客车超载检测系统，以弥补行政监管存在的不足，消除客车超载的现象，具有较为 重大的意义和较好的市场前景。
[0003] 当前，许多客车超载检测系统都采用红外传感器作为检测传感器，并把超载检测 位置定位在车门区域，但这些系统大多无法解决客车实际使用过程中乘车秩序较差时多人 同时上或下车的正常统计车内乘客人数问题。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够检测多名乘客同时上或下车的客车 超载检测系统及其使用方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种客车超载检测系统，其特征在 于：它包括检测单元、控制单元、显示单元、语音单元、通信单元和供电单元；所述显示单 元、语音单元、通信单元和供电单元分别电连接所述控制单元，所述供电单元为各用电单元 供电；所述检测单元包括在交叉对称设置在两侧车门上的两个红外传感器，与所述两红外 传感器相对设置在另一侧车门上的两反馈反射板，设置在所述两红外传感器下方的两超声 波传感器，以及设置在车门底部第一级台阶上的一压电薄膜组件，所述压电薄膜组件由若 干块电连接的压电薄膜传感器组成，各所述红外传感器、反馈反射板、超声波传感器和压电 薄膜组件分别电连接所述控制单元；所述控制单元根据两所述红外传感器通过相对的两所 述反馈反射板反射的红外光被阻断的信息，依次开启相应的超声波传感器测量乘客占据车 门的宽度，并通过所述压电传感器组件的信息相互印证判断上或下车的乘客数量，且通过 所述显示单元显示、通过所述语音对超员报警，通过所述通讯单元进行远程传输。
[0006] 所述乘客占据车门的宽度为Q 4 = 其中，0m彡Ln彡0. 8m，U为门开 启时两车门之间的距离，Ln、L2i分别为该超声波传感器与乘客之间的距离；当Q大于所述 控制单元内预设的一个常规乘客的占用车门宽度值L则判定为同时通过的乘客为两人。
[0007] 所述控制单元采用思卡尔公司的MC9S12XEP100芯片。
[0008] 所述语音单元采用ISD1700语音芯片。
[0009] 所述供电单元采用车载24V蓄电池。
[0010] 所述供电单元采用车载24V蓄电池。
[0011] 一种客车超载检测系统的使用方法，其包括以下步骤：1)当客车到站，车门开启 乘客上或下车时，首先一个红外传感器经由相对应设置的反馈反射板反射的红外线被阻 断，该红外传感器将相应的反馈信号传送给控制单元，控制单元启动所采用的该红外传感 器下对应设置的超声波传感器测量其与乘客之间的距离L n，控制单元收到该超声波传感 器测量的距离Ln后，控制该超声波传感器关闭；2)乘客继续上或下车，另一红外传感器经 由相应的反馈反射板反射的红外线被阻断，该红外传感器将相应的反馈信号传送给控制单 元，控制单元启动该红外传感器下对应设置的超声波传感器测量其与乘客之间的距离L 2i， 控制单元收到该超声波传感器测量的距离L2i后，控制该超声波传感器关闭；根据公式1^ = 1^-1^-1^计算得到乘客下车过程中所占据的车门宽度Q，并根据1^的预设值，判断前门区 域是否有多名乘客同时下车；3)乘客继续上或下车，脚踩踏在前门区域的第一级台阶上的 压电薄膜组件上，在第一级台阶上设置的若干块压电薄膜传感器构成一个平面坐标系，每 个压电薄膜传感器相当于一个坐标点，当脚踏上去以后，会踏到多个连续的压电薄膜传感 器；而被踏触的压电薄膜传感器会输出电压信号传送给控制单元，而未被踏到的压电薄膜 传感器不输出电压信号，控制单元根据接收的压电信号判断前门区域是否有多名乘客同时 下车；且步骤2)和步骤3)的先后顺序是可以变动的。
[0012] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用在客车门上交叉 对称设置两个红外传感器，与两红外传感器相对设置在另一侧车门上的两反馈反射板，设 置在两红外传感器下方的两超声波传感器，以及设置在车门底部第一级台阶上的一压电薄 膜组件。本发明不但根据两红外传感器通过相对的两反馈反射板反射的红外光被阻断的信 息，依次开启相应的超声波传感器测量乘客占据车门的宽度，并通过压电传感器组件的信 息相互印证判断上或下车的乘客数量，而且还结合压电薄膜组件上检测到的乘客踏处的压 力值进而获得若干连续的被压区域，将每一个连续的被压区域对应一个脚印，从而判断是 否有两名乘客同时进行上或下车的动作，而由于车门的设置不可能有三名乘客同时通过车 门，从而在多名乘客同时上或下车时，能够正确统计客车乘客数量。因此，本发明在乘车秩 序良好、乘客依序顺次上或下车和乘车秩序较差、多名乘客同时上或下车时，均能够实时统 计客车乘客数量。2、本发明由于采用了语音单元、显示单元和通信单元，因而通过自动检测 上车、下车的乘客数量，通过显示单元统计并显示车内乘客数量，并在客车超员、车门被堵 塞时通过语音单元发出报警。在客车超载时发出报警、同时将相关超载报警信息通过通信 单元发送到远程的信息接收器，较好地弥补行政监管存在的不足，有效地消减客车超载现 象，最大程度地保证乘客的生命和财产安全。本发明具有复杂环境下良好的性能稳定性、智 能化程度高、实用性强、使用方便等优点。因此，本发明可以广泛用于智能交通【技术领域】。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的功能结构示意图
[0014] 图2是本发明的压电薄膜组件示意图
[0015] 图3是本发明各区域检测模块在一侧车门的布置示意图
[0016] 图4是本发明各区域检测模块在另一侧车门的布置示意图
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0018] 如图1所示，本发明系统包括检测单元1、控制单元2、显示单元3、语音单元4、通 信单元5和供电单元6。显示单元3、语音单元4、通信单元5和供电单元6分别电连接控制 单元2,供电单元6通过控制单元2分别为检测单元1、显示单元3、语音单元4和通信单元 5供电。
[0019] 本发明系统的检测单元1包括前门区域检测模块、后门区域检测模块，还可以包 括中门区域检测模块。各区域检测模块的设置基本相同，包括第一红外传感器11、第二红外 传感器12、第一超声波传感器13、第二超声波传感器14、压电薄膜组件15、第一反馈反射板 16和第二反馈反射板17。第一、二红外传感器11、12,第一、二超声波传感器13、14和压电 薄膜组件15分别电连接控制单元2。其中压电薄膜组件15是由电连接的若干压电薄膜传 感器组成（如图2所示）。
[0020] 如图3所示，各区域检测模块中的第一红外传感器11设置在一侧车门上，其正下 方设置第一超声波传感器13,与第一红外传感器11水平间隔一距离设置第二反馈反射板 17。如图4所示，第二红外传感器12与第二反馈反射板17相对设置在另一侧车门上，其正 下方设置第二超声波传感器14,与第二红外传感器12水平间隔一距离设置第一反馈反射 板16,第一反馈反射板16与第一红外传感器11相对。压电薄膜组件15设置在各门最下面 的第一级台阶顶面。
[0021] 如图1所示，本发明系统的控制单元2可以采用飞思卡尔公司的MC9S12XEP100芯 片（仅以此为例，但不限于此）作为微处理器，控制单元2内可以预设有客车额定乘员数， 当门开启后两车门之间的宽度U，一个常规乘客占用车门宽度值L，一个常规乘客的一只鞋 底面积值S、超员警示的报警时间等。本发明系统的显示单元3可以是设置在汽车仪表盘上 的IXD显示屏。本发明系统的语音单元4可以是设置在汽车仪表盘上的ISD1700语音芯片 (仅以此为例，但不限于此）。本发明系统的通信单元5可以是常规的信息收发器。本发明 系统的供电单元6可以是车载24V蓄电池。
[0022] 由于本发明系统在客车的各个车门上设置的区域检测模块基本相同，其工作原理 也基本相同，下面仅以一个下车门区为例，对本发明系统做进一步的描述。
[0023] 如图3、图4所示，本实施例将第一红外传感器11设置在其中一侧车门距离第一级 台阶120cm处设置第一红外传感器11，在其向外水平间隔10cm处设置第二反馈反射板17 ; 相应地，第二红外传感器12与第二反馈反射板17相对设置在另一侧车门距离第一级台阶 120cm处，在第二红外传感器12向内水平间隔10cm处，设置与第一红外传感器11相对的第 一反馈反射板16 ;同时在第一、第二红外传感器11、12的下方对应设置第一、第二超声波传 感器13、14。
[0024] 此时控制单元2内预设有打开门后两第一、第二超声波传感器13、14与对侧车门 之间的距离U，如果将第一、第二两超声波传感器13、14分别与乘客之间的距离设置为Ln、 L2i，则可以得到通过车门时乘客占据车门的宽度Q 4 = ，其中0m彡Q <0.8m; 假设控制单元2内预设的一个常规乘客的占用车门宽度值L，那么当Q超过这一常规乘客 的占用车门宽度值L的设置时，则可以认为同时并排下车的乘客不止一人。本发明系统的 使用方法，即超载检测过程如下：
[0025] 1)当客车到站，车门开启乘客下车时，首先第一红外传感器11经由第一反馈反射 板16反射的红外线被阻断，第一红外传感器11将相应的反馈信号传送给控制单元2,控制 单元2启动第一超声波传感器13测量其与乘客之间的距离L n，控制单元2收到第一超声 波传感器13测量的距离Ln后，控制第一超声波传感器13关闭；
[0026] 2)乘客继续下车，第二红外传感器12经由第二反馈反射板17反射的红外线被阻 断，第二红外传感器12将相应的反馈信号传送给控制单元2,控制单元2启动第二超声波 传感器14测量其与乘客之间的距离L 2i，控制单元2收到第二超声波传感器14测量的距离 L2i后，控制第二超声波传感器14关闭；根据公式Q = 计算得到乘客下车过程中 所占据的车门宽度Q，并根据Q的预设值，判断前门区域是否有多名乘客同时下车；
[0027] 3)乘客继续下车，脚踩踏在前门区域的第一级台阶上的压电薄膜组件15上，在第 一级台阶上设置的若干块压电薄膜传感器构成一个平面坐标系，每个压电薄膜传感器相当 于一个坐标点，当脚踏上去以后，会踏到多个连续的压电薄膜传感器。而被踏触的压电薄膜 传感器会输出电压信号传送给控制单兀2,而未被踏到的压电薄膜传感器不输出电压信号， 控制单元2根据接收的压电信号判断前门区域是否有多名乘客同时下车。
[0028] 需要说明的是，由于第二红外传感器12与压电薄膜组件15检测时间很近，通常为 微秒级别，因此步骤2)和步骤3)的先后顺序是可以变动的。从第一红外传感器11被触发 到第二红外传感器12被触发然后关闭的过程为控制单元2统计乘客下车人数的一次计数 过程，而在一次计数过程中，控制单元2会一直计算连续被压区域个数。
[0029] 综上所述，可以归纳为在乘客下车过程中，若以下两个条件之一或两个同时满足， 则控制单元2在一次计数过程中车上的乘客人数减少两位：
[0030] 1)若通过车门时乘客占据车门的宽度Q超过控制单元2中预设一个常规乘客的 占用车门宽度值L，可以判断此时有超过一名乘客正在进行下车的动作。由于客车门宽度的 限制，不可能同时容纳超过两名以上乘客同时通过车门。由此可判断，此时有两名乘客同时 进行下车的动作。
[0031] 2)控制单元2通过接收到的压电信号，获得被脚踩压的压电薄膜传感器位置，进 而获得若干连续的被压区域，每一个连续的被压区域表示一个乘客的脚印。同样由于客车 车门宽度的限制，不可能同时容纳超过两名以上乘客同时通过车门。如果连续的被压区域 的个数大于或等于三个，即三个或以上连续的被压区域的每一个面积都大于一个常规乘客 的一只鞋底面积值S，判定此时有两名乘客同时进行下车的动作，控制单元2中乘客数减少 两位。
[0032] 同理，乘客在各车门上车的过程，与下车的过程相反，是先经过压电传感器组件 15,再依次经过第二红外传感器12和第一红外传感器11，或者是先经过第二红外传感器 12、压电传感器组件15和和第一红外传感器11，此时客车上的乘客计数是增加。
[0033] 控制单元2将综合上车门的乘客数量减去下车门的乘客数量，获取当前客车内的 乘客数量。控制单元2将乘客数量与客车额定乘员数进行比较，通过显示单元3显示当前 车内乘客数量，是否超员等情况，也可以显示仍可以搭载乘客数量等。当超过客车额定乘员 数时，通过语音单元4发出语音报警信号进行警示，当语音单元4持续报警时间超过控制单 元2内预先设定的超员警示的报警时间时，控制单元2将超载数据通过通信单元5传送给 具有信息收发器的远程监控系统（图中未示出），以便辅助相关部门对客车超员情况的监 督。
[0034] 上述实施例中，控制单元2内还可以预设车门堵塞的报警时间。当乘务员长时间 站立在车门处妨碍乘客上下车时，当乘务员站立在车门处的时间大于车门堵塞报警时间 时，则通过语音单元4发出车门堵塞警报，以实现本发明在车门堵塞时的报警功能。车门堵 塞报警时间为第一红外传感器11或第二红外传感器12或两者任意一个发出的红外线被阻 断的时间。
[0035] 需要说明的是，上述对各元器件第一、第二的命名仅仅是为了描述上的方便，其相 应的结构性能和工作原理没有什么不同，特别是安装方式，只要两侧车门安装的红外传感 器是交叉相对，两个反馈反射板分别与相应的红外传感器相对，便可以通过反射的红外光 被阻挡，先、后启动两个超声波传感器进行测量得到上或下车乘客占据车门的宽度，进而判 定控制单元的计数是一个还是两个乘客。而在各车门最下面的第一级台阶顶面上由若干压 电薄膜传感器组成的压电薄膜组件，通过获得的连续的被压区域个数判断控制单元的计数 是一个还是两个乘客。两种计数方式即可单独使用，也可以结合使用。
[0036] 上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所 变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的 保护范围之外。
【权利要求】
1. 一种客车超载检测系统，其特征在于：它包括检测单元、控制单元、显示单元、语音 单元、通信单元和供电单元；所述显示单元、语音单元、通信单元和供电单元分别电连接所 述控制单元，所述供电单元为各用电单元供电； 所述检测单元包括在交叉对称设置在两侧车门上的两个红外传感器，与所述两红外传 感器相对设置在另一侧车门上的两反馈反射板，设置在所述两红外传感器下方的两超声波 传感器，以及设置在车门底部第一级台阶上的一压电薄膜组件，所述压电薄膜组件由若干 块电连接的压电薄膜传感器组成，各所述红外传感器、反馈反射板、超声波传感器和压电薄 膜组件分别电连接所述控制单元； 所述控制单元根据两所述红外传感器通过相对的两所述反馈反射板反射的红外光被 阻断的信息，依次开启相应的超声波传感器测量乘客占据车门的宽度，并通过所述压电传 感器组件的信息相互印证判断上或下车的乘客数量，且通过所述显示单元显示、通过所述 语音对超员报警，通过所述通讯单元进行远程传输。
2. 如权利要求1所述的一种客车超载检测系统，其特征在于：所述乘客占据车门的宽 度为Q : - L〇_Lii_L2i 其中，Om彡Ln彡0. 8m，U为门开启时两车门之间的距离，Ln、L2i分别为该超声波传感 器与乘客之间的距离；当Q大于所述控制单元内预设的一个常规乘客的占用车门宽度值L 则判定为同时通过的乘客为两人。
3. 如权利要求1所述的一种客车超载检测系统，其特征在于：所述控制单元采用思卡 尔公司的MC9S12XEP100芯片。
4. 如权利要求2所述的一种客车超载检测系统，其特征在于：所述控制单元采用思卡 尔公司的MC9S12XEP100芯片。
5. 如权利要求1或2或3或4所述的一种客车超载检测系统，其特征在于：所述语音 单元采用ISD1700语音芯片。
6. 如权利要求1或2或3或4所述的一种客车超载检测系统，其特征在于：所述供电 单元采用车载24V蓄电池。
7. 如权利要求5所述的一种客车超载检测系统，其特征在于：所述供电单元采用车载 24V蓄电池。
8. -种如权利要求1?7任一项所述的客车超载检测系统的使用方法，其包括以下步 骤： 1) 当客车到站，车门开启乘客上或下车时，首先一个红外传感器经由相对应设置的反 馈反射板反射的红外线被阻断，该红外传感器将相应的反馈信号传送给控制单元，控制单 元启动所采用的该红外传感器下对应设置的超声波传感器测量其与乘客之间的距离L n，控 制单元收到该超声波传感器测量的距离Ln后，控制该超声波传感器关闭； 2) 乘客继续上或下车，另一红外传感器经由相应的反馈反射板反射的红外线被阻断， 该红外传感器将相应的反馈信号传送给控制单元，控制单元启动该红外传感器下对应设置 的超声波传感器测量其与乘客之间的距离L2i，控制单元收到该超声波传感器测量的距离 L2i后，控制该超声波传感器关闭；根据公式Q = 计算得到乘客下车过程中所占据 的车门宽度Q，并根据Q的预设值，判断前门区域是否有多名乘客同时下车； 3)乘客继续上或下车，脚踩踏在前门区域的第一级台阶上的压电薄膜组件上，在第一 级台阶上设置的若干块压电薄膜传感器构成一个平面坐标系，每个压电薄膜传感器相当于 一个坐标点，当脚踏上去以后，会踏到多个连续的压电薄膜传感器；而被踏触的压电薄膜传 感器会输出电压信号传送给控制单兀，而未被踏到的压电薄膜传感器不输出电压信号，控 制单元根据接收的压电信号判断前门区域是否有多名乘客同时下车；且步骤2)和步骤3) 的先后顺序是可以变动的。
【文档编号】G08G1/04GK104050810SQ201410263651
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】张德兆, 黄志东, 刘力, 黄德铭 申请人:成都易默生汽车技术有限公司