本发明涉及公交车载客量统计
技术领域：
，更具体地说，涉及一种基于光敏无线传感网的公交车载客量统计系统与统计方法。
背景技术：
：伴随城市化的高速发展，人们对于公共出行的效率以及服务质量愈加重视。公交车作为重要的地面公共交通工具，具有实惠方便灵活等特点，是众多市民出行首选。目前，公交系统智能化迅速发展，其中，载客量统计对于智能公交而言，是一个十分重要的决策依据，载客量统计能够结合公交车地理位置信息，将其合并推送至手机等终端设备，使乘客能够根据目标班次及时做出乘坐决策，选择最佳的乘坐方案，同时该信息也能为公交调度系统提供参考，在出现乘客拥挤情况时，加派公交班次，合理缓解乘车高峰，为乘客提供良好的乘坐体验。现有的公交车载客量统计系统，未能大面积应用的主因是没有找到一种部署维护成本低且具备有较高精度的方案。本发明尝试使用光敏传感器去解决公交车载客量检测的技术方案尚未有人尝试。我们利用人员通过过道时光线强度的变化具有规律性的特点，对光敏传感器采集的光线值做特定算法处理可得出通过人数。与已有的最相近的也是最普遍实现方案是主动红外的检测技术。陈山、潘天红、李正明在2009年《自动化与仪表》杂志第24(6)期发表的“网络型公交客流检测系统的研制”一文中提出主动式红外检测技术需要红外线发射源和相应的接收、检测设备及红外线发收光路，如果将红外光路遮挡，光电接收器件输出的电信号强度就会发生变化，经放大和处理后启动控制器，若接收器采集到强—弱—强的红外信号则判断有一人通过。北京交通大学吴美娥在2010年硕士论文《对公交IC卡数据处理分析应用的探索》提出了基于IC卡信息提取方式利用乘客的支付乘车费用时刷IC卡，根据每站的刷卡数量大致给出当前客流量情况；重庆大学石亚麋2014年硕士论文《基于视频的公交客流统计方法研究》提出了基于视频的公交乘客检测系统利用摄像头进行视频图像拍摄，对采集到的视频图像序列进行相应的预处理，然后通过相应的检测算法对预处理后的图像进行检测，提取其中感兴趣的特征，并对其在上下车过程中进行跟踪。最后依据上下车乘客的数量来判定车内乘客数量。上述现有技术存在的缺点是：已有公交车人数公交车载客量统计系统的主流技术大致有基于IC卡信息提取系统、压敏踏板系统、被动红外和主动红外检测系统、基于视频图像分析系统。基于IC卡信息提取技术成本低而且实现简单，但是针对的人群是拥有IC卡乘客，普适性不高，并且做不到下车乘客数量检测，因此精确度较低。压敏踏板系统是一种可行较高的计数系统，但受限于易损坏的感压部件，维护成本较高。被动红外和主动红外对于双人并排通过漏检率较高。基于视频图像分析上下车人数在理论上能实现较高的准确度，但是受限于软件算法，以及需要独立摄像头和高性能的DSP支撑，因此部署成本高。针对这些缺点，本发明在提供足够的检测精度下，使用价格低廉的光敏传感器和开发板，采用无线传输数据的方式，无需对现有公交车进行大规模改造，且只产生极低的数据量，减轻处理端的计算压力。做到部署维护成本低、结构简单、精度可靠的载客量检测系统。技术实现要素：本发明提供一种基于光敏无线传感网的公交车载客量统计系统与统计方法。为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：一种基于光敏无线传感网的公交车载客量统计系统，包括定向光源、光敏传感器、通信模块、无线广域网、后台服务器、指挥调度中心和智能终端设备，所述定向光源为光敏传感器提供感光光源，所述光敏传感器采集上下车门处的光照强度数据，所述通信模块将光照强度数据通过无线广域网发送至后台服务器，所述后台服务器接收并存储数据，后台服务器执行通过人数检测算法来统计某一次靠站开关车门过程中的上车人数和下车人数，最终结果发布至指挥调度中心和智能终端设备。进一步的，所述光敏传感器分别设置在上车门和下车门位置，所述光敏传感器是CrossBow公司的Telosb无线传感器。进一步的，所述光敏传感器在上车门设置的数量为1个，在下车门设置的数量为3个。进一步的，所述通信模块包括负责接收数据的sink节点，所述sink节点设置在下车门位置，数量为1个。进一步的，所述无线广域网使用3G和/或4G和/或EDGE无线通信方式。进一步的，所述通过人数检测算法包括如下步骤：S1：乘客上车时通过人数检测算法：在上车门设置光敏传感器A和定向光源B，当乘客上车时，会将定向光源B的光线阻断，光敏传感器A感受到的光强值LA会大幅降低，并小于预置的阈值，当乘客进入车厢后，定向光源B重新照射到光敏传感器A上，光强值LA增大到阈值之上，上车人员自动加1，计算公式是：Nu=Nu+1。S2：乘客下车时通过人数检测算法包括如下步骤：S21：下车门设置三个光敏传感器A、B、C和定向光源D，光敏传感器A、B在下车门两侧对应位置，作用是感知周围自然环境的光强，光敏传感器A、B不受定向光源D影响，光敏传感器C和定向光源D在下车门两侧对应位置，光敏传感器C加装了遮光装置，能够单一感知来自定向光源D的光线；S22：在没有人的情况下，光敏传感器A、B采集到的“自然环境光”记为：LNA、LNB，在乘客下车过程中，乘客首先经过光敏传感器A、B。将此时感知到的特征光强数据记为：LA、LB；S23：光敏传感器C判断是否有人通过，由于光敏传感器A、B、C的采样频率一致，因此能够从光敏传感器C的波谷位置找到LA、LB特征值的位置并进行判断；S24：在环境光等于LNA的情况下，LA的特征值能够通过光强距离映射关系原理得出此时通过的人员离A的距离，LB特征值能够通过光强距离映射关系原理得出此时通过的人员离B的距离。S25：根据同一时刻A处与B处的距离值，设置距离阈值，如果A处与B处的距离值等于设置的阈值，则加一个人，如果大于阈值则不加人，如果最后同一时刻总人数为0则加一人。本发明在提供足够的检测精度下，使用价格低廉的光敏传感器和开发板，采用无线传输数据的方式，无需对现有公交车进行大规模改造，且只产生极低的数据量，减轻处理端的计算压力。做到部署维护成本低、结构简单、精度可靠的载客量检测系统。附图说明图1为本发明的基于光敏无线传感网的公交车载客量统计系统结构示意图；图2为本发明的基于光敏无线传感网的公交车载客量统计系统的上车门传感器布置示意图；图3为本发明的基于光敏无线传感网的公交车载客量统计系统的下车门传感器布置示意图；图4为本发明的环境光在2400-2500时，人员在距离光敏传感器10cm和30cm通过时，光敏传感器所采集的光强最小值分布图。图中：1、定向光源；2、光敏传感器；3、通信模块；4、无线广域网；5、后台服务器；6、指挥调度中心；7、智能终端设备。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。如图1所示，一种基于光敏无线传感网的公交车载客量统计系统，包括定向光源1、光敏传感器2、通信模块3、无线广域网4、后台服务器5、指挥调度中心6和智能终端设备7，所述定向光源1为光敏传感器2提供感光光源，所述光敏传感器2采集上下车门处的光照强度数据，所述通信模块3将光照强度数据通过无线广域网4发送至后台服务器5，所述后台服务器5接收并存储数据，后台服务器5执行通过人数检测算法来统计某一次靠站开关车门过程中的上车人数和下车人数，最终结果发布至指挥调度中心6和智能终端设备7。所述光敏传感器2分别设置在上车门和下车门位置，所述光敏传感器2是CrossBow公司的Telosb无线传感器，该光敏传感器2遵循IEEE802.15.4协议规范，并搭载标准规格的HamamatsuS1087光感组件，具有体积小、成本低、能耗低的特点，十分便于部署和数据采集。光敏传感器2在上车门设置的数量为1个，在下车门设置的数量为3个。所述通信模块3包括负责接收数据的sink节点，所述sink节点设置在下车门位置，数量为1个。所述无线广域网4使用3G和/或4G和/或EDGE无线通信方式。如图2、图3所示，所述通过人数检测算法包括如下步骤：S1：乘客上车时通过人数检测算法：在上车门设置光敏传感器A和定向光源B，当乘客上车时，会将定向光源B的光线阻断，光敏传感器A感受到的光强值LA会大幅降低，并小于预置的阈值，当乘客进入车厢后，定向光源B重新照射到光敏传感器A上，光强值LA增大到阈值之上，上车人员自动加1，计算公式是：Nu=Nu+1。S2：乘客下车时通过人数检测算法包括如下步骤：S21：下车门设置三个光敏传感器A、B、C和定向光源D，光敏传感器A、B在下车门两侧对应位置，作用是感知周围自然环境的光强，光敏传感器A、B不受定向光源D影响，光敏传感器C和定向光源D在下车门两侧对应位置，光敏传感器C加装了遮光装置，能够单一感知来自定向光源D的光线；S22：在没有人的情况下，光敏传感器A、B采集到的“自然环境光”记为：LNA、LNB，在乘客下车过程中，乘客首先经过光敏传感器A、B。将此时感知到的特征光强数据记为：LA、LB；S23：光敏传感器C判断是否有人通过，由于光敏传感器A、B、C的采样频率一致，因此能够从光敏传感器C的波谷位置找到LA、LB特征值的位置并进行判断；S24：在环境光等于LNA的情况下，LA的特征值能够通过光强距离映射关系原理得出此时通过的人员离A的距离，LB特征值能够通过光强距离映射关系原理得出此时通过的人员离B的距离。S25：根据同一时刻A处与B处的距离值，设置距离阈值，如果A处与B处的距离值等于设置的阈值，则加一个人，如果大于阈值则不加人，如果最后同一时刻总人数为0则加一人。在本实施例中，设置公交车的上车门宽度为50厘米，设置下车门的宽度为90厘米。本实施例在利用环境光强变化和距离的映射关系来估计乘客与传感器的距离，并以此来检测乘客并排通过的情况。两者之间的此映射关系属于客观现象。因此发明人进行了相关实验，旨在通过数据寻找两者的关系。在不同的环境光强下，发明人按照规定的与传感器的距离值10cm或者30cm，径直地通过过道，并将采集到的光强最小值和环境光同时记录下来。选取10cm的原因是，后车门的宽度一般在80-100cm之间，若两人同时并排下车，人与传感器之间的距离将在10cm左右。而选取30cm的理由是做到定量分析乘客与传感器的距离，为算法提供更可靠的数据支持，同时也与10cm对比说明距离对光强的影响，作为映射关系的依据。如图4所示，环境光强度在2400-2500时，人员多次在距离传感器10cm和30cm的情况下通过过道时，传感器所采集的光强最小值分布。本实施例以环境光强度在2400-2500，通过图4能够清晰的发现，当人员距离传感器10cm的情况通过过道时，光敏传感器的感光最小值几乎都分布在1600以下。在30cm的情况下，可以发现光敏传感器的最小值分布在1600以上。因此我们将光强为2400-2500的环境光下出现小于1600的光强值的情况定义为有一个人员距离光敏传感器10cm通过。在环境光强度大于>1000的下，此种映射关系较为强烈，具有明显的区分度。在环境光强度在1000-2600的强段，以100光强为区间大小，光强距离映射表如下：环境光档位Dis<10cm10cm<dis<30cm1000-1100<300<6501100-1200<350<7501200-1300<350<8001300-1400<350<8001400-1500<400<8001500-1600<450<8001600-1700<500<8501700-1800<600<11001800-1900<800<14001900-2000<950<15002000-2100<1000<17002100-2200<1100<19002200-2300<1200<20002300-2400<1400<21002400-2500<1600<22002500-2600<1900<2300以上对本发明所提供的一种基于光敏无线传感网的公交车载客量统计系统与统计方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 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