本发明涉及车辆安全监测技术领域，特别是涉及一种校车安全监测装置。
背景技术：
校车安全一直以来都是国家着力的重要事项，现有校车只安装了一个刷卡装置，和gps定位装置，可以解决学生的上下车考勤，避免学生滞留问题，也可以解决车辆超速告警问题，但因解决学生滞留问题时只是采用学生上下车考勤方式，难免会出现失误现象，导致无法彻底解决学生滞留问题，另外，校车安全问题的主因还是校车司机驾驶习惯不良造成，以及因校车在学生下车后立即离开导致学生被卷入车底是事故发生的，有鉴于此，在不改变原校车的情况，通过加装本发明产品弥补现有校车的不足，并连接到互联网端的云服务器上，再经过云服务器的监测和分析程序，以实现人们一直在寻求的，以预防为主的，理想的校车安全解决方案。
有鉴于此，特提出本发明，以改正上述现有技术的不足之处。
技术实现要素：
针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种可采集学生上下车过程、监测到学生滞留校车情况、采集到司机驾驶行为、车辆位置、车辆行驶速度，以及对学生上错车、下错站进行告警监测，对车辆超速进行告警的校车安全监测装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种校车安全监测装置，其包括与中央处理器模块相连接的车门开/关采集模块、加速度采集模块、车辆定位模块、刷卡考勤模块、红外线上下车动作采集模块、学生滞留感测模块、语音播放模块、水浸监测模块、配置数据存储模块、声光告警输出模块、人机交互模块、无线通讯模块，所述车门开/关采集模块用于采集校车门开或关的状态，所述加速度采集模块用于采集车辆瞬态的多方向加速度数据，所述车辆定位模块用于实时采集车辆的位置数据和行驶速度，所述刷卡考勤模块用于采集刷卡人id和刷卡时间，所述红外线上下车动作采集模块用于采集学生上下车过程和时间，所述学生滞留感测模块用于监测车内是否滞留学生，所述语音播放模块用于播放语音，所述水浸监测模块用于监测到车辆浸水状况，所述配置数据存储模块用于存储数据，所述声光告警输出模块用于触发外部声光报警器进行高分贝声音和强光闪烁告警提醒，所述人机交互模块用于人机交互，所述无线通讯模块通过互联网连接到云服务器,用于该校车安全监测装置与云服务器之间无线通讯。
本发明的进一步改进为，所述加速度采集模块用于采集车辆瞬态的多方向加速度数据，通过中央处理器模块对采集到的数据进行分析，得到司机驾驶操作的刹车动作、转弯动作、加速动作状态，和动作过程的时间以及动作的幅度，进而判断司机当前操作是否存在急刹车、急转弯、急加速、颠簸路快速行驶行为，当存在前述操作行为时则通过语音提醒司机注意安全，并上传告警信息到云服务器记录到司机考核数据中。
本发明的进一步改进为，所述车辆定位模块用于实时采集车辆的位置数据和行驶速度，当超过预设速度时进行语音播报提醒司机注意安全，同时通过无线通讯模块将车辆位置数据和行驶速度数据上传到云服务器的校车行驶路线监测模块，然后对采集到的位置数据和站点位置数据进行对比，结合当前车速，计算预计到下一个站点的时间，另外将当前位置数据和行驶路线数据比对，当偏离既定行驶路线时进行语音播报提醒司机注意安全。
本发明的进一步改进为，所述刷卡考勤模块用于采集刷卡人id和刷卡时间，结合红外线上下车动作采集模块采集到的学生上下车过程数据，和所述车辆定位模块采集的当前校车位置数据，通过对比来自云服务器的学生预设应上下车站点信息，用所述语音播放模块对学生和跟车老师进行到站语音提示，同时该装置对实际上下车学生进行核对，防止学生上错车或下错站，以及不按既定班次上下车，同时将学生上下车的结果实时上传到云服务器，通过app服务模块将上下车信息推送到学生家长，让家长实时了解情况。
本发明的进一步改进为，所述红外线上下车动作采集模块用于采集学生上下车过程，准确判断学生当前动作是上车过程，还是下车过程，配合刷卡考勤，可以准确判断当前学生刷卡行为是属于上车考勤还是下车考勤；与车门开/关采集模块配合采集学生下车过程的结束时间，用于提示司机需要等待10秒，待学生下车走远后再启动车辆离开。
本发明的进一步改进为，所述学生滞留感测模块用于监测车内是否滞留学生，主动发现滞留车内的学生，在监测到校车关门且校车停止10分钟后，开始播放诱导学生触摸本感测模块的语音，当学生被诱导并靠近本感测模块的红外线检测区时，触发学生滞留车内的紧急告警，此告警信息将立即通过无线通讯模块发送到云服务器，并通过告警处理模块通知相关工作人员，同时还通过车载声光报警器对车外发出声光报警以吸引车旁路人进行救助。
本发明的进一步改进为，所述语音播放模块用于播放语音，将各种提示文字转换为语音信息，并通过内置音频功放和喇叭播放，以提示现场司机和学生，同时还输出音频信号到辅助音频输出端口用于外部扩音。
本发明的进一步改进为，所述水浸监测模块用于监测到车辆浸水状况，监测到车辆浸水时立即通过无线通讯模块向云服务器发出求救的紧急告警信息，同时通过本采集装置输出声光告警。
与现有技术相比，本发明采用与中央处理器模块相连接的车门开/关采集模块、加速度采集模块、车辆定位模块、刷卡考勤模块、红外线上下车动作采集模块、学生滞留感测模块、语音播放模块、水浸监测模块、配置数据存储模块、声光告警输出模块、人机交互模块、无线通讯模块组成一个集数据采集、状态指示、输出控制的装置，用于采集学生上下车过程信息、司机驾驶操作信息、车辆位置和速度的数据，并上传数据到云服务器。本发明可采集学生上下车过程、监测到学生滞留校车情况、采集到司机驾驶行为、车辆位置、车辆行驶速度，以及对学生上错车、下错站进行告警监测，对车辆超速进行告警。
附图说明
图1是发明的校车安全监测装置的原理结构框图。
图中各部件名称如下：
1—中央处理器模块;
2—云服务器;
3—车门开/关采集模块;
4—加速度采集模块;
5—车辆定位模块;
6—刷卡考勤模块;
7—红外线上下车动作采集模块;
8—学生滞留感测模块;
9—语音播放模块;
10—水浸监测模块;
11—配置数据存储模块;
12—声光告警输出模块;
13—人机交互模块;
14—无线通讯模块。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种校车安全监测装置，其包括与中央处理器模块1相连接的车门开/关采集模块3、加速度采集模块4、车辆定位模块5、刷卡考勤模块6、红外线上下车动作采集模块7、学生滞留感测模块8、语音播放模块9、水浸监测模块10、配置数据存储模块11、声光告警输出模块12、人机交互模块13、无线通讯模块14，所述车门开/关采集模块3用于采集校车门开或关的状态，所述加速度采集模块4用于采集车辆瞬态的多方向加速度数据，所述车辆定位模块5用于实时采集车辆的位置数据和行驶速度，所述刷卡考勤模块6用于采集刷卡人id和刷卡时间，所述红外线上下车动作采集模块7用于采集学生上下车过程和时间，所述学生滞留感测模块8用于监测车内是否滞留学生，所述语音播放模块9用于播放语音，所述水浸监测模块10用于监测到车辆浸水状况，所述配置数据存储模块11用于存储数据，所述声光告警输出模块12用于触发外部声光报警器进行高分贝声音和强光闪烁告警提醒，所述人机交互模块13用于人机交互，所述无线通讯模块14通过互联网连接到云服务器2,用于该校车安全监测装置与云服务器2之间无线通讯。
具体地，如图1所示，中央处理器模块1采用基于arm的微处理器，其与车门开/关采集模块3、加速度采集模块4、车辆定位模块5、刷卡考勤模块6、红外线上下车动作采集模块7、学生滞留感测模块8、语音播放模块9、水浸监测模块10、配置数据存储模块11、声光告警输出模块12、人机交互模块13、无线通讯模块14，组成一个集数据采集、人机交互、告警提示、通讯连接的系统，用于采集学生上下车过程信息、司机驾驶操作信息、车辆位置和速度的数据，并上传数据到云服务器2。
如图1所示，所述车门开/关采集模块3是由远距高灵敏度门磁开关构成，用于采集校车门的开和关状态，作为配合学生的下车过程监测的补充，实现对学生下车后离开时间的客观准确监测。
如图1所示，红外线上下车动作采集模块7基于红外线反射方式工作的模块，采用4对38khz红外线发射接收对管，以对角交叉方式组合而成，为减少外部红外线干扰，采用38khz载波，并分别采用4个不同信道工作，对外部遮挡物进行检测，配合中央处理器模块1的判断程序，可以精确监测到人经过的方向（上下车是属于不同方向），具体用途如下：
(1).用于采集学生上下车过程，准确判断学生当前动作是上车过程，还是下车过程，配合刷卡考勤，可以准确判断当前学生刷卡行为是属于上车考勤还是下车考勤。
(2).和车门开/关采集模块3配合采集学生下车过程的结束时间，用于提示司机需要等待10秒，待学生下车走远后再启动车辆离开，具体的，当红外线上下车动作采集模块7采集到学生下车过程，之后还采集到车门关闭的时间点后，通过播放倒数9~0的语音提示音，通知司机可以驾驶车辆离开了，防止因学生下车后车子立即离开导致的学生被卷入车底的风险，另外在播放语音提示信息的同时还监测司机是否存在提前离开的驾驶行为，如果存在则发出语音提示并将此驾驶行为发送到云服务器2的司机考核模块。
如图1所示，学生滞留感测模块8用于主动发现滞留车内的学生，具体的，在监测到校车关门且校车停止10分钟后，开始播放诱导学生触摸本监测模块的语音，当学生被诱导并靠近本监测模块的红外线检测区时，触发学生滞留车内的紧急告警，此告警信息将立即通过无线通讯模块14发送到云服务器2，并通过告警处理模块通知相关工作人员，同时还通过车载声光报警器对车外发出声光报警以吸引车旁路人进行救助。
如图1所示，刷卡考勤模块6采用标准感应式刷卡组件组成，刷卡数据通过spi接口和中央处理器1连接通讯，用于采集学生的上下车数据，包括学生姓名和刷卡时间，结合红外线上下车动作采集模块7采集到的学生上下车过程数据，确定当前学生的考勤信息的正确性，防止学生上错车或下错站，以及个别学生刷卡又溜走的考勤作弊行为，在采集到考勤数据后实时将考勤结果上传到云服务器2，通过云服务器2的app应用服务，将考勤结果推送到相应家长的手机终端，让家长了解学生的考勤情况。
如图1所示，加速度采集模块4采用3轴加速度传感器，加速度数据通过spi接口和中央处理器连接通讯，用于采集车辆瞬态的多方向加速度数据，通过中央处理器对采集到的数据进行分析，得到司机驾驶操作的刹车动作、转弯动作、加速动作状态，和动作过程的时间以及动作的幅度，进而判断司机当前操作是否存在急刹车、急转弯、急加速、颠簸路快速行驶行为，如果存在则通过语音提醒司机注意安全，并上传告警信息到云服务器2记录到司机考核数据中。
如图1所示，车辆定位模块5采用北斗+gps双模模块，定位数据通过uart串口方式和中央处理器连接通讯，用于实时采集车辆的位置数据和行驶速度，当超过预设速度时进行语音播报提醒司机注意安全，同时通过无线通讯模块14上传到云服务器2的校车行驶路线监测模块，然后对采集到的位置数据和站点位置数据进行对比，结合当前车速，计算预计到下一个站点的时间，当距离小于100米时进行到站语音播报提醒，同时根据学生家长app中预设的提前到站提醒时间和提醒距离（n个站点），当校车位置满足家长预设条件时通过app推送到站提醒家长，另外将当前位置数据和行驶路线数据比对，当偏离既定行驶路线时进行语音播报提醒司机注意安全。
如图1所示，语音播放模块9采用中央处理器内置的音效处理程序直接生成音频信号，并通过dac通道输出，用于将预设文字通过语音方式进行播放，并输出到本地功放驱动喇叭发声，同时还输出音频信号到辅助音频输出端口用于外部扩音。
如图1所示，所述水浸监测模块10用于监测到车辆浸水时立即通过无线通讯模块向云服务器模块发出求救的紧急告警信息，同时通过本采集装置输出声光告警。
如图1所示，声光告警输出模块12采用继电器触点输出，用于触发外部声光报警器进行高分贝声音和强光闪烁告警提醒，此输出仅限用于学生滞留告警和水浸告警。
如图1所示，人机交互模块13采用128x64的点阵lcd显示器和高亮红色led指示器，以及触摸式按键组成，led指示器用于指示通讯状态的指示灯，和上下车过程指示灯，以及学生考勤或上下车错误的告警指示灯，lcd显示器用于显示当前站点应下车学生姓名和人数，触摸按键用于翻页查看lcd显示的内容。
如图1所示，无线通讯模块14通过uart接口和中央处理器连接通讯，采用mqtt协议或中移动的onenet协议接入互联网，然后通过互联网再连接到云服务器2，用于连接校车安全监测模块和云服务器2之间的通讯，将采集到的校车行驶数据和学生考勤数据以及各种告警信息上传到云服务器2，另外将校车安全监测模块的配置数据，和硬件程序更新数据通过云服务器2下传到采集器，优选地，在实际生产时，将只会在wifi通讯模块、gprs、3g、4g中选装一种通讯模块。
如图1所示，配置数据存储模块11采用eeprom存储器，用于存储学生考勤数据、上下车站点信息、车辆行驶路线信息，和司机操作行为的告警阀值数据，以及车辆行驶的告警阀值数据。
本发明的有益效果：
(1).具有安装简单，容易部署的优点，硬件端只需要连接电源和gps天线和门磁开关即可；
(2).可以让学校对司机驾驶行为进行考核，做到以预防为主的安全理念；
(3).可以让家长了解学生的上下车情况，及时发现小孩的上错车，下错站的异常行为，做到放心安心；
(4).可以让学校和教育部门了解校车安全执行情况，做到客观的数据化管理，还可以让校车公司对车辆进行有效的保养监督，做到更安全可靠。
本发明具有设计新颖、智能信息化程度高、集成度高、实用性强等有点，为校车安全管理奠定了坚实的基础。
本发明的优点在于，本发明采用与中央处理器模块1相连接的车门开/关采集模块3、加速度采集模块4、车辆定位模块5、刷卡考勤模块6、红外线上下车动作采集模块7、学生滞留感测模块8、语音播放模块9、水浸监测模块10、配置数据存储模块11、声光告警输出模块12、人机交互模块13、无线通讯模块14组成一个集数据采集、状态指示、输出控制的装置，用于采集学生上下车过程信息、司机驾驶操作信息、车辆位置和速度的数据，并上传数据到云服务器。本发明可采集学生上下车过程、监测到学生滞留校车情况、采集到司机驾驶行为、车辆位置、车辆行驶速度，以及对学生上错车、下错站进行告警监测，对车辆超速进行告警。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。