平安校车智能监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种平安校车智能监控系统，它涉及一种行车监控系统。它包括处理器模块、电源电路、光电模块、语音模块、RFID模块、GPRS模块、GPS模块、时钟模块、SD模块和LCD显示模块，电源电路、光电模块、RFID模块、GPS模块、时钟模块均接处理器模块，处理器模块接语音模块、LCD显示模块，处理器模块还与GPRS模块、SD模块双向连接。本实用新型可进行实时的智能监控和预警，保障校车行车的安全，成本少，功耗低，安装方便，应用性能高，在各学校的校车上均具有很强的实用性和推广价值。
【专利说明】平安校车智能监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及的是行车监控系统，具体涉及平安校车智能监控系统。
【背景技术】
[0002]随着国内汽车数量的快速增长，交通日益拥堵，校车的行车安全问题愈发突出，近年来校车超载和学生因遗漏致亡的事故频频发生，校车的安全问题受到了前所未有的关注和聚焦，引起了社会的高度重视，分析校车事故发生的原因，主要存在以下隐患:校车安全系数不达标、对校车缺乏有效的监管、缺乏有效的技术手段防范事故的发生，在这些因素中多数因素均涉及到管理部门对司机、随车管理员、车况、车辆运行线路、超载、超速等方面缺乏有效的实时监控和预警，同时，家长对校车安全监管不信任，也造成了现有校车的运营困难。
[0003]因此，我们需要从引起校车安全的因素上考虑解决方案，首先要考虑校车本体安全性设计，然后是校车安全运营管理，这点尤为重要，寻找一种高效、实时、可靠的校车安全管理方法，开发基于物联网技术的校车安全管理系统，积极打造校车运营管理平台，从车辆制造、运营管理、安全监控三个层面来确保校车的安全，基于此，设计一种平安校车智能监控系统还是很有必要的。
实用新型内容
[0004]针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种平安校车智能监控系统，结构设计合理，可进行实时的智能监控和预警，保障校车行车的安全，成本少，功耗低，安装方便，应用性能高，在各学校的校车上均具有很强的实用性和推广价值。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现:平安校车智能监控系统，包括处理器模块、电源电路、光电模块、语音模块、RFID模块、GPRS模块、GPS模块、时钟模块、SD模块和IXD显示模块，处理器模块采用型号为arduinO2560的单片机，电源电路、光电模块、RFID模块、GPS模块、时钟模块均接处理器模块，处理器模块接语音模块、IXD显示模块，处理器模块还与GPRS模块、SD模块双向连接；光电模块用于识别学生上下车，实现了学生上下车信息采集、上下车短信通知、超载报警及人员防遗漏报警等功能；通过GPRS模块系统可向学校安全监管平台及学生家长发送相关数据信息；通过GPS模块可获取车辆的经玮度、方向和速度等信息，实时监控被控车辆的实时位置、行驶方向、行驶速度，以便最及时的掌握车辆的状况，语音模块可播放超载、超速等警示音，LCD显示模块可弹出警示框提醒司机。
[0006]作为优选，所述的电源电路包括开关电压调节器、第一二极管-第四二极管组成的桥式整流桥、第一电容-第五电容和按键，电机接变压器的原边，变压器的副边接桥式整流桥的I脚、2脚，桥式整流桥的3脚、4脚分别接开关电压调节器的I脚、3脚，开关电压调节器的I脚、3脚之间还接有第一电容、第二电容，开关电压调节器的3脚、4脚之间接有第一电阻，开关电压调节器的5脚接稳压二极管至开关电压调节器的2脚，开关电压调节器的4脚与5脚接有第二电阻和第四电容的串联电路，第二电阻并接有第三电容，开关电压调节器的2脚依次接电感、按键、第五二极管至电源VCC端，电源VCC接第五电容至开关电压调节器的3脚；所述的开关电压调节器采用型号为LM2596的开关电压调节器。
[0007]作为优选，所述的光电模块包括第一电压比较器、第二电压比较器、第一红外传感器和第二红外传感器，电源VCC端依次接第三电阻、第一红外传感器的发射管至地端，第一电压比较器的3脚分别接第一红外传感器的接收管、第四电阻至地端、电源VCC端，第一电压比较器的2脚接第一滑动变阻器的动端，第一滑动变阻器的两个定端分别接电源VCC端、地端，第一电压比较器的5脚依次接第五电阻、第一发光二极管至第一电压比较器的I脚，第一电压比较器的I脚接第六电容至地端，第一电压比较器的I脚接开关电压调节器中计数接口的2脚。
[0008]电源VCC端依次接第六电阻、第二红外传感器的发射管至地端，第二电压比较器的3脚分别接第二红外传感器的接收管、第七电阻至地端、电源VCC端，第二电压比较器的2脚接第二滑动变阻器的动端，第二滑动变阻器的两个定端分别接电源VCC端、地端，第二电压比较器的5脚依次接第八电阻、第二发光二极管至第二电压比较器的I脚，第二电压比较器的I脚接第七电容至地端，第一二电压比较器的I脚接开关电压调节器中计数接口的3脚；所述的第一电压比较器、第二电压比较器均采用型号为LM393AD的电压比较器，第一红外传感器、第二红外传感器J均采用型号为JX-359F的反射式红外传感器。
[0009]本实用新型的有益效果:能够实现对司机和管理员的身份鉴定，防止陌生人使用；能够实现对校车的速度检测，超速时自动报警提醒；实现对校车是否人数超载检测；通过GSM短息发送给学生家长和校车监控平台，价格便宜，安装方便，应用性能高，在各学校的校车上具有很强的实用性和推广价值，性价比高，市场需求很大，前景应用广阔。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本实用新型；
[0011]图1为本实用新型的结构框图；
[0012]图2为本实用新型电源电路的电路图；
[0013]图3为本实用新型光电模块的电路图。
【具体实施方式】
[0014]为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本实用新型。
[0015]参照图1-3，本【具体实施方式】采用以下技术方案:平安校车智能监控系统，包括处理器模块1、电源电路2、光电模块3、语音模块4、RFID模块5、GPRS模块6、GPS模块7、时钟模块8、SD模块9和IXD显示模块10，处理器模块I采用型号为arduino2560的单片机，电源电路2、光电模块3、RFID模块5、GPS模块7、时钟模块8均接处理器模块1，处理器模块I接语音模块4、IXD显示模块10，处理器模块I还与GPRS模块6、SD模块9双向连接。
[0016]本【具体实施方式】以处理器模块I为控制核心，综合考虑了处理器模块I的性能、系统成本及实际使用等方面的因素，同时也考虑操作的简单方便性，设计出一种经济、实用且功能强大的校车监控系统，智能车载终端通过GPS模块7的定位信息获得校车位置；通过RFID模块5获得学生的上、下车信息以及司机和校车护送人员的身份；通过定位信息与时间的绑定，实现对学生上下车时间、地点的确认；通过光电模块3检测到的不同顺序来判断学生上下车情况，将检测的结果进行分析，对学生人数、校车是否超载超速、是否遗漏等进行分析判断，当超出设定的范围，系统会自动报警提醒司机和学生，同时各类数据通过GPRS模块6以GSM短息接发方式传送给校车安全监管平台，从而实现管理与监控。
[0017]值得注意的是，所述的电源电路2包括开关电压调节器U1、第一二极管Dl-第四二极管D4组成的桥式整流桥、第一电容Cl-第五电容C5和按键SI，电机Ml接变压器Tl的原边，变压器Tl的副边接桥式整流桥的I脚、2脚，桥式整流桥的3脚、4脚分别接开关电压调节器Ul的I脚、3脚，开关电压调节器Ul的I脚、3脚之间还接有第一电容Cl、第二电容C2，开关电压调节器Ul的3脚、4脚之间接有第一电阻R1，开关电压调节器Ul的5脚接稳压二极管D6至开关电压调节器Ul的2脚，开关电压调节器Ul的4脚与5脚接有第二电阻R2和第四电容C4的串联电路，第二电阻R2并接有第三电容C3，开关电压调节器Ul的2脚依次接电感L1、按键S1、第五二极管D5至电源VCC端，电源VCC接第五电容C5至开关电压调节器Ul的3脚；所述的开关电压调节器Ul采用型号为LM2596的开关电压调节器，开关电压调节器Ul能够最大输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性，在接入处理器模块I前分别通过第五电容C5和经过第五二极管D5以保持电源的稳定。
[0018]电源电路2如图2，首先通过桥式整流桥的整流稳压，把220V的一般家用电压整流成大约9V的直流电，在通过开关电压调节器Ul，把9V的直流电稳压到5V，并且通过滤波电容，电感元件把直流电稳压成比较平稳的电平以供处理器模块I的电源电压使用，再把5V另外接开关和二极管来控制电路的输出。
[0019]此外，所述的光电模块3包括第一电压比较器U2、第二电压比较器U3、第一红外传感器Jl和第二红外传感器J2，电源VCC端依次接第三电阻R3、第一红外传感器Jl的发射管至地端，第一电压比较器U2的3脚分别接第一红外传感器Jl的接收管、第四电阻R4至地端、电源VCC端，第一电压比较器U2的2脚接第一滑动变阻器R9的动端，第一滑动变阻器R9的两个定端分别接电源VCC端、地端，第一电压比较器U2的5脚依次接第五电阻R5、第一发光二极管LEDl至第一电压比较器U2的I脚，第一电压比较器U2的I脚接第六电容C6至地端，第一电压比较器U2的I脚接开关电压调节器Ul中计数接口 Pl的2脚；电源VCC端依次接第六电阻R6、第二红外传感器J2的发射管至地端，第二电压比较器U3的3脚分别接第二红外传感器J2的接收管、第七电阻R7至地端、电源VCC端，第二电压比较器U3的2脚接第二滑动变阻器RlO的动端，第二滑动变阻器RlO的两个定端分别接电源VCC端、地端，第二电压比较器U3的5脚依次接第八电阻R8、第二发光二极管LED2至第二电压比较器U3的I脚，第二电压比较器U3的I脚接第七电容C7至地端，第一二电压比较器U3的I脚接开关电压调节器Ul中计数接口 Pl的3脚；所述的第一电压比较器U2、第二电压比较器U3均采用型号为LM393AD的电压比较器，第一红外传感器Jl、第二红外传感器J2均采用型号为JX-359F的反射式红外传感器。
[0020]光电模块3电路如图3，红外线检测部分采用一对反射式红外传感器完成，当电路正常工作时，无障碍物遮挡，红外传感器的接收管有红外线照射，这时，红外接收头的电阻很小，大部分电压都加在电压比较器正极端连接的电阻上，这正是电压比较器的正向输入电压，而负向输入电压由滑动变阻器分压得到，而第四电阻R4或第七电阻R7分得的电压要大于此基准电压值，故这时电压比较器输出高电平；当在红外发射接收管间有一不透光的障碍物时，红外传感器的接收管无红外线照射，这时红外接收头的电阻很大，大部分电压都加在红外接收头上，这也是电压比较器的正向输入电压，而负向输入电压也是由滑动变阻器分压得到，和原来电压一样，这时，第四电阻R4或第七电阻R7分得的电压要小于此基准电压值，故这时电压比较器输出低电平，上述为外部计数电平信号，这个电平信号送入处理器模块I中进行计数控制，在经过扩展、显示驱动完成最后的液晶显示过程。
[0021]上、下车人数检测原理如下:在校车的车门处安装两个红外传感器，根据两对红外传感器检测到的上下车的顺序，配合RFID识别学生身份，确定学生上下车的人数，如果上车的人数超出了设定的值，系统发出超载报警，运营结束时，校车的上车人数没有自动清0，则说明还有学生没有下车，系统发出遗漏报警。
[0022]本【具体实施方式】具有以下功能:能够实现对司机、管理人员和学生身份验证；能够实现对校车实时位置、行驶方向、行驶速度的检测，超速时自动报警提醒，历史轨迹回放；实现对校车是否人数超载、遗漏检测，防止超载，实现遗漏或超载报警；通过GPRS模块实现信息传递；数据存储、转发以及查询等功能。
[0023](I)车辆定位功能:通过GPS模块7获取车辆的经玮度、方向和速度等信息，实时获取校车位置信息，监控被控车辆的实时位置、行驶方向、行驶速度，以便最及时的掌握车辆的状况，跟踪人车位置、实时沟通互动、历史轨迹回放等。
[0024](2)超载报警功能:系统通过设置乘车司机、管理人员和学生的数量，根据上下车人员的信息判断上车人数和下车人数，实现超载报警及人员防遗漏报警功能。
[0025]光电模块3用于识别学生上下车，通过安装在车门口的两对红外接发管检测到的不同顺序来判断是上车还是下车，系统通过学生佩带的RFID电子标签识别学生上车，以确认学生身份，实现了学生上下车信息采集、上下车短信通知、超载报警及人员防遗漏报警等功能；当确认的人数超出设定的人数，发生超载时，语音模块4将播放超载警示音，LCD显示模块10同时弹出警示框提醒司机，如果司机对超载情况不进行处理，则系统通过GPRS模块6自动向学校安全监管平台报告该车超载情况。
[0026](3)遗漏报警功能:学生下车同上车类似，通过安装在车门口的两对红外接发管检测到的反向顺序判断学生下车，当乘车学生下车时刷卡确定车上人数，如有遗漏，语音模块4将播放遗漏警示音，LCD显示模块10同时弹出警示框提醒司机；在超载或运送任务结束后，系统通过GPRS模块6可向学校安全监管平台及学生家长发送相关数据信息。
[0027](4)超速报警功能:校车辆超速报警功能，通过GPS模块7获取运行中的校车速度信息，管理员设定车辆的行驶上下限速度，当车辆行驶速度超过该限制时，系统语音模块4和LCD显示模块10提示车辆超速报警，伴有语音和弹出窗口提示，系统通过GPRS模块6向校车安全监管平台及学生家长发送相关信息。
[0028](5)实时短信提醒:通过GPRS模块6向家长发送孩子上车及下车短信，包括什么时间在哪里上车以及下车，让家长及时、快捷地了解学生安全状况；学生刷卡上车后，通过车载信息处理与显示终端，可向家长发送上车短信，学生刷卡下车，可向家长发送下车短信；车辆运行过程中所收集的各类信息均会通过GPRS模块6传输到校车安全监管平台，在后台进行实时汇总分析，进而进行家校沟通，向家长、学校领导、有关交通管理部门进行信息报送，实现智能校车安全监管。
[0029](6)数据查询功能:支持实时查看车辆的位置、速度、车上学生人数和名单、跟车老师、驾驶员等信息。
[0030](7)校车司机管理功能:校车驾驶员和校车护送人员佩戴自己的电子标签上岗上车，经过车门的RFID读取器时读取标签信息，确认驾驶员和校车护送人员的身份，同时判断是否按时到岗，实现电子考勤和日后的绩效评估。
[0031](8)数据存储及转发功能:通过GPS模块6获取的经玮度、方向和速度等信息，光电模块3及RFID模块5获取的学生上下车信息，以及各类报警信息等，通过SD模块9将这些信息实时存入大容量的SD卡，并通过处理器模块I提取SD模块9的数据，将信息显示IXD显示模块10的屏幕上，同时将这些不同模块收集的各类信息通过GPRS模块6传输给校车安全监管平台以及学生家长等。
[0032]本【具体实施方式】从校车安全运营管理和安全监控多维度、多级别来展现车载终端获取的各类信息数据，为校车、校车公司、家长、学校、教育主管部门等提供实时数据和统计，并进行实时的智能监控和预警，推动校车交通安全，应用性能高，实用性强，具有广泛的市场应用前景。
[0033]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.平安校车智能监控系统，其特征在于，包括处理器模块(1)、电源电路(2)、光电模块(3)、语音模块(4), RFID模块(5) ,GPRS模块(6)、GPS模块(7)、时钟模块(8)、SD模块(9)和LCD显示模块(10)，电源电路(2)、光电模块(3) ,RFID模块(5)、GPS模块(7)、时钟模块(8)均接处理器模块(I)，处理器模块(I)接语音模块(4)、IXD显示模块(10)，处理器模块(I)还与GPRS模块^)、SD模块(9)双向连接，处理器模块(I)采用型号为arduino2560的单片机。
2.根据权利要求1所述的平安校车智能监控系统，其特征在于，所述的电源电路(2)包括开关电压调节器(U1)、第一二极管(Dl)-第四二极管(D4)组成的桥式整流桥、第一电容(Cl)-第五电容(C5)和按键(SI)，电机(Ml)接变压器(Tl)的原边，变压器(Tl)的副边接桥式整流桥的I脚、2脚，桥式整流桥的3脚、4脚分别接开关电压调节器(Ul)的I脚、3脚，开关电压调节器(Ul)的I脚、3脚之间还接有第一电容(Cl)、第二电容(C2)，开关电压调节器(Ul)的3脚、4脚之间接有第一电阻(R1)，开关电压调节器(Ul)的5脚接稳压二极管(D6)至开关电压调节器(Ul)的2脚，开关电压调节器(Ul)的4脚与5脚接有第二电阻(R2)和第四电容(C4)的串联电路，第二电阻(R2)并接有第三电容(C3)，开关电压调节器(Ul)的2脚依次接电感(LI)、按键(SI)、第五二极管(D5)至电源VCC端，电源VCC接第五电容(C5)至开关电压调节器(Ul)的3脚；所述的开关电压调节器(Ul)采用型号为LM2596的开关电压调节器。
3.根据权利要求1所述的平安校车智能监控系统，其特征在于，所述的光电模块(3)包括第一电压比较器(U2)、第二电压比较器(U3)、第一红外传感器(Jl)和第二红外传感器(J2)，电源VCC端依次接第三电阻(R3)、第一红外传感器(Jl)的发射管至地端，第一电压比较器(U2)的3脚分别接第一红外传感器(Jl)的接收管、第四电阻(R4)至地端、电源VCC端，第一电压比较器(U2)的2脚接第一滑动变阻器(R9)的动端，第一滑动变阻器(R9)的两个定端分别接电源VCC端、地端，第一电压比较器(U2)的5脚依次接第五电阻(R5)、第一发光二极管(LEDl)至第一电压比较器(U2)的I脚，第一电压比较器(U2)的I脚接第六电容(C6)至地端，第一电压比较器(U2)的I脚接开关电压调节器(Ul)中计数接口(Pl)的2脚；电源VCC端依次接第六电阻(R6)、第二红外传感器(J2)的发射管至地端，第二电压比较器(U3)的3脚分别接第二红外传感器(J2)的接收管、第七电阻(R7)至地端、电源VCC端，第二电压比较器(U3)的2脚接第二滑动变阻器(RlO)的动端，第二滑动变阻器(RlO)的两个定端分别接电源VCC端、地端，第二电压比较器(U3)的5脚依次接第八电阻(R8)、第二发光二极管(LED2)至第二电压比较器(U3)的I脚，第二电压比较器(U3)的I脚接第七电容(C7)至地端，第一二电压比较器(U3)的I脚接开关电压调节器(Ul)中计数接口(Pl)的3脚。
4.根据权利要求3所述的平安校车智能监控系统，其特征在于，所述的第一电压比较器(U2)、第二电压比较器(U3)均采用型号为LM393AD的电压比较器，第一红外传感器(Jl)、第二红外传感器(J2)均采用型号为JX-359F的反射式红外传感器。
【文档编号】G08G1/01GK204229587SQ201420687544
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月8日 优先权日:2014年11月8日
【发明者】郑玄词, 郑广海, 曲英伟 申请人:郑玄词