CN111445669B - 一种公交车的安全监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种公交车的安全监测系统，包括大数据平台、分别与数据平台通信连接的驾驶员状态监测系统和路况信息识别系统，驾驶员状态监测系统包括第一中央处理器、分别与中央处理器连接的第一通信模块和驾驶员摄像机，中央处理器通过第一通信模块与大数据平台通信连接。本发明的公交车的安全监测系统通过驾驶员状态监测系统和路况信息识别系统双重监测公交车辆，对公交车辆的安全行驶进行全方位监测，并将监测信息上传至大数据平台，从而监管部门能够直观方便地查询公交车行驶状态。

Description

一种公交车的安全监测系统
技术领域
本发明涉及公共交通安全监测技术领域，特别涉及一种公交车的安全监测系统。
背景技术
国家发展迅速，交通四通发达，人们的出行越来越多的依赖于汽车交通工具，汽车极大的方便了人们的出行，其快捷性和灵活性是其它交通工具无法比拟的。然而，汽车为人们带来这么多的益处的同时，已不可避免的存在一些问题，如安全问题一直是汽车行业中的最大问题，每年全世界有近40多万人死于车祸，1200万人受伤，造成的损失之巨大难以想象，给无数家庭带来阴霾。
公共交通是城市的基础建设之一，公交车作为城市交通最关键的一种载体，是人类社会生产生活，以及城市经济发展的重要基础，随着社会经济发展迅速，在智慧公交不断发展的过程中，安全问题都是首先考虑的问题。
而且在城市的道路上，轻微事故中案例最多是行人和汽车之间的碰撞摩擦，大部分是因为驾驶员的疏忽，包括疲劳驾驶、打手机与乘客聊天等违规行为，以及没有及时注意到前方的路况或者行人的违规过马路才酿成的惨剧。目前大多数城市斑马线礼让行人要求越来越严格，公交车又属于公共交通的载体，礼让行人更需要做出表率的作用，目前公交车抢道超车，不礼让行人造成的事故屡见不鲜。公交公司内部通过技术手段约束驾驶员也成为了一种必然的趋势。
目前，公交车的安全监管手段主要是通过监管大屏轮播各个公交车的实时视频，由监管人员主动查看视频内车辆及驾驶员情况。这种监管方法比较被动，查看安全状况的时间随机性比较强，无法实现全方位的主动监控。而对于驾驶员的监控也欠缺，很少能全面监控驾驶员的驾驶状态，且误判率高。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种公交车的安全监测系统。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种公交车的安全监测系统，包括大数据平台、分别与数据平台通信连接的驾驶员状态监测系统和路况信息识别系统，驾驶员状态监测系统包括第一中央处理器、分别与中央处理器连接的第一通信模块和驾驶员摄像机，中央处理器通过第一通信模块与大数据平台通信连接，驾驶员摄像机采集驾驶员的人脸状态图像信号并将驾驶员的人脸状态图像信号传送至第一中央处理器，第一中央处理器对驾驶员的人脸状态图像信号进行识别并通过深度学习判断驾驶员是否存在危险驾驶状态，如果存在危险驾驶状态，第一中央处理器将驾驶员的危险驾驶状态通过第一通信模块上传至大数据平台，如果不存在危险驾驶状态，则通过驾驶员摄像机重新采集驾驶员的人脸状态图像。以上技术方案中，驾驶员状态监测系统和路况信息识别系统分别采集驾驶员的驾驶状态和公交车行驶状态并将驾驶员的危险驾驶状态和公交车上传至大数据平台，从而对公交车进行安全监测。驾驶员的危险驾驶状态包括打哈欠、闭眼睛、打电话及抽烟等。深度学习是学习样本数据的内在规律和表示层次，这些学习过程中获得的信息对诸如文字，图像和声音等数据的解释有很大的帮助，它的最终目标是让机器能够像人一样具有分析学习能力，能够识别文字、图像和声音等数据。本发明的深度学习采用常规技术手段，故不展开赘述。驾驶员摄像机安装在公交车驾驶台A柱位置，安装高度与驾驶员视线平齐，照射范围可覆盖整个驾驶员的身体。驾驶员状态监测系统还包括安装在驾驶室内驾驶员上部并俯视照射驾驶员的驾驶室摄像机，驾驶员摄像机结合驾驶室摄像机使得采集到的驾驶员驾驶状态更加精准全面。
作为优选，驾驶员摄像机包括与第一中央处理器连接的图像传感器、与图像传感器连接的光敏组件、与光敏组件连接的数据接收单元、与数据接收单元连接的亮度计量单元、与亮度计量单元连接的阈值比较单元、与阈值比较单元连接的VCSEL驱动单元、与VCSEL驱动单元连接的VCSEL激光灯。以上技术方案中，驾驶员摄像机通过图像传感器采集驾驶员的人脸状态图像信号并传送至第一中央处理器。光敏组件在感受外界光线变化后向数据接收单元传输光线信号，数据接收单元将光线信号传送至亮度计量单元，亮度计量单元将光线信号转化成量化信号并传送至阈值比较单元，阈值比较单元将量化信号与预设的原始等级信号比较，当量化等级信号弱于原始等级信号时，阈值比较单元则输出启动信号给VCSEL驱动单元，VCSEL驱动单元驱动VCSEL激光灯并对驾驶员摄像机进行补光，当量化等级信号不小于原始等级信号时则不进行补光，光敏组件循环采集光线信号，光敏组件包括光敏电阻。VCSEL激光灯环设在摄像机镜头外围，采用VCSEL补光技术，代替以往的LED技术，通过点阵投影器投射超过30000个肉眼不可见的红外光点，覆盖整个面部，红外镜头收集这些光点绘制成具有深度信息的面部图像。VCSEL技术具有精确度、小型化、低功耗、可靠性全方面占优、发热量小、驾驶员眼睛不会有不适感的优点。
作为优选，驾驶员状态监测系统还包括与第一中央处理器连接的第一音频报警模块。以上技术方案中，第一中央处理器对驾驶员的人脸状态图像信号进行识别并通过深度学习判断驾驶员是否存在危险驾驶状态，如果存在危险驾驶状态，第一中央处理器将驾驶员的危险驾驶状态通过第一通信模块上传至大数据平台并通过第一音频报警模块进行报警提示驾驶员，如果不存在危险驾驶状态，则通过驾驶员摄像机重新采集驾驶员的人脸状态图像。
作为优选，路况信息识别系统包括第二中央处理器、第二通信模块、GPS模块、4G模块、前向摄像头，第二通信模块、GPS模块、4G模块均与第二中央处理器连接，第二中央处理器通过4G模块与大数据平台连接，中央处理器通过第二通信模块与公交车的can总线连接并获取公交车的车身刹车信号、车速信号、转向灯信号，前向摄像头用于采集公交车前方图像信号。以上技术方案中，前向摄像头采集公交车前方图像信号并传送至第二中央处理器，第二中央处理器对公交车前方图像信号进行识别并通过深度学习判断公交车是否有车道偏移、前向碰撞等危险行为，若有则将此图像信号通过4G模块上传至大数据平台，若无则继续采集图像信号。
作为优选，路况信息识别系统还包括与第二中央处理器连接的第二音频报警模块。以上技术方案中，第二中央处理器对公交车前方图像信号进行识别并通过深度学习判断公交车是否有车道偏移、前向碰撞等危险行为，若有则通过第二音频报警模块报警并将此图像信号通过4G模块上传至大数据平台，若无则继续采集图像信号。
作为优选，通过路况信息识别系统监测公交车礼让斑马线行为，路况信息识别系统监测公交车礼让斑马线行为的方法包括以下步骤：
S1、通过前向摄像头识别车辆前进方向图像内的斑马线区域；
S2、通过第二通信模块获取车速；
S3、若车速度为0，则返回步骤S2；若车速不为0，则进行步骤S4；
S4、通过前向摄像头检测斑马线上是否有行人；
S5、若检测到斑马线上没有人，则通过第二通信模块检测公交车是否有刹车信号，若有刹车信号返回步骤S2，若无刹车信号则通过音频报警模块报警提示驾驶员，并将公交车信息通过4G模块上传至大数据平台；若检测到斑马线上有人，则进行步骤S6；
S6、通过第二通信模块检测车速是否降为0，若车速不为0，则通过音频报警模块报警提示驾驶员，并将公交车信息通过4G模块上传至大数据平台。
作为优选，大数据平台对公交车的报警信号、驾驶状态进行分类统计。以上技术方案中，大数据平台根据驾驶员状态监测系统和路况信息识别系统上传至大数据平台的报警数进行分类统计，并获得线路报警排名、车辆报警排名、驾驶员报警排名、今日报警事件统计图、今日报警事件趋势图、近七日报警事件图。线路报警排名为针对不同线路，按照线路总报警次数从高到低实时显示各线路排名；车辆报警排名为针对不同车辆，按照每个车辆报警次数从高到低实时显示各车辆排名；驾驶员报警排名为针对不同驾驶员，按照每个驾驶员报警次数从高到低实时显示各驾驶员排名；今日报警事件统计图为以饼图的形式实时显示今日报警中各类型报警次数所占总报警次数比例以折线图的形式实时显示今日各个类型的报警事件随着时间推移的变化趋势；今日报警事件趋势图为；近七日报警事件图为以折线图的形式展示近七日各个类型的报警事件随着时间推移的变化趋势。大数据平台还根据驾驶员状态监测系统和路况信息识别系统上传至大数据平台的图像信息进行分类统计，将公交车辆分为违规驾驶车辆、轻度疲劳车辆、重度疲劳车辆、安全行驶状态车辆。违规驾驶车辆为违规变道、驾驶员抽烟等车辆；轻度疲劳车辆为驾驶员打哈欠等车辆；重度疲劳车辆为驾驶员闭眼等车辆；安全行驶状态车辆为正常行驶的车辆。通过大数据平台可以直观且方便地对公交车进行监测。大数据平台还与公安系统对接，大数据平台监测到违法行为直接向公安系统报警并提供图像信息等证据，从而公安能够及时对公交车安全威胁做出第一时间的应答措施。
本发明具有的有益效果是：
本发明的公交车的安全监测系统通过驾驶员状态监测系统和路况信息识别系统双重监测公交车辆，对公交车辆的安全行驶进行全方位监测，并将监测信息上传至大数据平台，从而监管部门能够直观方便地查询公交车行驶状态。大数据平台还与公安系统对接，大数据平台监测到违法行为直接向公安系统报警并提供图像信息等证据，从而公安能够及时对公交车安全威胁做出第一时间的应答措施。驾驶员摄像机安装在公交车驾驶台A柱位置，安装高度与驾驶员视线平齐，照射范围可覆盖整个驾驶员的身体。驾驶员状态监测系统还包括安装在驾驶室内驾驶员上部并俯视照射驾驶员的驾驶室摄像机，驾驶员摄像机结合驾驶室摄像机使得采集到的驾驶员驾驶状态更加精准全面。采用VCSEL补光技术，代替以往的LED技术，具有精确度、小型化、低功耗、可靠性全方面占优、发热量小、驾驶员眼睛不会有不适感的优点。
附图说明
图1是本发明的公交车的安全监测系统的系统框图；
图2是本发明的采用VCSEL技术补光的方法流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1-2所示，本发明的一种公交车的安全监测系统，包括大数据平台、分别与数据平台通信连接的驾驶员状态监测系统和路况信息识别系统，驾驶员状态监测系统包括第一中央处理器、分别与中央处理器连接的第一通信模块和驾驶员摄像机，中央处理器通过第一通信模块与大数据平台通信连接，驾驶员摄像机采集驾驶员的人脸状态图像信号并将驾驶员的人脸状态图像信号传送至第一中央处理器，第一中央处理器对驾驶员的人脸状态图像信号进行识别并通过深度学习判断驾驶员是否存在危险驾驶状态，如果存在危险驾驶状态，第一中央处理器将驾驶员的危险驾驶状态通过第一通信模块上传至大数据平台，如果不存在危险驾驶状态，则通过驾驶员摄像机重新采集驾驶员的人脸状态图像。驾驶员状态监测系统还包括安装在驾驶室内驾驶员上部并俯视照射驾驶员的驾驶室摄像机，驾驶员摄像机结合驾驶室摄像机使得采集到的驾驶员驾驶状态更加精准全面。
本实施例中，驾驶员摄像机包括与第一中央处理器连接的图像传感器、与图像传感器连接的光敏组件、与光敏组件连接的数据接收单元、与数据接收单元连接的亮度计量单元、与亮度计量单元连接的阈值比较单元、与阈值比较单元连接的VCSEL驱动单元、与VCSEL驱动单元连接的VCSEL激光灯。光敏组件在感受外界光线变化后向数据接收单元传输光线信号，数据接收单元将光线信号传送至亮度计量单元，亮度计量单元将光线信号转化成量化信号并传送至阈值比较单元，阈值比较单元将量化信号与预设的原始等级信号比较，当量化等级信号弱于原始等级信号时，阈值比较单元则输出启动信号给VCSEL驱动单元，VCSEL驱动单元驱动VCSEL激光灯并对驾驶员摄像机进行补光，当量化等级信号不小于原始等级信号时则不进行补光，光敏组件循环采集光线信号。
本实施例中，驾驶员状态监测系统还包括与第一中央处理器连接的第一音频报警模块。
本实施例中，路况信息识别系统包括第二中央处理器、第二通信模块、GPS模块、4G模块、前向摄像头，第二通信模块、GPS模块、4G模块均与第二中央处理器连接，第二中央处理器通过4G模块与大数据平台连接，中央处理器通过第二通信模块与公交车的can总线连接并获取公交车的车身刹车信号、车速信号、转向灯信号，前向摄像头用于采集公交车前方图像信号。
本实施例中，路况信息识别系统还包括与第二中央处理器连接的第二音频报警模块。
本实施例中，通过路况信息识别系统监测公交车礼让斑马线行为，路况信息识别系统监测公交车礼让斑马线行为的方法包括以下步骤：S1、通过前向摄像头识别车辆前进方向图像内的斑马线区域；S2、通过第二通信模块获取车速；S3、若车速度为0，则返回步骤S2；若车速不为0，则进行步骤S4；S4、通过前向摄像头检测斑马线上是否有行人；S5、若检测到斑马线上没有人，则通过第二通信模块检测公交车是否有刹车信号，若有刹车信号返回步骤S2，若无刹车信号则通过音频报警模块报警提示驾驶员，并将公交车信息通过4G模块上传至大数据平台；若检测到斑马线上有人，则进行步骤S6；S6、通过第二通信模块检测车速是否降为0，若车速不为0，则通过音频报警模块报警提示驾驶员，并将公交车信息通过4G模块上传至大数据平台。
本实施例中，大数据平台对公交车的报警信号、驾驶状态进行分类统计。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在不改变本发明的创造内容下进行简单的置换均视为相同的创造。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种公交车的安全监测系统，其特征在于，包括大数据平台、分别与数据平台通信连接的驾驶员状态监测系统和路况信息识别系统，驾驶员状态监测系统包括第一中央处理器、分别与中央处理器连接的第一通信模块和驾驶员摄像机，中央处理器通过第一通信模块与大数据平台通信连接，驾驶员摄像机采集驾驶员的人脸状态图像信号并将驾驶员的人脸状态图像信号传送至第一中央处理器，第一中央处理器对驾驶员的人脸状态图像信号进行识别并通过深度学习判断驾驶员是否存在危险驾驶状态，如果存在危险驾驶状态，第一中央处理器将驾驶员的危险驾驶状态通过第一通信模块上传至大数据平台，如果不存在危险驾驶状态，则通过驾驶员摄像机重新采集驾驶员的人脸状态图像；
驾驶员摄像机包括与第一中央处理器连接的图像传感器、与图像传感器连接的光敏组件、与光敏组件连接的数据接收单元、与数据接收单元连接的亮度计量单元、与亮度计量单元连接的阈值比较单元、与阈值比较单元连接的VCSEL驱动单元、与VCSEL驱动单元连接的VCSEL激光灯；
驾驶员状态监测系统还包括与第一中央处理器连接的第一音频报警模块；
路况信息识别系统包括第二中央处理器、第二通信模块、GPS模块、4G模块、前向摄像头，第二通信模块、GPS模块、4G模块均与第二中央处理器连接，第二中央处理器通过4G模块与大数据平台连接，中央处理器通过第二通信模块与公交车的can总线连接并获取公交车的车身刹车信号、车速信号、转向灯信号，前向摄像头用于采集公交车前方图像信号；
路况信息识别系统还包括与第二中央处理器连接的第二音频报警模块；
通过路况信息识别系统监测公交车礼让斑马线行为，路况信息识别系统监测公交车礼让斑马线行为的方法包括以下步骤：
S1、通过前向摄像头识别车辆前进方向图像内的斑马线区域；
S2、通过第二通信模块获取车速；
S3、若车速度为0，则返回步骤S2；若车速不为0，则进行步骤S4；
S4、通过前向摄像头检测斑马线上是否有行人；
S5、若检测到斑马线上没有人，则通过第二通信模块检测公交车是否有刹车信号，若有刹车信号返回步骤S2，若无刹车信号则通过音频报警模块报警提示驾驶员，并将公交车信息通过4G模块上传至大数据平台；若检测到斑马线上有人，则进行步骤S6；
S6、通过第二通信模块检测车速是否降为0，若车速不为0，则通过音频报警模块报警提示驾驶员，并将公交车信息通过4G模块上传至大数据平台；大数据平台对公交车的报警信号、驾驶状态进行分类统计；大数据平台根据驾驶员状态监测系统和路况信息识别系统上传至大数据平台的报警数据进行分类统计，并获得线路报警排名、车辆报警排名、驾驶员报警排名、今日报警事件统计图、今日报警事件趋势图、近七日报警事件图；线路报警排名为针对不同线路，按照线路总报警次数从高到低实时显示各线路排名；车辆报警排名为针对不同车辆，按照每个车辆报警次数从高到低实时显示各车辆排名；驾驶员报警排名为针对不同驾驶员，按照每个驾驶员报警次数从高到低实时显示各驾驶员排名；今日报警事件统计图为以饼图的形式实时显示今日报警中各类型报警次数所占总报警次数比例；今日报警事件趋势图为以折线图的形式实时显示今日各个类型的报警事件随着时间推移的变化趋势；近七日报警事件图为以折线图的形式展示近七日各个类型的报警事件随着时间推移的变化趋势；大数据平台还根据驾驶员状态监测系统和路况信息识别系统上传至大数据平台的图像信息进行分类统计，将公交车辆分为违规驾驶车辆、轻度疲劳车辆、重度疲劳车辆、安全行驶状态车辆；违规驾驶车辆为违规变道、驾驶员抽烟车辆；轻度疲劳车辆为驾驶员打哈欠车辆；重度疲劳车辆为驾驶员闭眼车辆；安全行驶状态车辆为正常行驶的车辆；通过大数据平台可以直观且方便地对公交车进行监测；大数据平台还与公安系统对接，大数据平台监测到违法行为直接向公安系统报警并提供图像信息证据，从而公安能够及时对公交车安全威胁做出第一时间的应答措施。
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