CN112634582B - 一种安全管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于校车的安全管理系统，控制终端能与服务器或者手持设备进行无线通讯连接；控制终端包括用于数据分析处理的处理器模块、通讯模块、采集获取身份信息的身份识别模块、用于录音录像的摄像模块、储存数据的存储模块、以及用于位置信息获取的GPS模块；还包括穿戴设备，记录儿童运动状态的运动传感器，该穿戴设备能与控制终端通讯连接。本安全管理系统通过蓝牙Mesh模块、穿戴设备与手持设备的交互，能够准确识别记录儿童上下车状态，也能够实时记录儿童的乘车状态；通过本系统及方法，能智能地实现监控提醒功能，能全面地照顾全车的儿童，尽可能降低安全事故发生的概率；而且本系统及方法，实施成本低，无需复杂的传感器布设。
Description
技术领域
本发明涉及幼儿园安全管理系统领域，具体涉及一种用于校车的安全管理方法。
背景技术
校车，是用于接送接受义务教育的学生上下学的7座以上的载客汽车。接送小学生的校车应当是按照专用校车国家标准设计和制造的小学生专用校车。中国国务院安全生产委员会办公室提出建立健全校车安全管理法律法规体系和安全管理制度，明确校车优先通行权，加强校车监管，保障校车安全；并规定校车须安装卫星定位和限速装置。2012年3月《校车安全管理条例》实施。
现有的视频监控系统很难识别佩戴口罩的使用者。而RFID读卡器只能近距离读卡，容易遗失或者忘记刷卡（而且容易被仿制），如果未下车也不易被发现。而带有蓝牙5.0的穿戴设备，具有极低待机功耗，续航可以在15天以上，还具有心率检测功能和振动提醒功能，基本款的价格也降至百元以内，2019年中国穿戴设备出货量达到9924万台。如果能将校车管理系统与穿戴设备进行匹配，推广成本将大幅降低，同时还具有极大的市场前景。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种能高效、全面保障乘车儿童安全的用于校车的安全管理方法。
为实现该技术目的，本发明的方案是：一种用于校车的安全管理系统，包括安装在校车上的控制终端，所述控制终端能与服务器或者手持设备进行无线通讯连接；
所述控制终端包括用于数据分析处理的处理器模块、通讯模块、采集获取身份信息的身份识别模块、用于录音录像的摄像模块、储存数据的存储模块、以及用于位置信息获取的GPS模块；
还包括穿戴设备，用于存放儿童及家长的身份信息的闪存模块，记录儿童运动状态的运动传感器，该穿戴设备能与控制终端通讯连接；
手持设备，其由跟班老师持有，手持设备能与服务器或控制终端通信连接，手持设备能获取穿戴设备上传的数据。
作为优选，所述控制终端的身份识别模块包括蓝牙Mesh模块和读卡器，穿戴设备包括蓝牙模块，所述穿戴设备内还设置有NFC模块。
作为优选，所述穿戴设备内还安装有振动马达和心率传感器，所述穿戴设备上还设置有用于显示信息的显示屏。
作为优选，所述校车的车门处设置有重量传感器，所述重量传感器与控制终端电连接。
一种安全管理方法，采用用于校车的安全管理系统，具体步骤如下：
S1、绑定，由家长或者老师将穿戴设备与儿童身份信息进行绑定，家长将自己的设备信息也与穿戴设备进行匹配，上述信息加密后存放在控制终端或者服务器；
S2、出园上车，佩戴穿戴设备的儿童跟随老师从幼儿园出来，控制终端的蓝牙Mesh模块持续读取周边穿戴设备发出的蓝牙广播信号确认身份，当儿童站上车时，重量传感器检测并记录重量，蓝牙Mesh模块通过信号强度判定该名儿童完成上车动作，重复上述动作直至所有儿童完成上车，跟车老师检查后通过手持设备确认；
S3、座位安排，控制终端预读取儿童身份信息后，根据下车地点、生活习惯、身体状态、年龄和性格进行座次安排，确认儿童上车后，将分配的座次信息通过穿戴设备显示屏显示或者通过控制终端播报；
S4、行车过程，老师通过手持设备获取儿童座次信息并切换控制终端为行车模式，发车后，通过控制终端能获取儿童座次、心率信息和运动信息；
S5、接送过程，当抵达接送地点前，控制终端通过穿戴设备提醒指定儿童做好下车准备，车停稳后，老师先下车，当儿童经过车门，重量传感器检测并比较重量，蓝牙Mesh模块通过信号强度判定该名儿童完成下车动作，若重量发生显著变化，控制终端给老师发出提醒；
同时家长在指定接送点等候，老师确认家长身份后将儿童交给家长；
S6、复查，接送完成后，控制终端清点人数并将数据发送给老师，若控制终端的蓝牙Mesh模块检测到仍有穿戴设备的信号时，控制终端向老师发出提醒，待全面检查后方能锁车。
作为优选，所述步骤S2出园上车时，儿童上车时也能通过穿戴设备的NFC模块靠近读卡器进行身份确认；
发车前老师需核对人数，若有学生的穿戴设备损坏、或遗失而未完成身份确认，由老师发放临时穿戴设备，并将信息通过手持设备录入。
作为优选，所述步骤S2座次安排，控制终端优先将习惯性晕车、身体状态不佳的、性格调皮的儿童安排在靠老师附近；
同时将先下车的儿童安排在靠走道一侧的座位上，将年龄小的安排靠前坐，避免调皮的学生安排在同一排座位上。
作为优选，所述步骤S4行车过程中，蓝牙Mesh模块以老师的手持设备作为第一Mesh节点，所有儿童的穿戴设备以自身的Mesh节点确定相邻的Mesh节点， 控制终端通过第一Mesh节点接收各邻居节点发送的该邻居节点的标识信息，获取该邻居节点的位置，最终获得所有儿童的座次信息；
控制终端将实际的座次信息发送给老师的手持设备，若儿童未按控制终端分配的座位就坐，控制终端向老师发出提醒；
当蓝牙Mesh模块监测到某个窗户边的Mesh节点远离相邻Mesh节点，且距离超过阈值时，则判定该儿童可能将手伸出窗户；
当蓝牙Mesh模块监测到某个Mesh节点远离部分相邻Mesh节点、而靠近其他相邻Mesh节点，且距离超过阈值时，则判定该儿童可能离开座位。
作为优选，所述步骤S4行车过程中，运动传感器和心率传感器全程监控儿童的状态，控制终端记录所有儿童的运动数据；
当穿戴设备经过滤波、峰谷检测等过程后，发现某儿童的手部运动频率远低于其他儿童时，则判定该儿童可能已经入睡，提醒老师进行照顾；
当穿戴设备经过滤波、峰谷检测等过程后，某儿童的手部动作频率明显高于其他儿童时，则判定该儿童可能在打闹或者游戏，提醒老师关注；
当心率传感器监测到心率异常时，提醒老师及时进行查看。
作为优选，步骤S1-S6中摄像模块全程录音录像，当4G/5G信号良好时，实时将GPS数据和录音录像数据上传至服务器。
本发明的有益效果，本申请的安全管理系统通过蓝牙Mesh模块、穿戴设备与手持设备的交互，能够准确识别记录儿童上下车状态，也能够实时记录儿童的乘车状态；通过本系统及方法，能智能地实现监控提醒功能，只需1-2名跟车老师就能全面地照顾全车的儿童，尽可能降低安全事故发生的概率，保障每个儿童都能安全地送到家长身边；而且本系统及方法，实施成本低，无需复杂的传感器布设；同时本申请还能通过蓝牙Mesh模块无接触识别家长和学生身份，相对于人脸识别准确率更高（由于佩戴口罩，人脸识别难度较大），成本更低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的控制终端和穿戴设备的结构框图。
实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1-2所示，本发明所述的具体实施例为一种用于校车的安全管理系统，包括安装在校车1上的控制终端5，所述控制终端5能与服务器2或者手持设备3进行无线通讯连接；
所述控制终端5包括用于数据分析处理的处理器模块、通讯模块504、采集获取身份信息的身份识别模块、用于录音录像的摄像模块505、储存数据的存储模块、以及用于位置信息获取的GPS模块503；
还包括穿戴设备4，用于存放儿童及家长的身份信息的闪存模块和MCU，记录儿童运动状态的运动传感器，该穿戴设备能与控制终端通讯连接；
手持设备3，其由跟班老师持有，手持设备3能与服务器2或控制终端101通信连接，手持设备能获取穿戴设备上传的数据。
所述控制终端5的身份识别模块包括蓝牙Mesh模块501和读卡器502，穿戴设备4包括蓝牙模块，所述穿戴设备4内还设置有NFC模块。所述穿戴设备4内还安装有振动马达和心率传感器，所述穿戴设备4上还设置有用于显示信息的显示屏。NFC模块配合读卡器可以准确地实现上车的身份识别。蓝牙Mesh模块501能够实现无接触地读取蓝牙模块进行身份识别，上车下车都可以进行记录，无需刷卡；同时蓝牙模块能够实时地将儿童的状态信息传输给控制终端。显示屏能够辅助显示信息，心率传感器能够监控儿童的乘车状态；而振动马达可以提前唤醒沉睡中的儿童，避免到站后无法按时下车。
为了方便获取上车儿童信息避免遗忘物品，所述校车1的车门101处设置有重量传感器506，所述重量传感器506与控制终端5电连接。通过重量传感器，能够有效提醒老师，避免上车时携带的物品遗忘在车上。
一种安全管理方法，采用用于校车的安全管理系统，具体步骤如下：S1、绑定，由家长或者老师将穿戴设备与儿童身份信息进行绑定，家长将自己的设备信息也与穿戴设备进行匹配，上述信息加密后存放在控制终端或者服务器；
S2、出园上车，佩戴穿戴设备的儿童跟随老师从幼儿园出来，控制终端的蓝牙Mesh模块持续读取周边穿戴设备发出的蓝牙广播信号确认身份，当儿童站上车时，重量传感器检测并记录重量，蓝牙Mesh模块通过信号强度判定该名儿童完成上车动作，重复上述动作直至所有儿童完成上车，跟车老师检查后通过手持设备确认；儿童上车时也能通过穿戴设备的NFC模块靠近读卡器进行身份确认；
S3、座位安排，控制终端预读取儿童身份信息后，根据下车地点、生活习惯、身体状态、年龄和性格进行座次安排，确认儿童上车后，将分配的座次信息通过穿戴设备显示屏显示或者通过控制终端播报；
S4、行车过程，老师通过手持设备获取儿童座次信息并切换控制终端为行车模式，发车后，通过控制终端能获取儿童座次、心率信息和运动信息；
所述步骤S4行车过程中，蓝牙Mesh模块以老师的手持设备作为第一Mesh节点，所有儿童的穿戴设备以自身的Mesh节点确定相邻的Mesh节点， 控制终端通过第一Mesh节点接收各邻居节点发送的该邻居节点的标识信息，获取该邻居节点的位置，最终获得所有儿童的座次信息；
控制终端将实际的座次信息发送给老师的手持设备，若儿童未按控制终端分配的座位就坐，控制终端向老师发出提醒；
S5、接送过程，当抵达接送地点前，控制终端通过穿戴设备提醒指定儿童做好下车准备，车停稳后，老师先下车，当儿童经过车门，重量传感器检测并比较重量，蓝牙Mesh模块通过信号强度判定该名儿童完成下车动作，若重量发生显著变化，控制终端给老师发出提醒；
同时家长在指定接送点等候，老师确认家长身份后将儿童交给家长；家长接儿童时需要手机蓝牙打开进行身份认证，蓝牙Mesh模块扫描周边蓝牙信息，匹配后确认家长信息；如果是家长委托他人接送，需要提前通过系统报备，并经过老师确认，在接送点通过蓝牙验证身份后才能接走儿童。
S6、复查，接送完成后，控制终端清点人数并将数据发送给老师，若控制终端的蓝牙Mesh模块检测到仍有穿戴设备的信号时，控制终端向老师发出提醒，待全面检查后方能锁车；
步骤S1-S6中摄像模块全程录音录像，当4G/5G信号良好时，实时将GPS数据和录音录像数据上传至服务器。由于接送路途较长，并不是所有区域都有良好的4G/5G信号，本系统可以在无4G/5G网络的条件下正常运行，稳定性更好。
场景一：发车前，当老师核对完人数，发现身份认证人数与记录人数相同，但是蓝牙Mesh模块显示蓝牙模块在线人数少于记录的人数，通过蓝牙模块与身份信息的匹配关系可以迅速找出该儿童，同时通过Mesh节点位置判定技术，可以快速确认Mesh节点的空缺位置，经检查发现该儿童的穿戴设备未及时充电；
由老师发放临时穿戴设备，并将信息通过手持设备录入，将没有电的穿戴设备进行充电。
场景二：当日上车的儿童中：儿童A习惯性晕车、儿童B生病完刚刚恢复、儿童C性格调皮；
控制终端将儿童B安排与老师同排而坐，儿童C坐在老师另一侧，儿童C旁边安排一个年级较大自律性较好的儿童，儿童C靠近过道坐在老师后面。
场景三：当窗户边有儿童将佩戴有穿戴设备的手伸出窗外，蓝牙Mesh模块通过Mesh节点技术监测到该儿童的Mesh节点与距离最近的Mesh节点信号明显变弱，同时相对于相邻Mesh节点均信号明显变弱，当通过信号强度计算出其位置远离初始位置的距离超过阈值时，则判定该儿童可能将手伸出窗户，控制终端提醒老师检查是否有儿童将手伸出；
当靠近过道的儿童将佩戴有穿戴设备的手伸出窗外时，最近的Mesh节点信号会先变强再变弱，同时相对于相邻Mesh节点均信号明显变弱，控制终端也能及时发现此类异常。
场景四：当儿童从座椅上下来，离开座位在走道中行走时，该儿童的穿戴设备相对于周边设备的距离有的拉进、有的远离，蓝牙Mesh模块监测到该Mesh节点远离部分相邻Mesh节点、而靠近其他相邻Mesh节点，当穿戴设备远离初始位置的距离超过阈值时，控制终端提醒老师进行检查。
场景五：当某儿童在车上睡着时，穿戴设备经过滤波、峰谷检测等过程后发现该儿童的手部运动频率远低于其他儿童时，控制终端提醒老师给该儿童盖毛毯，当快到站时提前将其唤醒。
场景六：当儿童在打闹或者游戏时，穿戴设备经过滤波、峰谷检测等过程后发现该儿童的手部动作频率明显高于其他儿童时，提醒老师关注，若为打闹，需要制止并进行警告。
本申请的安全管理系统通过蓝牙Mesh模块、穿戴设备与手持设备的交互，能够准确识别记录儿童上下车状态，也能够实时记录儿童的乘车状态；通过本系统及方法，能智能地实现监控提醒功能，只需1-2名跟车老师就能全面地照顾全车的儿童，尽可能降低安全事故发生的概率，保障每个儿童都能安全的送到家长身边；而且本系统及方法，实施成本低，无需复杂的传感器布设；同时本申请还能通过蓝牙Mesh模块无接触识别家长和学生身份，相对于人脸识别准确率更高（由于佩戴口罩，人脸识别难度较大），成本更低。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种安全管理方法，其特征在于：用于校车的安全管理系统包括安装在校车上的控制终端，所述控制终端能与服务器或者手持设备进行无线通讯连接；
所述控制终端包括用于数据分析处理的处理器模块、通讯模块、采集获取身份信息的身份识别模块、用于录音录像的摄像模块、储存数据的存储模块、以及用于位置信息获取的GPS模块；
穿戴设备包括用于存放儿童及家长的身份信息的闪存模块、记录儿童运动状态的运动传感器，该穿戴设备能与控制终端通讯连接；
手持设备，其由跟班老师持有，手持设备能与服务器或控制终端通信连接，手持设备能获取穿戴设备上传的数据；
所述控制终端的身份识别模块包括蓝牙Mesh模块和读卡器，穿戴设备包括蓝牙模块，所述穿戴设备内还设置有NFC模块；
所述穿戴设备内还安装有振动马达和心率传感器，所述穿戴设备上还设置有用于显示信息的显示屏；
所述校车的车门处设置有重量传感器，所述重量传感器与控制终端电连接；
具体步骤如下：
S1、绑定，由家长或者老师将穿戴设备与儿童身份信息进行绑定，家长将自己的设备信息也与穿戴设备进行匹配，上述信息加密后存放在控制终端或者服务器；
S2、出园上车，佩戴穿戴设备的儿童跟随老师从幼儿园出来，控制终端的蓝牙Mesh模块持续读取周边穿戴设备发出的蓝牙广播信号确认身份，当儿童站上车时，重量传感器检测并记录重量，蓝牙Mesh模块通过信号强度判定该名儿童完成上车动作，重复上述动作直至所有儿童完成上车，跟车老师检查后通过手持设备确认；
S3、座位安排，控制终端预读取儿童身份信息后，根据下车地点、生活习惯、身体状态、年龄和性格进行座次安排，确认儿童上车后，将分配的座次信息通过穿戴设备显示屏显示或者通过控制终端播报；
S4、行车过程，老师通过手持设备获取儿童座次信息并切换控制终端为行车模式，发车后，通过控制终端能获取儿童座次、心率信息和运动信息；
S5、接送过程，当抵达接送地点前，控制终端通过穿戴设备提醒指定儿童做好下车准备，车停稳后，老师先下车，当儿童经过车门，重量传感器检测并比较重量，蓝牙Mesh模块通过信号强度判定该名儿童完成下车动作，若重量发生显著变化，控制终端给老师发出提醒；
同时家长在指定接送点等候，老师确认家长身份后将儿童交给家长；
S6、复查，接送完成后，控制终端清点人数并将数据发送给老师，若控制终端的蓝牙Mesh模块检测到仍有穿戴设备的信号时，控制终端向老师发出提醒，待全面检查后方能锁车。
2.根据权利要求1所述的安全管理方法，其特征在于：所述步骤S2出园上车时，儿童上车时也能通过穿戴设备的NFC模块靠近读卡器进行身份确认；
发车前老师需核对人数，若有学生的穿戴设备损坏、或遗失而未完成身份确认，由老师发放临时穿戴设备，并将信息通过手持设备录入。
3.根据权利要求1所述的安全管理方法，其特征在于：所述步骤S2座次安排，控制终端优先将习惯性晕车、身体状态不佳的、性格调皮的儿童安排在靠老师附近；
同时将先下车的儿童安排在靠走道一侧的座位上，将年龄小的安排靠前坐，避免调皮的学生安排在同一排座位上。
4.根据权利要求1所述的安全管理方法，其特征在于：所述步骤S4行车过程中，蓝牙Mesh模块以老师的手持设备作为第一Mesh节点，所有儿童的穿戴设备以自身的Mesh节点确定相邻的Mesh节点， 控制终端通过第一Mesh节点接收各邻居节点发送的该邻居节点的标识信息，获取该邻居节点的位置，最终获得所有儿童的座次信息；
控制终端将实际的座次信息发送给老师的手持设备，若儿童未按控制终端分配的座位就坐，控制终端向老师发出提醒；
当蓝牙Mesh模块监测到某个窗户边的Mesh节点远离相邻Mesh节点，且距离超过阈值时，则判定该儿童可能将手伸出窗户；
当蓝牙Mesh模块监测到某个Mesh节点远离部分相邻Mesh节点、而靠近其他相邻Mesh节点，且距离超过阈值时，则判定该儿童可能离开座位。
5.根据权利要求1所述的安全管理方法，其特征在于：所述步骤S4行车过程中，运动传感器和心率传感器全程监控儿童的状态，控制终端记录所有儿童的运动数据；
当穿戴设备经过滤波、峰谷检测过程后，发现某儿童的手部运动频率低于其他儿童时，则判定该儿童可能已经入睡，提醒老师进行照顾；
当穿戴设备经过滤波、峰谷检测过程后，某儿童的手部动作频率高于其他儿童时，则判定该儿童可能在打闹或者游戏，提醒老师关注；
当心率传感器监测到心率异常时，提醒老师及时进行查看。
6.根据权利要求1所述的安全管理方法，其特征在于：步骤S1-S6中摄像模块全程录音录像，当4G/5G信号良好时，实时将GPS数据和录音录像数据上传至服务器。
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