CN1744070A - 一种公共交通车辆客流计数方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公共交通车辆客流计数方法及系统，其方法为，将一能采集上/下车的乘客脚形、方向的压力点阵阵列传感器置于车门台阶上；选用点阵扫描电路，对压力点阵阵列传感器所采集到的电信号进行扫描采集；将上述步骤所获取的电信号进行处理并统计出上/下车的客流人数；将所统计出的客流人数发送到一信息采集模块上，并由该设备形成记录、存储、显示。系统包括用于对上车和下车的客流人数进行统计的客流统计模块和将客流人数进行记录、存储、显示的信息采集模块。本发明不必受单方向、单人次的限制，能对一个车门同时存在双向、多人上或下车，或者任何人间隔小的情况下进行客流人数统计。

Description

一种公共交通车辆客流计数方法及系统

技术领域

本发明涉及在公共场所对流动人员进行计量，更具体地指一种公共交通车辆客流计数方法及系统。

背景技术

众所周知，在公共场所，如，在公共交通车辆及超市、展览会等场所需要对进出的人数进行统计，在上述场所对人数进行准确的统计是非常必要的。尤其在公共交通车辆上，基于我国国情，一般上下车都比较拥挤，而且同一车门会同时有上下车的乘客，非常有必要进行统计。若采用人工统计，其工作量和难度之大可以想像，统计起来特别困难。随着ITS(智能交通系统)的实施，对客流统计的有着更加强烈的需求。在此情况下，迫切需要一种能非人工、高准确率、适合公共交通车辆环境的客流统计系统的出现。非人工的数量统计，也是非常困难的事情。目前现有的客流统计应用往往只能进行单向统计、单人次的简单情况。即，只能对一个方向且上车或下车、被统计的人只能按顺序的进行计数。这些客流统计主要采用以下方式来对客流进行人数统计：

1、对联的红外线(主动式)，

2、超红外(被动式)，

3、超声波，

4、被动式触摸开关。

上述的几种方式对于单方向、单人并且具有一定间隔的情况，有一定的统计准确度。其缺点除了易受环境干扰、统计误差大之外，对于双向、多人上或下车，或者客流比较拥挤(任何人间隔小)的情况时，其统计/计数的准确率将大大下降，基本上无法工作。

但现实的情况是，往往有数个人在同时上车或下车。更有甚时，随着新型公共交通车辆的采用，前上后下的上车方式也将逐步减少，对一扇车门来说，需要面对有数个人同时上车和下车，对于这种复杂状况的人流计数，现有的公共交通车辆计数方式则是束手无策，目前也尚未见有报导这类成熟的技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种公共交通车辆客流计数方法及系统，以解决对公共交通车辆上的多人次、同时双向上车和下车的计数问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，

一种公共交通车辆客流计数方法，该计数方法包括以下包骤：

a，将一能采集上/下车的乘客脚形、方向的压力点阵阵列传感器置于车门台阶上；

b，选用点阵扫描电路，对压力点阵阵列传感器所采集到的电信号进行扫描采集；

c，将上述步骤所获取的电信号进行处理并统计出上/下车的客流人数；

d，将所统计出的客流人数发送到一信息采集模块上，并由该模块形成记录、存储、显示。

所述的步骤c中，在进行上/下车客流人数统计过程中进一步包括以下步骤，

c1，当车门打开后，根据扫描采集得到的信号来判断上/下车乘客的脚形变化和着力方向，以此来统计上车的乘客和下车的乘客人数；

c2，判断车门是否关闭，若车门关闭，则将统计出的人数向信息采集模块发送；若车门仍未关闭，则继续由点阵扫描电路，对压力点阵阵列传感器所采集到的电信号进行扫描，再进行乘客的上车和下车统计，直至车门关闭，结束一次的客流统计；

c3，等待下一轮的客流统计，重复上述步骤。

c4，将所统计出的客流人数发送到一信息采集模块上，并由该模块形成记录、存储、显示。

所述的步骤d中，在将所统计出的客流人数发送到一信息采集模块上时，以CAN总线通信方式将客流人数发送到信息采集模块。

一种公共交通车辆客流计数系统，

该计数系统至少包括一客流统计模块和一信息采集模块，

客流统计模块，用于对上车和下车的客流人数进行统计，并将统计出的客流人数通过CAN总线向信息采集模块发送，

信息采集模块，用于之间通过接收客流统计模块发出的客流人数，并将客流人数进行记录、存储、显示。

所述的客流统计模块进一步包含压力点阵阵列传感器、点阵扫描电路、统计部分微处理器、开关门信号电路、CAN接口，压力点阵阵列传感器接收乘客压力信号并将该信号转换为电信号，点阵扫描电路对压力点阵阵列传感器的输出的不同脚形、方向的电信号进行扫描并将其输出到统计部分微处理器，统计部分微处理器对点阵扫描电路输出数字信号进行处理，计算出上/下车人数并通过CAN接口发送出去，开关门信号电路将开门和关门的信号输送到统计部分微处理器；

所述的信息采集模块进一步包含采集部分微处理器、存储器、CAN接口，采集部分的CAN接口与统计部分的CAN接口进行客流人数信号相互收发，采集部分微处理器将接收到的客流人数信号送入存储器进行存储、记录。

所述的信息采集模块还进一步包括显示电路，显示电路接收采集部分微处理器的客流人数信号并进行显示。

所述的信息采集模块还可以进一步包括GPS接收机，GPS接收机将所接收到的全球定位信号送入采集部分微处理器进行处理，并结合形成具有空间信息的上、下客流数据。

在本发明的上述技术方案中，其方法依次采用了，

a，将一能采集上/下车的乘客脚形、方向的压力点阵阵列传感器置于车门台阶上；

b，选用点阵扫描电路，对压力点阵阵列传感器所采集到的电信号进行扫描采集；

c，将上述步骤所获取的电信号进行处理并统计出上/下车的客流人数；

d，将所统计出的客流人数发送到一信息采集模块上，并由该模块形成记录、存储、显示。

且，根据上述方法设计了相应的计数系统，该系统至少包括一客流统计模块和一信息采集模块，

客流统计模块，用于对上车和下车的客流人数进行统计，并将统计出的客流人数通过CAN总线向信息采集模块发送，

信息采集模块，用于之间通过接收客流统计模块发出的客流人数，并将客流人数进行记录、存储、显示。

因此，本发明的计数方法和系统能满足智能交通系统中的公共交通车辆客流统计的需求，不必受单方向、单人次的限制，能对一个车门同时存在双向、多人上或下车，或者任何人间隔小的情况下进行客流人数统计，具有不受环境干扰、统计准确的优点，而且该系统能成为车载系统的一个子系统，方便和监控中心交换数据。

附图说明

图1为本发明的统计方法中，客流统计流程示意图。

图2为本发明的统计方法中，信息采集流程示意图。

图3为本发明的统计系统方框原理图。

图4为本发明统计系统的客流统计模块方框原理图。

图5为本发明统计系统的信息采集模块方框原理图。

图6为本发明统计系统的客流统计模块中压力点阵阵列传感器一结构示意图。

图7为本发明统计系统的客流统计模块中压力点阵阵列传感器另一结构示意图。

图8为在统计时，脚形标识图。

图9为本发明统计系统客流统计模块的微处理器电原理示意图。

图10为本发明统计系统客流统计模块的扫描电原理示意图。

图11为本发明统计系统信息采集模块的电原理示意图。

具体实施方式

本发明的公共交通车辆客流计数方法主要包括以下包骤：

a，将一能采集上/下车的乘客脚形、方向的压力点阵阵列传感器(关于该压力点阵阵列传感器的原理及具体结构，将在下面解绍，且已申请专利，申请号为：200420081860.4)置于车门台阶上；

b，选用点阵扫描电路，对压力点阵阵列传感器所采集到的电信号进行扫描采集；

c，将上述步骤所获取的电信号进行处理并统计出上/下车的客流人数；

d，将所统计出的客流人数发送到一信息采集模块上，并由该模块形成记录、存储、显示。

请结合图1、图2所示，

在进行上/下车客流人数统计过程中进一步包括以下步骤，

c1，当车门打开后，根据扫描采集得到的信号来判断上/下车乘客的脚形变化和着力方向，以此来统计上车的乘客和下车的乘客人数；

c2，判断车门是否关闭，若车门关闭，则将统计出的人数向信息采集模块发送；若车门仍未关闭，则继续由点阵扫描电路，对压力点阵阵列传感器所采集到的电信号进行扫描，再进行乘客的上车和下车统计，直至车门关闭，结束一次的客流统计；

c3，等待下一轮的客流统计，重复上述步骤。

c4，将所统计出的客流人数发送到一信息采集模块上，并由该模块形成记录、存储、显示。

所述的步骤d中，在将所统计出的客流人数发送到一信息采集模块上时，以CAN(Controller Area Network，简称CAN，翻译为“控制器局域网”)总线的方式将客流人数发送到信息采集模块。

根据上述统计方法设计了相应的统计系统，

请参阅图3-图5所示，该计数系统至少包括一客流统计模块10(图中包含了前门客流统计模块10和后门客流统计模块10)和一信息采集模块20，客流统计模块10和信息采集模块20均由供电模块供电。

客流统计模块10，用于对上车和下车的客流人数进行统计，并将统计出的客流人数通过CAN总线向信息采集模块发送，

信息采集模块20，用于之间通过接收客流统计模块发出的客流人数，并将客流人数进行记录、存储、显示。

所述的客流统计模块10进一步包含压力点阵阵列传感器11、点阵扫描电路12、统计部分微处理器13、开关门信号电路14、CAN通信接口15，压力点阵阵列传感器11接收乘客压力信号并将该信号转换为电信号，点阵扫描电路12对压力点阵阵列传感器11的输出的不同脚形、方向的电信号进行扫描并将其输出到统计部分微处理器13，统计部分微处理器13对点阵扫描电路12输出数字信号进行处理，计算出上/下车人数并通过该模块的CAN通信接口15发送出去，开关门信号电路14将开门和关门的信号输送到统计部分的微处理器13；

所述的信息采集模块20进一步包含采集部分微处理器21、存储器22、CAN通信接口23，采集部分的CAN通信接口23与统计部分的CAN通信接口22进行客流人数信号相互收发，采集部分的微处理器21将接收到的客流人数信号送入存储器22进行存储、记录。

所述的信息采集模块20还进一步包括显示电路24，显示电路24接收采集部分的微处理器21的客流人数信号并进行显示。

所述的信息采集模块20还进一步包括GPS接收机25，GPS接收机25将所接收到的全球定位信号送入采集部分的微处理器21进行处理，并结合形成具有空间信息的上、下客流数据，以随时了解车辆所处的准确位置信息。当然如果需要与公交调度中心联网，还可以加装GPRS或者CDMA1X无线通信模块。

上述统计部分的CAN通信接口和采集部分的CAN通信接口总线采用V2.0B的汽车通用标准。

需要说明的是，在本发明中，所谓脚形是通过一个压力点阵阵列传感器来采集脚的形状变化信息，通过乘客的脚的形状变化，来判断方向和客流量。一般来说，人在上下楼梯/阶梯时，脚在落地和离地过程中，具有如下规律性：

1，在绝大部分情况下，整个脚掌总是比较快速一致地接触地面。而在离开的时候，着力脚总是后跟先离开地面，而脚趾部分总是最后离开。这是我们判定上、下车方向和脚掌数量的主要依据。

2，先离开的脚和后离开的脚，其形状变化趋势，是有很大区别的。

3，根据统计，80％的人，是鱼贯而入或者鱼贯而出车厢。

4，多人同时上下车时，每两个人的脚之间，一般总会保持一定的距离。

根据以上的规律，我们建立了相应的数学模型，来分析作用在压力点阵阵列传感器上的脚形变化，并进一步推断上、下车的客流变化。

请结合图8所示，在客流分析过程中，可分三个阶段：脚的占有范围的搜索、在未标示点中寻找新的脚、方向和前后脚的判断。

第一阶段：

先对点阵上已有脚的进行搜索。对于属于脚的还未被标示的按点，用脚的标示去标示，重新确定脚范围，同时累加脚的方向趋势，为判断脚的方向打下基础。

第二阶段：

在还未被标示的点中寻找新的脚；对每个还未被标示的点在其四周寻找与其直接或者间接相连的其他未标识的点，对新的脚分配一个新的唯一标示符，然后进行其他初始化工作。

第三阶段：

如果在第一步的新范围搜索中，发现脚在点阵上已经消失，说明脚已经离开，则需要进行方向和前后脚判断。

请再依次参阅图6、图7所示，

在结构上，压力点阵阵列传感器11可设计为以下两种结构形式，

结构一

在该结构中，包括弹性衬垫111、压力传递结构矩阵112、压力传感器矩阵113和金属背板114，弹性衬垫111、压力传递结构矩阵112、压力传感器矩阵113和金属背板114顺序层叠成整体，压力传递结构矩阵112中的各压力传递结构和压力传感器矩阵113中的各传感器上下对应设置。

结构二

在该结构中，包括弹性衬垫111、粘附在弹性衬垫111下的球形突起结构矩阵112、压力传感器矩阵113和金属背板114，弹性衬垫111、粘附在弹性衬垫下的球形突起结构矩阵112、压力传感器矩阵113和金属背板114顺序层叠成整体，球形突起结构矩阵112中的各球形突起结构和压力传感器矩阵113中的各传感器上下对应设置。

上述的压力点阵阵列传感器11安装于公交车门的两个车门阶梯上，分为前门客流统计模块和后门客流统计模块。

下面请继续参阅图9-图11，分别对本发明统计系统客流统计模块10的微处理器13的电路原理、点阵扫描电路12原理、以及信息采集模块20的电路原理进行如下说明：

微处理器13的电路原理，

本部分电路是客流统计模块的控制部分，主要有四个部分组成：CPU及其驱动电路、F1ash存储部分、CAN通信接口电路和总线驱动电路。CPU部分采用的是Cygnal的单片机C8051F020(U1)的芯片，其特点是速度快和接口齐全，并采用22.1184MHz的晶体驱动。CAN控制芯片为Philips的SJA1000(U4)，而相应的驱动器为TJA1040T(U5)。SPI接口的Flash芯片AT45DB081(U6)为系统提供了非易失性存储能力，足够存储几周的记录存储。L2和L3是用来连接子板部分的接口。该部分的工作原理可简要描述为：

CPU不停地通过接口电路来监视门的开关信号，一旦检测到门打开，立即开始接口电路扫描压力点阵的变化；

通过分析点阵的分布变化和时间关系，并结合人的行走习惯的数学模型，利用统计学原理来分析上、下客流的情况；

检测到门关闭信号时，先通过Flash来存储当前的开关门记录和统计到上、下客人次；

如果CAN总线通信顺利，则发送数据到采集模块，并有采集模块来显示甚至通过无线通信手段发送到数据中心。

点阵扫描电路12原理，

接口扫描电路是客流统计模块的重要部分，主要用来扫描对应的压力传感器的压力矩阵变化。V13和V14用来连接主控电路CPU的地址和数据总线；V01~V12是压力传感器对应电路板上的寄存器，而SP1~SP6用来连接压力传感器矩阵。其工作原理类似于开关信号矩阵；平时当压力点阵上没有足够的压力时，接口电路对外表现为“1”，当压力点阵上的某个压力传感点得到足够的压力，其对应的接口电路对外则表现为“0”信号；而当压力消失时，对应的接口电路则又恢复为“1”。

信息采集模块20的电路原理，

该控制板以单片机为核心，带有RAM扩展、CAN控制器和驱动器，并具有LED模块和GPRS/GPS模块专用接口电路。单片机采用的是带有双串口的W77E58(IC1)，62LV256(U4)为微控制器提供了32KByte的RAM扩展。CAN控制芯片为Philips的SJA1000(U5)，而相应的驱动器为TJA1040T(U9)。主控制板和显示模块之间采用SPI接口连接(P1)，而带有的双串口则分别连接GPS和GPRS模块(P4)，可为主控制器提供全天候的位置信息和无线通信能力。该电路的工作原理简述如下：

微处理器不停地通过CAN通信口来询问下面的两个客流采集模块；

一旦有客流数据形成(开、关门一次)，客流采集模块会上发记录到采集部分；

采集部分经过处理后，予以显示；

采集部分结合GPS信号，形成具有空间信息和时间信息的上、下客流记录；

如果模块具有GPRS等无线通信接口，则与数据中心通信，发送这些记录到数据中心。

Claims (7)

1、一种公共交通车辆客流计数方法，其特征在于，该计数方法包括以下包骤：

a，将一能采集上/下车的乘客脚形、方向的压力点阵阵列传感器置于车门台阶上；

b，选用点阵扫描电路，对压力点阵阵列传感器所采集到的电信号进行扫描采集；

c，将上述步骤所获取的电信号进行处理并统计出上/下车的客流人数；

d，将所统计出的客流人数发送到一信息采集模块上，并由该模块形成记录、存储、显示。

2、如权利要求1所述的公共交通车辆客流计数方法，其特征在于：

所述的步骤c中，在进行上/下车客流人数统计过程中进一步包括以下步骤，

c1，当车门打开后，根据扫描采集得到的信号来判断上/下车乘客的脚形变化和着力方向，以此来统计上车的乘客和下车的乘客人数；

c2，判断车门是否关闭，若车门关闭，则将统计出的人数向信息采集模块发送；若车门仍未关闭，则继续由点阵扫描电路，对压力点阵阵列传感器所采集到的电信号进行扫描，再进行乘客的上车和下车统计，直至车门关闭，结束一次的客流统计；

c3，等待下一轮的客流统计，重复上述步骤。

c4，将所统计出的客流人数发送到一信息采集模块上，并由该模块形成记录、存储、显示。

3、如权利要求1所述的公共交通车辆客流计数方法，其特征在于：

所述的步骤d中，在将所统计出的客流人数发送到一信息采集模块上时，以CAN总线的方式将客流人数发送到信息采集模块。

4、一种公共交通车辆客流计数系统，其特征在于：

该计数系统至少包括一客流统计模块和一信息采集模块，

客流统计模块，用于对上车和下车的客流人数进行统计，并将统计出的客流人数通过CAN总线向信息采集模块发送，

信息采集模块，用于之间通过接收客流统计模块发出的客流人数，并将客流人数进行记录、存储、显示。

5、如权利要求4所述的公共交通车辆客流计数系统，其特征在于：

所述的客流统计模块进一步包含压力点阵阵列传感器、点阵扫描电路、统计部分微处理器、开关门信号电路、CAN通信接口，压力点阵阵列传感器接收乘客压力信号并将该信号转换为电信号，点阵扫描电路对压力点阵阵列传感器的输出的不同脚形、方向的电信号进行扫描并将其输出到统计部分微处理器，统计部分微处理器对点阵扫描电路输出数字信号进行处理，计算出上/下车人数并通过CAN通信接口发送出去，开关门信号电路将开门和关门的信号输送到统计部分微处理器；

所述的信息采集模块进一步包含采集部分微处理器、存储器、CAN通信接口，采集部分的CAN通信接口与统计部分的CAN通信接口进行客流人数信号相互收发，采集部分的微处理器将接收到的客流人数信号送入存储器进行存储、记录。

6、如权利要求5所述的公共交通车辆客流计数系统，其特征在于：

所述的信息采集模块还进一步包括显示电路，显示电路接收采集部分的微处理器的客流人数信号并进行显示。

7、如权利要求5所述的公共交通车辆客流计数系统，其特征在于：

所述的信息采集模块还可以进一步包括GPS接收机，GPS接收机将所接收到的全球定位信号送入采集部分的微处理器进行处理，并结合形成具有空间信息的上、下客流数据。

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