一種客車超載檢測系統及其使用方法

2024-01-17 20:21:15 1

一種客車超載檢測系統及其使用方法
【專利摘要】本發明涉及一種客車超載檢測系統及其使用方法，其特徵在於：它包括檢測單元、控制單元、顯示單元、語音單元、通信單元和供電單元；所述顯示單元、語音單元、通信單元和供電單元分別電連接所述控制單元，所述供電單元為各用電單元供電；所述檢測單元包括在交叉對稱設置在兩側車門上的兩個紅外傳感器，與所述兩紅外傳感器相對設置在另一側車門上的兩反饋反射板，設置在所述兩紅外傳感器下方的兩超聲波傳感器，以及設置在車門底部第一級臺階上的一壓電薄膜組件，所述壓電薄膜組件由若干塊電連接的壓電薄膜傳感器組成，各所述紅外傳感器、反饋反射板、超聲波傳感器和壓電薄膜組件分別電連接所述控制單元。本發明可以廣泛用於客車上乘客數量的實時統計和超員報警及傳輸。
【專利說明】一種客車超載檢測系統及其使用方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種檢測系統及其使用方法，特別是關於一種客車超載檢測系統及其 使用方法。

【背景技術】
[0002] 公路客車超載成為引發交通事故的重要原因之一，而客車一旦發生事故，極易發 生群死群傷特大惡性事故，給許多家庭帶來災難、造成極為惡劣的社會影響。目前，國家出 臺了一系列的法律法規來禁止客車超載現象。為了保障交通安全和顧客的生命安全，各級 各地政府都非常重視客運超載問題，各級交通和公安部門加大打擊客運超載力度，但由於 客車超載監管存在一定困難，客車超載現象依然非常嚴重。因此，在採取行政監督管理的同 時，研發客車超載檢測系統，以彌補行政監管存在的不足，消除客車超載的現象，具有較為 重大的意義和較好的市場前景。
[0003] 當前，許多客車超載檢測系統都採用紅外傳感器作為檢測傳感器，並把超載檢測 位置定位在車門區域，但這些系統大多無法解決客車實際使用過程中乘車秩序較差時多人 同時上或下車的正常統計車內乘客人數問題。


【發明內容】

[0004] 針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠檢測多名乘客同時上或下車的客車 超載檢測系統及其使用方法。
[0005] 為實現上述目的，本發明採取以下技術方案：一種客車超載檢測系統，其特徵在 於：它包括檢測單元、控制單元、顯示單元、語音單元、通信單元和供電單元；所述顯示單 元、語音單元、通信單元和供電單元分別電連接所述控制單元，所述供電單元為各用電單元 供電；所述檢測單元包括在交叉對稱設置在兩側車門上的兩個紅外傳感器，與所述兩紅外 傳感器相對設置在另一側車門上的兩反饋反射板，設置在所述兩紅外傳感器下方的兩超聲 波傳感器，以及設置在車門底部第一級臺階上的一壓電薄膜組件，所述壓電薄膜組件由若 幹塊電連接的壓電薄膜傳感器組成，各所述紅外傳感器、反饋反射板、超聲波傳感器和壓電 薄膜組件分別電連接所述控制單元；所述控制單元根據兩所述紅外傳感器通過相對的兩所 述反饋反射板反射的紅外光被阻斷的信息，依次開啟相應的超聲波傳感器測量乘客佔據車 門的寬度，並通過所述壓電傳感器組件的信息相互印證判斷上或下車的乘客數量，且通過 所述顯示單元顯示、通過所述語音對超員報警，通過所述通訊單元進行遠程傳輸。
[0006] 所述乘客佔據車門的寬度為Q 4 = 其中，0m彡Ln彡0. 8m，U為門開 啟時兩車門之間的距離，Ln、L2i分別為該超聲波傳感器與乘客之間的距離；當Q大於所述 控制單元內預設的一個常規乘客的佔用車門寬度值L則判定為同時通過的乘客為兩人。
[0007] 所述控制單元採用思卡爾公司的MC9S12XEP100晶片。
[0008] 所述語音單元採用ISD1700語音晶片。
[0009] 所述供電單元採用車載24V蓄電池。
[0010] 所述供電單元採用車載24V蓄電池。
[0011] 一種客車超載檢測系統的使用方法，其包括以下步驟：1)當客車到站，車門開啟 乘客上或下車時，首先一個紅外傳感器經由相對應設置的反饋反射板反射的紅外線被阻 斷，該紅外傳感器將相應的反饋信號傳送給控制單元，控制單元啟動所採用的該紅外傳感 器下對應設置的超聲波傳感器測量其與乘客之間的距離L n，控制單元收到該超聲波傳感 器測量的距離Ln後，控制該超聲波傳感器關閉；2)乘客繼續上或下車，另一紅外傳感器經 由相應的反饋反射板反射的紅外線被阻斷，該紅外傳感器將相應的反饋信號傳送給控制單 元，控制單元啟動該紅外傳感器下對應設置的超聲波傳感器測量其與乘客之間的距離L 2i， 控制單元收到該超聲波傳感器測量的距離L2i後，控制該超聲波傳感器關閉；根據公式1^ = 1^-1^-1^計算得到乘客下車過程中所佔據的車門寬度Q，並根據1^的預設值，判斷前門區 域是否有多名乘客同時下車；3)乘客繼續上或下車，腳踩踏在前門區域的第一級臺階上的 壓電薄膜組件上，在第一級臺階上設置的若干塊壓電薄膜傳感器構成一個平面坐標系，每 個壓電薄膜傳感器相當於一個坐標點，當腳踏上去以後，會踏到多個連續的壓電薄膜傳感 器；而被踏觸的壓電薄膜傳感器會輸出電壓信號傳送給控制單元，而未被踏到的壓電薄膜 傳感器不輸出電壓信號，控制單元根據接收的壓電信號判斷前門區域是否有多名乘客同時 下車；且步驟2)和步驟3)的先後順序是可以變動的。
[0012] 本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明採用在客車門上交叉 對稱設置兩個紅外傳感器，與兩紅外傳感器相對設置在另一側車門上的兩反饋反射板，設 置在兩紅外傳感器下方的兩超聲波傳感器，以及設置在車門底部第一級臺階上的一壓電薄 膜組件。本發明不但根據兩紅外傳感器通過相對的兩反饋反射板反射的紅外光被阻斷的信 息，依次開啟相應的超聲波傳感器測量乘客佔據車門的寬度，並通過壓電傳感器組件的信 息相互印證判斷上或下車的乘客數量，而且還結合壓電薄膜組件上檢測到的乘客踏處的壓 力值進而獲得若干連續的被壓區域，將每一個連續的被壓區域對應一個腳印，從而判斷是 否有兩名乘客同時進行上或下車的動作，而由於車門的設置不可能有三名乘客同時通過車 門，從而在多名乘客同時上或下車時，能夠正確統計客車乘客數量。因此，本發明在乘車秩 序良好、乘客依序順次上或下車和乘車秩序較差、多名乘客同時上或下車時，均能夠實時統 計客車乘客數量。2、本發明由於採用了語音單元、顯示單元和通信單元，因而通過自動檢測 上車、下車的乘客數量，通過顯示單元統計並顯示車內乘客數量，並在客車超員、車門被堵 塞時通過語音單元發出報警。在客車超載時發出報警、同時將相關超載報警信息通過通信 單元發送到遠程的信息接收器，較好地彌補行政監管存在的不足，有效地消減客車超載現 象，最大程度地保證乘客的生命和財產安全。本發明具有複雜環境下良好的性能穩定性、智 能化程度高、實用性強、使用方便等優點。因此，本發明可以廣泛用於智能交通【技術領域】。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發明的功能結構示意圖
[0014] 圖2是本發明的壓電薄膜組件示意圖
[0015] 圖3是本發明各區域檢測模塊在一側車門的布置示意圖
[0016] 圖4是本發明各區域檢測模塊在另一側車門的布置示意圖

【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
[0018] 如圖1所示，本發明系統包括檢測單元1、控制單元2、顯示單元3、語音單元4、通 信單元5和供電單元6。顯示單元3、語音單元4、通信單元5和供電單元6分別電連接控制 單元2,供電單元6通過控制單元2分別為檢測單元1、顯示單元3、語音單元4和通信單元 5供電。
[0019] 本發明系統的檢測單元1包括前門區域檢測模塊、後門區域檢測模塊，還可以包 括中門區域檢測模塊。各區域檢測模塊的設置基本相同，包括第一紅外傳感器11、第二紅外 傳感器12、第一超聲波傳感器13、第二超聲波傳感器14、壓電薄膜組件15、第一反饋反射板 16和第二反饋反射板17。第一、二紅外傳感器11、12,第一、二超聲波傳感器13、14和壓電 薄膜組件15分別電連接控制單元2。其中壓電薄膜組件15是由電連接的若干壓電薄膜傳 感器組成（如圖2所示）。
[0020] 如圖3所示，各區域檢測模塊中的第一紅外傳感器11設置在一側車門上，其正下 方設置第一超聲波傳感器13,與第一紅外傳感器11水平間隔一距離設置第二反饋反射板 17。如圖4所示，第二紅外傳感器12與第二反饋反射板17相對設置在另一側車門上，其正 下方設置第二超聲波傳感器14,與第二紅外傳感器12水平間隔一距離設置第一反饋反射 板16,第一反饋反射板16與第一紅外傳感器11相對。壓電薄膜組件15設置在各門最下面 的第一級臺階頂面。
[0021] 如圖1所示，本發明系統的控制單元2可以採用飛思卡爾公司的MC9S12XEP100芯 片（僅以此為例，但不限於此）作為微處理器，控制單元2內可以預設有客車額定乘員數， 當門開啟後兩車門之間的寬度U，一個常規乘客佔用車門寬度值L，一個常規乘客的一隻鞋 底面積值S、超員警示的報警時間等。本發明系統的顯示單元3可以是設置在汽車儀錶盤上 的IXD顯示屏。本發明系統的語音單元4可以是設置在汽車儀錶盤上的ISD1700語音晶片 (僅以此為例，但不限於此）。本發明系統的通信單元5可以是常規的信息收發器。本發明 系統的供電單元6可以是車載24V蓄電池。
[0022] 由於本發明系統在客車的各個車門上設置的區域檢測模塊基本相同，其工作原理 也基本相同，下面僅以一個下車門區為例，對本發明系統做進一步的描述。
[0023] 如圖3、圖4所示，本實施例將第一紅外傳感器11設置在其中一側車門距離第一級 臺階120cm處設置第一紅外傳感器11，在其向外水平間隔10cm處設置第二反饋反射板17 ; 相應地，第二紅外傳感器12與第二反饋反射板17相對設置在另一側車門距離第一級臺階 120cm處，在第二紅外傳感器12向內水平間隔10cm處，設置與第一紅外傳感器11相對的第 一反饋反射板16 ;同時在第一、第二紅外傳感器11、12的下方對應設置第一、第二超聲波傳 感器13、14。
[0024] 此時控制單元2內預設有打開門後兩第一、第二超聲波傳感器13、14與對側車門 之間的距離U，如果將第一、第二兩超聲波傳感器13、14分別與乘客之間的距離設置為Ln、 L2i，則可以得到通過車門時乘客佔據車門的寬度Q 4 = ，其中0m彡Q <0.8m; 假設控制單元2內預設的一個常規乘客的佔用車門寬度值L，那麼當Q超過這一常規乘客 的佔用車門寬度值L的設置時，則可以認為同時並排下車的乘客不止一人。本發明系統的 使用方法，即超載檢測過程如下：
[0025] 1)當客車到站，車門開啟乘客下車時，首先第一紅外傳感器11經由第一反饋反射 板16反射的紅外線被阻斷，第一紅外傳感器11將相應的反饋信號傳送給控制單元2,控制 單元2啟動第一超聲波傳感器13測量其與乘客之間的距離L n，控制單元2收到第一超聲 波傳感器13測量的距離Ln後，控制第一超聲波傳感器13關閉；
[0026] 2)乘客繼續下車，第二紅外傳感器12經由第二反饋反射板17反射的紅外線被阻 斷，第二紅外傳感器12將相應的反饋信號傳送給控制單元2,控制單元2啟動第二超聲波 傳感器14測量其與乘客之間的距離L 2i，控制單元2收到第二超聲波傳感器14測量的距離 L2i後，控制第二超聲波傳感器14關閉；根據公式Q = 計算得到乘客下車過程中 所佔據的車門寬度Q，並根據Q的預設值，判斷前門區域是否有多名乘客同時下車；
[0027] 3)乘客繼續下車，腳踩踏在前門區域的第一級臺階上的壓電薄膜組件15上，在第 一級臺階上設置的若干塊壓電薄膜傳感器構成一個平面坐標系，每個壓電薄膜傳感器相當 於一個坐標點，當腳踏上去以後，會踏到多個連續的壓電薄膜傳感器。而被踏觸的壓電薄膜 傳感器會輸出電壓信號傳送給控制單兀2,而未被踏到的壓電薄膜傳感器不輸出電壓信號， 控制單元2根據接收的壓電信號判斷前門區域是否有多名乘客同時下車。
[0028] 需要說明的是，由於第二紅外傳感器12與壓電薄膜組件15檢測時間很近，通常為 微秒級別，因此步驟2)和步驟3)的先後順序是可以變動的。從第一紅外傳感器11被觸發 到第二紅外傳感器12被觸發然後關閉的過程為控制單元2統計乘客下車人數的一次計數 過程，而在一次計數過程中，控制單元2會一直計算連續被壓區域個數。
[0029] 綜上所述，可以歸納為在乘客下車過程中，若以下兩個條件之一或兩個同時滿足， 則控制單元2在一次計數過程中車上的乘客人數減少兩位：
[0030] 1)若通過車門時乘客佔據車門的寬度Q超過控制單元2中預設一個常規乘客的 佔用車門寬度值L，可以判斷此時有超過一名乘客正在進行下車的動作。由於客車門寬度的 限制，不可能同時容納超過兩名以上乘客同時通過車門。由此可判斷，此時有兩名乘客同時 進行下車的動作。
[0031] 2)控制單元2通過接收到的壓電信號，獲得被腳踩壓的壓電薄膜傳感器位置，進 而獲得若干連續的被壓區域，每一個連續的被壓區域表示一個乘客的腳印。同樣由於客車 車門寬度的限制，不可能同時容納超過兩名以上乘客同時通過車門。如果連續的被壓區域 的個數大於或等於三個，即三個或以上連續的被壓區域的每一個面積都大於一個常規乘客 的一隻鞋底面積值S，判定此時有兩名乘客同時進行下車的動作，控制單元2中乘客數減少 兩位。
[0032] 同理，乘客在各車門上車的過程，與下車的過程相反，是先經過壓電傳感器組件 15,再依次經過第二紅外傳感器12和第一紅外傳感器11，或者是先經過第二紅外傳感器 12、壓電傳感器組件15和和第一紅外傳感器11，此時客車上的乘客計數是增加。
[0033] 控制單元2將綜合上車門的乘客數量減去下車門的乘客數量，獲取當前客車內的 乘客數量。控制單元2將乘客數量與客車額定乘員數進行比較，通過顯示單元3顯示當前 車內乘客數量，是否超員等情況，也可以顯示仍可以搭載乘客數量等。當超過客車額定乘員 數時，通過語音單元4發出語音報警信號進行警示，當語音單元4持續報警時間超過控制單 元2內預先設定的超員警示的報警時間時，控制單元2將超載數據通過通信單元5傳送給 具有信息收發器的遠程監控系統（圖中未示出），以便輔助相關部門對客車超員情況的監 督。
[0034] 上述實施例中，控制單元2內還可以預設車門堵塞的報警時間。當乘務員長時間 站立在車門處妨礙乘客上下車時，當乘務員站立在車門處的時間大於車門堵塞報警時間 時，則通過語音單元4發出車門堵塞警報，以實現本發明在車門堵塞時的報警功能。車門堵 塞報警時間為第一紅外傳感器11或第二紅外傳感器12或兩者任意一個發出的紅外線被阻 斷的時間。
[0035] 需要說明的是，上述對各元器件第一、第二的命名僅僅是為了描述上的方便，其相 應的結構性能和工作原理沒有什麼不同，特別是安裝方式，只要兩側車門安裝的紅外傳感 器是交叉相對，兩個反饋反射板分別與相應的紅外傳感器相對，便可以通過反射的紅外光 被阻擋，先、後啟動兩個超聲波傳感器進行測量得到上或下車乘客佔據車門的寬度，進而判 定控制單元的計數是一個還是兩個乘客。而在各車門最下面的第一級臺階頂面上由若干壓 電薄膜傳感器組成的壓電薄膜組件，通過獲得的連續的被壓區域個數判斷控制單元的計數 是一個還是兩個乘客。兩種計數方式即可單獨使用，也可以結合使用。
[0036] 上述各實施例僅用於說明本發明，其中各部件的結構、連接方式等都是可以有所 變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發明的 保護範圍之外。
【權利要求】
1. 一種客車超載檢測系統，其特徵在於：它包括檢測單元、控制單元、顯示單元、語音 單元、通信單元和供電單元；所述顯示單元、語音單元、通信單元和供電單元分別電連接所 述控制單元，所述供電單元為各用電單元供電； 所述檢測單元包括在交叉對稱設置在兩側車門上的兩個紅外傳感器，與所述兩紅外傳 感器相對設置在另一側車門上的兩反饋反射板，設置在所述兩紅外傳感器下方的兩超聲波 傳感器，以及設置在車門底部第一級臺階上的一壓電薄膜組件，所述壓電薄膜組件由若干 塊電連接的壓電薄膜傳感器組成，各所述紅外傳感器、反饋反射板、超聲波傳感器和壓電薄 膜組件分別電連接所述控制單元； 所述控制單元根據兩所述紅外傳感器通過相對的兩所述反饋反射板反射的紅外光被 阻斷的信息，依次開啟相應的超聲波傳感器測量乘客佔據車門的寬度，並通過所述壓電傳 感器組件的信息相互印證判斷上或下車的乘客數量，且通過所述顯示單元顯示、通過所述 語音對超員報警，通過所述通訊單元進行遠程傳輸。
2. 如權利要求1所述的一種客車超載檢測系統，其特徵在於：所述乘客佔據車門的寬 度為Q : - L〇_Lii_L2i 其中，Om彡Ln彡0. 8m，U為門開啟時兩車門之間的距離，Ln、L2i分別為該超聲波傳感 器與乘客之間的距離；當Q大於所述控制單元內預設的一個常規乘客的佔用車門寬度值L 則判定為同時通過的乘客為兩人。
3. 如權利要求1所述的一種客車超載檢測系統，其特徵在於：所述控制單元採用思卡 爾公司的MC9S12XEP100晶片。
4. 如權利要求2所述的一種客車超載檢測系統，其特徵在於：所述控制單元採用思卡 爾公司的MC9S12XEP100晶片。
5. 如權利要求1或2或3或4所述的一種客車超載檢測系統，其特徵在於：所述語音 單元採用ISD1700語音晶片。
6. 如權利要求1或2或3或4所述的一種客車超載檢測系統，其特徵在於：所述供電 單元採用車載24V蓄電池。
7. 如權利要求5所述的一種客車超載檢測系統，其特徵在於：所述供電單元採用車載 24V蓄電池。
8. -種如權利要求1?7任一項所述的客車超載檢測系統的使用方法，其包括以下步 驟： 1) 當客車到站，車門開啟乘客上或下車時，首先一個紅外傳感器經由相對應設置的反 饋反射板反射的紅外線被阻斷，該紅外傳感器將相應的反饋信號傳送給控制單元，控制單 元啟動所採用的該紅外傳感器下對應設置的超聲波傳感器測量其與乘客之間的距離L n，控 制單元收到該超聲波傳感器測量的距離Ln後，控制該超聲波傳感器關閉； 2) 乘客繼續上或下車，另一紅外傳感器經由相應的反饋反射板反射的紅外線被阻斷， 該紅外傳感器將相應的反饋信號傳送給控制單元，控制單元啟動該紅外傳感器下對應設置 的超聲波傳感器測量其與乘客之間的距離L2i，控制單元收到該超聲波傳感器測量的距離 L2i後，控制該超聲波傳感器關閉；根據公式Q = 計算得到乘客下車過程中所佔據 的車門寬度Q，並根據Q的預設值，判斷前門區域是否有多名乘客同時下車； 3)乘客繼續上或下車，腳踩踏在前門區域的第一級臺階上的壓電薄膜組件上，在第一 級臺階上設置的若干塊壓電薄膜傳感器構成一個平面坐標系，每個壓電薄膜傳感器相當於 一個坐標點，當腳踏上去以後，會踏到多個連續的壓電薄膜傳感器；而被踏觸的壓電薄膜傳 感器會輸出電壓信號傳送給控制單兀，而未被踏到的壓電薄膜傳感器不輸出電壓信號，控 制單元根據接收的壓電信號判斷前門區域是否有多名乘客同時下車；且步驟2)和步驟3) 的先後順序是可以變動的。
【文檔編號】G08G1/04GK104050810SQ201410263651
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月13日 優先權日:2014年6月13日
【發明者】張德兆, 黃志東, 劉力, 黃德銘 申請人:成都易默生汽車技術有限公司