基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的校車安全管理系統(tǒng)
來源：中國教育裝備采購網(wǎng)
摘要： 我國校車安全事故頻發(fā),，保證校車安全行駛意義重大,。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是全球正在大力發(fā)展的一項新技術(shù)，在車輛安全管理中有著成熟的應(yīng)用,。主要從技術(shù)手段的角度,，提供了一種解決校車安全問題的新思路。介紹利用射頻識別,、全球定位,、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)來提高校車的安全管理水平。對校車安全管理系統(tǒng)進(jìn)行了功能結(jié)構(gòu)設(shè)計,，劃分了車載平臺,、管理平臺和監(jiān)管平臺，列出了各子系統(tǒng)的主要功能,，使得校車安全管理系統(tǒng)的建設(shè)具有較強(qiáng)的可行性,。
Abstract：
Key words :
近年來，我國校車安全事故頻發(fā),，如幼兒園校車重大交通事故,、幼兒遺忘在校車被悶死事件等。校車安全事故造成未成年人重大傷亡,，給家庭和社會帶來了巨大的不良影響,。尤其是2011 年11 月16 日，甘肅省正寧縣榆林子鎮(zhèn)小博士民辦幼兒園校車嚴(yán)重超載，與東風(fēng)牌自卸貨車迎面相撞,，死亡累計人數(shù)達(dá)到21人,。這次校車交通事故引起全國震驚，社會各界反響激烈,，也促使各級政府部門認(rèn)真思索,。國務(wù)院很快制定了《校車安全條例》，工信部也在2012 年1 月公布了《校車安全標(biāo)準(zhǔn)》,。政府財政部門加大了對校車的資金投入,，購置安全性能更好的車輛作為校車。交通管理部門推出"校車優(yōu)先通行"等管理措施,。這些手段無疑都會促使我國校車安全水平提高,。總體來看,，加強(qiáng)校車安全管理,，當(dāng)前從制度層面探討的較多，在科技飛躍發(fā)展的今天,，我們還應(yīng)該采用先進(jìn)的技術(shù)手段為校車的安全管理提供強(qiáng)有力的保障,。
1 校車安全管理的主要內(nèi)容
在我國，校車主要是指幼兒園,、小學(xué),、中學(xué)階段的未成年學(xué)生專門乘坐的交通工具。由于幼兒,、小學(xué)生等普遍缺乏安全意識,，自我保護(hù)能力非常弱，因此校車安全幾乎完全依賴于學(xué)校,、政府等方面的約束,、監(jiān)管。校車安全最主要的是交通安全,。交通安全隱患有超載,、超速、駕駛員違章行駛,、疲勞駕駛等,，以及同在公路上行駛的其他車輛對校車的潛在侵害。其次,，校車安全還包括校車行駛中學(xué)生在車輛內(nèi)部的人身安全,、車輛機(jī)械電氣安全等。
要保證校車安全,，首先需要政府從宏觀層面制定嚴(yán)格的管理制度和安全法規(guī),，加大資金投入，鼓勵企業(yè)投入。政府相關(guān)部門應(yīng)該起到主導(dǎo),、協(xié)調(diào),、監(jiān)督、服務(wù),、保障的作用,。其次，學(xué)校要加強(qiáng)對校車和駕駛員的日常管理,。然后就是采用有效的技術(shù)手段來約束和保障校車的安全行駛,。規(guī)章制度屬于"軟約束",人執(zhí)行時容易違背。技術(shù)手段具有"硬約束"的特點,，往往不因人的主觀因素而發(fā)生偏差,。在校車安全管理系統(tǒng)可以采用的技術(shù)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有較大的優(yōu)勢,。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集傳感,、遠(yuǎn)程通信、網(wǎng)絡(luò),、計算機(jī)信息系統(tǒng)等技術(shù)于一體,。利用處于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)核心的射頻識別、全球衛(wèi)星定位,、地理信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù),，能實現(xiàn)對校車機(jī)械電氣安全,、行駛安全、駕駛員安全,、乘車學(xué)生安全等進(jìn)行全面的實時監(jiān)控,，為校車安全管理提供最及時準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。并且物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通安全中已經(jīng)有成熟,。
2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡介
物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things）是指將物體通過射頻識別（ RFID）,、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng),、激光掃描器等傳感設(shè)備,，利用通信手段，按約定的協(xié)議,，實現(xiàn)全面互聯(lián),，包括物與物之間的互聯(lián)互通，也包括人與物之間的互聯(lián)互通,，進(jìn)行信息交換和通信,，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤,、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò),。
其中RFID 是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主要載體。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機(jī),、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后引發(fā)新一輪信息產(chǎn)業(yè)浪潮的核心領(lǐng)域,。我國"十二五"規(guī)劃將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣和應(yīng)用列為發(fā)展的重要內(nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流管理,、遠(yuǎn)程監(jiān)控,、智能交通、環(huán)境監(jiān)測,、公共安全等方面有著廣泛的應(yīng)用,。
射頻識別（Radio Frequency IdentificatiON） 縮寫RFID,又稱電子標(biāo)簽、無線射頻識別,，它是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心和基礎(chǔ)技術(shù),。射頻識別技術(shù)利用射頻信號通過空間耦合實現(xiàn)信息傳遞、數(shù)據(jù)讀寫,，從而達(dá)到識別目的,。其最大的優(yōu)點是可以實現(xiàn)無接觸的信息傳遞。
RFID 技術(shù)在校車安全管理系統(tǒng)中主要用于身份識別,。
全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System） 縮寫GPS,是指利用衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)實時進(jìn)行定位,、導(dǎo)航的系統(tǒng)。全球應(yīng)用最廣的是美國的GPS 定位系統(tǒng),，其次是俄羅斯的GLONASS（格洛納斯）系統(tǒng),。我國自主開發(fā)的"北斗定位系統(tǒng)"也已投入應(yīng)用。GPS 技術(shù)在校車安全管理系統(tǒng)中主要用于校車測速,、定位和軌跡跟蹤,。
地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System） 縮寫GIS,它是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機(jī)軟硬件的支持下,，運用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論,，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，為管理,、決策等提供地理信息支持,。GIS 在校車安全管理中，可以通過圖形的形式描述車輛行駛軌跡,、顯示道路通行狀況,、定位事故點、調(diào)度應(yīng)急救援,，以及提供交通指揮方案等,。
3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計
校車安全管理系統(tǒng)總體分為三個子系統(tǒng),，對應(yīng)三個集成的工作平臺，即校車車載子系統(tǒng)（車載平臺）,，校車學(xué)校管理子系統(tǒng)（日常管理平臺）,，政府部門校車監(jiān)管子系統(tǒng)（監(jiān)管平臺）。
校車安全管理系統(tǒng)各平臺內(nèi)部以及平臺間的主要數(shù)據(jù)有：（1）車輛的GPS 數(shù)據(jù),，在此基礎(chǔ)上可算出車速,、運行軌跡； （2）人員RFID 信息,，在此基礎(chǔ)上可得到的實時的乘車人數(shù),、每個乘車學(xué)生的基本信息；（3）車輛運行時的機(jī)械和電氣數(shù)據(jù),，可以將此數(shù)據(jù)和正常的車輛參數(shù)進(jìn)行比對,，判斷校車的安全狀況，對異常情況預(yù)警,； （4）車內(nèi)視頻信息,，包括實時車內(nèi)情況，駕駛員,、隨車?yán)蠋煹墓ぷ髑闆r,，學(xué)生上下車和家長接送情況等；（5）地理信息,、交通狀況,、文本信息（如天氣信息、特殊通知等）,、監(jiān)管指令等?，F(xiàn)給出各子系統(tǒng)通信和數(shù)據(jù)傳輸與接收示意圖，如圖1.
圖1 校車安全管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸示意圖
4 各子系統(tǒng)主要功能
校車安全管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示：
圖2 校車安全管理各子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖
4.1 校車車載子系統(tǒng)
校車車載子系統(tǒng)主要包括RFID 讀取器,、GPS 接收設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)施,、報警裝置和無線通信裝置,。
高性能校車可以加裝車輛機(jī)械和電氣性能傳感設(shè)備。
車載子系統(tǒng)是校車安全管理系統(tǒng)中的最基礎(chǔ)組成部分,，它既傳輸重要的實時原始數(shù)據(jù),，又接受管理平臺的控制信息。為保障車載子系統(tǒng)的平穩(wěn)運行,、操作方便,，應(yīng)將車載子系統(tǒng)集成為一個整體操作平臺。車載平臺主要集成以下設(shè)施：
（1） RFID 設(shè)備：車載RFID 讀取器通過學(xué)生佩戴的電子腕帶自動獲得準(zhǔn)確的上下車人數(shù),； 讀取駕駛員和隨車護(hù)送老師的身份RIFD.家長接送孩子時,，讀取家長持有的遠(yuǎn)距離識別RFID 卡,，通過語音方式讓駕駛員、老師獲取家長信息,，避免假冒和錯接,。車內(nèi)的實際載人數(shù)用醒目的數(shù)字顯示在適當(dāng)位置，避免出現(xiàn)校車停駛時遺留孩子在車上的意外情況,。
（2） 視頻監(jiān)控設(shè)備：通過安裝在車內(nèi)各個關(guān)鍵位置的攝像頭完成視頻的采集,、存儲，并通過3G 高速無線通信網(wǎng)絡(luò)將視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到學(xué)校管理中心,。
（3） GPS 設(shè)備：得到校車運行的實時動態(tài)空間坐標(biāo)信息,，并傳輸給系統(tǒng)進(jìn)行處理和計算。
（4） 無線通信裝置：選擇3G 高速無線通信網(wǎng)絡(luò),，保證信號暢通和完成流量巨大的視頻數(shù)據(jù)傳輸,。
（5） 報警系統(tǒng)：當(dāng)車輛機(jī)械、電氣故障時自動報警,、自動制動減速,；火災(zāi)時報警并自動啟動滅火裝置；危險情況時與110,、120 等公共報警系統(tǒng)的自動呼入,；手動報警按鈕，特殊情況時駕駛員向?qū)W校管理中心發(fā)送報警信號,。
4.2 學(xué)校管理子系統(tǒng)
學(xué)校管理平臺主要完成對校車的日常管理工作和校車運行數(shù)據(jù)實時上傳給監(jiān)管平臺,。校車學(xué)校管理子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用3G 移動通信網(wǎng)絡(luò)+高速寬帶網(wǎng)（雙絞線或光纖高速星型以太網(wǎng)）的模式。利用無線通信網(wǎng)絡(luò)與移動的校車車載平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,，通過高速寬帶網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與政府相關(guān)部門的監(jiān)管系統(tǒng)的連接,。學(xué)校管理子系統(tǒng)采用多臺計算機(jī)組成局域網(wǎng)，并行完成視頻監(jiān)控信息接收,、GPS 跟蹤定位,、人員和車輛信息實時接收等。學(xué)校管理平臺主要功能有：
（1） 車輛GPS 定位跟蹤
接收車載GPS 發(fā)送來的地理坐標(biāo)信息定位,、跟蹤校車,。有條件的學(xué)校可以加配GIS 地理信息系統(tǒng),，將定位信息自動顯示在電子地圖上,。管理員能夠獲得校車的準(zhǔn)確位置、速度,、行駛路徑等,。確保校車在正常時段和指定路線行駛，防止超速,、擅自更改行駛線路等,。
（2） 文本信息收發(fā)
可以對校車的異常行駛發(fā)送警告信息提醒駕駛員,，還可以發(fā)送、接收臨時性的短消息,、通知等文本信息,，比如天氣、路況,、異常情況等,。
（3） RFID 信息管理
包括各種RFID 卡的發(fā)放、數(shù)據(jù)錄入,、更新等,。
此項功能是校車安全管理系統(tǒng)中最重要的功能，能很好地體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在校車安全管理中應(yīng)用的好處,。
系統(tǒng)需要的RFID 卡主要有駕駛員卡,、教職工卡、學(xué)生乘車卡,、家長接送卡,。其中駕駛員卡、教職工卡兩類卡使用近距離識讀的RFID 卡,。教職工卡可以細(xì)分為學(xué)校負(fù)責(zé)人,、校車安全檢查值班員、隨車護(hù)送人員卡,。教職工,、駕駛員的RFID 卡還可以用作電子考勤、門禁,、系統(tǒng)授權(quán)等,。學(xué)生乘車卡采用電子腕帶，尤其是幼兒園孩子必須使用電子腕帶,，便于佩戴和使用,。學(xué)生RFID 卡包含其姓名、性別,、年齡,、班級、家庭住址,、聯(lián)系方式、照片等,。家長卡采用遠(yuǎn)距離讀取的RFID 卡,，以方便家長不用上車就可以識別其身份。為確保孩子被安全,、正確地送交到家長手中,，最好采用"雙卡匹配"安全機(jī)制,，即家長卡與孩子佩帶的學(xué)生卡信息一致時，才允許家長接走孩子,。由于有RFID 卡,，因此學(xué)生上下車、家長接送的詳細(xì)信息均能被系統(tǒng)自動記錄下來,。
此模塊還具有的一個重要功能就是動態(tài)獲取車載實際人數(shù),，防止超載。同時通過和學(xué)校登記的學(xué)生乘車數(shù)據(jù)對比防止學(xué)生漏站,、誤站,，或被遺忘在車?yán)铩?/div>
（4） 家校聯(lián)系：主要是供學(xué)校/家長通過網(wǎng)絡(luò)或短信、電話等方式發(fā)布/查詢校車運行情況,、學(xué)生乘車情況等,。
（5） 系統(tǒng)維護(hù)：錄入基本信息、用戶權(quán)限管理,、數(shù)據(jù)統(tǒng)計,、分析等功能。
4.3 安全監(jiān)管子系統(tǒng)
安全監(jiān)管子系統(tǒng)供政府監(jiān)管部門使用,，比如教育主管部門,、安監(jiān)、交通警察等,。通過監(jiān)管平臺,，監(jiān)管部門可以獲取本轄區(qū)內(nèi)所有校車運行的實時乘車人數(shù)、視頻,、車輛歸屬學(xué)校,、車速等信息，向?qū)W校管理中心發(fā)出監(jiān)管意見,； 借助行政區(qū)域GIS 電子地圖,、交通管理與指揮信息系統(tǒng)，監(jiān)管部門還能查看區(qū)域內(nèi)校車的運行路線,，結(jié)合交通狀況進(jìn)行合理的交通指揮,，為校車提供便利的通行條件。
5 結(jié)語
校車安全關(guān)系到千家萬戶,，影響家庭幸福和社會穩(wěn)定,。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通運輸、公共交通等與校車運營相近的領(lǐng)域有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗,，因此基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的校車安全管理系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用具有現(xiàn)實意義和可行性,。利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以充分發(fā)揮技術(shù)手段剛性"無私"的特點，為校車安全筑起一道重要的科技防護(hù)墻,。當(dāng)然,，由于物聯(lián)網(wǎng)是綜合性很強(qiáng)的技術(shù),，現(xiàn)在還沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這也給物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在校車安全管理系統(tǒng)的應(yīng)用實施帶來了一定的障礙,。另外,，校車安全管理是個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，投入成本和實施難度較大,。
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