基于物联网的校车资讯软件设计

黄 鹏 刘利群＊

（广东海洋大学数学与计算机学院，广东 湛江 524088）

0 引言

近年来，随着社会和技术的迅速发展，国家日益重视技术的沉淀与传承以及人才培养，为了顺应国家对技术人才的迫切需求，高等教育管理体制改革也在不断深化，许多高校相继合并或新建校区，提升了整体办学水平、人才培养质量和办学效益，增强了高校的竞争力和社会影响力[1]。多校区办学模式是满足国家科技强国战略需求的一种主流解决方案，充分利用不同校区的教学资源是各大高校向社会不断输出优质的技术型人才的重要前提保障。

现阶段多数高校通过配备校车来方便师生的出行需求，这在一定程度上解决了师生的出行问题，但现阶段大部分校车还是处于常规的运营模式，存在着校车到站时间不确定，导致候车不便，车辆的载客人数随机性大，车厢拥挤或者空载带来的交通安全隐患或者资源浪费等问题[2]。本文针对上述问题提出一种可行方案，实现车辆定位与人数统计功能，乘车的师生通过访问Web页面可以方便地查看车辆相关的信息，以此便捷师生的出行。

图1 系统框图

1 软件开发目标与内容

1.1 开发目标

本文提出一种基于物联网的校车实时资讯软件，旨在解决车辆定位与乘客人数信息未知以及定位数据可视化的问题，通过使用该软件一方面能便捷师生的出行，避免在候车时浪费过多时间。另一方面能够让管理人员通过简单地点击动作对车辆信息进行维护，降低数据信息维护难度以及提高信息的管理效率。

1.2 开发的主要内容

系统框图如图1所示，硬件部分主要由主控芯片、OV5647摄像头模块、GPS模块与4G模块四部分组成。本设计开发的主要内容围绕这些硬件资源展开，其中摄像头模块与树莓派相连，将车门处画面信息传输到树莓派作为MobileNet-SSD模型算法的数据源，实现车辆的乘客人数信息统计功能。GPS模块通过与GPS卫星通信，实现车辆位置信息定时获取。4G模块通过HTTPD中GET方式将数据提交到Django Web服务器，用作前端展示内容的数据来源。主控芯片负责GPS、摄像头、4G模块之间的交互调度，并对相关数据进行处理得到车辆位置、乘客人数信息，然后上传至服务器。软件部分主要是完成可视化的Web页面，用户可以更为直观的获取车辆的运行状态信息，同时为管理人员提供管理页面，降低车辆信息管理复杂度。

2 技术简介

在本系统设计中，硬件设备之间采用了CSI和串口通信协议进行通信，其中摄像头模块采用CSI协议与树莓派主控板进行通信，GPS以及4G通信模块均采用串口协议与树莓派进行数据交换。采用MobileNet SSD模型实现乘客人数识别、计数功能，通过将图片数据作为模型的输入，模型会返回图片中物体识别结果的可信度。同时模型会对识别结果为人的物体进行跟踪，当行人以一定方向越过画面中的触发线会触发模型的计数功能，以此实现人数统计的目的。采用时延较低的4G通信技术保障数据上传至服务器的时效性，同时，WH-LTE-7S1 4G模块可以通过简单的AT指令设置，即可进入HTTPD网络数据传输模式，在这个模式下，通过直接向串口发送要上传到服务器的数据后，模块会自动将数据送至指定服务器，无须重复配置和人工干预，较大程度地简化了开发流程。

3 开发成果展示

3.1 硬件实物图

如图2所示，为本系统硬件部分实物图，为了方便调试，实物图中通过在面包板上使用杜邦线连接各个模块。整个系统的供电要求为5V 2A，以满足驱动各个模块能量需求。

图2 硬件实物图

3.2 用户端Web页面实现

客户端Web页面实现车辆定位数据的可视化以及车辆运行状态信息的实时动态展示。终端设备上传的数据首先会存储到服务端的数据库中，HTML页面从服务端的数据库中获取车辆的定位信息后，在Django服务器中进行渲染后返回给客户端，从而将页面呈现给用户。

将车辆定位数据与高德地图API结合实现车辆位置的可视化展示，用户在点击代表车辆的小蓝标后能展开校车当前的详细信息，如司机姓名、联系方式和乘客人数等。通过Ajax异步技术实现车辆标记的更新，达到车辆动态跟踪目的[3]。

3.3 管理端Web页面实现

管理端Web页面主要功能是维护校车和司机之间的关联数据，管理者可以通过点击Web页面中对应的管理选项与数据库进行交互，从而达到数据的高效管理，降低管理难度的目的。

如图3所示，管理员登录系统之后即可查看全部车辆与司机之间的关联信息，并且可以通过点击对应的功能选项能实现数据的删除、添加、修改等动作。管理员也能通过搜索框筛选出自己想要查看的数据。点击右上角的退出按钮可以退出当前用户。

图3 管理页面详情

4 结语

本文以基于物联网的校车实时资讯软件的开发为主要内容，阐述了软件开发的主要方法和成果。采用物联网技术解决传统校车运营管理模式中存在的问题，简化管理流程，提高管理效率是科技发展的主流趋势。本设计中提出了一种解决车辆定位和乘客计数问题的可行方案，在校车数字化、智能化运营管理方面具有一定的参考意义。