基于rfid的公交车辆搭乘人员安全监测系统及方法
【专利摘要】本发明提供一种基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测系统及方法，通过RFID检测设备采集RFID刷卡数据，通过GPS定位系统、视频监控设备、客流监测设备采集车辆实时运行数据；接收数据采集模块的RFID刷卡数据，对搭乘人员上下车情况进行监测；接收数据采集模块的公交运行数据以及上下车监测模块的刷卡记录，对搭载有安全监测对象的公交车辆实时运行情况进行监测；自动检测异常情况并向相关人员发送异常预警；该系统及方法，基于RFID技术实现对乘客公交搭乘情况的监测与管理，保障学生等特殊搭乘人员公交出行的安全。
【专利说明】
基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，频发的校车交通事故使得学生安全出行问题成为社会关注热点，众多城 市加强了对校车的安全监管，在一定程度上改善了学生出行的安全性。但受经济发展水平、 教育资源的限制，更多的城市尚未广泛推行校车，公交仍为大多数学生选择的主要出行工 具，当学生与社会各类普通出行者共同出行时，对学生的出行跟踪和安全监管难度更大，家 长对学生上、下学的车辆搭乘情况也会更为关心。而当前尚缺乏对公交车辆学生搭载的跟 踪监管系统，学生的安全出行无法得到保障和监督。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测系统及方法，根 据多方对学生等特定搭乘公交车辆的人员的出行关爱需求，基于RFID技术实现对以学生为 代表的特定群体的公交搭乘安全情况的实时检测，为监护人等关联用户提供针对性的数据 服务。
[0004] 本发明的技术解决方案是：
[0005] -种基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测系统，包括数据采集模块、上下车监 测模块、公交运行监测模块、异常检测模块、通知模块，
[0006] 数据采集模块:通过RFID检测设备采集RFID刷卡数据，通过GPS定位系统、视频监 控设备、客流监测设备采集车辆实时运行数据；
[0007] 上下车监测模块:接收数据采集模块的RFID刷卡数据，根据RFID卡内写入的乘客 身份信息筛选目标搭乘人员的刷卡数据，生成安全监测对象的公交搭乘记录，获取搭乘人 员的实时的上下车状态；
[0008] 公交运行监测模块:接收数据采集模块的公交运行数据以及上下车监测模块的搭 乘记录，对搭载有目标搭乘人员的公交车辆实时运行情况进行监测;通过地图匹配，将GPS 经炜度数据转化为地图坐标，获取车辆在地图上的实时位置，并绘制车辆行驶轨迹;系统实 现基于GIS平台的公交运行实时状态的可视化直观展示；
[0009] 异常检测模块:接收数据采集模块的公交运行数据、下车监测模块的搭乘记录，以 及公交运行线路信息、站点停靠时刻表数据，自动检测公交运行异常以及搭乘异常情况； [0010]通知模块:接收上下车监测模块、公交运行监测模块、异常检测模块数据，生成搭 乘人员上下车提醒通知、公交异常提醒通知，并以移动智能终端消息推送或手机短信形式 向关联用户实时发送提醒通知。
[0011]进一步地，RFID刷卡数据:依托于公交车辆在上下车门位置安装的RFID检测设备， 包括RFID电子标签卡号、RFID读卡器编号、车辆车牌号、读卡日期、读卡时刻、读卡时车辆行 驶站点；
[0012]公交运行数据:依托于公交车辆装载的GPS定位系统、视频监控设备、客流监测设 备，包括实时经炜度、实时行驶速度、实时载客量、车内实时监控视频。
[0013]进一步地，还包括统计分析模块，统计分析模块:接收上下车监测模块、公交运行 监测模块、异常报警模块的数据，对搭乘人员公交搭乘进行综合数据分析，包括公交搭载搭 乘人员人次、搭乘人员搭乘热点线路、热点线路高峰时段满载率、搭乘人员乘车时间、搭乘 人员乘车安全情况。
[0014] 进一步地，统计分析模块中，
[0015] 公交搭载搭乘人员人次：以线路日搭载搭乘人员人次为统计单元，在此基础上根 据用户设置的分析对象以及分析时段对公交搭载搭乘人员总人次进行统计；
[0016] 搭乘人员搭乘热点线路：以线路小时搭载搭乘人员人次为统计单元，计算早晚高 峰时段内的各线路的搭载搭乘人员比例，分析热点搭乘线路。
[0017] 热点线路高峰时段满载率:对搭乘人员搭乘比例较高的热点线路在早晚高峰时段 的车内平均满载率进行统计；
[0018] 搭乘人员乘车时间:根据刷卡记录计算搭乘人员乘车时间，基于此对线路、区域的 搭乘人员平均公交搭乘时间进行统计；
[0019] 搭乘人员乘车安全情况:根据公交及刷卡异常记录，对线路正常运行车次数以及 比例、搭乘人员刷卡异常人次及比例进行统计。
[0020] 一种实现上述任一项系统的基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测方法，包括： [0021] S1、数据采集:通过RFID检测设备采集RFID刷卡数据，通过GPS定位系统、视频监 控设备、客流监测设备采集车辆实时运行数据；
[0022] S2、上下车监测:设置安全监测对象，通过身份信息匹配从采集的刷卡数据中筛选 出安全监测对象的刷卡记录，获取安全监测对象实时的公交搭乘情况；
[0023] S3、公交运行监测：根据步骤S2中对安全监测对象的搭乘车辆信息以及数据采集 环节获取的公交实时运行数据，对搭载有安全监测对象的公交车辆实时运行情况进行监 测;通过地图匹配，将GPS经炜度数据转化为地图坐标，获取车辆在地图上的实时位置，在此 基础上，绘制车辆行驶轨迹。
[0024] S4、异常检测：根据上下车监测信息、公交实时运行监测情况以及公交线路、站点 停靠时刻表信息，对搭载有安全监测对象的公交超速、偏离路线、严重超时到站的异常情况 进行自动的实时检测、对安全监测对象的公交上、下车异常情况进行实时检测。
[0025] S5、提醒通知:根据账号与RFID卡号的绑定情况，向安全监测对象的关联用户发送 其公交上、下车提醒及异常状况警示信息。
[0026]进一步地，步骤S1中，RFID刷卡数据:依托于公交车辆在上下车门位置安装的RFID 检测设备，包括RFID电子标签卡号、RFID读卡器编号、车辆车牌号、读卡日期、读卡时刻、读 卡时车辆行驶站点；
[0027] 公交运行数据:依托于公交车辆装载的GPS定位系统、视频监控设备、客流监测设 备，包括实时经炜度、实时行驶速度、实时载客量、车内实时监控视频。
[0028] 进一步地，接收上下车监测、公交运行监测、异常报警的数据，对搭乘人员公交搭 乘进行综合数据分析，包括公交搭载搭乘人员人次、搭乘人员搭乘热点线路、热点线路高峰 时段满载率、搭乘人员乘车时间、搭乘人员乘车安全情况。
[0029] 本发明的有益效果是:本发明一种基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测系统及 方法，基于RFID技术实现对特定乘客公交搭乘情况的监测，保障学生等搭乘人员公交出行 的安全。系统能够满足多类用户对学生等特定人员公交出行的安全保障需求。以学生公交 出行为例，系统通过移动客户端的信息推送手段向学生监护人等学生关联用户推送学生 上、下车提醒，用户可查看公交的实时动态；系统亦可根据用户个性设置，采用短信方式发 送上下车提醒信息；发生学生搭乘异常或公交行驶异常等情况时，系统亦将向关联用户发 送预警，以此保证监护人时刻掌握学生公交出行情况以及搭乘安全情况;系统为行业监管 人员提供公交动态以及数据挖掘服务，使其掌握监管范围内的学生搭乘公交运行情况，并 通过系统展示的直观专题图表分析学生搭载公交的宏观情况，为公交排班、公交调度、公交 线路规划、公交站点规划等公交的运营管理提供数据支撑；出现车辆异常状况等危及学生 安全的事件时，监管人员及时收到警报，为事件的快速处理提供有效辅助，为事后追查提供 证据;为公交驾驶人员提供学生搭乘本车的提醒，一定程度上保障公交的安全运行。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明实施例基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测系统的说明框图。 [0031]图2是基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
[0033] 实施例
[0034]实施例基于RFID技术实现对学生的公交搭乘安全情况的监测，向学生监护人等推 送学生等人员公交上下车提醒以及公交的定位与追踪，为行业监管部门提供学生等群体的 公交搭乘情况监管功能，为公交驾驶人员等提供本车搭乘学生动态信息，实施例以学生为 例进行说明。
[0035]基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测系统包括数据采集模块、上下车监测模 块、公交运行监测模块、异常检测模块、统计分析模块、通知模块，如图1。
[0036]数据采集模块:系统采集的数据包括RFID刷卡数据以及车辆实时运行数据。其中 RFID刷卡数据依托于公交车辆在上下车门位置安装的RFID检测设备采集，包括RFID电子标 签卡号、RFID读卡器编号、车辆车牌号、读卡日期、读卡时刻、读卡时车辆行驶站点；公交运 行数据依托于公交车辆装载的GPS定位系统、视频监控设备、客流监测设备等获取，本系统 采集的车辆实时运行信息，包括实时经炜度、实时行驶速度、实时载客量、车内实时监控视 频。
[0037]上下车监测模块:接收数据采集模块的RFID刷卡数据，生成学生公交搭乘记录，包 括卡号、搭乘车辆、上车刷卡时间（包括日期和时刻）、上车刷卡站点（包括线路名称和站点 名称）、下车刷卡站点(包括线路名称和站点名称）。
[0038] 公交运行监测模块:接收数据采集模块的公交运行数据以及上下车监测模块的 刷卡记录，对搭载有学生的公交车辆实时运行情况进行监测。通过地图匹配，将GPS经炜度 数据转化为地图坐标，获取车辆在地图上的实时位置，在此基础上，绘制车辆行驶轨迹。
[0039] 异常检测模块:接收数据采集模块的公交运行数据以及上下车监测模块的刷卡记 录，自动检测公交运行异常以及学生刷卡异常情况。其中，公交运行异常状况包括偏离行驶 路线、持续超速行驶。学生刷卡异常指产生刷卡上车记录后，在公交到达线路末站后未检测 到下车记录，将此条上车刷卡记录标记为异常状态。
[0040]统计分析模块:接收上下车监测模块、公交运行监测模块、异常报警模块的数据， 对学生公交搭乘进行综合数据分析，为行业监管人员提供辅助决策的数据支撑。分析内容 包括公交搭载学生人次、学生搭乘热点线路、热点线路上学与放学时段满载率、学生乘车时 间、学生乘车安全情况。
[0041 ]①公交搭载学生人次：以线路日搭载学生人次为统计单元，在此基础上根据用户 设置的分析对象(线路、区域)以及分析时段对公交搭载学生总人次进行统计。
[0042] ②学生搭乘热点线路：以线路小时搭载学生人次为统计单元，计算早晚上下学高 峰时段内的各线路的搭载学生比例，分析热点搭乘线路。
[0043] ③热点线路上学与放学时段满载率:对学生搭乘比例较高的热点线路在早晚上下 学高峰时段的车内平均满载率进行统计。实时线路满载率计算公式如下：
[0044]
[0045] 式中，rt为t时刻某一线路的平均满载率，η为t时刻该线路行驶车辆总数，qit为该 线路第i辆公交在t时刻的车内乘客量，qo为公交核定载客量。基于实时线路满载率对高峰 时段内的平均线路满足率进行统计。
[0046] ④学生乘车时间:根据刷卡记录计算学生乘车时间，基于此对线路、区域的学生平 均公交搭乘时间进行统计。
[0047]⑤学生乘车安全情况:根据公交及刷卡异常记录，对线路正常运行车次数以及比 例、学生刷卡异常人次及比例进行统计。
[0048]通知模块:接收上下车监测模块、公交运行监测模块、异常检测模块数据，生成学 生上下车提醒通知、公交异常提醒通知。
[0049]本系统基于以上功能模块根据多类用户的需求向其提供针对性的数据服务，数据 服务对象包括三类，一是想要获悉学生出行安全状况的监护人，二是公交运输监管部门，三 是公交驾驶人员。数据服务手段包含三类服务终端，即个人用户服务终端、监管部门监控终 端、公交车载终端。
[0050] 面向学生监护人提供的数据服务:依托于移动终端或手机短信，监护人能够获取 学生公交搭乘状态信息。流程包括：
[0051] ①账号绑定：用户注册移动客户端账号，并与学生公交卡(RFID标签)卡号绑定，为 保障账号以及学生公交卡安全，账号绑定需采取身份验证措施。
[0052] ②学生公交搭乘提醒：用户账号绑定的学生公交卡发生刷卡行为时，移动客户端 自动推送通知。同时，系统为用户提供短信提醒功能。用户输入接收通知的手机号码，可设 置接收短信通知。通知内容包括学生搭乘公交线路、公交车牌号码、司机姓名、公交搭乘状 态(上车或下车）。
[0053]③公交跟踪：用户在基于GIS的系统界面，可查看学生搭乘的公交行驶的实时位置 以及行驶轨迹。
[0054]④异常提醒:发生学生上下车异常情况，推送通知，提醒监护人与学生联系确认其 安全情况。
[0055]面向监管部门提供的数据服务:为公交监管部门提供公交搭载学生情况的监管。 功能包括：
[0056] ①公交实时运行动态监管：系统通过地图可视化表征结合文字描述的方式，为监 控中心用户实时展示当前搭载有学生的公交车实时运行状况。包括实时行驶位置、车内搭 载学生数量、车辆实时行驶速度、车内实时监控视频等动态车辆行驶状态指标以及车牌号 码、车辆行驶线路、车辆所属企业、驾驶员信息等车辆静态基础信息。
[0057] ②异常报警：以地图可视化表征结合文字描述的方式，向监控中心用户发出公交 行驶异常报警。报警内容包括:车辆车牌号、运行异常情况、行驶线路、驾驶员信息。
[0058]③数据挖掘分析:系统通过直观的专题图表向监控中心用户展示公交学生搭载情 况监管的综合分析指标。包括公交线路搭载学生量统计、学生搭乘热点线路分析、上下学 时段公交满载率分析等。
[0059] 面向公交驾驶人员提供的数据服务:依托于车载终端，为公交驾驶人员提供本车 内学生上下车提示、搭载的学生乘客量等信息以及由监管中心发出的通知、警告、指令等音 频信息。
[0060] 系统架构如图1，基础支撑层包括RFID刷卡设备、公交GPS定位监测系统、公交视频 监控设备、公交客流监测系统;基础支撑层产生的各类数据由数据处理层的数据采集模块 接收，进而由上下车监测模块、公交运行监测模块、异常检测模块、统计分析模块、通知编辑 模块等功能模块进行处理，生成应用数据传递到服务层;服务层主要面向学生监护人、公交 行业监管部门、车辆驾驶人员提供具有针对性的数据服务。由通讯层实现各层级间的数据 传输。
[0061 ]基于RFID技术实现对学生公交搭乘情况的监测与管理，保障学生公交出行的安 全。系统能够满足多类用户的学生关爱需求。以移动客户端向学生监护人推送学生上下车 提醒，用户可查看公交的实时动态。亦可根据用户设置，采用短信方式发送提醒信息。保证 监护人时刻掌握学生公交出行情况。为公交驾驶人员提供学生搭乘本车的提醒，一定程度 上保障公交的安全运行。
[0062]为行业监管人员提供公交动态以及数据挖掘服务，使其掌握监管范围内的学生搭 乘公交运行情况，并通过系统展示的直观专题图表分析学生搭载公交的宏观情况，为公交 排班、公交调度、公交线路规划、公交站点规划等公交的运营管理提供数据支撑。出现车辆 异常状况等危及学生安全的事件时，监管人员及时收到警报，为事件的快速处理提供有效 辅助，为事后追查提供证据。
[0063] 一种基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测系统方法，如图2,包括：
[0064] S1、数据采集及处理:通过RFID检测设备采集RFID刷卡数据，通过GPS定位系统、视 频监控设备、客流监测设备采集车辆实时运行数据，并检测数据有效性，修正错误、异常数 据；
[0065] S2、上下车监测:接收步骤S1数据采集的RFID刷卡数据，构建学生与车辆的匹配关 系，生成学生公交搭乘记录；
[0066] S3、公交运行监测：接收步骤S1数据采集的公交运行数据以及步骤S2上下车监测 的刷卡记录，对学生搭乘的公交车辆实时运行情况进行监测；通过地图匹配，将GPS经炜度 数据转化为地图坐标，获取车辆在地图上的实时位置，在此基础上，绘制车辆行驶轨迹。
[0067] S4、异常检测：根据上、下车监测信息及公交实时运行情况，对学生搭乘异常及公 交运行异常情况进行实时检测。
[0068] S5、提醒通知：向搭乘人员的关联用户发送上、下车提醒及异常状况警示。
[0069]步骤S1中，RFID刷卡数据:依托于公交车辆在上下车门位置安装的RFID检测设备， 包括RFID电子标签卡号、RFID读卡器编号、车辆车牌号、读卡日期、读卡时刻、读卡时车辆行 驶站点；
[0070] 公交运行数据:依托于公交车辆装载的GPS定位系统、视频监控设备、客流监测设 备，包括实时经炜度、实时行驶速度、实时载客量、车内实时监控视频。
[0071] 接收上下车监测、公交运行监测、异常报警的数据，对搭乘人员公交搭乘进行综合 数据分析，包括公交搭载搭乘人员人次、搭乘人员搭乘热点线路、热点线路高峰时段满载 率、搭乘人员乘车时间、搭乘人员乘车安全情况。
【主权项】
1. 一种基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测系统，其特征在于:包括数据采集模块、 上下车监测模块、公交运行监测模块、异常检测模块、通知模块， 数据采集模块:通过RFID检测设备采集RFID刷卡数据，通过GPS定位系统、视频监控设 备、客流监测设备采集车辆实时运行数据； 上下车监测模块:接收数据采集模块的RFID刷卡数据，根据RFID卡内写入的乘客身份 信息筛选目标搭乘人员的刷卡数据，生成安全监测对象的公交搭乘记录，获取搭乘人员的 实时的上下车状态； 公交运行监测模块:接收数据采集模块的公交运行数据以及上下车监测模块的搭乘记 录，对搭载有目标搭乘人员的公交车辆实时运行情况进行监测；通过地图匹配，将GPS经炜 度数据转化为地图坐标，获取车辆在地图上的实时位置，并绘制车辆行驶轨迹;系统实现基 于GIS平台的公交运行实时状态的可视化直观展示； 异常检测模块:接收数据采集模块的公交运行数据、下车监测模块的搭乘记录，以及公 交运行线路信息、站点停靠时刻表数据，自动检测公交运行异常以及搭乘异常情况； 通知模块:接收上下车监测模块、公交运行监测模块、异常检测模块数据，生成搭乘人 员上下车提醒通知、公交异常提醒通知，并以移动智能终端消息推送或手机短信形式向关 联用户实时发送提醒通知。2. 如权利要求1所述的基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测系统，其特征在于:数据 采集模块接收的RFID刷卡数据依托于公交车辆在上下车门位置安装的RFID检测设备采集， 数据包括RFID电子标签卡号、RFID读卡器编号、车辆车牌号、读卡日期、读卡时刻、读卡时车 辆行驶站点;应用该系统进行安全监测的特定目标乘客需配备有专门的写入个人身份信息 的RFID公交卡； 公交运行数据依托于公交车辆装载的GPS定位系统、视频监控设备、客流监测设备获 取，数据包括实时经炜度、实时行驶速度、实时载客量、车内实时监控视频。3. 如权利要求1所述的基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测系统，其特征在于:还包 括统计分析模块，接收上下车监测模块、公交运行监测模块、异常报警模块的数据，对搭乘 人员公交搭乘进行综合数据分析，包括公交搭载搭乘人员人次、搭乘人员搭乘热点线路、热 点线路高峰时段满载率、搭乘人员乘车时间、搭乘人员乘车安全情况。4. 如权利要求3所述的基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测系统，其特征在于:统计 分析模块中， 公交搭载搭乘人员人次：以线路日搭载搭乘人员人次为统计单元，在此基础上根据用 户设置的分析对象以及分析时段对公交搭载搭乘人员总人次进行统计； 搭乘人员搭乘热点线路：以线路小时搭载搭乘人员人次为统计单元，计算早晚高峰时 段内的各线路的搭载搭乘人员比例，分析热点搭乘线路； 热点线路高峰时段满载率:对搭乘人员搭乘比例较高的热点线路在早晚高峰时段的车 内平均满载率进行统计； 搭乘人员乘车时间：根据刷卡记录计算搭乘人员乘车时间，基于此对线路、区域的搭乘 人员平均公交搭乘时间进行统计； 搭乘人员乘车安全情况:根据公交及刷卡异常记录，对线路正常运行车次数以及比例、 搭乘人员刷卡异常人次及比例进行统计。5. -种实现权利要求1-4任一项系统的基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测系统， 其特征在于，包括： 51、 数据采集:通过RFID检测设备采集RFID刷卡数据，通过GPS定位系统、视频监控设 备、客流监测设备采集车辆实时运行数据； 52、 上下车监测:设置安全监测对象，通过身份信息匹配从采集的刷卡数据中筛选出安 全监测对象的刷卡记录，获取安全监测对象实时的公交搭乘情况； 53、 公交运行监测:根据步骤S2中对安全监测对象的搭乘车辆信息以及数据采集环节 获取的公交实时运行数据，对搭载有安全监测对象的公交车辆实时运行情况进行监测;通 过地图匹配，将GPS经炜度数据转化为地图坐标，获取车辆在地图上的实时位置，在此基础 上，绘制车辆行驶轨迹； 54、 异常检测：根据上下车监测信息、公交实时运行监测情况以及公交线路、站点停靠 时刻表信息，对搭载有安全监测对象的公交超速、偏离路线、严重超时到站的异常情况进行 自动的实时检测、对安全监测对象的公交上、下车异常情况进行实时检测； 55、 提醒通知:根据账号与RFID卡号的绑定情况，向安全监测对象的关联用户发送其公 交上、下车提醒及异常状况警示信息。6. 如权利要求5所述的基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测方法，其特征在于:步骤 S1中，RFID刷卡数据:依托于公交车辆在上下车门位置安装的RFID检测设备，包括RFID电子 标签卡号、RFID读卡器编号、车辆车牌号、读卡日期、读卡时刻、读卡时车辆行驶站点； 公交运行数据:依托于公交车辆装载的GPS定位系统、视频监控设备、客流监测设备，包 括实时经炜度、实时行驶速度、实时载客量、车内实时监控视频。7. 如权利要求5所述的基于RFID的公交车辆搭乘人员安全监测方法，其特征在于:接收 上下车监测、公交运行监测、异常报警的数据，对搭乘人员公交搭乘进行综合数据分析，包 括公交搭载搭乘人员人次、搭乘人员搭乘热点线路、热点线路高峰时段满载率、搭乘人员乘 车时间、搭乘人员乘车安全情况。
【文档编号】G05B19/048GK105974861SQ201610160729
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】李攀, 王晓东, 吕伟韬, 张韦华, 刘成军, 陈华, 盛旺
【申请人】江苏智通交通科技有限公司