基于物联网技术的校车安全管理系统

近年来，我国校车安全事故频发，如幼儿园校车重大交通事故、幼儿遗忘在校车被闷死事件等。校车安全事故造成未成年人重大伤亡，给家庭和社会带来了巨大的不良影响。尤其是2011 年11 月16 日，甘肃省正宁县榆林子镇小博士民办幼儿园校车严重超载，与东风牌自卸货车迎面相撞，死亡累计人数达到21人。这次校车交通事故引起全国震惊，社会各界反响激烈，也促使各级政府部门认真思索。国务院很快制定了《校车安全条例》，工信部也在2012 年1 月公布了《校车安全标准》。政府财政部门加大了对校车的资金投入，购置安全性能更好的车辆作为校车。交通管理部门推出“校车优先通行”等管理措施。这些手段无疑都会促使我国校车安全水平提高。总体来看，加强校车安全管理，当前从制度层面探讨的较多，在科技飞跃发展的今天，我们还应该采用先进的技术手段为校车的安全管理提供强有力的保障。
　　
1 校车安全管理的主要内容
　　
在我国，校车主要是指幼儿园、小学、中学阶段的未成年学生专门乘坐的交通工具。由于幼儿、小学生等普遍缺乏安全意识，自我保护能力非常弱，因此校车安全几乎完全依赖于学校、政府等方面的约束、监管。校车安全最主要的是交通安全。交通安全隐患有超载、超速、驾驶员违章行驶、疲劳驾驶等，以及同在公路上行驶的其他车辆对校车的潜在侵害。其次，校车安全还包括校车行驶中学生在车辆内部的人身安全、车辆机械电气安全等。
　　
要保证校车安全，首先需要政府从宏观层面制定严格的管理制度和安全法规，加大资金投入，鼓励企业投入。政府相关部门应该起到主导、协调、监督、服务、保障的作用。其次，学校要加强对校车和驾驶员的日常管理。然后就是采用有效的技术手段来约束和保障校车的安全行驶。规章制度属于“软约束”,人执行时容易违背。技术手段具有“硬约束”的特点，往往不因人的主观因素而发生偏差。在校车安全管理系统可以采用的技术中，物联网技术具有较大的优势。
　　
物联网技术集传感、远程通信、网络、计算机信息系统等技术于一体。利用处于物联网技术核心的射频识别、全球卫星定位、地理信息系统、网络技术，能实现对校车机械电气安全、行驶安全、驾驶员安全、乘车学生安全等进行全面的实时监控，为校车安全管理提供最及时准确的基础数据。并且物联网技术在交通安全中已经有成熟。
　　
2 物联网技术简介
　　
物联网（The Internet of Things）是指将物体通过射频识别（ RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等传感设备，利用通信手段，按约定的协议，实现全面互联，包括物与物之间的互联互通，也包括人与物之间的互联互通，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
　　
其中RFID 是物联网应用的主要载体。物联网是继计算机、互联网和移动通信之后引发新一轮信息产业浪潮的核心领域。我国“十二五”规划将物联网技术的推广和应用列为发展的重要内容。物联网技术在物流管理、远程监控、智能交通、环境监测、公共安全等方面有着广泛的应用。


射频识别（Radio Frequency IdentificatiON） 缩写RFID,又称电子标签、无线射频识别，它是物联网技术的核心和基础技术。射频识别技术利用射频信号通过空间耦合实现信息传递、数据读写，从而达到识别目的。其最大的优点是可以实现无接触的信息传递。
　　
RFID 技术在校车安全管理系统中主要用于身份识别。
　　
全球应用最广的是美国的GPS 定位系统，其次是俄罗斯的GLONASS（格洛纳斯）系统。我国自主开发的“北斗定位系统”也已投入应用。GPS 技术在校车安全管理系统中主要用于校车测速、定位和轨迹跟踪。
　　
地理信息系统（Geographic Information System） 缩写GIS,它是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，为管理、决策等提供地理信息支持。GIS 在校车安全管理中，可以通过图形的形式描述车辆行驶轨迹、显示道路通行状况、定位事故点、调度应急救援，以及提供交通指挥方案等。
　　
3 系统功能结构设计
　　
学校管理子系统（日常管理平台），政府部门校车监管子系统（监管平台）。
　　
校车安全管理系统各平台内部以及平台间的主要数据有：（1）车辆的GPS 数据，在此基础上可算出车速、运行轨迹； （2）人员RFID 信息，在此基础上可得到的实时的乘车人数、每个乘车学生的基本信息；（3）车辆运行时的机械和电气数据，可以将此数据和正常的车辆参数进行比对，判断校车的安全状况，对异常情况预警； （4）车内视频信息，包括实时车内情况，驾驶员、随车老师的工作情况，学生上下车和家长接送情况等；（5）地理信息、交通状况、文本信息（如天气信息、特殊通知等）、监管指令等。现给出各子系统通信和数据传输与接收示意图，如图1.