徐如亭　左嘉威　崔翔　孫甜甜

摘 要：現(xiàn)階段公交車上雖已具有到站提醒的功能，但現(xiàn)有的提醒功能不能滿足老年群體的乘車需求。公交車上雖已有供老年人查看路線的電子線路圖，但顯示屏中的顯示路線不具備供乘客隨意選擇下車地點(diǎn)的功能。由于老年人的年齡等原因，乘坐公交車時(shí)容易瞌睡，導(dǎo)致錯(cuò)過(guò)下車時(shí)間，需要一種裝置將其喚醒。對(duì)相關(guān)提醒裝置進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，震動(dòng)喚醒技術(shù)并沒(méi)有應(yīng)用到公交車到站提醒系統(tǒng)，現(xiàn)有的公交車到站提醒系統(tǒng)還不能滿足上述老年人乘車的需求。

文章準(zhǔn)備利用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)，將不同領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)行整合應(yīng)用，針對(duì)公交車上的老年人專座開(kāi)展創(chuàng)新性研究及研發(fā)，設(shè)計(jì)一種新型到站提醒裝置，有效地解決老年人到站下車問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：老年人；喚醒技術(shù)；人性化設(shè)計(jì)

1概述

老年人作為社會(huì)上的弱勢(shì)群體，聽(tīng)力不靈敏，捕捉信息能力較弱，加之在公交車上容易瞌睡，老年人乘坐公交車時(shí)下錯(cuò)站的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，易引發(fā)老年人迷路、丟失等問(wèn)題。目前現(xiàn)有公交車系統(tǒng)所設(shè)有的到站提醒裝置還不足為老年人所用，因此，老年人乘坐公交車安全下車，已經(jīng)成為了當(dāng)代公交系統(tǒng)共同面臨的重要問(wèn)題。為解決這些存在的問(wèn)題，特分析國(guó)內(nèi)外公交車系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)外公交車均設(shè)有到站提醒功能，但該功能面向大眾，沒(méi)有針對(duì)老年群體，不能滿足老年人需求，具體體現(xiàn)在：（1）語(yǔ)音播報(bào)提示功能對(duì)老年人沒(méi)有針對(duì)性，公交車上有語(yǔ)音播報(bào)提醒乘客到站，預(yù)先錄入的一段人工語(yǔ)音，到站時(shí)進(jìn)行本站和下一站的播報(bào)，由于有時(shí)車上人多，聲音嘈雜，乘客往往因聽(tīng)不到而忽略了經(jīng)過(guò)的站點(diǎn)，最終導(dǎo)致下錯(cuò)站，發(fā)生不必要的麻煩，所以該人工自動(dòng)播報(bào)并不能起到很好的提示作用。（2）顯示屏顯示路線不具備供乘客隨意選擇下車地點(diǎn)的功能，目前公交車上配備有電子線路圖，LED或液晶顯示屏上的接收器識(shí)別車上發(fā)射器發(fā)射出的信號(hào)，然后顯示出公交車所處的位置，能夠有效地使乘客辨別公交車行走的路線和到達(dá)的站點(diǎn)。但是該電子路線圖只能顯示位置，不具有供乘客隨意選擇下車地點(diǎn)的功能，且一輛公交車?yán)飪H在車身處設(shè)有一臺(tái)電子顯示屏，老年人下車需要擠過(guò)人群到下車口處按鈴，而老年人行動(dòng)不靈敏，容易因此受到傷害，存在著不便。（3）未有公交車系統(tǒng)配備有喚醒裝置，老年人乘車瞌睡的問(wèn)題未能解決。通過(guò)本文的研究，能夠有效地解決老年人到站下車問(wèn)題，為老年人提供一個(gè)安全、安心的乘車環(huán)境，給老年人帶來(lái)人性化的關(guān)懷。

2設(shè)計(jì)分析

2.1研究背景

目前我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了人口老齡化階段，城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)中老年人口數(shù)量越來(lái)越多，老年人作為城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)中的主要出行者，公交車因其相對(duì)安全、價(jià)格便宜的特點(diǎn)，成為了老年人出行的主要工具。對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的公交車到站提醒裝置綜合研究，目前公交車到站提醒裝置的原理基本是GPS定位，定位精準(zhǔn)度高，配備語(yǔ)音提示功能，不用人工干預(yù)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)站。目前國(guó)內(nèi)外配備有電子線路圖的公交車所占數(shù)量極少，大多數(shù)公交車內(nèi)僅有紙質(zhì)版的線路圖，不配備有智能化性、互動(dòng)性的設(shè)施。

2.2存在問(wèn)題分析

在國(guó)家的大力扶持下，老年人乘坐公交車優(yōu)惠政策已經(jīng)趨于完善，但老年人乘坐公交車的安全系數(shù)卻持續(xù)仍舊很低。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，老年人乘坐公交車的危險(xiǎn)主要來(lái)自于兩方面，即自身方面，擔(dān)心乘不上公交車、擔(dān)心沒(méi)有座位、擔(dān)心下錯(cuò)車；以及外部方面，人群擁擠、搶坐老年人專座等。

目前公交車到站提醒裝置存在的問(wèn)題也十分顯著，拋開(kāi)到站提醒精準(zhǔn)性的問(wèn)題，目前的到站提醒功能大多數(shù)是語(yǔ)音播報(bào)，而單純的語(yǔ)音播報(bào)提醒并不能適用于聽(tīng)力不靈敏的老人，主要原因有二：其一，在公交車嘈雜的環(huán)境中，老年人經(jīng)常聽(tīng)不到站點(diǎn)的播報(bào)聲音，往往仍需問(wèn)一下司機(jī)到哪一個(gè)站點(diǎn)，聽(tīng)到司機(jī)的回答后才能確認(rèn)下車；其二，老人身體狀況較差，在公交車上容易瞌睡，易導(dǎo)致延誤下車，而目前的公交車到站提醒系統(tǒng)并不能解決這些現(xiàn)有的問(wèn)題。

目前國(guó)內(nèi)外公交車系統(tǒng)中缺少和老年人互動(dòng)性強(qiáng)的一類設(shè)施，以有效解決老年人乘車下錯(cuò)站的問(wèn)題。

2.3設(shè)計(jì)定位

在原有的老年人專座上安裝該裝置，專為老年人設(shè)計(jì)，滿足老年人特定的乘車需求。解決因瞌睡、車廂內(nèi)嘈雜聽(tīng)不清報(bào)站而導(dǎo)致下錯(cuò)站的問(wèn)題，同時(shí)避免下車時(shí)因人群擁擠對(duì)老年人造成傷害，幫助老年人安全及時(shí)下車。本文章利用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)，將不同領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)行整合應(yīng)用，針對(duì)公交車上老年人專座開(kāi)展創(chuàng)新性研究及研發(fā)，以達(dá)到到站提醒的目的。

3設(shè)計(jì)實(shí)施

3.1技術(shù)原理

本設(shè)計(jì)的技術(shù)是在能夠解決問(wèn)題的基礎(chǔ)之上，從經(jīng)濟(jì)節(jié)約的角度出發(fā)考慮，選用最為成本低廉和基礎(chǔ)的51單片機(jī)作為核心處理器，利用以NRF模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)之間的無(wú)線通信來(lái)實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)的辨別。在公交車站牌的每一個(gè)站點(diǎn)安裝單片機(jī)來(lái)驅(qū)使NRF模塊不斷發(fā)送覆蓋面積為二十平方米左右的站點(diǎn)判別信號(hào)，在公交車?yán)夏耆藢Ｗ习惭b51 單片機(jī)不斷接受外來(lái)的NRF信號(hào)以判斷公交車到達(dá)的不同的站點(diǎn)。顯示方面選用SPI通信方式的1.8寸TFT液晶屏幕。震動(dòng)方面用振動(dòng)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)單片機(jī)io口提供的電信號(hào)來(lái)控制其是否工作。語(yǔ)音模塊選用世面上常見(jiàn)的YX5100模塊。

本設(shè)計(jì)主要面向?qū)ο笫抢夏耆巳后w，因此特將使用操作設(shè)置的盡可能簡(jiǎn)單易懂。裝置上總共有上、下、確定、退出四個(gè)按鍵，如圖5所示按鍵部分。其中退出鍵的功能是回到選擇界面，上下鍵的功能是選擇要目的站點(diǎn)，確定鍵的功能是確定所選站點(diǎn)。老人上車后，通過(guò)上下和確定按鍵來(lái)選擇自己想去的車站，之后會(huì)進(jìn)入等待界面，單片機(jī)在接收到相符合的車站信號(hào)之后會(huì)發(fā)出相應(yīng)的語(yǔ)音提示并驅(qū)動(dòng)座位震動(dòng)來(lái)防止老人睡著而坐過(guò)站等事故的發(fā)生。

3.2外觀設(shè)計(jì)

下圖1、圖2、圖3為本設(shè)計(jì)產(chǎn)品建模圖片，圖4、圖5、圖6為產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室模型。將所有所需元器件集成在一張電路板上，并將電路板嵌入公交車座椅的椅背部位（如圖2、4、5），露出液晶顯示屏以及按鍵（如圖2、4、5、6）。從外觀上來(lái)看，在日常公交車座椅基礎(chǔ)之上，該新型公交車到站提醒裝置在普通的座椅背部增加了一塊液晶顯示屏，在顯示屏的旁側(cè)有供以老年人選擇的按鍵，裝置的震動(dòng)馬達(dá)安裝在座椅的腰靠部位（如圖3），到站時(shí)會(huì)進(jìn)行震動(dòng)。

3.3具體功能

無(wú)線通信：每個(gè)裝置都有單獨(dú)的無(wú)線通信功能，可以感應(yīng)到公交車到達(dá)的站點(diǎn)，并進(jìn)行站點(diǎn)反饋。

語(yǔ)音播報(bào)：該裝置具有站點(diǎn)語(yǔ)音提示功能，公交車達(dá)到提前設(shè)定的站點(diǎn)時(shí)，該裝置會(huì)進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)，提醒老年人下車。

液晶顯示：每一個(gè)座椅的背部均有一個(gè)液晶顯示屏，其上具有電子線路圖，可以顯示公交車行駛經(jīng)過(guò)的各個(gè)站點(diǎn)。

按鍵操作：老年人上車后自行通過(guò)按鍵進(jìn)行目的站點(diǎn)的選擇，按鍵與老年人具有很強(qiáng)的交互性。

振動(dòng)提示：裝置內(nèi)部配備有震動(dòng)器，到達(dá)站點(diǎn)后該裝置會(huì)在腰靠的位置產(chǎn)生振動(dòng)感，可以解決老年人在公交車上瞌睡的問(wèn)題。

3.4實(shí)際改良效果

經(jīng)過(guò)草圖設(shè)計(jì)、數(shù)字建模等程序，制作出可實(shí)際操作的產(chǎn)品模型，（效果如圖4、5、6）。

4總結(jié)

于弱勢(shì)群體的關(guān)照目前正越來(lái)越被公眾所注意。與此同時(shí)，智能公交系統(tǒng)也正處于迅猛發(fā)展期，前景十分廣闊。智能公交系統(tǒng)包含眾多子系統(tǒng)，涉及到很多交叉技術(shù)，是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，而公交報(bào)站系統(tǒng)又是整個(gè)公交系統(tǒng)中的基礎(chǔ)。因此，本文從基礎(chǔ)著手為老年人提供改進(jìn)，也體現(xiàn)著人文關(guān)懷。

本設(shè)計(jì)針對(duì)公交運(yùn)營(yíng)的自身特點(diǎn)，結(jié)合無(wú)線通信技術(shù)，在現(xiàn)有公交車報(bào)站設(shè)備的基礎(chǔ)上，針對(duì)老年人增設(shè)了語(yǔ)音、振動(dòng)提醒模塊。本文從方案設(shè)計(jì)、目的意義、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀技術(shù)分析、關(guān)鍵技術(shù)研究一直到最后實(shí)驗(yàn)調(diào)試分析都做了較為系統(tǒng)全面的分析。課題采用的核心技術(shù)是51單片機(jī)，使用NRF24l01實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信、語(yǔ)音播報(bào)、液晶顯示、按鍵操作以及振動(dòng)提示實(shí)現(xiàn)公交車報(bào)站提示，還可以根據(jù)要求改變軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的更新和擴(kuò)展。

由于智能公交系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時(shí)涉及到多種技術(shù)，本設(shè)計(jì)目前完成的研究成果和成果實(shí)際運(yùn)用還存在一些差距，還有以下問(wèn)題需要進(jìn)一步研究，如在實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)站、顯示屏顯示的同時(shí)，控制座椅振動(dòng)裝置工作，這部分目前還存在比如信號(hào)干擾，設(shè)備安裝等問(wèn)題需要進(jìn)一步研究；考慮到人機(jī)工程學(xué)，觸摸屏更容易為老年人學(xué)習(xí)，按鍵操作可以優(yōu)化為觸摸操作；以及信標(biāo)節(jié)點(diǎn)電源問(wèn)題研究電子站臺(tái)不存在節(jié)點(diǎn)供電問(wèn)題，但普通站牌不提供電源，如何為節(jié)點(diǎn)供給工作電源又不帶來(lái)較大的維護(hù)成本，這也需要進(jìn)行深一步研究。

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