劉勇軍， 楊 勇， 程 磊， 謝星宇

(1 黃淮學(xué)院 智能制造學(xué)院， 河南 駐馬店 463000； 2 黃淮學(xué)院 機(jī)械與能源工程學(xué)院， 河南 駐馬店 463000)

引言

在國(guó)內(nèi)，每逢夏天就容易發(fā)生幼兒遺落校車造成死亡的事故。雖然國(guó)家出臺(tái)了校車安全管理?xiàng)l例[1]，規(guī)定了校車的安全技術(shù)條件和隨車教師的配備，但由于管理的松懈和人員的疏忽，此類事故卻仍有間歇性發(fā)生概率可能。利用技術(shù)來(lái)預(yù)防事故的發(fā)生是解決這一問(wèn)題的最好途徑。

研究人員對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了廣泛的探究，取得了可觀的成果，但也存在一定的不足。金建設(shè)等人[2]提出了幼兒遺落校車時(shí)給老師和家長(zhǎng)發(fā)送短信的構(gòu)想并付諸實(shí)施，但報(bào)警短信不易被及時(shí)閱讀，致使不能及時(shí)展開(kāi)施救。周蓋等人[3]、馬暄煒等人[4]又陸續(xù)提出了利用Android平臺(tái)對(duì)校車進(jìn)行管理，該方案主要是從校車使用方的角度考慮，可以實(shí)時(shí)查看校車的位置和查詢校車的歷史運(yùn)行軌跡，但該方案沒(méi)有研發(fā)學(xué)生遺落的報(bào)警功能，也并未闡明相應(yīng)APP的開(kāi)發(fā)過(guò)程。隨后，文獻(xiàn)[5-10]又就此課題紛紛提出了利用RFID射頻技術(shù)來(lái)識(shí)別學(xué)生的上下車，家長(zhǎng)可以利用APP查看學(xué)生的狀態(tài)和校車的位置，該方案要求幼兒學(xué)生必須攜帶射頻IC卡，且不能在有危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)即刻報(bào)警，同時(shí)家長(zhǎng)也不可能每天都能打開(kāi)APP去查看校車的實(shí)時(shí)位置。張楊楊等[11]則研究了利用Android平臺(tái)和百度地圖結(jié)合的定位服務(wù)，該方案需要第三方服務(wù)器，設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜。

由于幼兒遺落校車是小概率事件，從技術(shù)角度講，發(fā)生事故時(shí)能及時(shí)報(bào)警并發(fā)送校車的位置信息才是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。讓家長(zhǎng)、幼兒園管理人員等實(shí)時(shí)查看校車的位置和幼兒的狀態(tài)的想法并不現(xiàn)實(shí)，人為的疏忽仍然會(huì)造成事故的發(fā)生。

考慮到現(xiàn)在信息的海量性，如果僅以短信報(bào)警，報(bào)警信息很可能會(huì)被眾多信息淹沒(méi)而導(dǎo)致錯(cuò)失忽略。因此，本文利用APP Inventor軟件開(kāi)發(fā)幼兒遺落校車預(yù)警系統(tǒng)APP，配合校車上的遺落檢測(cè)模塊、GPS定位模塊和GSM通信模塊，當(dāng)出現(xiàn)幼兒?jiǎn)为?dú)滯留校車即將發(fā)生危險(xiǎn)事故時(shí)，在安裝有APP的手機(jī)上將強(qiáng)制發(fā)出聲音、振動(dòng)、圖片、文本等多重形式的報(bào)警，并在地圖上顯示校車的當(dāng)前位置，為營(yíng)救爭(zhēng)取時(shí)間，降低事故致死的概率，提升幼兒乘坐校車的安全性。

1 短信分析與經(jīng)緯度提取

手機(jī)通常會(huì)接收到很多短信，幼兒遺落校車報(bào)警系統(tǒng)需要分析接收的短信是否包含特定的字符，只有包含特定字符的短信才被認(rèn)為是有幼兒遺落在校車上，需要激活報(bào)警系統(tǒng)。為了便于說(shuō)明，本文設(shè)計(jì)的報(bào)警短信的樣式為“危險(xiǎn)，經(jīng)度000.0000，緯度00.0000”，實(shí)際使用時(shí)，報(bào)警短信的格式可以設(shè)計(jì)為較為復(fù)雜的、包含特殊字符的長(zhǎng)字符串，以防止誤報(bào)警。

設(shè)計(jì)中，在界面Screen1上添加一個(gè)短信收發(fā)器組件，命名為ShortMessage，該組件為隱式組件。

手機(jī)每次收到短信時(shí)，觸發(fā)短信接收事件，在短信接收處理程序中首先分析短信中是否包含“危險(xiǎn)”字樣，如果包含，利用APP Inventor軟件中的文本截取指令“segment text”提取短信中的經(jīng)、緯度信息，并存儲(chǔ)在變量中，如圖1所示。

圖1 收到短信時(shí)的處理程序

“segment text”指令可以從一個(gè)字符串的指定位置開(kāi)始截取指定長(zhǎng)度的字符串，運(yùn)行后可如圖2所示。

圖2 提取經(jīng)緯度子程序

2 報(bào)警過(guò)程設(shè)計(jì)

短信報(bào)警信息發(fā)送到幼兒家長(zhǎng)和幼兒園老師的手機(jī)上時(shí)，由于短信是群發(fā)的，故而只要家長(zhǎng)、老師中任何一位發(fā)現(xiàn)了報(bào)警信息即可及時(shí)處理。為了進(jìn)一步增強(qiáng)報(bào)警信息及時(shí)傳送至家長(zhǎng)和老師處的提示效果，在接收到報(bào)警短信后，啟動(dòng)APP上的聲音、振動(dòng)、文本、圖片報(bào)警，以確保安裝有幼兒遺落校車報(bào)警APP的機(jī)主第一時(shí)間就能獲知報(bào)警信息。

設(shè)計(jì)時(shí)，在界面Screen1上添加一個(gè)標(biāo)簽LabelTitle，在標(biāo)簽下添加一個(gè)圖像PictureAlarm，在圖像上添加一個(gè)畫布CanvasAlarm，在圖像的下方添加一個(gè)標(biāo)簽LabelAlarm，在LabelAlarm的下方添加一個(gè)按鈕ButtonClear，分別添加隱式組件計(jì)時(shí)器Timer1、音效VoiceAlarm、對(duì)話框Dialog1、微數(shù)據(jù)庫(kù)DataBase。

當(dāng)收到包含有特定字符串的報(bào)警短信后，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器、驅(qū)動(dòng)手機(jī)振動(dòng)、彈出報(bào)警對(duì)話框、發(fā)出報(bào)警警示音，則如圖1、圖3所示。在啟動(dòng)計(jì)時(shí)器的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)圖像PictureAlarm和文本LabelAlarm閃爍，如圖4所示。在報(bào)警的同時(shí)，將經(jīng)緯度信息保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，詳情如圖5所示。

圖3 對(duì)話框報(bào)警

圖4 計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間到的觸發(fā)程序

設(shè)計(jì)聲音、振動(dòng)、圖片、文本等多個(gè)報(bào)警組件的組合以增加手機(jī)用戶獲知報(bào)警信息的概率。手機(jī)用戶在獲知報(bào)警信息后，可以按下ButtonClear按鈕，以清除報(bào)警，即如圖6所示。

圖5 保存經(jīng)緯度信息至數(shù)據(jù)庫(kù)

圖6 清除報(bào)警程序

3 地圖定位設(shè)計(jì)

雖然已有規(guī)定禁止校車從事載運(yùn)學(xué)生之外的其它業(yè)務(wù)，但考慮到部分校車是由專業(yè)校車服務(wù)公司運(yùn)營(yíng)的，也有部分校車是改裝的。因此，校車將學(xué)生運(yùn)送至目的地后并非都會(huì)停放在幼兒學(xué)校內(nèi)。而在幼兒園老師和家長(zhǎng)獲取報(bào)警信息后，最迫切急需的信息就是校車目前停在哪里，為營(yíng)救指明方位。

設(shè)計(jì)中，在界面Screen1的最下端添加一個(gè)按鈕ButtonBusLocation，按鈕的顯示文本修改為“查看校車當(dāng)前位置”。新建一個(gè)界面Screen2，在Screen2的頂端添加一個(gè)標(biāo)簽Label1，在標(biāo)簽的下方添加一個(gè)水平滾動(dòng)布局HorizontalScroller1，在水平滾動(dòng)布局上添加一個(gè)豎直滾動(dòng)布局VerticalScroller1，于其上再添加一個(gè)圖片PictureBusMap，設(shè)置圖片的像素為600*600，用于顯示地圖圖片。在Screen2的下方添加一個(gè)按鈕ButtonReturn，用于返回主界面。而后添加一個(gè)隱式組件Web客戶端WebClient，用于與高德地圖API進(jìn)行通信。

為了快捷、簡(jiǎn)便地顯示地圖并在地圖上標(biāo)明校車的位置，本文選擇高德地圖的靜態(tài)地圖顯示功能。首先，開(kāi)發(fā)者將在高德地圖網(wǎng)站上注冊(cè)，申請(qǐng)一個(gè)密匙key，用于身份識(shí)別。然后向高德地圖開(kāi)發(fā)平臺(tái)發(fā)送一個(gè)包含經(jīng)、緯度和key的網(wǎng)址，即可返回一個(gè)靜態(tài)地圖圖片。

當(dāng)“查看校車當(dāng)前位置”按鈕被點(diǎn)擊時(shí)，就打開(kāi)Screen2，并將數(shù)據(jù)庫(kù)中的經(jīng)、緯度信息傳送到Screen2中，具體如圖7所示。

圖7 點(diǎn)擊“查看校車當(dāng)前位置”的事件

Fig.7Programwhenthe‘currentlocationoftheschoolbus’buttonisclicked

當(dāng)Screen2初始化時(shí)，從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取前8位作為經(jīng)度信息、讀取從第9位開(kāi)始的7位數(shù)據(jù)作為緯度信息，分別保存在變量BusLongitude和BusLatitude中，并將校車當(dāng)前的經(jīng)緯信息顯示在地圖上方的標(biāo)簽Label1中，同時(shí)調(diào)用校車位置地圖顯示子程序“BusLocation”，界面效果如圖8所示。

圖8 界面2初始化的處理

校車位置地圖顯示子程序“BusLocation”如圖9所示，該子程序的主要功能是利用APP Inventor軟件中的拼湊字符串指令，將高德地圖開(kāi)發(fā)平臺(tái)網(wǎng)址、經(jīng)緯度、圖片大小、標(biāo)示符大小、標(biāo)示符顏色、標(biāo)識(shí)符字符、標(biāo)示經(jīng)緯度、key等組合為一個(gè)網(wǎng)址，利用Web客戶端WebClient發(fā)送給高德地圖API，高德地圖API會(huì)返回一個(gè)圖片，并顯示在手機(jī)上。

圖9 地圖顯示子程序

4 運(yùn)行結(jié)果

幼兒遺落校車報(bào)警APP的運(yùn)行結(jié)果如圖10所示。在APP啟動(dòng)時(shí)，進(jìn)入主界面，如圖10(a)所示。如果沒(méi)有報(bào)警短信，主界面中的圖片是靜止的，圖片下方的文本信息不顯示。當(dāng)接收到報(bào)警短信時(shí)，主界面中的圖片閃爍、圖片下方的文本閃爍，在主界面上會(huì)彈出一個(gè)報(bào)警對(duì)話框(圖中未做顯示)，按下報(bào)警對(duì)話框中的“確定”后，方可進(jìn)行其它操作。當(dāng)按下“清除報(bào)警”按鈕時(shí)，報(bào)警消除，圖片和文本停止閃爍。

按下“查看校車當(dāng)前位置”按鈕，APP進(jìn)入地圖顯示界面，如圖10(b)所示。在界面的最上方顯示當(dāng)前經(jīng)緯度信息，界面的主體部分顯示一張600*600的圖片，圖片中標(biāo)示出校車當(dāng)前的位置，可以通過(guò)左/右、上/下滑動(dòng)以瀏覽校車附近的地理信息。按下圖片最下方的“返回”按鈕，APP返回到主界面。

(a)主界面 (b)地圖顯示界面

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)幼兒遺落校車事故備受關(guān)注的問(wèn)題，利用APP Inventor軟件開(kāi)發(fā)了幼兒遺落校車報(bào)警APP。APP可以進(jìn)行短信分析，在接收到報(bào)警短信時(shí)觸發(fā)聲音、振動(dòng)、圖片、文本報(bào)警，并可用地圖顯示校車的位置，為營(yíng)救提供便利。本文設(shè)計(jì)的APP可以安裝在幼兒家長(zhǎng)、幼兒園老師等相關(guān)人員的手機(jī)上，有效配合組裝在校車的報(bào)警短信發(fā)送裝置，可以大幅降低幼兒遺落校車造成死亡事故的發(fā)生率，提升幼兒乘坐校車的安全性。