張展浩,劉昊杰,文浩然,劉 澤,米子辰,代 洋

(西安交通工程學(xué)院,西安 710300)

0 引言

殘疾人是需要被關(guān)注的特殊群體,盲人在殘疾人群中占比較大。盲道等基礎(chǔ)設(shè)施是無障礙環(huán)境的重要內(nèi)容,可有效保障盲人群體的日常出行和生活。但由于盲道基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)落后及管理不規(guī)范等,城市盲道常見地磚脫落碎裂、被汽車雜物占道等情況,影響了盲人群體的出行,威脅其生命健康安全。隨著大數(shù)據(jù)和智能化技術(shù)的不斷發(fā)展,人們的生活方式不斷優(yōu)化,生活品質(zhì)要求越來越高。為提升社會整體的幸福感,應(yīng)將更多視野和關(guān)注聚焦于盲人等特殊群體,用技術(shù)提升盲人的生活質(zhì)量。近年來,各類智能軟件等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展,為盲人出行提供了新思路和方法,特別是對盲人出行所使用的輔助工具-盲杖不斷進行優(yōu)化創(chuàng)新[1]。智慧盲道導(dǎo)航系統(tǒng)利用現(xiàn)有的城市盲道和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),通過盲道導(dǎo)航系統(tǒng)和智能盲杖的匹配,全面提高盲人的出行安全性和便捷性。本研究分析了智慧盲道導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容和基本流程,為未來智慧盲道的發(fā)展提出相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計。

1 智能盲杖的設(shè)計和功能

智慧盲道導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計主要以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ),通過在盲道中置入專用芯片獲取導(dǎo)航信息,將盲道與智能盲杖相匹配。盲杖端安裝辨識器系統(tǒng),當(dāng)識別器識別到智慧盲道芯片時,將道路信息通過盲人專用佩戴耳機進行提示,實現(xiàn)盲道路況信息傳輸和語音提示,保障盲人外出行走的安全。

智慧盲道導(dǎo)航系統(tǒng)由盲道、盲杖、導(dǎo)航系統(tǒng)等部分組成。其中,智能盲杖作為盲人出行的眼睛,在整個設(shè)計中起到關(guān)鍵的作用。智能盲杖系統(tǒng)應(yīng)從識別盲道、語音導(dǎo)航、障礙物躲避、無線尋杖、緊急呼救、后臺管理等功能進行開發(fā)設(shè)計[2]。識別盲道通過在盲杖端安裝攝像頭進行盲道識別,對城市盲道進行數(shù)據(jù)信息采集,利用圖像算法進行道路識別,為盲人提供精準的導(dǎo)航服務(wù)。語音導(dǎo)航功能利用Wifi和導(dǎo)航定位系統(tǒng),通過城市盲道地圖信息進行搜索和路線規(guī)劃,搭配識別盲道功能模塊,為盲人推薦出行計劃路線,當(dāng)超出或偏離智能盲道范圍時,盲杖會發(fā)起震動,以便及時糾正錯誤路線。障礙物躲避功能通過超聲波實時監(jiān)測前方障礙物情況,通過距離測量分別在20 m、10 m、5 m、3 m和1 m等距離利用藍牙耳機進行播報提示,提醒盲道路況,保障出行安全。無線尋杖功能應(yīng)用于盲人對盲杖的尋找,通過隨身攜帶的遙控器對盲杖進行控制,使盲杖通過蜂鳴器發(fā)出提示音,根據(jù)聲音方向辨別盲杖位置。緊急呼救功能可保障盲人的生命安全,在緊急特殊的危險情況下通過GSM系統(tǒng)與緊急聯(lián)系人取得聯(lián)系,溝通現(xiàn)場狀況和實時位置。后臺管理功能對盲杖功能和系統(tǒng)進行管理,包括盲杖使用的實時狀態(tài)、功能障礙等情況,為監(jiān)護人提供盲人的實時位置及路線軌跡。智能盲杖還應(yīng)開發(fā)常用地址導(dǎo)入及數(shù)據(jù)查詢等功能,為盲人出行提供安全保障。

表1 智能導(dǎo)航盲杖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能設(shè)計

2 智能盲道的系統(tǒng)設(shè)計

智慧盲道導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)離不開盲道設(shè)施的優(yōu)化完善,目前,各城市道路交通雖已進行盲道建設(shè),但仍存在盲道地磚脫落及汽車占道等問題,增加了安全隱患。因此,智能盲道的優(yōu)化設(shè)計應(yīng)從盲道基礎(chǔ)設(shè)施出發(fā)進行改善,重修或完善某些不合理盲道,解決相鄰兩條路段上盲道設(shè)施缺乏銜接、新建道路與原有道路之間盲道設(shè)施銜接不足及井蓋、路障、車輛占用盲道等問題。智能盲道設(shè)計離不開大數(shù)據(jù)、智能化等技術(shù)的支持,具體內(nèi)容如表2所示,包括定位導(dǎo)航、障礙物占道、安全提示等功能。其中,定位導(dǎo)航需間隔一段距離,在盲道提示磚中嵌入引導(dǎo)芯片,結(jié)合GPS定位系統(tǒng)引導(dǎo)盲人出行。智能盲杖上需安裝相應(yīng)的傳感器,通過盲道和盲杖的匹配使用提高盲人出行安全性。在盲道地磚內(nèi)安排壓強檢測系統(tǒng),針對障礙物長時間占用盲道的情況,監(jiān)測系統(tǒng)將進行震動和語音提示,請求盡快將盲道交通恢復(fù)正常,將障礙物占道等信息及時反饋至相關(guān)部門,要求在最短的時間內(nèi)進行整改,恢復(fù)盲道的正常通行。安全提示功能為盲道地磚芯片設(shè)置智能開關(guān),當(dāng)盲道被車輛等其他障礙物壓覆時,被覆蓋的芯片將會自動識別信息,利用盲杖和盲道的交互匹配將信息通過耳機傳遞給盲人,放大聲音感官,利用盲道語音功能驅(qū)離盲道上的車輛和其他障礙物[3]。

表2 智能盲道的優(yōu)化設(shè)計

3 智慧盲道導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計

智慧盲道導(dǎo)航系統(tǒng)是以智能盲杖和智能盲道為基礎(chǔ)進行優(yōu)化設(shè)計,包括各項硬件設(shè)備和軟件技術(shù)。其中,硬件設(shè)備包括智能盲杖感應(yīng)、藍牙耳機設(shè)備連接,通過超聲波技術(shù)判斷盲道前方障礙物的距離,實時對盲道路線進行更新和震動提示。盲道導(dǎo)航軟件系統(tǒng)主要由導(dǎo)航、智能語音、通信交流等模塊構(gòu)成,將導(dǎo)航系統(tǒng)與智能語音模塊相結(jié)合,根據(jù)目的地自動連接地圖導(dǎo)航,通過定位數(shù)據(jù)交互和語音提示實現(xiàn)盲道智能路線規(guī)劃。智能語音系統(tǒng)將承擔(dān)眼睛的作用,通過智能盲杖和盲道的感應(yīng),利用智能語音系統(tǒng)進行路線提示,有效放大聲音的引導(dǎo)作用。智慧盲道導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置震動提示,對可能發(fā)生的危險情況進行預(yù)警,通過振動強度和振動頻率實現(xiàn)不同危險等級的口令提示,保障盲道通行安全[4]。

為有效保障盲人在不同時段的出行安全,智慧盲道導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)時間設(shè)定相應(yīng)的系統(tǒng)策略,圖1是智慧盲道導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)白天和夜晚設(shè)計的內(nèi)容,通過光敏傳感器對白天和夜晚的光照進行感應(yīng),當(dāng)光線強度高于設(shè)定閾值時啟動白日系統(tǒng)策略,盲杖和盲道芯片之間實現(xiàn)交互感應(yīng),通過設(shè)置目的地自動進行分段導(dǎo)航和藍牙語音提示。當(dāng)光線強度低于設(shè)置閾值時自動啟動夜晚系統(tǒng)策略,在白天分段導(dǎo)航和藍牙語音提示的基礎(chǔ)上增添照明保護功能,點亮智能盲杖自帶的LED燈光,雖然并不能真正起到為盲人照亮前進道路的作用,但可通過燈光提示道路兩旁的行人和車輛,間接達到保護盲人夜間出行安全的效果[5-6]。

圖1 智慧盲道導(dǎo)航系統(tǒng)早晚設(shè)計策略Fig.1 Day and night design strategy of intelligent blind navigation system

4 結(jié)束語

為有效保障盲人群體的生命健康安全,打造無障礙盲人通行系統(tǒng),以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ),通過分析智能盲杖和智能盲道的基本情況,對智慧盲道導(dǎo)航系統(tǒng)進行設(shè)計。智慧盲道導(dǎo)航系統(tǒng)主要由盲杖、盲道、導(dǎo)航系統(tǒng)等部分組成。智慧盲杖可分為識別盲道、語音導(dǎo)航、障礙物躲避、無線尋杖、緊急呼救、后臺管理等功能。智能盲道設(shè)計利用大數(shù)據(jù)、智能化等技術(shù),通過內(nèi)置芯片和感應(yīng)器實現(xiàn)定位導(dǎo)航、障礙物占道、安全提示等功能。智慧盲道導(dǎo)航系統(tǒng)以智能盲杖和智能盲道的感應(yīng)交互為基礎(chǔ),通過盲杖、藍牙設(shè)備等硬件設(shè)計和導(dǎo)航、語音、通信等軟件設(shè)計,采用光敏傳感器進行白天與夜晚的分時段照明優(yōu)化,有效保障盲人群體的出行安全。