摘 要

智慧公交系统的主要功能是对公交车辆进行实时的调配管理、对目前的公交线路进行优化改进、对交通状况进行预测等。要实现这个系统，其中的关键技术就是自动乘客计数技术。在我国，公共交通客流量大，人员密集的情况已成常态。但目前而言，在国内外广泛使用的各类对乘客进行自动计数的方法大多数都存在着精确率不高、无法准确计数等缺陷。因此，为了建设一套高效且合理的智慧公交系统，设计一种高效、精确且实用的自动乘客计数系统是非常有必要的，对建设一个环境友好型的城市具有重要意义。

本文首先分析了目前国内外的各类公交自动乘客计数方法，并指出了其中的优点与不足，最后选择了使用主动式红外传感器进行自动乘客计数的方法。本设计的思路是，在公交车前后门的车门处分别安装主动式红外传感器，依靠红外传感模块对乘客上下车的行为进行数据采集。本文所选用的红外传感器体积较小，因此不会对乘客的正常上下车产生影响，实现无感检测。凭借STC8G1K17单片机优异的性能，对红外传感模块采集的数据进行处理，并通过WIFI将乘客统计信息准确无误地传送给上位机，以供进一步的分析。为智慧公交系统的管理、调度以及决策提供参考。通过对公交车乘客上下车的实际情况进行模拟，测试结果表明，本系统的人数统计具有较高的准确度。但也由于条件的限制，部分性能还有待于在实际应用后做进一步的优化与完善。

本文的设计，在设计思路上有新意且具有安全非接触等优点，特别满足当下全国疫情防控的需求，可以在人流密度大、难以准确计数的公共场所中广泛使用，例如景区、写字楼、体育馆等。

关键词：单片机；红外传感器；乘客统计；自动计数

Abstract

The main functions of Intelligent Bus System are real-time allocation and management of bus vehicles, optimization and improvement of current bus routes, and prediction of traffic conditions. To achieve this system, the key technology is the automatic passenger count technology. In our country, the public transport passenger flow is large and the crowded situation has become normal. However, at present, most of the methods widely used at home and abroad to automatically count passengers have the drawbacks of low accuracy and inaccurate counting. Therefore, in order to build an efficient and reasonable intelligent bus system, it is necessary to design an efficient, accurate and practical automatic passenger count system, which is of great significance to the construction of an environment-friendly city.

This paper first analyses the various bus automatic passenger counting methods at home and abroad, points out their advantages and disadvantages, and finally chooses the method of automatic passenger counting using active infrared sensor. The idea of this design is to install active infrared sensors at the doors of the front and rear doors of buses, and to collect data on passenger embarkation and disembarkation behavior by relying on the infrared sensor module. The infrared sensor selected in this paper is small in size, so it will not affect the normal disembarkation and disembarkation of passengers and achieve senseless detection. With the excellent performance of STC8G1K17 single-chip microcomputer, the data collected by the infrared sensor module is processed, and passenger statistics are accurately and accurately transmitted to the upper computer through WIFI for further analysis. It provides reference for the management, scheduling and decision-making of intelligent bus system. Through the simulation of the actual situation of bus passengers getting on and off, the test results show that the system has a high accuracy in the population statistics. However, due to the limitations of conditions, some performance still needs to be further optimized and improved after practical application.

The design of this article is innovative and safe. It meets the needs of epidemic prevention and control in the whole country. It can be widely used in public places with high population density and difficult to accurately count, such as scenic spots, office buildings, gymnasiums, etc.

Key Words：MCU；infrared sensor；passenger counting；automatic counting

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 智能化公共交通系统国内外研究现状 1

1.2.1 国外智慧公交系统发展现状 1

1.2.2 国内智慧公交系统发展现状 2

1.3 本文的研究内容 3

1.4 本文内容安排 3

第2章 系统的总体设计 4

2.1 乘客计数方法介绍 4

2.1.1 统计分析方法 4

2.1.2 压力传感器计数方法 4

2.1.3 公交IC卡客流信息提取法 4

2.1.4 基于视频图像处理技术的计数方法 5

2.1.5 基于红外传感技术的计数方法 5

2.2 系统总体设计及分析 5

第3章 系统硬件部分设计 7

3.1 红外传感器模块的设计 7

3.1.1 红外传感器的基本原理 7

3.1.2 红外传感器模块的放置安装 10

3.2 单片机模块的设计 11

3.2.1 单片机发展现状 11

3.2.2 单片机的发展趋势 12

3.2.3 单片机的主要应用领域 13

3.2.4 单片机模块的选用 13

3.3 串口转WIFI模块的设计 15

3.3.1 HLK-RM04简介 15

3.3.2 单片机串行口通信技术 17

3.4 上位机环节的说明 17

第4章 系统软件部分设计 19

4.1 系统软件部分总体设计 19

4.2 DS1307时钟模块 19

4.2.1 DS1307的其他相关技术分析 20

4.2.2 DS1307部分程序的设计 22

4.3 串口转WIFI模块 22

4.3.1 波特率的设置 22

4.3.2 串口转WIFI部分程序设计 24

4.4 红外传感器模块 24

第5章 乘客计数系统的实现与测试 26

第6章 总结与展望 29

参考文献 31

附录A 33

附录B 34

致谢 35

绪论

研究背景及意义

1978年，邓小平主持召开了党的十一届三中全会，中国从此走上了建设中国特色社会主义的道路。得益于改革开放，国内经济迅速发展，城市化水平不断提高，城市里涌入了越来越多的人。许多问题也因此而起，其中较为突出的就是日益拥堵的交通问题。大力提高城市公共交通发展水平，控制私家车数量，则是解决城市交通问题的根本之策，也是最简单，最行之有效的方法。除了可以缓解日渐严重的交通拥堵问题，城市公共交通还对环境污染的降低、居住环境的改善以及城市的可持续发展起着关键作用，是环境友好型城市的建设中不可或缺的一环。

我国各级政府也对城市公共交通的发展给予了极大的关注，尤其是公交事业的发展。不仅在财政补贴上予以帮助，还鼓励公交企业进行科技化转型，大力提升公交运营模式的科技化水平，推动企业向新型现代化运营发展。在全球范围内，交通拥挤、交通事故频发以及由此造成的环境问题已经成为城市的通病，而解决办法大家也早已达成共识，那就是不断提高城市公共交通的发展水平。除了城市的道路状况以及车辆设施等设备因素，智慧公交系统的运营水平还依赖于技术水平和运营管理方法的发展状况。

为了对合理地对公交车数量和公交车线路进行调度规划，最大化地利用资源，因此开发设计了智慧公交系统。作为体现现代城市公共交通管理最高水平的代表作，智慧公交系统集成了IT技术、通信技术、检测技术、自动化技术等广泛应用于交通管理的综合技术，以此实现公共交通的智能化调度^[1]。其中，是否拥有准确的乘客数量信息也作为系统能否进行有效调度服务的关键。因此，智能化的自动乘客计数系统成为城市智慧公交系统的重要组成部分之一。