智能公交辅助交警系统

一、 研究背景

城市道路交通拥堵一直是困扰城市发展的一大难题，各种机动车及非机动车违规行驶也对交通造成巨大隐患，智能公交辅助交警系统可以通过实时数据采集和数据上传管理，提高公交车辆的运行效率，减少交通拥堵现象，进而为交警系统提供更准确的交通流量信息和更高效的交通管理方案，还可以为交警系统提供实时的交通流量数据和拥堵情况分析，帮助交警更好地制定交通管理策略。实时监控系统能够自动识别和检测道路上的机动车和非机动车，还可以监测城市街道的交通行为，及时发现并收集违规行为，如机动车违停、非机动车行驶在机动车道或逆行等，通过实时监控，可以清晰地记录下违规行为的证据，为后续的处罚和警告提供依据。这对于预防交通事故的发生，保障道路交通安全具有重要意义。

  经过思考，我决定利用所学的智能硬件和编程知识，设计并制作一款智能公交辅助交警系统装置，希望我的设计能使城市交通通畅，让大家的生活更加美好，也为社会的和谐发展做出一点贡献。

二、 选题目的1.利用智能公交辅助交警系统对非机动车行驶在机动车进行违章记录、对机动车辆违停进行违章实时提醒及记录

通过安装在公交车上的二哈识图AI人工智能能视觉传感器及语音合成模块等。这些设备能够捕捉到非机动车在机动车道上的行驶行为，并自动识别和记录违章行为，收集到的数据将被传输到后台服务器进行分析，并现场实时对车辆违章行为进行语音提醒。二哈识图AI人工智能能视觉传感器摄像头检测道路中的车辆，并通过AI算法识别车辆类型，区分非机动车和动车违章行为。同时，结合物联网，确定违章行为的具体位置。一旦检测到非机动车在机动车道上行驶的违章行为，系统将自动触发报警机制。这包括向相关部门发送警报信息，提醒驾驶员注意安全。所有检测到的违章行为都将被记录下来，并保存为证据。这些证据可以用于后续的处罚和警告，确保执法的公正性和透明度。通过对收集到的数据进行分析，可以为交通管理部门提供有价值的信息，有助于优化交通管理策略和提高交通管理水平。例如，可以根据非机动车的行为规律和特点，调整交通信号灯的工作模式，实现对非机动车的合理引导和管理。

2.优化策略：机动车限行违章纠违系统

解决现有系统纠违不全面问题，利用智能公交辅助交警系统对机动车辆限行违章进行纠违，可以大大减少人工干预，减少主道路、次干道及支路中交警摄像头覆盖不全面的弊端，提高交通管理的效率。系统能够自动识别和处理道路上的限行违规出行行为，通过交警违章系统用短信方式提醒车主有违规行为，这样大大减低了交警的工作面、减轻了交警的工作负担。智能公交辅助交警系统可以为交通执法提供技术支持，提高执法效率和准确性。通过实时监控和数据记录，可以清晰地记录下机动车辆限行违章的违章行为，为后续的处罚和警告提供有力证据。

综上所述，本项目的目标利用智能公交辅助交警系统对机动车辆限行违章进行纠违是一种有效的交通管理手段。它能够提高交通管理效率、维护交通秩序、提供执法依据、优化交通管理策略以及提升交通安全意识等方面带来显著的好处。这些优点有助于构建一个更加安全、高效、便捷的交通环境，为社会的和谐发展做出贡献。

三、研究过程

整体研究过程如下图所示（图1）：

图1 研究过程流程图

1.问题调查与功能设想

针对道路实际情况进行调查研究，通过上网查阅及实际观察等方式，明确利用不同公交车不同线路的情况及各堵点的具体情况分析主要原因以及存在的其他问题。根据前期调查结果，确定智能公交需要实现的具体功能。

2.可行性分析

针对设想的功能从各方面对该方案进行可行性分析。

3.系统设计

根据预期功能，开展前期研究，选择合理的实现途径，完成程序设计与硬件制作。

4.测试优化

将制作完成的作品不断进行测试，根据测试结果优化设计。

5.成果整理

梳理研究过程，整理研究资料，形成研究成果。

四、所需工具材料1.工具材料

木工板、射钉枪、美工刀、剪刀、铅笔、直尺、胶、合页、垫板、胶枪等。

2.硬件（图2）：

序号	名称	数量
1	DFRduino UNO	1
2	V7 I/O传感器扩展版	1
3	二哈识图传感器	1
4	语音合成模块	1
5	杜邦线	若干
6	物联网模块	1

表1 硬件清单
3.软件

Mind+编程软件。

五、具体实施步骤1. 问题调查与功能设想

（1）问题调查

机动车和非机动车违规行驶的主要行为包括：闯红灯、逆行、不按规定车道行驶、超速行驶、不按规定载人载物、酒后驾驶等。‌这些行为不仅危及车辆驾驶者自身的安全，还可能对其他交通参与者造成安全。

（2）功能设想

设计一个系统，实现监督机动车及非机动车可能的违规行驶。

2.可行性分析

（1）检测可行性：可以通过二哈识图传感器装置能够检车辆行为。

（2）制作可行性：欲实现预期功能所需要的这些材料和工具都比较容易获取、整体效果良好、成本相对较低并从造价方面具有可行性。

3.系统设计

（1）前期研究

①探测车辆行驶方式选择标准：一是不易受干扰，二是反应灵敏不易出现误报和漏报。

②备选元器件。主要使用二哈识图AI人工智能能视觉传感器。

二哈识图AI人工智能能视觉传感器：二哈识图AI人工智能视觉传感器是一种集成了图像采集、处理和分析功能的传感器，它通过内置的AI算法，能够自动识别并解析图像中的信息，实现各种应用场景下的智能化控制。

    ③测试效果。传感器通过内置的摄像头，实时捕捉周围环境的图像，利用AI算法，对采集到的图像进行识别和分析，实测反应敏捷、精准，无误报和漏报的现象，符合研究要求。

（2）程序设计

①整个系统的工作流程。通过梳理整个装置的工作逻辑，其工程流程如下图所示（图3）：

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml10904/wps20.pngfile:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml10904/wps21.png

图3 系统工作流程图

②确定三大功能模块。针对功能进行分析，我们确定智能公交辅助交警系统应该具备以下三大功能模块：

A．视觉传感器模块：通过内置的摄像头，实时捕捉道路中机动车和非机动车的违章图像采集、处理和分析。运用AI算法，当有预设的违章行为，传感器就会发送信号给Arduino主板。

b.语音合成模块：当主板接收到视觉传感器发出的车辆违章信号后，Arduino主板通过程序控制语音合成模块，实时向道路中违章车辆进行语音提醒。

③使用Arduino编程作为程序运行平台。其内部逻辑十分清晰，当视觉传感器模块输出特定数值时将语音合成模块对应引脚为高电平，以此实现语音提示，同时物联网模块对车辆违章数据进行上传。

4.制作组装

采用木工板制作公交车模型，安装二哈识图传感器、语音合成模块并安装Arduino主控板、Arduino扩展板，确保二哈识图传感器、语音合成模块能利用物联网正常运行。

5.测试优化

(1)测试步骤

A. 接通电源，检测二哈识图传感器是否能检测到车辆违章行为。

B. 语音合成模块在收到违章行为后是否能实时语音提醒。

C. 物联网在收到违章数据后是否及时上传。

(2)性能测试

装置通电后，二哈识图传感器、语音合成模块正常工作。最终优化的产品，通过测试发现，证明该装置运行良好。

(3)程序优化

对测试中发现的问题，通过调整程序和相关参数进一步完善。

6.成果整理

(1)完成项目后，我们对所有的研究过程资料进行了整理，回顾整个项目并在老师及家长的指导下对项目作品进行了反思，我们得到了宝贵的经验。

(2)完成项目研究报告及附件资料整理，以备今后进一步优化改进参考。

六、该项目创新部分1.实时监测，提醒注意

该项目使用二哈识图传感器模块，可以实现对机动车和非机动车实时监测，遇到车辆违规行为情况可通过语音合成模块，提醒驾驶员及周围行人注意。

2.物联网与交警系统融合

所有检测到的违章行为都将被记录下来，并保存为证据。这些证据可以用于后续的处罚和警告，确保执法的公正性和透明度。通过对收集到的数据进行分析，可以为交通管理部门提供有价值的信息，有助于优化交通管理策略和提高交通管理水平。例如，可以根据非机动车的行为规律和特点，调整交通信号灯的工作模式，实现对非机动车的合理引导和管理。

这些功能的实现提高了现有非机动车的安全性能，提醒人们及时关注自身安全，具有一定的社会价值和推广意义。

七、研究收获

通过这次智能公交辅助交警系统装置的整体构思、设计、绘图、制作以及改进的过程，我们的感触和收获颇多。真正想动手做出一件富有创意的作品要解决很多具体问题，从外观的设计、材料的选择与准备再到整体组装成型以及后来的功能调试，在这个过程中，我掌握了很多有趣的知识，比如二哈识图传感器模块和语音集成模块等，了解了各自的特性；用胶枪来固定相关模块，增强了我的动手实践能力；摄像头的安装位置也是考验思考力和耐心的一个步骤，是经过很多次尝试才找到最佳安装位置。我的每一步操作都需要去不断地在实践中检验，通过具体的操作实践，也使我们更深刻地理解了科学知识以及技术应用与生活需求之间的紧密联系。另外，就是科技永无止境，需要不断学习，不断改进，不断探索。

总之，真正想做一件创意作品是很有挑战性的，但是那种成功的惊喜也只能是大量付出之后才可能真正体会到的。今后我们会更加努力，不断激发自己的科学创新精神，并通过自己的努力使其变成现实，让更多的人免受意外伤害，让我们的生活更安全也更放心，让每个人的脸上都洋溢着灿烂的阳光、开心的笑容！