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盲道信息引导系统的研制

作者:晨曦
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2011-01-27

    一、课题概述
    盲道是现代文明社会的一项标志性设施,但是目前盲道存在很多问题。笔者曾从社会科学的角度,对盲道现状、存在问题原因、解决问题途径等进行过调研。最终发现:盲人心中更希望能帮助他们了解周围环境的情况。因为视力障碍,盲人生活被圈在很小的范围内,只能凭借长期摸索积累起来的记忆,沿着来去固定、生活必须的路线行走。要让盲道真正成为视障者的绿色通道,不仅仅是安全,还应该是一条能让盲人像正常人一样感觉到周围世界信息的道路。于是笔者想通过盲道的改造和新型盲杖探测器的研制,使盲人在盲道上安全行走的同时,能自动探测到用语音介绍所到之处周围环境的情况(道路、交通、购物、饮食、医疗、休闲、市政建设等各种信息)。
    二、研究过程
    1.调研和查询
    (1)采访调研:主要是了解盲人外出行走特殊习惯。走访盲协主席等负责人后,我们了解到,盲人出行往往依靠不断摸索后的长期习惯,凭借记忆出行。而道路环境变化日新月异,常常使盲人失去方向,无所适从。由于对周围环境的陌生,以至盲人不敢出行。显然,普通的盲道已不能满足盲人迫切的需求。
    (2)信息查询:主要是了解国内外有关信息。
    根据最近查询情况,国内外的盲道只是停留在建设的完善和规范阶段。例如:日本的无障碍设施,无论马路、车站、商场、宾馆、机场、公园、公厕等公共场所,还是残疾人福利机构和服务设施中都有方便残疾人(包括老人和孩子)的盲道、坡道、扶手;车辆较多的道口,大多设有语言提示器,方便盲人过马路。
    对于导盲装置,国外从盲杖、导盲犬、导盲马,延伸到机械导盲犬(如日本发明一种能协助盲人活动的机械导盲犬),导盲机器人,但没有更多的国家和城市将信息科技融入到盲道的建设中,以给盲人提供更便捷、更人性化的绿色信息通道。
    (3)问卷调查:主要是对盲人群体的问卷调查。
    通过市盲协,调查问卷转交给各个区级盲人协会,进行问卷调查。有效问卷100份。问题之一:“你心目中的理想盲道是怎样的?”有98%的盲人提出,在现有的盲道基础上行走会没有方向感,希望政府能“以人为本”,真正建立一条帮助盲人出行的“盲道”。
    2.盲道信息引导系统的研制
图1     盲道是由两种不同的特殊砖块铺成(见图1):一种是条状突起砖块,称行走区;另一种是由圆点状突起组成,称停步区或提示区。停步区一般铺在情况有变化处,如转弯或路面高低不平处,盲人行走时脚底会有不同的触觉,起到提醒的作用。
    盲道信息引导系统的流程如图2所示:
    图2     (1)将停步区提示砖块改造成提供信息的媒介。在提示砖块制造的时候,除了保留圆点状突起以外,在需要提示盲人信息的地方,将智能射频卡放在当中的圆点状突起的砖块中(见图3)。编码信息写入卡后,智能卡可以代表着一项信息,例如电话亭、地铁、天桥、厕所等等。
图3     ①信息编码:我们以二进制的形式对信息进行编码。分别以大类、分类、小类和项目分为四级(所提示的信息是盲人最需要的)。不同的编码代表不同的信息,可以通过单片机识别。利用编码,可获知不同的信息。例如:1路公交车站,其编码为:001 001 001 001;上海歌剧院,其编码为:101 011 100 001。不同的芯片储存量不同。以上列表的编码可至2401个信息。对于盲人而言,应该可以满足需求。如有更多的信息,可以以四位二进制数、八位二进制数、十六位二进制数进行信息编码。
    有了导盲信息系统作基础,就可以进一步研制各种先进的仪器来帮助视障者。由于这些设备都是与导盲系统匹配使用的,所以更简单、方便、安全、有效。
    例:“自动识别盲道坡度变化”、“自动识别盲道上的障碍物”、“自动识别穿越马路的红绿信号灯”等导盲装置。
    ②智能射频卡:我们采用的智能射频卡是:Mifarel卡(PHILIPS公司生产的符合ISO14443A协议的非接触式IC卡)。
    A.特征:工作频率:13.56MHz;无线传输数据和能量(不需要电池);工作距离最高可达100毫米(由天线的结构决定);数据可以保持10年,可写100 000次;1KBE PROM分成16个区,每区又分成4段,每一段中有16个字节。
    B.基本作用:储存相对应的统一编码,接受读卡器传出的信号并同时返还统一编码;统一编码,统一分类,如有变动、更改与存储器有直接联系。
    (2)将盲人手杖改造成信息探测器。笔者设计的盲杖里,用读卡器及天线、单片机、语音器等做成接受电路。当手杖在提示砖块上滑动时,由读卡器发射信号,智能射频卡返还信号,检测出编码信号,也就获得其代表的相应信息传给单片机(见图4)。
图4     ①ZLG500A读卡模块:我们采用的是ZLG500A读卡模块,它能读/写RC500内E 2PROM。基本作用是:
    无线传输信号;发射信号(供给能源)。
    信号的传送至读卡器,ZLG500模块可方便地与任何MCU进行接口,下图为此模块与80C51单片机的接口:
图5     ②单片机:转换信号,控制语音器,使读出统一编码的相关语音信息。由单片计算机根据检出的编码信号进行解码,然后从存储器中将所事先编程的对应的语音信息寻找出来。
    ③语音电路及编码(ZY1420语音模块):我们用统一的文字语音提示盲人,可以告知周围的建筑物、道路的变化、十字路口等。通过单片机控制语音器,解码调出相对应的语音编码。以下是我们根据实际情况编写的统一的语音文字所对应的编码初步列表。
    语音编码
    一、方位名词3.咖啡馆0111
    1.这里00014.车站1000
    2.那里0010………………
    3.外侧0011三、其他
    4.内侧01001.是1001
    …………………2.的1010
    二、地点名词3.现在1011
    1.医院0101…………………
    2.图书馆0110
    规范语音提示形式:
    例:道路提示——人行道的内侧是……(例如:医院、图书馆等)
    人行道的外侧是……(例如:车站、电话亭等)
    建筑物处提示——这里是…………(例如:图书馆、车站等)
    障碍物提示——这里是上坡度……(请您小心)
    电梯提示——这里是残疾人电梯……
    编码举例:
    例:道路提示——这里是车站……它所对应的编码为0001 1001 1000
    语音器可以预先储存语音词组,进行统一编码,由单片机控制编码,组成句子。如有更改或变动(增加或减少)不会有较大影响。
    通过语音器再次进行解码,从存储器中将事先编程的语音提示(文字信息)寻找出来,播放传递给盲人(可用耳机或设计在盲杖上的喇叭)。盲人就能听到提示砖块所记载的信息。
    ④电源、开关、喇叭或耳机:当盲人走到停步区时,打开电源便可获得语音提示包含中文和英文。
    3.盲道信息引导系统的统一管理
    盲道提示区的铺设应有统一的规范,提供的信息应有统一的编码。城建管理单位应设专管部门(例如:无障碍设施督察队等)来统一管理,给予定期的检查和养护,提供信息的设定、统计、撤消、变更等,以保证新建盲道能将信息准确地提供给盲人,使盲道安全,让盲人放心。
    三、本课题的创新点
    (1)利用盲道建成视障者的信息引导系统,在国内外是首创的。
    (2)在盲道提示区的中央位置,放置一枚硬币大小的芯片,就使盲道成为能提供巨大信息量的系统,结构简单、实施方便、成本低廉。
    (3)把读卡和语音结合起来,成为对盲人这一特殊群体最合适的信息提供方式。盲人凭借这套系统,可以完全自主地选择自己需要的信息,完全自由地前往自己想去的地方。
    (4)盲人可使用耳机获得语音提示,不会对环境造成噪音污染。
    四、展望
    我们希望为视障弱势群体打造一条绿色通道,能让他们融入我们多姿多彩的社会,参与社区丰富的文娱活动,紧跟时代的步伐,而不是被忽视和遗忘。
    本课题通过盲道的改造和新型盲杖探测器的设计研制,建立起“以盲道识别为基础,以语音提示为手段”的低成本导盲信息系统。视障者在盲道上安全行走的同时,只要使用轻便的盲杖,就能随时获得信息,知道周围的事物,了解周围的一切,像正常人一样地出行。这样的一条盲道,才是为视障者构建的真正的绿色信息通道,并且在此基础上,可进一步研究、发展各种帮助弱势群体的设施。
    作为一个高中生,笔者将尽全力参与到这样一个工程中去。为了继续拓展和完善本课题,笔者将把信息编码进一步合理简化;管理措施更加齐全;进一步改选更合适的专用器材,以缩小体积,降低成本。
    无障碍不仅仅是残疾人的事,应该更为人性化,真正体现城市精神,真正实现2010年中国上海世博会的主题——“城市,让生活更美好!”
    参考文献:
    1任致程:《语音录放和识别集成电路应用与制作实例》,人民邮电出版社
    2黄勇:《单片机应用研究与制作》,北京航空航天大学出版社
    3赵亮,侯国锐:《单片机C语言编程与实例》,人民邮电出版社

录入:伊然 添加:2011-01-27
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