基于無線組網(wǎng)的智慧公交站點(diǎn)信息系統(tǒng)研究與實(shí)踐

劉文生+李端陽+沈美照

【摘要】 隨著科技的發(fā)展，科技服務(wù)生活的理念越來越受到重視，智慧城市和智能公交戰(zhàn)略也備受關(guān)注。所以研制一套經(jīng)濟(jì)、適用、智能的公交站點(diǎn)信息是必然的趨勢。本文是介紹一種將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和嵌入式技術(shù)運(yùn)用在城市交通系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)對智慧公交信息查詢系統(tǒng)的研究和探索。

【關(guān)鍵詞】 智慧城市 智能公交 物聯(lián)網(wǎng) 嵌入式

隨著物聯(lián)網(wǎng)智慧城市的提出，投入到城市公共設(shè)施建設(shè)和城市信息化建設(shè)的力度越來越大。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的日趨成熟和推廣也為城市現(xiàn)代化進(jìn)程縮短了時(shí)間。將物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)運(yùn)用到智能交通系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)的采集和傳輸媒介，也是發(fā)展的一個(gè)新的思維和方向。一套完整經(jīng)濟(jì)適用的智能公交信息查詢系統(tǒng)也是非常具有時(shí)代需求意義的，將城市公交線路和公交車的位置信息全部信息化，人們可以通過隨身攜帶的移動(dòng)設(shè)備就可以查詢這些信息。突出了科學(xué)發(fā)展觀和科技服務(wù)生活宗旨。

一、公交站點(diǎn)智慧信息查詢系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)總體目標(biāo)

公交站點(diǎn)智慧信息系統(tǒng)是可以提供用戶在公交站點(diǎn)附近通過自己的手機(jī)、平板、站點(diǎn)智能觸摸設(shè)備等終端設(shè)備通過連接局域網(wǎng)wifi網(wǎng)絡(luò)，便可實(shí)時(shí)查詢城市公交車行駛信息。通過電子地圖或線路直線圖，能夠直觀的查看公交車的行駛狀況、行駛線路和當(dāng)前位置，還可以查詢換成線路和最優(yōu)線路的推薦，為用戶提供最直觀、實(shí)用的服務(wù)。

1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1所示。

1.3系統(tǒng)工作原理介紹

當(dāng)公交車載節(jié)點(diǎn)靠近站點(diǎn)，在A站點(diǎn)zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)傳輸范圍之內(nèi)時(shí)，車載節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)送請求連接數(shù)據(jù)包，握手之后，A站點(diǎn)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)會(huì)為車載終端節(jié)點(diǎn)分配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)地址，之后便可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，接收來自公交車載節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包。A站點(diǎn)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)收到來自車載終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包后，經(jīng)過處理之后，將數(shù)據(jù)通過串口通信方式發(fā)送至本站點(diǎn)服務(wù)器端。A站嵌入式服務(wù)器將獲得公交到站的信息打包，通過遠(yuǎn)距離傳輸模塊發(fā)送至B站接收模塊，B站點(diǎn)接收模塊將數(shù)據(jù)通過串口直接上傳至服務(wù)器端。A站點(diǎn)服務(wù)器將數(shù)據(jù)無線傳輸至B站點(diǎn)采用的是新興的物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)，是一種傳輸在433MHZ頻段下，使用擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)的無線傳輸模塊。B站服務(wù)器數(shù)據(jù)更新之后，將接收設(shè)備模式設(shè)置成發(fā)射模式，然后將公交到達(dá)A站點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)打包通過發(fā)射模塊發(fā)送至C站點(diǎn)的接收模塊，這樣C站點(diǎn)的數(shù)據(jù)也被更新，從而實(shí)現(xiàn)所有服務(wù)器數(shù)據(jù)的同步。用戶通過移動(dòng)終端連接WIFI無線便可以訪問嵌入式服務(wù)器，服務(wù)器移植有Web服務(wù)，用戶可以訪問網(wǎng)頁來獲取數(shù)據(jù)和完成查詢功能。

二、公交站點(diǎn)智慧信息系統(tǒng)研究與實(shí)踐

2.1 Zigbee自組網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

Zigbee自組網(wǎng)絡(luò)使用的是星狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。公交車載節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)中終端的角色，當(dāng)沒有網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)可以進(jìn)入低功耗模式，周期性尋求連接。當(dāng)連接到網(wǎng)絡(luò)時(shí)，便廣播自己的到站信息。站點(diǎn)節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器，應(yīng)答所有公交終端節(jié)點(diǎn)的連接請求，建立網(wǎng)路連接之后便可以接收所有車載節(jié)點(diǎn)廣播的到站信息。

本系統(tǒng)中，Zigbee節(jié)點(diǎn)分為兩種類型的節(jié)點(diǎn)，分別是安裝在公交車上面的車載終端節(jié)點(diǎn)，還有就是與站點(diǎn)服務(wù)器有線連接的站點(diǎn)匯聚節(jié)點(diǎn)。在公交車靠近車站時(shí)，車載節(jié)點(diǎn)向站點(diǎn)匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送自身的ID（MAC地址），當(dāng)站點(diǎn)匯聚節(jié)點(diǎn)收到車載節(jié)點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)包后，站點(diǎn)匯聚節(jié)點(diǎn)通過串口向嵌入式服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)包。將感知到的公交車數(shù)據(jù)上傳給嵌入式服務(wù)器進(jìn)行處理。

2.2嵌入式服務(wù)器搭建

嵌入式服務(wù)器作為該系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理中心，同時(shí)也為用戶提供Web服務(wù)，所以對于其性能要求是首要考慮的事情。其次還要考慮服務(wù)器的成本。綜合考慮，該系統(tǒng)選擇基于ARM Cortex-A5內(nèi)核的核心板。

本系統(tǒng)的嵌入式服務(wù)器上移植有web服務(wù)器，sqlite數(shù)據(jù)庫軟件，DNS服務(wù)器等。服務(wù)器的兩個(gè)串口進(jìn)程分別與Zigbee模塊和遠(yuǎn)距離無線傳輸模塊進(jìn)行串口數(shù)據(jù)通信。 串口進(jìn)程將兩種無線模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理然后存儲(chǔ)本地?cái)?shù)據(jù)庫，用戶可以通過連接wifi來訪問web端的網(wǎng)頁來獲取公交信息。DNS服務(wù)是為了方便用戶的網(wǎng)頁查詢，在用戶連接wifi后，可以不用輸入任何網(wǎng)址和IP的情況下，直接將訪問地址定向到系統(tǒng)網(wǎng)頁上，使用靜態(tài)的ip地址。

2.3用戶網(wǎng)頁設(shè)計(jì)

當(dāng)用戶訪問網(wǎng)站時(shí)，網(wǎng)站主頁CGI程序被Appweb服務(wù)器運(yùn)行，主程序通過查詢數(shù)據(jù)庫獲得所在站點(diǎn)的站點(diǎn)ID、名字等信息，然后根據(jù)站點(diǎn)ID去查詢經(jīng)過本站的所有公交線路，再根據(jù)查詢得到的公交線路進(jìn)行車輛的實(shí)時(shí)信息查詢，將查詢結(jié)果按照網(wǎng)頁的格式打印輸出，然后由服務(wù)器傳送用戶。

當(dāng)用戶點(diǎn)擊某條路線時(shí)，則跳轉(zhuǎn)到該路線的頁面下，頁面上只顯示該路線的相關(guān)信息和實(shí)時(shí)到站情況，且該頁面會(huì)自動(dòng)更新車輛到達(dá)的信息。

當(dāng)用戶在查詢框內(nèi)輸入目的站點(diǎn)，則網(wǎng)站查詢CGI程序啟動(dòng)，按照目的站點(diǎn)和當(dāng)前站點(diǎn)兩個(gè)條件對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢，將查詢結(jié)果按照網(wǎng)頁的格式打印輸出，然后由服務(wù)器傳送用戶。當(dāng)沒有直達(dá)線路時(shí)，將提供換乘線路供用戶進(jìn)行選擇。另外，網(wǎng)站還提供了廣告信息的頁面，供用戶查詢附近的商場、電影院、銀行等的信息。

三、結(jié)束語

系統(tǒng)目前不夠優(yōu)化，遠(yuǎn)距離無線數(shù)據(jù)傳輸模塊還不夠穩(wěn)定，系統(tǒng)成本有待降低。但是系統(tǒng)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益發(fā)展和成熟，無線技術(shù)越來越得到廣泛的應(yīng)用，這也為該系統(tǒng)提供了有力的技術(shù)可行性。系統(tǒng)一旦在城市中得到實(shí)際應(yīng)用，將會(huì)大大的方便用戶的出行和城市的交通壓力問題。

同時(shí)，也會(huì)帶動(dòng)城市信息化的步伐，將物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式技術(shù)突出各自的優(yōu)勢，更對的應(yīng)用在其他行業(yè)和環(huán)境中，真正實(shí)現(xiàn)科技服務(wù)生活的宗旨。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 金純，羅祖秋，羅鳳等.ZigBee技術(shù)基礎(chǔ)及案例分析[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.01.

[2] 秦立春，周中孝.嵌入式Linux系統(tǒng)編程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.08.