基于物聯(lián)網(wǎng)的城市智能公交系統(tǒng)的研究

朱軍

摘 要：城市公共交通是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是維系城市活力的血脈。優(yōu)先發(fā)展公共交通是緩解交通擁堵、轉(zhuǎn)變城市交通發(fā)展方式、提升人民群眾生活品質(zhì)、提高政府基本公共服務(wù)水平的必然要求，是構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的戰(zhàn)略選擇。本文按照智能化、人性化、綜合化的要求，推進(jìn)信息技術(shù)在城市公共交通運(yùn)營管理、服務(wù)監(jiān)管和行業(yè)管理等方面的應(yīng)用，重點(diǎn)建設(shè)公眾出行信息服務(wù)系統(tǒng)、車輛運(yùn)營調(diào)度管理系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)和應(yīng)急處置系統(tǒng)。加強(qiáng)城市公共交通與其他交通方式、城市道路交通管理系統(tǒng)的信息共享和資源整合，提高服務(wù)效率。本文通過現(xiàn)代無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，GPS定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能公交。

關(guān)鍵詞：智能公交;無線傳感;物聯(lián)網(wǎng)

公交車是公眾出行最普及的交通工具，但是等車難、擠車難、公交到站信息公示不準(zhǔn)確一直是影響公交搭乘體驗(yàn)感的主要問題[4]。優(yōu)化公交線路配置，增加擁擠線路運(yùn)營車輛是解決擁擠的有效手段。如何有效統(tǒng)計(jì)乘客數(shù)量做到公交線路、車輛的合理配置，如何將公交到站信息及時分享給廣大等車公眾，是提高公交搭乘體驗(yàn)的重要課題[1]。一個人性化、信息化的綜合性服務(wù)平臺才能讓越來越多的公眾樂意搭乘公交、享受城市公交服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things，簡稱IOT），在我國也稱為傳感網(wǎng)，即“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò);其用戶端延伸和擴(kuò)展到了在任何物品與物品之間（簡稱M2M）可進(jìn)行信息交換和通訊。嚴(yán)格而言，物聯(lián)網(wǎng)的定義是：將各種物品通過信息傳感設(shè)備（如RFID、傳感器等）與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識別和管理，實(shí)現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，使人類以更精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系[5]。物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、個人健康等多個領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的浪潮[2]。它降新一代信息技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)中，即把傳感器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁等各種物體中，然后將物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實(shí)現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合。本文利用無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)前端各類現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、同時利用數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等，為用戶提供便利[3]。

一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

公交智能監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)由五個部分組成：車載終端子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)、監(jiān)控調(diào)度子系統(tǒng)，電子站牌和掌上公交子系統(tǒng)。

（一）終端設(shè)備。公交智能終端XW-H3000-GJ是為建設(shè)城市公共交通智能化調(diào)度管理而研發(fā)的一款集部標(biāo)衛(wèi)星行駛記錄儀功能、定位監(jiān)控、公交線路存儲、自動報站、視頻壓縮存儲及3G視頻傳輸?shù)榷喾N先進(jìn)技術(shù)于一體的智能化終端產(chǎn)品

通過公交智能終端XW-H3000-GJ主機(jī)、攝像機(jī)、拾音器、緊急報警按鈕，進(jìn)行視音頻和公交GPS信息采集、存儲，并通過公交智能終端主機(jī)內(nèi)置無線模塊傳輸至中心管理系統(tǒng)。

（二）復(fù)合型油量傳感器。通過電壓和脈沖傳感器連接公交車油量傳感系統(tǒng)，監(jiān)控公交車加油、用油情況生成油耗報表和油耗曲線。

（三）攝像頭。在充分考慮項(xiàng)目需求及實(shí)際使用環(huán)境，攝像頭需選擇符合攝錄清晰、經(jīng)久耐用，低故障且具有防水、防塵、極冷極熱、低照度等功能。

二、系統(tǒng)軟件

（一）系統(tǒng)特點(diǎn)

1.公交智能排班。主要采用目前公交系統(tǒng)里常用的計(jì)劃排班調(diào)度與滾動排班調(diào)度相結(jié)合的調(diào)度模式，使車輛運(yùn)營的調(diào)度智能化、實(shí)時化、科學(xué)化，加強(qiáng)了對運(yùn)營車輛的指揮調(diào)度，提高運(yùn)營效率。

2. GPS實(shí)時定位。采用GPS技術(shù)、ArcGis地圖處理技術(shù)，圖像處理技術(shù)等按用戶需要實(shí)現(xiàn)所有車輛、各線路車輛或指定車輛在電子地圖中的位置、速度等信息，方便直觀。

3.站點(diǎn)播報、電子站牌。車載終端通過車輛實(shí)時運(yùn)營位置，按站點(diǎn)播報到離站語言信息，電子站臺實(shí)時顯示各線路即將到站車輛及距離信息，方便市民及時了解乘車情況。

（二）系統(tǒng)模塊

智能公交系統(tǒng)主要包括六大模塊，分別是：運(yùn)營監(jiān)控、調(diào)度排班、報表中心、站線管理、基礎(chǔ)資料、系統(tǒng)設(shè)置。

1.GIS電子地圖。采用ArcGIS專業(yè)電子地圖軟件，分析功能強(qiáng)大，兼容性強(qiáng)，二次開發(fā)很方便。城市公交GPS電子地圖，顯示多層次的城市公交專用電子地圖，具體地圖圖層包括：道路、公交線路、公交站點(diǎn)、建筑物、山川、河流、橋梁、綠化帶、公園等。顯示多層次的城市公交線網(wǎng)電子地圖，根據(jù)上下行線路顯示公交線網(wǎng)、站、公交車實(shí)時位置等信息。顯示電子地圖，線路站點(diǎn)（可能的話，包括其他的主要交通干線及樞紐站點(diǎn)）和裝有GPS的車輛的實(shí)時位置示意圖，站點(diǎn)線路可自定義設(shè)定。上述電子地圖具有：放大、縮小、漫游、滾動等功能;地圖編輯和線路站點(diǎn)編輯等功能。實(shí)時刷新地圖上的車輛位置示意圖。

2.實(shí)時調(diào)度監(jiān)控。實(shí)時調(diào)度信息主要包括：地圖監(jiān)控、調(diào)度監(jiān)控、模擬線路監(jiān)控、行車軌跡、調(diào)度信息下發(fā)、3G實(shí)時視頻、超速實(shí)時報警、偏離軌道報警、主機(jī)斷電報警、離線報警、公交運(yùn)營情況以及司乘人員實(shí)時考勤情況等。

3. 5G實(shí)時視頻監(jiān)控。5G視頻終端將采集的視頻信號等信息進(jìn)行處理，通過5G無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時準(zhǔn)確地發(fā)送到監(jiān)控中心服務(wù)器，中心服務(wù)器對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的判斷、驗(yàn)證和轉(zhuǎn)發(fā)處理，用戶通過任何裝有客戶端軟件的電腦、智能手機(jī)即可實(shí)時查看相應(yīng)視頻信息。

4.智能排班。對線路進(jìn)行智能排班，每條線路進(jìn)行調(diào)度計(jì)劃生成時，必須先把計(jì)劃排版母表和車輛配置設(shè)置好。主要包括功能：計(jì)劃排班目標(biāo)、車輛班次配置、調(diào)度計(jì)劃生成、調(diào)度計(jì)劃查詢等。

三、電子站牌實(shí)體

實(shí)體電子站牌安裝在站臺上，通過電子站牌，能夠向公眾及時傳達(dá)公交到站信息、公交線路調(diào)整信息、新聞天氣廣告等信息。

電子站牌主要功能：實(shí)體電子站牌能隨時接收中心發(fā)來的數(shù)據(jù)，LED屏幕滾動顯示到站距離和估計(jì)時間;LED顯示屏顯示本公交車站，公交車的到站實(shí)時信息;例如：“18距離1站，105距離3站”等到站指示信息;可顯示車輛位置及分布情況;實(shí)體電子站牌的攝像頭，可以作為交通監(jiān)控攝像頭，對公交車的日常營運(yùn)情況、車輛進(jìn)站秩序和駕駛員行車作風(fēng)實(shí)時監(jiān)控。

四、結(jié)束語

GPS是近年來興起的一種新技術(shù)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，并逐漸成為人們生活中不可或缺的組成部分。單片機(jī)與NANDFlash存儲器的結(jié)合是該系統(tǒng)的一個特色，與ARM系列的GPS系統(tǒng)相比，它可以進(jìn)一步降低成本，同時無線傳感器網(wǎng)絡(luò)知識也是很好的與之結(jié)合起來。本文設(shè)計(jì)開發(fā)的公交車智能報站系統(tǒng)基于當(dāng)前城市公交的現(xiàn)狀，利用新的技術(shù)解決了城市公交系統(tǒng)中存在的部分問題，調(diào)試運(yùn)行效果良好，定位準(zhǔn)確，達(dá)到了預(yù)期效果。

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