一種基于物聯(lián)網(wǎng)的公交實(shí)時(shí)車載信息服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)研究

(1.鄭州輕工業(yè)大學(xué) 河南 鄭州 450000)(2.河南省淮陽中學(xué) 河南 周口 466700；3.淮陽縣太昊陵管理處 河南 周口 466700)

引言

物聯(lián)網(wǎng)概念的提出是信息科技技術(shù)的發(fā)展的必然，也為各個(gè)行業(yè)的發(fā)展注入新動(dòng)力，改善著人們的生活質(zhì)量和生產(chǎn)活動(dòng)[1]。現(xiàn)階段的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍處在快速發(fā)展時(shí)期，未來的物聯(lián)網(wǎng)將最終實(shí)現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)與社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的融合，對提高社會(huì)生產(chǎn)水平、智能化水平和人們生活質(zhì)量具有重大意義[2]。

研究公交服務(wù)系統(tǒng)對于提高社會(huì)效益和出行效率具有重要現(xiàn)實(shí)意義，現(xiàn)階段的電子站牌只顯示該條路線上預(yù)計(jì)到達(dá)的公交車車次和時(shí)間，信息少，功能局限性大[3]，不能實(shí)時(shí)提供公交車實(shí)時(shí)車載信息，無法真正滿足人們舒適、便利出行的目的。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

本系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在公交車門合適位置布置傳感器，運(yùn)用傳感器技術(shù)對公交車進(jìn)站后上下車人數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，獲得乘客信息，之后通過無線傳感器匯聚節(jié)點(diǎn)和傳輸網(wǎng)絡(luò)將信息存儲(chǔ)并傳遞給終端分析平臺(tái)，經(jīng)過分析處理后再通過傳輸網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)公交站點(diǎn)顯示平臺(tái)顯示即將到站車次的各種信息。

本系統(tǒng)利用公交站點(diǎn)顯示平臺(tái)LED信息提示屏和語音播報(bào)的方式實(shí)現(xiàn)公交車載信息服務(wù)系統(tǒng)的用戶應(yīng)用[4]。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案

(一)車載人數(shù)數(shù)據(jù)采集

1.紅外光線檢測技術(shù)原理

紅外光線檢測技術(shù)原理是：用一個(gè)紅外發(fā)光二極管與一個(gè)紅外光敏三極管構(gòu)造一條檢測線，如果有人從這兩段中間通過會(huì)擋住檢測線，另一端的三極管接收不到紅外光線便會(huì)處于截止?fàn)顟B(tài)，反之則導(dǎo)通，由此可以判斷是否有人經(jīng)過車門[5]。

2.利用紅外光線傳感器采集數(shù)據(jù)

本系統(tǒng)提出一種紅外光線檢測技術(shù)，在公交車上車門和下車門內(nèi)側(cè)距底部約1米處分別安裝兩個(gè)反向的紅外光線傳感器，兩條檢測線間距小于人體厚度。

在車門頂部中點(diǎn)和兩邊靠近車門側(cè)邊的地方也分別安裝三個(gè)紅外光線傳感器。為防止紅外線出現(xiàn)串傳而進(jìn)行交替布置。

由上文對紅外光線檢測技術(shù)檢測統(tǒng)計(jì)人數(shù)方法可知:(1)若有一個(gè)人通過車門，首先半腰處靠近門外的檢測線被擋住，之后靠近門內(nèi)的檢測線被擋住，此時(shí)車門半腰處兩個(gè)紅外光線傳感器均處于截止?fàn)顟B(tài)。(2)若有兩個(gè)人同時(shí)通過車門，處于頂部的三個(gè)傳感器均會(huì)處于截止?fàn)顟B(tài)，單人通過車門的過程共有五種情況：處于車外兩條線都不擋住；僅擋住靠門外一條線；擋住兩條線；擋住靠門內(nèi)一條線，處于車內(nèi)兩條線都不擋住。(3)由于標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)公交車一次最多只能夠兩個(gè)人通過車門，故不用考慮多人同時(shí)出入車門的情況。

(二)數(shù)據(jù)上傳和分析

由上述分析知，若將傳感器處于接通狀態(tài)設(shè)定輸出電信號(hào)為U=1，斷開狀態(tài)設(shè)定為U=0。

當(dāng)有人通過上車門時(shí)，會(huì)構(gòu)成一個(gè)完整的邏輯關(guān)系，利用數(shù)學(xué)知識(shí)排列組合得出所有情況。單人通過時(shí)整個(gè)過程車門頂部傳感器會(huì)有1個(gè)U頂=1，2個(gè)U頂=0；或2個(gè)U頂=1，1個(gè)U頂=0。若滿足單人通過邏輯關(guān)系信號(hào)輸出則車廂內(nèi)人數(shù)+1；兩人同時(shí)經(jīng)過時(shí)整個(gè)過程車門頂部傳感器均為U頂=1。若滿足上表格兩人同時(shí)通過邏輯關(guān)系信號(hào)輸出則車廂內(nèi)人數(shù)+2。

當(dāng)有人通過下車門時(shí)，同樣會(huì)構(gòu)成一個(gè)與上車同樣的邏輯關(guān)系，將上車門、下車門數(shù)據(jù)相加就得到了車上的實(shí)際人數(shù)。

傳感器采集到相關(guān)數(shù)據(jù)后傳遞給傳感器匯聚節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析，再利用GPRS無線傳輸手段將各匯聚節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳遞給終端平臺(tái)進(jìn)行分析計(jì)算[6]。

三、案例分析

本次研究意為便利人們及時(shí)獲取公交車實(shí)時(shí)信息，綜合考慮鄭州市交通流量、公交線路、運(yùn)行站點(diǎn)數(shù)等因素，本文選取鄭州市區(qū)兩條比較有代表性的公交路線28路為研究對象，此次路線班次公交車標(biāo)準(zhǔn)為核載80人，座位數(shù)22個(gè)。根據(jù)此兩條公交線路的站點(diǎn)地圖信息，建立數(shù)個(gè)研究區(qū)域，為使其試驗(yàn)具有客觀性、代表性，在每天人數(shù)高峰時(shí)段和人少的時(shí)段分別采集數(shù)據(jù)，采用本文提出的基于物聯(lián)網(wǎng)的公交車實(shí)載人數(shù)信息技術(shù)能夠更加及時(shí)、直觀的為人們提供乘車信息，幫助人們選擇合適、舒適的出行方式，避免乘坐擁擠車輛。交通部門也可根據(jù)數(shù)據(jù)分析不同時(shí)段、不同路段、不同班次路線的實(shí)時(shí)擁擠狀況來合理增大或減小運(yùn)力，提高公共資源利用率，實(shí)現(xiàn)公共資源的合理化配置[7]。

四、結(jié)束語

本系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架，采用紅外光線檢測、RFID等技術(shù)，將公交車實(shí)載人數(shù)、擁擠程度等信息及時(shí)的顯示在公交站臺(tái)，不僅能夠讓乘車人更多的了解乘車信息，從而選擇便利、舒適的出行方式，更是進(jìn)一步完善了智能交通服務(wù)系統(tǒng)，增強(qiáng)了城市公交信息系統(tǒng)的性能，實(shí)用性極強(qiáng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

本系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)是信息科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的新興研究方向，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步探索和應(yīng)用，也為物聯(lián)網(wǎng)在其他領(lǐng)域應(yīng)用、解決實(shí)際問題提供了依據(jù)。