基于物聯網的城市智能公交系統的研究

朱軍

摘 要：城市公共交通是城市的重要基礎設施，是維系城市活力的血脈。優先發展公共交通是緩解交通擁堵、轉變城市交通發展方式、提升人民群眾生活品質、提高政府基本公共服務水平的必然要求，是構建資源節約型、環境友好型社會的戰略選擇。本文按照智能化、人性化、綜合化的要求，推進信息技術在城市公共交通運營管理、服務監管和行業管理等方面的應用，重點建設公眾出行信息服務系統、車輛運營調度管理系統、安全監控系統和應急處置系統。加強城市公共交通與其他交通方式、城市道路交通管理系統的信息共享和資源整合，提高服務效率。本文通過現代無線傳感器網絡技術以及物聯網核心技術，GPS定位技術實現智能公交。

關鍵詞：智能公交;無線傳感;物聯網

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確一直是影響公交搭乘體驗感的主要問題[4]。優化公交線路配置，增加擁擠線路運營車輛是解決擁擠的有效手段。如何有效統計乘客數量做到公交線路、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的重要課題[1]。一個人性化、信息化的綜合性服務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。物聯網（The Internet of things，簡稱IOT），在我國也稱為傳感網，即“物物相連的互聯網”。物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;其用戶端延伸和擴展到了在任何物品與物品之間（簡稱M2M）可進行信息交換和通訊。嚴格而言，物聯網的定義是：將各種物品通過信息傳感設備（如RFID、傳感器等）與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理，實現人類社會與物理系統的整合，使人類以更精細和動態的方式管理生產和生活，達到“智慧”狀態，提高資源利用率和生產力水平，改善人與自然間的關系[5]。物聯網用途廣泛，遍及智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、個人健康等多個領域。物聯網是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業的浪潮[2]。它降新一代信息技術充分運用在各行各業中，即把傳感器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁等各種物體中，然后將物聯網與現有的互聯網整合起來，實現人類社會與物理系統的整合。本文利用無線網絡實現前端各類現場數據采集設備、監控設備、同時利用數字視頻技術、計算機多媒體技術、計算機網絡技術、通信技術等，為用戶提供便利[3]。

一、系統總體設計

公交智能監控調度系統架構由五個部分組成：車載終端子系統，數據中心子系統、監控調度子系統，電子站牌和掌上公交子系統。

（一）終端設備。公交智能終端XW-H3000-GJ是為建設城市公共交通智能化調度管理而研發的一款集部標衛星行駛記錄儀功能、定位監控、公交線路存儲、自動報站、視頻壓縮存儲及3G視頻傳輸等多種先進技術于一體的智能化終端產品

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

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

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

二、系統軟件

（一）系統特點

1.公交智能排班。主要采用目前公交系統里常用的計劃排班調度與滾動排班調度相結合的調度模式，使車輛運營的調度智能化、實時化、科學化，加強了對運營車輛的指揮調度，提高運營效率。

2. GPS實時定位。采用GPS技術、ArcGis地圖處理技術，圖像處理技術等按用戶需要實現所有車輛、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.站點播報、電子站牌。車載終端通過車輛實時運營位置，按站點播報到離站語言信息，電子站臺實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）系統模塊

智能公交系統主要包括六大模塊，分別是：運營監控、調度排班、報表中心、站線管理、基礎資料、系統設置。

1.GIS電子地圖。采用ArcGIS專業電子地圖軟件，分析功能強大，兼容性強，二次開發很方便。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、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電子地圖，根據上下行線路顯示公交線網、站、公交車實時位置等信息。顯示電子地圖，線路站點（可能的話，包括其他的主要交通干線及樞紐站點）和裝有GPS的車輛的實時位置示意圖，站點線路可自定義設定。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編輯等功能。實時刷新地圖上的車輛位置示意圖。

2.實時調度監控。實時調度信息主要包括：地圖監控、調度監控、模擬線路監控、行車軌跡、調度信息下發、3G實時視頻、超速實時報警、偏離軌道報警、主機斷電報警、離線報警、公交運營情況以及司乘人員實時考勤情況等。

3. 5G實時視頻監控。5G視頻終端將采集的視頻信號等信息進行處理，通過5G無線網絡實時準確地發送到監控中心服務器，中心服務器對接收到的數據進行相應的判斷、驗證和轉發處理，用戶通過任何裝有客戶端軟件的電腦、智能手機即可實時查看相應視頻信息。

4.智能排班。對線路進行智能排班，每條線路進行調度計劃生成時，必須先把計劃排版母表和車輛配置設置好。主要包括功能：計劃排班目標、車輛班次配置、調度計劃生成、調度計劃查詢等。

三、電子站牌實體

實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公交到站信息、公交線路調整信息、新聞天氣廣告等信息。

電子站牌主要功能：實體電子站牌能隨時接收中心發來的數據，LED屏幕滾動顯示到站距離和估計時間;LED顯示屏顯示本公交車站，公交車的到站實時信息;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;實體電子站牌的攝像頭，可以作為交通監控攝像頭，對公交車的日常營運情況、車輛進站秩序和駕駛員行車作風實時監控。

四、結束語

GPS是近年來興起的一種新技術，現已廣泛應用于各個領域，并逐漸成為人們生活中不可或缺的組成部分。單片機與NANDFlash存儲器的結合是該系統的一個特色，與ARM系列的GPS系統相比，它可以進一步降低成本，同時無線傳感器網絡知識也是很好的與之結合起來。本文設計開發的公交車智能報站系統基于當前城市公交的現狀，利用新的技術解決了城市公交系統中存在的部分問題，調試運行效果良好，定位準確，達到了預期效果。

參考文獻：

[1]沈蘇彬，范曲立，宗平.物聯網的體系結構與相關技術研究[J].南京郵電大學學報，2006，29（6）：1-11. 張俊.SMS 短消息傳輸的遠端控制技術及其實現[J].儀器儀表學報，2003：29-31.

[2]吳功宜，吳英.物聯網工程導論[M].北京：機械工業出版社 ，2012：156-351.

[3]崔莉，鞠海玲，苗勇等.無線傳感器網絡研究進展，計算機研究與發展，2005，42（1）：163一174.

[4]孫利民，李建中，陳渝等.無線傳感器網絡.北京：清華大學出版禮2005.15-16

[5]馬祖長， 孫怡寧， 梅濤. 無線傳感器網絡綜述[J]. 通信學報， 2004， 25（4）： 114-124.