智能車載信息和多源數據源的自動采集設計

童 偉

(海口經濟學院騰競網絡學院,海南 海口 570127)

0 引言

本研究設計是在國家和行業的車載終端的標準基礎上,基于現代化城市建設規范方案中新一輪信息化和智慧城市建設的需求,升級原有的公交企業車載終端標準。升級的調度終端和原有的城市智能調度系統兼容,使運營公司可以根據企業標準對不同的供應商進行篩選,避免了單一供貨商的壟斷地位,促進了車載設備的價格競爭和功能優選。實現了車載協議統一、信息設備報修統一,高標準要求的車載設備,為電子路單采集、智能調度、到站預報提供了有力的技術支撐[1]。

1 通智能營運管理系統框

智能營運管理系統可由感知層、中心平臺、應用層和接入層構成。

感知層通過車載信息系統、RFID、DVR、POS機等基本設備實現車輛位置數據、班次數據、客流數據、視頻監控等基礎數據的采集。

中心平臺包括數據存儲系統、計算服務系統、大數據處理系統、系統監控、認證服務系統和數據交換系統,為巴士智能營運管理系統提供了強有力的支撐。

應用層包括營運資源、自動排班系統、智能調度系統、運營監控系統、電子路單、營運報表系統、綜合監控系統、報修平臺系統、供應保障系統、線網規劃系統、應急指揮系統、客流分析系統和到站預報系統,覆蓋了公交營運的計劃排班、實時調度、運營監控、信息服務等所有方面。

接入層包括與面向運營公司和分公司層面的站點調度室,集中調度中心的數據交互;與面向政府監管的監管數據交互;以及面向公眾服務的基于電子站牌/候車亭、手機App的到站預報系統數據的交互[2]。

2 設計內容

2.1 智能車載信息系統功能

設計包括:定位及輔助定位、移動無線通信、WiFi無線通信、車輛調度、錄像功能、自動報站及服務用語播報、走字屏報站信息顯示、客流及營收數據采集、系統自檢與狀態顯示、CAN總線接口、司機顯示屏、司機專用鍵盤、報警提示。

2.2 定位方式

設計車載信息系統支持GPS/北斗/LBS/WiFi等多種定位方式,實現公交線路班次公里自動采集,能自動生成班次公里數據。通過記錄GPS/LBS進入或離開線路圍欄、起訖站圍欄以及過境站圍欄并被WiFi讀入,判定班次的開始和結束,精確計算班次,支持自動識別全程班次、區間班次等不同班次形式。

2.3 RFID讀寫基站自組網方式實現檢測區域的覆蓋

公交車電子標簽安裝在公交運營車輛上,每輛公交車上都安裝行業統一發放的RFID電子標簽。采取專線或GPRS/CDMA/4G/5G通訊方式,無線通信選用與一體化車載終端的無線通信方式不一樣的運營商。RFID檢測的車輛進出站時間傳送到城市公交集團中心機房的接入路由,GPS實時數據采集服務器通過Socket方式進行數據分發,行業管理部門和公交企業同時獲得RFID檢測的原始數據,行業用于監管考核,公交企業用于調度管理、公交信息服務以及面向其他公交企業的數據交換。

通過設計和搭建車載信息系統,如圖1所示,系統包含:定位及輔助定位、移動無線通信、WiFi無線通信、車輛調度、錄像功能、自動報站及服務用語播報、走字屏報站信息顯示、客流及營收數據采集、系統自檢與狀態顯示、CAN總線接口、司機顯示屏、司機專用鍵盤、報警提示。在信息化建設示范工程中,提出可實施的自貿港海口公交公司的一體化車載信息系統的全覆蓋方案[3]。

圖1 智能車載信息營運管理系統結構

3 設計方法

3.1 搭建和設計車載信息系統

通過搭建和設計車載信息系統,采用電子路單對公交運營數據進行自動采集,從調度員靠人工記錄的手工路單到計算機自動記錄的電子路單是一個質的飛躍,數據的及時性、真實性、準確性得到了充分的保證。如果電子路單能夠采集80%以上,使用RFID定點信號和GPS/北斗定時信號趨勢并行計算,GPS/北斗定時信號為主,RFID進行補充穩定采集電子路單,電子路單可以準確地替代人工路單,可以作為政府部門審計的依據[4]。

電子路單的采用減少了人工操作的工作量,同時通過GPS/北斗定位系統精確采集公交車輛的進出站信息、公交車輛的行駛里程以及油耗信息等,實現了公交運營信息的自動采集,為運營數據的統計分析與行業監管提供了有力的支撐。

3.2 設計多源數據源的自動采集

通過設計多源數據源的自動采集,當車載設備故障出現GPS數據丟失,定位不準的時候,會導致電子路單數據的丟失與不準確。所以城市公交系統可以對實時采集的電子路單進行人工修正,并記錄每次的修正記錄。為了保證數據的有效性,電子路單的修改只能改3天內的數據,超過時限將不能再修改[5]。

3.3 基于DVB-T數字廣播技術模式

基于DVB-T數字廣播技術公交信息服務數據傳輸技術,通過無線傳輸,由公交電子站牌上內置的數字機頂盒(DVB-T廣播數據接收終端)接收前端系統發送的電子站牌顯示信息。并通過總控電路在LED 顯示屏上顯示車輛位置信息,通過串行LED 顯示車輛實際路線和到站時間預報信息。同時通過DVB-T電子站牌上的LED顯示屏幕可以發布時事新聞和政務信息,實現政府與市民之間信息溝通渠道的有效暢通。

DVB-T公交信息發布技術是采用群發方案,因此對于所有電子站牌接收機而言是同時接收到一個大的數據包。根據內部的地址字段來得到其所需內容,所有站牌信息更新是同一時間完成的。DVB-T系統可根據實際數據傳輸需求來分配帶寬,在本項目中其傳輸帶寬可以達到1 Mbps以上。同時DVB-T所分配給每個業務的帶寬是可以恒定的,同時只有該指定業務可以使用該無線網絡帶寬資源,不與任何業務共享帶寬資源,保證了在大數據流量傳輸條件下傳輸的穩定性與可靠性,如圖2所示。

圖2 基于DVB-T(數字廣播)實時公交信息發布

3.4 DVR視頻監控

系統整合公交車輛上安裝的DVR視頻設備,對車輛進行實時監控,支持多畫面以浮動窗口方式同時顯示,并支持視屏畫面截圖,錄制,自動保存錄制信息。

3.5 基于手機App的動態信息服務

智能車載信息擬實現與城市交通委信息中心信息交換,將公交到站信息依據城市地方標準《公共汽(電)車動態信息發布服務數據交換與接口規范》實時上傳至城交通委信息中心。

借助官方“城市公交”手機App發布到站信息預報,擬覆蓋城市全部公交線路。同時還提供“城市發布”微信公眾號,發布城市公交實時到站信息,包括距離當前站點的站級數與預計到站時間信息[5]。

4 結語

傳統公交信息發布手段單一,主要通過公交站牌發布公交服務信息,無法滿足乘客多樣化的公交信息服務需求。同時乘客在出行前、出行中以及出行后的不同階段對公交信息服務需求有較大的差異,所以乘客對不同的模式的公交信息發布有較大的需求。本文研究基于公交站點的動態信息服務,為市民提供了多種方式的到站時間預報服務,如:公交電子站牌、手機App、微信公眾號等信息發布手段。

通過設計能夠實時發布車輛預計到達信息,在城市公交站點設置二維碼標識,實現手機掃描即可知曉該站點經停公交車的信息。公交到站預報信息系統會15 s鐘刷新一次,如果預報時間誤差超過2 min,信息會自動更新。公交到站時間預報融合了實時車輛位置信息、實時道路交通狀態信息,以及公交線路的歷史運行數據,進行到站時間的預測。結合車輛的實時位置與車速,實時道路信息,以及歷史公交運營和道路狀態數據,通過公交大數據和自我修正的預測算法,為乘客提供到站時間預測服務,也是實現難度最大,最貼近乘客需求最直觀的服務模式。