物联网技术在公交巡更管理系统中的应用实现

李思渊　葛瀛龙

摘 要： 社会经济的高速发展和城镇化进程的加快，使得公共交通拥堵问题日趋严重，全国各地都在推广“公共交通优先”的发展战略。做好公交安全问题的防范工作也显得尤为迫切和必要。文章就对停车场中公交车辆的巡更检查问题，对基于Windows Mobile的公交巡更系统进行了概括性的介绍，其中包括巡更系统的研究背景、研究现状、现实意义等，以及物联网技术在巡更管理系统中的应用和RFID的应用。在此基础上，对公交巡更系统的功能模块设计、数据库设计与实现等作了相应探讨。

关键词： 公交巡更； RFID； Windows Mobile； 物联网

中图分类号：U492 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2014）04-27-03

Abstract： With the development of economic society and urbanization， the traffic congestion in city has become increasingly serious. All over the country are promoting public transport priority development strategy. It is very urgent and necessary to maintain the security of public transportation. The problem of bus patrolling inspection is targeted on in this paper. The bus patrolling system based on windows mobile is introduced， including the research background， recent status and the meaning to the reality. The demand of the system is analyzed and the technology that will be used such as IOT and RFID is described. Above these， the function module design and database design of the bus patrolling system are discussed.

Key words： bus patrol； RFID； Windows Mobile； IOT

0 引言

伴随着社会经济的快速发展和城镇化进程的加快，城市交通压力越来越大，公交系统也不例外，公共交通及其安全也是各国政府必须面对的问题。事实上，公交系统的问题，关系到经济、环境、社会、科学技术等众多方面，牵扯到诸多利益的协调，它是一个复杂的社会系统工程[1]。

巡更，即管理部门在特定的区域定时、定点地进行巡视检查。为了使管理者更有效、方便地对特定的区域进行管理，在安防管理领域里产生了电子巡更系统。巡更人员到达巡更点的时候，将手持POS机靠近指定线路点的信息钮，巡更点相应的信息反馈到手持POS机，并自动记录下来。电子巡更系统的巡更机和信息钮之间的信息传输是由射频识别技术来实现的，因此电子巡更系统融入了射频识别系统[2]。

无线射频识别技术是利用无线射频方式在阅读器和电子标签之间进行非接触式的双向数据传输，以达到数据交换的目的。射频识别技术和RFID标签具有诸多优势。在资源有限的条件下，传统的管理方式已经满足不了对于效率和安全性的要求。因此，需改善停车管理系统的技术，运用智能化的手段对停车场进行管理，以满足巡更规范化、管理高效化需要。建立RFID公交停车场巡更系统，己成为人性化城市的发展方向[5]。本论文提出的巡更系统能够更加智能的管理巡更情况，同时方便查询、修改、添加等操作。具有先进、安全、可靠等特点。

1 国内外研究现状

1.1 国内研究现状

国家的支持和企业的推动给我国的RFID技术创造了很好的发展环境。典型的如在全运会和世博会中运用的RFID技术，还有我国第二代居民身份证中也使用了RFID技术。在安防巡更领域中，更是取得了很大的成绩，RFID成功克服有线巡更的局限，并且在应用中不断在创新，将RFID技术应用于巡检领域。在工业自动化方面，准时制等现代生产方式对各个环节的协同提出了越来越高的要求，借助RFID技术能够实现存货管理的自动化，零部件的数量和位置全在掌控之中——当任何一处的存货水平降低到额定值以下时，系统就会自动发出补货指令[6]。但是在一些应用方面仍存在一定的问题需要进一步研究和探索，如通过“云”技术、高清显示技术、移动通信技术等来获得更好的发展。

1.2 国外研究现状

世界各国都在大力发展RFID，美国早在1970年就开始了RFID的民用化推广，1980年末美国与欧洲的很多家公司开始生产RFID电子标签，如今RFID技术已被光放应用到各个领域，如门禁管理，城市一卡通，物流管理追溯等。欧美市场的RFID技术的应用比较成熟，采用EPCglobal标准，走在了世界的前列，如一些半导体厂商ST、Philips、Siemens、T1德州仪器成为RFID芯片的主要独占商家；RFID的中间件SAP公司、IBM、Microsoft、惠普等也在积极开发相应的软件及系统来支持RFID的应用。Symbol等已经研发出可以同时阅读条形码和RFID的扫描器。日本提出UID标准，并且在电信及邮政部门运用RFID技术，但要成为国际标准而被广泛应用还需要一定的时间[7]。

2 系统设计

2.1 系统研究的目标

本系统研究的目标主要是对公交公司巡更信息进行操作，为控制中心了解巡更信息，并对其进行操作提供方便。

2.2 系统概述

本文设计的基于WM的公交车辆巡更系统，就是利用基于WM的手持机，对巡更点的标签信息进行读取，然后连接到后台，实现巡更信息的自动化管理和监控，提高效率，并可对巡更信息进行查询、修改、导出等操作。

2.3 系统功能模块设计

本系统相关的用户和角色包括：

⑴ 管理员：统计分析场内各类巡更管理数据，查看巡更情况；

⑵ 巡更员：对场内的各个巡更点的情况进行核查。

2.4 系统数据库设计

系统的数据库设计需要充分了解系统的需求，准确表达数据之间的关系，在能够存储和管理数据的情况下，保证数据的准确性和一致性，通过主外键、非空、限制、惟一索引等保证数据的健壮性，数据库的设计在系统设计中很关键。

本系统中的数据库实体主要有“巡更线路”、“线路信息”、“巡更点信息”等。其中，巡更信息和线路信息是多对一的关系，每条巡更信息包含一个线路信息。巡更系统E-R图如图2所示。

3 系统实现

3.1 硬件设计

3.1.1 设备模块设计

射频收发模块：RI-R6C-001A是针对非接触IC卡读写的多协议收发芯片。它给用户提供有效的数字接口，应用十分方便快捷，此模块采用曼彻斯特编码方式。

主处理器与射频模块接口：RI-R6C-001A芯片若要运作正常，完成射频阅读器的功能，不但需要有外围电路，而且还需要有控制器对其进行适当的控制。在此设计中选用了ARM微处理器作为控制器，ARM处理器有非常高的处理速度，精简的指令集，能够模拟RI-R6C-001A传送数据的时序以及时钟切换的时序。基于RFID的巡检设备组成框图如图3所示。

3.1.2 信息钮和采集器

巡更点信息钮和采集器如图4所示。

3.1.3 读卡器硬件电路设计

天线电路设计：读卡器内的接收和发射射频信号的天线使同非接触式智能卡通信成为可能。天线主要作用是产生用于向应答器提供电源并在读写器和应答器之间传送信息的磁通量。

对读卡器天线的构造有以下基本的要求：

⑴ 用于产生最大的磁通量中使天线线圈的电流最大；

⑵ 足够的带宽，以便无失真的传送数据调制的载波信号；

⑶ 功率匹配，以便最大程度地利用磁通量的可用能量[9]。

3.2 软件实现

⑴ 登录管理模块

输入数据账号和密码，然后与后台数据库核对，如果正确则登录系统，否则要求重新登录。

⑵ 巡更点信息管理模块

用来管理巡更点的基本信息，包括查看、查询、添加、删除、导出数据等。巡更点的信息包括编号、名称、停车场编号等。

⑶ 巡更线路管理模块

用来管理巡更线路的基本信息，包括查看、查询、添加、删除、导出数据等。巡更线路的信息包括编号、名称、停车场编号等。

⑷ 巡更信息管理模块

主要实现对POS手持机传送过来的数据进行查看、导出数据等操作，是记录巡更情况的模块，其按照特定的巡更线路进行巡更。

4 结束语

电子巡更巡检的产生能够使管理者更有效地对车辆巡更进行管理。应用RFID的电子巡更系统提高了管理水平，对巡检人员的考核和监控更加科学化，使得对巡逻巡检人员无法准确考核监控的现象相对减少，同时也使得管理者对场地等信息的了解更加准确，保障了企业的工作流程井然有序。此外，为了达到满足各种场合的特殊考勤，我们通过系统预先设定特定时间人员的考勤范围、地点和方便记录工作人员到达巡查点的时间及状态信息，让工作人员更加清楚地了解停车场的状况。

目前，基于WM的公交停车场巡更系统虽较为完善，但在使用中仍会出现新的问题，需要我们不断地锻炼自己的实际开发能力，开拓思维能力，摸索最新技术，用于改进当前系统。在不断发现问题，解决问题中，系统会更加完善。在未来，公交停车系统一定会更加便利，能更好地为更广大的市民服务。

参考文献：

[1] 蒋利波，于明友.基于RFID技术的无线巡更管理系统的设计与实现[J].现代电子技术，2005.15（1）：52-53

[2] 杨桥富，高龙琴，倪厚强.基于射频卡的保安巡更系统的研制开发[J].电子工程师，2005.2（3）：2-23

[3] 葛瀛龙，金凌.物联网感知技术在公交停车场管理系统中应用研究[C].

第八届中国智能交通年会学术委员会.第八届中国智能交通年会优秀论文集.工业出版社，2013.

[4] 朱兵，奚慧婷，黎飞鸿，王慰生.基于MLX90121多协议RFID收发器的巡更管理系统设计[J].电子设计应用学报，2005.2（3）：2-23

[5] 王保泉，赵发明，骆乃赵.新型电子巡更系统的设计[J].南京工业大学学报，2009.5（7）：16-22

[6] 郎为民.射频识别（RFID）技术原理与应用[M].机械工业出版社，2006.

[7] 孙丹.射频识别技术在车辆信息采集系统中的应用[D].南京理工大学硕士学位论文，2005.

[8] 梁海燕.无线电子标签手持终端的设计[D].南京理工大学硕士学位论文，2011.

[9] 傅曦，齐宇，徐骏.Windows Mobile手机应用开发[M].北京人民邮电出版社，2005.