基于ZigBee无线网络的智能公交站系统

2016-03-10重庆第二师范学院数学与信息工程系

电子世界 2016年24期

重庆第二师范学院数学与信息工程系杨雨陈英李志

重庆第二师范学院数学与信息工程系杨雨陈英李志

我国人口基数大，公交出行是人们日常生活中非常重要的出行方式。人口稠密，因而乘车出行困难；道路错综复杂，乘客获取信息少。再加上私家车越来越多，与公交车争抢道路，提高了交通事故率。智能公交站系统为了解决城市交通拥堵、降低交通事故、出行便捷和安全性、以及空气污染提出了解决方案。以车载射频芯片与无线通信方法为基础，设计并实现了一种以2.4G射频芯片与ZigBee网络融合的系统，通过Mini2440显示公交状况信息。

ZigBee；公交站

0 引言

当今的社会，公交站充斥着每一个城市的角落。人们排队候车已成为各个公交站的一道风景线。长长的排队候车问题备受关注[1-3]。怎样避免盲目候车，便捷、安全出行成为人们关注对象。如图1所示，利用物联网技术中的2.4G射频芯片无线收发技术和ZigBee网络技术，通过Mini2440公交站牌显示的智能安全出行成为一种新的方法。人工报站和司机随意停车会出现不同程度上安全问题，引入新技术进行智能化成为发展趋势。

1 系统概述

系统工作原理：

本项目设计一种自助查询公交车信息、避免盲目候车的智能化公交站系统，使用CC2530具备一个IEEE802.15.4兼容无线收发器，将其安装在公交车车门处，增强收发信号；公交车的状况信息利用稳定的ZigBee网络技术，当公交车进入公交站的ZigBee网络范围时，安装了Mini2440 ARM9开发板的公交站就会进行对公交车的实时状况信息显示[4-5]。

图1 智能化公交站系统原理图

智能化公交站搭配高性能低功耗的ZigBee无线传感网络技术，在城市人口密集，乘车高峰区域科学设置、合理布控的安装，达到对公交站将要到达的每一辆公交车实时查询，状况更新。

如图1所示智能化公交站系统原理图，结构组成为：车载ZigBee设备、公交站ZigBee模块、嵌入式网关、GPRS模块、云服务器。

工作原理：通过公交站ZigBee模块感应公交车上的车载ZigBee设备，对公交车进行ID识别。将公交车的身份信息和位置状况通过ZigBee网络传输，然后汇聚到公交站内的嵌入式网关，最后通过Mini2440 ARM芯片处理后，在智能化公交站的广告位显示公交车的位置和预计到达的时间，并将信息上传至云服务器。同时GPRS模块会将信息发送给关注本班次公交车的其他人。实现盲目候车，提前了解公交信息的效果。

2 系统组成

2.1 车载移动节点

车载ZigBee设备主要是采用CC2530模块，工作频率为2.4G，极高的接收灵敏度和抗干扰性能，只需极少的外接元器件，合适方便安装在公交车内；低功耗，宽电源电压范围（2V-3.6V）。

车载ZigBee设备在网络中处于移动节点的角色，主要发送数据给公交站ZigBee模块，完成对公交站信息的更新。其硬件主要包括：CPU和内存相关模块，外设、时钟和电源管理相关模块，以及无线信号收发相关模块。

2.2 公交站ZigBee模块

公交站ZigBee模块主要分为两个部分，ZigBee-CC2530模块和Mini2440 ARM9开发板[6]。公交站ZigBee模块在ZigBee网络中充当路由器的角色，主要是协助与移动节点进行通信，完成对公交车远程识别和实时状况的导入。相应数据既可通过ZigBee网络上传至上位机进行处理和应用，也可直接通过ARM处理，在公交站的广告位上显示。

2.3 嵌入式网关

嵌入式网关采用广州友善公司的ARM 9系列Mini2440，Mini2440采用了ARM 9内核，融合了ARM920T处理器，工作于180MHz时性能高达200MIPS，存储器管理单元；32bit定点PISC处理器，改进型ARM/Thumb代码交织，增强性乘法器设计。片内指令和数据高速缓冲器容量4K Byte到1M Byte。选用Qt作为图形用户界面开发工具，操作系统选用Linux-2.6.35，通过公交站ZigBee模块进行数据通信，并将信息通过GPRS模块发送给与服务器或者客户端。同时利用Mini2440对公交所处位置和预计到站时间进行显示，同时可以储存多个公交车的信息，包括车上人数、到站时间等。

2.4 GPRS模块

GPRS模块采用M35,尺寸仅为19.9×23.6×2.65mm,是全球最小的GSM/GPRS模块。使用串口，通过TX、RX以及VDD、GND四根线，完成与嵌入式网关的链接。采用串口AT指令发送方式。