基于物联网体系结构的智能公交实时查询系统

李静雅，赵秀梅

（长治学院计算机系，山西长治046011）



基于物联网体系结构的智能公交实时查询系统

李静雅，赵秀梅

（长治学院计算机系，山西长治046011）

文章基于物联网的体系结构，从感知层、网络传输及应用层角度阐述了智能公交实时查询系统的总体设计和硬软件实现，系统感知层结合RFID与GPS技术用于公交车信息采集定位，提高公交车定位的准确性，应用层实现基于Android的公交车实时查询，方便用户随时随地查询车辆信息。

物联网；智能公交；公交车定位

1　引言

中小型城市公共交通事业发展滞后，公交车数量相对较少，受多种外界因素影响，到站的准点率相对较差，从而造成乘客时间的浪费。乘客若能提前较准确的查询自己所乘坐公交车到站的时间，根据各辆车到站时间，选择适合自己的方式、时间出门乘车，可以有效节约等车时间，提高乘车效率。

近年，物联网技术的发展、智能手机终端及无线通信技术的普及给人们的生活带来巨大的变化。物联网技术可以通过各种信息传感、识别设备，实时采集需要监控的、互动的实体的各种信息，实现物与物，人与物的连接，方便对物体识别、管理和控制[1]。智能手机终端和无线通信技术可以使用户随时随地了解需要的信息。文章将物联网技术应用于中小城市公共交通系统，研究实时采集和有效利用公交车辆的运行情况信息，实现为用户提供快捷、准确的公交车辆运行情况的查询服务，具有一定的应用价值。

2　系统总体设计

智能公交查询系统是公交车辆定位技术、GIS技术[2]、无线通信技术和数据处理技术等多种技术的结合，采用一个数据中心、多个调度监控点分管以及若干个信息查询显示终端模式，实现公交车辆的实时信息采集传输、全面监控查询等功能，方便用户乘车。

整个系统由公交车载GPS终端和车辆电子标签，智能电子站台，数据传输系统，监控调度系统及智能手机终端APP系统等组成。

（1）感知层—车载GPS终端和电子标签

车载终端可以实现对车辆精确定位、车辆特殊情况信息上传，可以使监控中心实时了解车辆的位置和行驶信息，方便终端手机用户查询。需要在公交车辆上安装GPS接收器、GPRS通信模块的嵌入式控制器，使用GPS模块实现车辆行驶过程中的实时位置、速度等信息的获取并通过GPRS通信模块传送给监控中心。为了确保定位的实时准确性，车辆再安装电子标签。电子标签是各辆车的身份证，唯一标识车辆的信息，在车辆到达各站点时，智能站点的采集设备采集车辆信息，经处理后得到目标信息上传至监控中心，对车辆监控[3]。两种设备同时安装可以保证在公交车整个行驶过程中的实时准确监控。

（2）网络层—数据传输

GPS系统获得的数据使用GPRS无线通信网络利用Socket通信技术传输，GPRS网络覆盖范围广、传输延迟小，可以实时传输公交车辆的行驶位置信息，实现车载终端和监控系统之间的信息传输[4]。电子标签与电子站台间的数据传输采用短距离无线传输来实现，可以降低数据传输的费用，提高传输的准确度。各电子站台间可以使用有线传输，传输中间可以配以通信中转站，减小信息传输过程中的损耗。Android手机终端与监控系统间的通信也采用Socket通信技术，在客户端建立一个Socket，指定监控系统服务器的地址和端口与其建立连接，使用Socket方法得到需要的数据信息。

（3）应用层—监控调度系统

监控中心的监控调度系统接收车载移动终端上传的车辆在站点间行驶过程中的状态信息，通过相应数据转换处理后，在百度地图上实时显示车辆位置，并将数据实时存储；另一部分通过GPRS网络发送给相应的智能电子站牌，给候车乘客提供车辆信息服务。监控系统还接收站点有线传输的车辆到站信息，与监控的行驶过程中的车辆信息结合，根据车辆到达站点的信息更新行驶过程中的信息，可以实现准确、实时的车辆行驶全程监控，有效改善了单一方式信息监控传输系统不稳定的监控盲点。

（4）应用层—智能终端APP系统

智能终端APP系统利用监控调度中心的公交车行驶状况信息，使用户可以随时随地查询车辆信息；系统可以对用户自动定位，根据用户的位置信息和用户选择查询的车辆、站点及到站信息，提供给用户最优的可以乘坐的公交车辆的实时信息，方便用户选择乘坐。

（5）智能电子站台

智能电子站台主要实现车辆运行情况预报、查询、车辆运行情况校准及生活信息提示功能。主要由信息通信模块和信息显示控制模块构成，由于车载终端包含GPS和电子标签，信息通信模块分为两个子模块：一子模块接收监控中心通过GPRS网络发送的车辆编号及行驶过程中的位置等信息；另一子模块读取、接收到站车辆的电子标签信息，识别到站公交车辆的信息。车辆到站后根据读取到的车辆电子标签信息，可更新车辆的GPS定位信息，减小可能因网络时延导致的GPS定位信息滞后的误差，使监控车辆在行驶过程中的信息实时性更强。

3　系统实现

3.1系统硬件结构

系统硬件结构如图所示。系统主要分为数据采集单元(公交车辆实时感知)，智能网关（局域网数据与广域网数据传输桥梁），中间件给应用层提供API接口，服务器（数据中心和应用程序），远程监控调度中心，Android终端用户等模块。

图1　系统硬件结构

3.2系统软件结构

系统的软件结构主要包括基于Google Web ToolKit开发工具包的远程监控调度中心应用软件和基于Android的终端用户查询系统软件。

3.2.1监控中心应用软件

监控中心软件采用B/S结构，应用Eclipse开发工具，使用GWT插件包开发环境，利用Java开发语言实现了AJAX交互式网页应用[5]。软件功能主要有车辆行驶信息监测、车辆到站信息监测、车辆紧急情况报警、数据同步通信等。车辆行驶信息检测实现监控中心按照车辆定位数据在百度电子地图上绘制出车辆实际运行轨迹，并向电子站牌发送车辆位置及车辆预测到达时间等信息。车辆到站信息监测功能可按照“车辆”、“站点”、“线路”进行分类，作为监测信息的标题，查询车辆实时的行驶情况、某站点到站车辆的信息、某线路车辆的间隔行驶情况。浏览器周期性的向服务器发送请求获得相应监测信息的最新数据，百度地图服务器加载百度地图信息，并通过AJAX技术实现信息的动态更新。输入查询条件，实时信息将显示在地图上，具体查看某行驶中的车辆，需继续点击车辆标记，详细查询。

3.2.2Android用户应用软件

终端用户软件应用Eclipse开发工具、使用Java语言，结合Android插件包开发，实现在智能手机上查询公交车辆行驶、到站情况等功能。服务器通过无线通信方式获取公交车辆信息[6]，按照Socket通信协议与手机进行通信，根据用户请求进行查询，方便用户随时掌握所需乘坐车辆的信息。

4　总结与展望

文章研究了在公交车辆上同时安装GPS和RFID标签两种设备，对公交车辆行驶情况和位置信息的实时监控，构建了基于物联网的智能公交查询系统，从系统设计和软硬件实现等方面阐述系统设计实现情况。该系统包括基于GWT的监控中心软件和基于Android的智能终端应用软件，监控中心可以全面监控车辆行驶情况，合理调度；乘客可实时查询公交车辆行驶、到站情况，减少乘客的候车时间，方便乘客乘车。该系统可以广泛应用于各中小城市公交车辆行驶情况的实时查询，方便城市公交管理，为公交信息资源共享提供了有效途径。

［1］刘强,崔莉,陈海明.物联网关键技术与应用［J］.计算机科学,2010,37(6):1-4,10.

［2］王小康,李景文,基于物联网与WebGIS的智能公交系统［J］.测绘与空间地理信息,2015,38（3）:69,70,74.

［3］李静雅.面向物联网的城市公交信息采集系统设计研究［J］.电子设计工程,2015,23（11）:39-41.

［4］张风传,苗玉彬,刘印体,等.基于GPS/GPRS/GIS的智能公交监控系统［J］.计算机工程，2008，34（22）: 277-279.

［5］刘洪涛,程良伦.具有移动汇聚节点的环境监测系统设计［J］.计算机工程与应用，2010，46（19）:7-9,24.

［6］马志欣，谭峰，侯召龙，等.基于Android的农业生产远程监控系统［J］.农机化研究，2015，（3）: 226-229.

（责任编辑张剑妹）

TP391

A

1673-2014（2016）02-0047-03

长治学院校级科研项目（201223）。

2015—12—21

李静雅（1982—），女，山西长治人，讲师，主要从事智能信息处理，物联网研究。

赵秀梅（1970—），女，山西高平人，讲师，硕士，主要从事数据库技术、软件工程技术研究。