基于物联网和Zigbee技术的智能公交调度系统

2019-07-12孙璐阳王全秀

电子技术与软件工程 2019年9期

文/孙璐阳王全秀

随着物联网快速发展，智能交通逐渐进入公众视野。智能公交调度系统是一个开放、智能、人性化的综合交通系统，它使用公交车作为平台，将传感、计算机、网络通信等技术与公交车上相关设备连接起来。为人们的出行提供一个更加的便利、安全和舒适的环境。

1 物联网与Zigbee技术

物联网的技术架构分为三层：感知层、网络层、应用层。感知层利用各种类型的传感器采集外界数据，网络层利用无线和有线网络对采集的数据进行编码、认证和传输，形成协同感知的网络应用层物联网技术与智能公交相结合，同时提出了各种解决方案。

ZigBee通信技术是一种新型无线通信技术，具有距离短、功耗低、复杂度低、延迟短、容量大、可靠性高等特点。基于ZigBee通信技术的智能公交调度系统由多个网络终端节点，路由器和协调器组成。所有网络端点都使用ZigBee协议，通过协调器进行通信，形成巨大的ZigBee无线传感器网络。

2 智能公交调度系统总体设计

现在，人们的出行安全产品被更加广泛地运用于不同类型不同行业的车辆上。此智能公交调度系统就是为驾驶员在驾驶过程中提供辅助支持，随时随地监控公交车内部环境情况，帮助驾驶员培养健康的驾驶习惯，识别驾驶过程中的不安全因素，并改善安全驾驶。

2.1 总体功能分析

如图1所示。

图1

图2

本系统设计了一种基于Zigbee通信协议的公共车辆辅助驾驶及智能调度系统，以期实现公交车的人员需求统计、辅助驾驶、智能调度、智能监管。通过各种传感器发送信息进行通信，使驾驶员实时了解公交车以及周围环境的状态，如乘客人数、温度、湿度、光照强度、实时路况等，以实现对公交车内的设施的智能操控；同时使指挥中心能够智能调度指挥各个在岗的公交车，实现公交远程监控、调度等。保证了公交车内部环境时时处于舒适安全状态，向乘客提供了最优乘车环境。

2.2 各模块功能描述

如图2所示。

2.2.1 热释电红外模块

使用两个热释电红外模块，用来监测上下车的乘客人数，一个实现人数增加一个实现人数减少操作。对上下车的乘客进行计数，并通过通信模块将信息反馈到操作界面中显示，并实时更新。

2.2.2 温湿度光照模块

负责实时监测公交车内的温度、湿度和光照强度信息，并发送给客户端，使驾驶员和调度中心能够实时了解车内情况。另外当光照强度过高时，系统会自动调用电机模块来调节窗帘。

2.2.3 电机模块

实现对窗帘、车窗的控制，当温湿度光照模块测得的数据显示车内温度和湿度较高时控制车窗打开，光照强度较高时展开窗帘，较低时收起窗帘。

2.2.4 超声波模块

用来监测与前后车辆的车间距，此模块的消息发送频率较高，当前后车间距突然变小时会发出报警信息提醒驾驶员有紧急情况发生，以便驾驶员够及时观察处理紧急情况，避免发生追尾。

2.2.5 烟雾模块

主要是作为公交车内的安全监测预警的装置，公交车在行驶途中监测到烟雾时说明有乘客吸烟或者车辆发生故障着火，驾驶员应该及时处理。

2.2.6 PWM调光模块

主要作用是使驾驶员在夜间驾驶和阴雨天驾驶时能够对车内灯光进行调控，调整到合适的亮度。

3 详细设计过程

3.1 ZigBee协议栈的修改

考虑到设计的系统的需要，我们需要用到多个超声波节点和两个热释电红外节点，所以需要在协议栈中修改节点的ID用来区分同一类型的不同节点的返回消息，然后分别烧录到不同的节点中，这样才能保证同一类型的不同节点对服务器发来的消息能够进行区分。

在公交车上不需要频繁的温湿度光电信息采集，将温湿度光电模块的消息发送频率修改为5000ms，但是超声波和热释电红外模块相反，需要随时采集信息，以便对危险情况做出及时预警，所以调整了发送频率，使其以较高的频率的发送消息。

3.2 安卓客户端

socket通信在客户端和服务器端预先建立起一个稳定的连接，之后在直接进行数据的传输，在连接时不需要每次由客户端向服务器发送请求，而是可以随时随地进行数据的发送和接收操作。http使用的“请求—响应方式”进行连接，每次要发送消息都要新建通道。网络通信都要写在子线程中，所以http通信也是通过new Thread()新建一个线程。