基于物联网技术的智慧公交系统探讨

蔡章婷

(福州闽运公共交通有限责任公司，福建 福州 350004)

近些年来，我国经济持续高速发展，在人们的生活水平不断提高的同时，生活节奏也越来越快，人们也越来越认识到时间的宝贵。在这个大背景下为了使人们的时间得到充分的利用，国内一些大中城市开始投入资金建设智慧公交系统，目前已经初步推广应用到广州等21个城市中，这使当地公交系统的现代化服务能力和科技水平得到明显的提升，并且公交车辆的准点率也有了明显的提高，为城市居民的出行提供了极大的方便。

1 基于物联网技术的智慧公交系统设计方案

本文研究设计的智慧公交系统主要包括三个部分，即智能公交站牌、智能公交终端以及智慧调度方案。

(1)智能公交站牌设计。通过设计智能公交站牌能够使不同的线路拥有专门的LED显示指示灯和候车通道，从而对公交站中该候车路线中是否等候以及具体的等候人数进行实时检测，然后再将监测到的数据通过NB-IOT技术传送到公司的远程服务中，之后服务器再将距离该站最近的该线路的公交车位置传回该站的公交站牌上，并通过LED显示指示灯将相关信息显示出来。当公交车达到该站点之后，距离该站点最近的下一辆该线路的公交车信息就会通过LED显示指示灯显示出来。另外，公交站中每一条线路都有候车按钮设置在站牌的一侧，当有人在某条线路的候车通道候车时只需按下候车按钮，公司的远程服务器就能够接收到相关数据，然后向智能公交车终端发送候车车站的信息。

(2)智能公交终端设计。首先，要在每一辆公交车的上车门口处放置一个智能公交终端，然后对每一个车站具有两种颜色的指示灯以及按钮进行相应的设置，乘客上车之后可以通过终端上的按钮对目的地车站进行选择，这时指示灯会亮起红灯，而当前方某个车站有人在候车时相关数据就会传输到智能终端上，这时相应站点的指示灯就会亮起绿灯，这样公交车司机就能够对那一站有乘客上车以及哪一站有乘客下车进行直观的感受。与此同时，由于相关定位装置也安装在智能公交终端中，因此公交公司的远程服务器能够通过NB-IOT技术实时监测每一辆公交车的位置。

(3)智慧调度方案。在设计智慧调度方案的过程中，主要是以公交车站的等候人数为依据，由于公交公司的远程服务器能够通过NB-IOT技术实时监测公交车站的等候人数，因此可以通过大数据技术将当前时间段内候车人数的相关模型构建起来，从而对下一时刻的候车人数进行预测，并在此基础上对公交车的发车时间进行相应的调度，从而更加科学合理的利用公交车，使人们更加便利搭乘公交车出行。

2 硬件设计

(1)智能公交站牌硬件设计。首先是主控芯片的设计。在本文的研究中选用的主控制器是STM32F103，这种控制器能够对各种传感器的数据进行及时、高效、准确的处理，之后会向服务器传输已经处理过的数据。STM32F103主控制器上共有3个SPI端口、2个I^2C接口以及5个USART接口，另外安装有2个12位模数转换器和5个定时器，由此可见该主控制器的集成度非常高，仅需很低的电压就能够发挥出超高的性能；其次，按钮和LED显示指示灯的设计。其中LED显示指示灯主要采用直径为5 mm的草帽LED发光二极管，选择白发黄和白发红这两种颜色，电压应为2～2.2 V，需要注意的是负极接短脚，正极接长脚，如果正负极接反，LED显示指示灯不会正常显示。白发红颜色的LED显示指示灯应该作为公交车车站指示站牌的显示灯，然后使用导线将所有指示灯的正极连接起来，最后再连接到STM32芯片的正极上，然后再将STM32不同的I/O口连接到各个指示的负极。公交车站中所有的候车按钮均为独立按键，有乘客按下独立按键后，相关信号就会传输到主控芯片中，之后就会亮起白发黄指示灯，提示候车乘客按键成功，然后公交公司的远程服务器就会接收到相关的数据信息。

(2)智能公交终端硬件设计。首先是定位模块的设计。在本文的设计研究中采用的是ATK-S1216，这个类型的定位设备兼容北斗和GPS，定位精度相对较高，最高可达2.5 m，同时还具备有源天线，进行相应的定位可在30 s内完成。另外，该设备还带有备用电池，能够对星历数据进行保存，掉电之后上电也很快，半小时内就可以完成。此外，该设备与主控芯片之间采用串口通信的方式进行连接，使用起来比较简单方便；其次，按钮和LED显示指示灯的设计。其中LED显示指示灯主要采用直径为5 mm的草帽LED发光二极管，选择白发绿和白发红这两种颜色，白发红颜色的LED显示指示灯应该作为公交车站所有指示站牌的显示灯，然后使用导线将所有指示灯的正极连接起来，之后连接到STM32芯片的正极，然后再将STM32不同的I/O口连接到各个指示灯的负极。公交车站中所有的候车按钮均为独立按键，按下独立按钮后相关信息会传送给主控芯片，此时亮起白发红指示灯，司机看到信号之后就知道需要在哪一站停车。与此同时，候车数据被终端服务器接收之后，有乘客候车的公交站就会亮起白发绿显示灯，这样司机就知道哪些站点有乘客正在候车。

3 软件设计

(1)智能公交站牌软件设计。首先，使用相关程序初始化各个模块，包括按键、中断函数以及LED模块等，之后该程序开始进行循环，对公交车站候车人数进行实时监测，并根据实际情况决定是否按下按键，之后云服务器就会接收到相关数据，之后服务器会把下一辆该线路的公交车位置信息再传回智能公交站牌，然后LED指示灯显示相关信息，对该线路公交车的位置信息进行更新。

(2)智能公交终端软件设计。首先，使用相关程序初始化各个模块，包括按键、中断函数以及LED模块等，之后该程序开始进行循环，对所需停车站是否按下停车按键进行实时判断，并对公交公司远程服务器传来的候车信息进行接收，然后LED指示灯会更新相关信息，并向服务器发送该公交车的位置信息。

(3)指挥调度方案设计。各个智能公交站牌将各线路大量的候车人数数据传送给服务器，之后将相关的数学模型构建起来并对下一时刻的发展趋势进行预测，然后根据预测结果对何时发出公交车进行安排。需要注意的是在对相关数学模型进行构建的过程中要对各车站候车人数、候车时间等因素进行充分的考虑，最大程度的提高公交车的利用效率，从而使乘客的等候时间尽可能地缩短。

4 结束语

总而言之，本系统利用物联网技术通过网络向远程服务器传输定位模块获得的数据以及本地实时监测到的一些数据，之后服务器进一步的分析和挖掘各种数据信息，将更加科学、合理、高效的解决方案制定出来。在城市公交交通中应用本系统能够使公交系统的运营效率得到有效的提高，从而使大中城市的交通拥堵问题得到有效的缓解，进而使城市居民可以更加便捷高效的搭乘公交车出行。