基于物联网的城市智能公交系统的研究

朱军

摘 要：城市公共交通是城市的重要基础设施，是维系城市活力的血脉。优先发展公共交通是缓解交通拥堵、转变城市交通发展方式、提升人民群众生活品质、提高政府基本公共服务水平的必然要求，是构建资源节约型、环境友好型社会的战略选择。本文按照智能化、人性化、综合化的要求，推进信息技术在城市公共交通运营管理、服务监管和行业管理等方面的应用，重点建设公众出行信息服务系统、车辆运营调度管理系统、安全监控系统和应急处置系统。加强城市公共交通与其他交通方式、城市道路交通管理系统的信息共享和资源整合，提高服务效率。本文通过现代无线传感器网络技术以及物联网核心技术，GPS定位技术实现智能公交。

关键词：智能公交;无线传感;物联网

公交车是公众出行最普及的交通工具，但是等车难、挤车难、公交到站信息公示不准确一直是影响公交搭乘体验感的主要问题[4]。优化公交线路配置，增加拥挤线路运营车辆是解决拥挤的有效手段。如何有效统计乘客数量做到公交线路、车辆的合理配置，如何将公交到站信息及时分享给广大等车公众，是提高公交搭乘体验的重要课题[1]。一个人性化、信息化的综合性服务平台才能让越来越多的公众乐意搭乘公交、享受城市公交服务。物联网（The Internet of things，简称IOT），在我国也称为传感网，即“物物相连的互联网”。物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其用户端延伸和扩展到了在任何物品与物品之间（简称M2M）可进行信息交换和通讯。严格而言，物联网的定义是：将各种物品通过信息传感设备（如RFID、传感器等）与互联网连接起来，实现智能化识别和管理，实现人类社会与物理系统的整合，使人类以更精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系[5]。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、个人健康等多个领域。物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业的浪潮[2]。它降新一代信息技术充分运用在各行各业中，即把传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁等各种物体中，然后将物联网与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。本文利用无线网络实现前端各类现场数据采集设备、监控设备、同时利用数字视频技术、计算机多媒体技术、计算机网络技术、通信技术等，为用户提供便利[3]。

一、系统总体设计

公交智能监控调度系统架构由五个部分组成：车载终端子系统，数据中心子系统、监控调度子系统，电子站牌和掌上公交子系统。

（一）终端设备。公交智能终端XW-H3000-GJ是为建设城市公共交通智能化调度管理而研发的一款集部标卫星行驶记录仪功能、定位监控、公交线路存储、自动报站、视频压缩存储及3G视频传输等多种先进技术于一体的智能化终端产品

通过公交智能终端XW-H3000-GJ主机、摄像机、拾音器、紧急报警按钮，进行视音频和公交GPS信息采集、存储，并通过公交智能终端主机内置无线模块传输至中心管理系统。

（二）复合型油量传感器。通过电压和脉冲传感器连接公交车油量传感系统，监控公交车加油、用油情况生成油耗报表和油耗曲线。

（三）摄像头。在充分考虑项目需求及实际使用环境，摄像头需选择符合摄录清晰、经久耐用，低故障且具有防水、防尘、极冷极热、低照度等功能。

二、系统软件

（一）系统特点

1.公交智能排班。主要采用目前公交系统里常用的计划排班调度与滚动排班调度相结合的调度模式，使车辆运营的调度智能化、实时化、科学化，加强了对运营车辆的指挥调度，提高运营效率。

2. GPS实时定位。采用GPS技术、ArcGis地图处理技术，图像处理技术等按用户需要实现所有车辆、各线路车辆或指定车辆在电子地图中的位置、速度等信息，方便直观。

3.站点播报、电子站牌。车载终端通过车辆实时运营位置，按站点播报到离站语言信息，电子站台实时显示各线路即将到站车辆及距离信息，方便市民及时了解乘车情况。

（二）系统模块

智能公交系统主要包括六大模块，分别是：运营监控、调度排班、报表中心、站线管理、基础资料、系统设置。

1.GIS电子地图。采用ArcGIS专业电子地图软件，分析功能强大，兼容性强，二次开发很方便。城市公交GPS电子地图，显示多层次的城市公交专用电子地图，具体地图图层包括：道路、公交线路、公交站点、建筑物、山川、河流、桥梁、绿化带、公园等。显示多层次的城市公交线网电子地图，根据上下行线路显示公交线网、站、公交车实时位置等信息。显示电子地图，线路站点（可能的话，包括其他的主要交通干线及枢纽站点）和装有GPS的车辆的实时位置示意图，站点线路可自定义设定。上述电子地图具有：放大、缩小、漫游、滚动等功能;地图编辑和线路站点编辑等功能。实时刷新地图上的车辆位置示意图。

2.實时调度监控。实时调度信息主要包括：地图监控、调度监控、模拟线路监控、行车轨迹、调度信息下发、3G实时视频、超速实时报警、偏离轨道报警、主机断电报警、离线报警、公交运营情况以及司乘人员实时考勤情况等。

3. 5G实时视频监控。5G视频终端将采集的视频信号等信息进行处理，通过5G无线网络实时准确地发送到监控中心服务器，中心服务器对接收到的数据进行相应的判断、验证和转发处理，用户通过任何装有客户端软件的电脑、智能手机即可实时查看相应视频信息。

4.智能排班。对线路进行智能排班，每条线路进行调度计划生成时，必须先把计划排版母表和车辆配置设置好。主要包括功能：计划排班目标、车辆班次配置、调度计划生成、调度计划查询等。

三、电子站牌实体

实体电子站牌安装在站台上，通过电子站牌，能够向公众及时传达公交到站信息、公交线路调整信息、新闻天气广告等信息。

电子站牌主要功能：实体电子站牌能随时接收中心发来的数据，LED屏幕滚动显示到站距离和估计时间;LED显示屏显示本公交车站，公交车的到站实时信息;例如：“18距离1站，105距离3站”等到站指示信息;可显示车辆位置及分布情况;实体电子站牌的摄像头，可以作为交通监控摄像头，对公交车的日常营运情况、车辆进站秩序和驾驶员行车作风实时监控。

四、结束语

GPS是近年来兴起的一种新技术，现已广泛应用于各个领域，并逐渐成为人们生活中不可或缺的组成部分。单片机与NANDFlash存储器的结合是该系统的一个特色，与ARM系列的GPS系统相比，它可以进一步降低成本，同时无线传感器网络知识也是很好的与之结合起来。本文设计开发的公交车智能报站系统基于当前城市公交的现状，利用新的技术解决了城市公交系统中存在的部分问题，调试运行效果良好，定位准确，达到了预期效果。

参考文献：

[1]沈苏彬，范曲立，宗平.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报，2006，29（6）：1-11. 张俊.SMS 短消息传输的远端控制技术及其实现[J].仪器仪表学报，2003：29-31.

[2]吴功宜，吴英.物联网工程导论[M].北京：机械工业出版社 ，2012：156-351.

[3]崔莉，鞠海玲，苗勇等.无线传感器网络研究进展，计算机研究与发展，2005，42（1）：163一174.

[4]孙利民，李建中，陈渝等.无线传感器网络.北京：清华大学出版礼2005.15-16

[5]马祖长， 孙怡宁， 梅涛. 无线传感器网络综述[J]. 通信学报， 2004， 25（4）： 114-124.