基于无线通信技术的车站站台地标显示管理系统

李俊鹏，石璧洲

（广西大数据投资有限公司，南宁 530021）

1 概述

国内高铁技术发展迅速，高铁线路及车站的建设越来越多。在高铁运行过程中，乘车旅客在站台候车时，当前需要寻找不同颜色的地标贴牌来确定车厢号来排队上车。由于上行、下行等不同的列车车厢信息不同，高铁站台需要设置多套地标贴牌来指引不同的列车车厢停靠位置，为区分地标贴牌的车厢号信息，采用不同颜色加以区分。地标贴牌很容易磨损，加上颜色给色盲用户带来不便等因素，为此设计了1 套LED 地标灯铺设在站台车厢停靠的相应位置，用于取代现在的多套地标贴牌，方便旅客乘车，可以缩短列车停靠时间，提高列车运行效率。地标灯示意如图1 所示。

图1 地标灯示意Fig.1 Diagram of landmark LED indicator

2 工作原理

车站站台地标灯管理系统包括：终端地标灯、LORA 网关和方案选择控制系统（接入调度系统服务器）等。管理系统示意如图2 所示。

图2 地标灯管理系统示意Fig.2 Diagram of management system of landmark LED indicators

根据调度系统的每趟列车运行进站时间、车厢数及上、下行等信息，在管理系统的软件方案选择界面进行设置，软件采用定时及感应信号控制。接入调度管理系统后，根据列车实际运行时间，调度系统通过LORA 网关，与每盏地标灯进行通信，来控制信号灯的亮度及车厢号信息。放行旅客进站时开启地标灯，列车开走后关闭。

LED 地标灯表面采用高强度透明亚克力板材质，耐磨、耐冲击，金属外壳防水、防腐蚀设计，铺设埋入站台相应位置。地标灯铺设示意如图3 所示。

图3 地标灯铺设示意Fig.3 Arrangement of installation of landmark LED indicators

3 终端设计

终端地标灯的设计由3 部分组成：LORA 通信部分、单片机控制部分和显示模块。终端工作原理如图4 所示。

图4 地标灯终端工作原理Fig.4 Operating principle of LED terminal

LORA 通信部分设计采用美国SEMTECH 的SX1276 芯片，主要参数如表1 所示。

表1 SX1276芯片参数Tab.1 Parameters of SX1276 Chip

终端控制部分采用STM32F030F4 单片机，此系列单片机性价比较高，裸片抗干扰能力也能满足车站环境的要求。

显示模块采用高亮度LED 点阵设计，可根据阳光亮度调整灯亮，控制芯片采用武汉力源的PS7219 控制驱动器，接口采用流行的同步串行外设接口（SPI），可同时驱动8 位共阴极LED，内部具有15×8 RAM 功能控制器寄存器，显示亮度可数字控制。

4 网关设计

本设计LORA 网关选用厦门星纵智能的LORAWAN 基站网关，型号UG65，8 通道，工作频段、灵敏度、发射功率等指标都能满足工作要求，外形（180 mm×110 mm×56.5 mm）小巧，抗干扰和可靠性高，安装在车站中间站台的中部上空，可完成与每盏地标灯的通信要求。

5 软件设计

控制系统应用软件使用VC++来完成接入调度服务器端的软件开发，终端地标灯的STM32 系列嵌入式开发采用C 语言完成。

5.1 嵌入式软件开发

基于芯片STM32F030F4 开发的嵌入式软件包括：前端通信和后端显示驱动两部分。

单片机内置的协议栈，通过设置LORA 模块完成网关的通信，模块采用透传模式进行通信，无需编码和控制，模块内置的MCU 对数据进行打包和处理，使得用户只需通过UART 接口即可实现无线通信。

STM32F030F4 硬件端根据约定命令，调用PS 7219 驱动程序，显示相应车厢编号、车次等信息。

5.2 调度端软件设计

调度端软件采用Linux 嵌入式操作系统，它采用微内核体系结构，核心小巧可靠，易于ROM 固化，并可模块化扩展，为应用程序的运行提供了强大的软件平台。

应用软件采用VC++开发设计，根据车站的客运调度信息，生成定时各地标灯显示方案，包括：车次、车厢号、上、下行的车厢增减和亮度等信息。根据列车实际运行情况，通过中断和相应协议，完成LORA 网关与每盏地标灯的通信，控制地标灯的工作。

6 结论

站台地标灯显示系统，由调度室控制，可以根据实际列车运行情况，实时完成开关导引乘客快速找到自己相应的车厢号，提高一些乘车效率，减少列车的停车时间，也不会给包括色盲乘客在内的所有乘客带来不便。取代了现有的多套地标牌指引，在地标指示这一方面与国内先进高铁技术系统身份相符合，有利于国内高铁技术覆盖全国走向世界。