一种智能公交系统及其实现方法

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一种智能公交系统及其实现方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及智能公交技术领域，特别是涉及一种智能公交系统及其实现方法。\n背景技术\n[0002] 随着城市人口的越来越密集，城市公共交通状况已成为影响人民生活水平的主要因素。目前随着通信技术的发展，智能公交系统已成为解决交通综合应用问题的一个有效手段，而车载电子系统是智能公交系统的重要组成部分。目前，公交车载电子系统已通过采用全球定位系统定位、通用分组无线业务传输数据的方法，实现了公交车的报站，并能实时传送和显示交通状况、天气、广告等动态信息，进而在一定程度上实现了公交车辆的有效调度，保证公共交通顺畅。\n[0003] 现有的公交车辆电子系统包括报站器、LED显示屏、电子站牌等外围设备和车载终端，但是在实际使用中存在以下几点不足：\n[0004] （1）电子站牌存在内容繁杂、预报错误，信息准确性的偏差，这是现有公交信息系统中普遍存在的问题；\n[0005] （2）由于设施庞大，而人为或者是自然的破坏很容易导致整个系统的瘫痪；\n[0006] （3）费用昂贵，包括前期投入的建设费用和后期的维护费用；\n[0007] （4）施工困难，绝大多数的电子站牌都是不符合现有公交站牌的规范，自定义一套显示方式和设施，需要对现有的站牌做大幅改造或在车站增加显示设施来实现，不仅要开挖动土，有些甚至需要改变车站原有位置，移到空间更大，供电更完备的地方。\n发明内容\n[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种智能公交系统及其实现方法，能够为候车乘客提供实时准确的车辆到站预报。\n[0009] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能公交系统，包括电子站牌后台监控系统、车载终端以及电子站牌，所述车载终端和电子站牌之间通过短距离无线通信技术实现数据传输和控制；所述电子站牌后台监控系统与所述车载终端和电子站牌之间通过无线通信技术实现数据传输和控制，所述电子站牌后台监控系统包括：对公交线路进行数据采集的数据采集模块、实现与电子站牌即时通信的通信模块、通过公交线路的车载终端自身的精确定位功能自动测算车辆到达前方各公交站点的时间或站数的计算模块；所述车载终端包括用于将车辆定位数据和车辆标识数据发送至电子站牌后台监控系统的信息发送模块；所述电子站牌包括用于接收车辆到达该公交站点的时间或站数的接收模块和显示车辆到达该站点所需时间或站数的显示模块。\n[0010] 所述车辆定位数据通过Zigbee或RFID或WIFI辅助定位系统的方式获得。\n[0011] 所述电子站牌还包括车辆到站离站检测模块和车站信息发送模块，所述车辆到站离站检测模块利用Zigbee或RFID或WIFI技术在连续的时间内检测到车辆信号，判定车辆到站，检测不到车辆信号，判定车辆离站，或通过距离检测方式检测车辆到站和离站的状态；所述车站信息发送模块用于向电子站牌后台监控系统发送车辆到站或离站的状态。\n[0012] 当通过距离检测方式检测车辆到站和离站的状态时，Zigbee或RFID或WIFI的检测距离的范围在50米以内。\n[0013] 所述电子站牌后台监控系统还包括云服务平台；所述云服务平台用于接收车辆到站信息。\n[0014] 所述电子站牌后台监控系统中还设置有用于存储数据采集模块采集的数据以及计算模块处理的结果的数据库。\n[0015] 所述电子站牌后台监控系统与所述车载终端和电子站牌之间通过GPRS无线通信、北斗短报文或3G通信技术实现数据传输和控制。\n[0016] 所述车载终端上的信息发送模块为具有2G或3G功能的模块。\n[0017] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能公交系统的实现方法，包括以下步骤：\n[0018] （1）电子站牌后台监控系统向车载终端发送请求信息；\n[0019] （2）车载终端接收到请求信息后将车辆的标识、当前位置、速度、方向和运行状态回传给所述电子站牌后台监控系统；\n[0020] （3）所述电子站牌后台监控系统根据车辆当前位置自动测算车辆到达前方各公交站点的时间或站数；\n[0021] （4）电子站牌后台监控系统将得到的计算结果分别发送至相应的电子站牌；\n[0022] （5）电子站牌收到计算结果后通过显示模块将计算结果进行显示。\n[0023] 所述车辆到站时，所述车载终端与所述电子站牌进行检测通信，确认车辆到站信息，所述电子站牌将车辆到站信息实时传递到电子站牌后台监控系统的云服务平台中。\n[0024] 所述车辆当前位置信息通过Zigbee或RFID或WIFI辅助定位系统的方式获得。\n[0025] 所述电子站牌利用Zigbee或RFID或WIFI技术在连续的时间内检测到车辆信号，判定车辆到站，检测不到车辆信号，判定车辆离站，或通过距离检测方式检测车辆到站和离站的状态，并将车辆到站或离站的状态发送给电子站牌后台监控系统。\n[0026] 当通过距离检测方式检测车辆到站和离站的状态时，Zigbee或RFID或WIFI的检测距离的范围在50米以内。\n[0027] 有益效果\n[0028] 由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：\n[0029] 本发明具有显示直观、安全可靠、配置灵活、低耗节能、易于维护的特点，有利于解决传统公交信息化滞后的局面，同时帮助广大公交乘客掌握公交运行状况，适时出行，方便出行。\n[0030] 本发明采用全球卫星定位技术(GPS)、地理信息系统技术(GIS-T)以及智能传感技术(有源RFID)，通过稳定的通讯方式(光纤传输+GPRS无线传输技术+短距离无线通信（Zigbee或RFID或WIFI）技术)，建立智能公交实时信息发布系统，为候车乘客提供实时准确的车辆到站预报。\n[0031] 本发明在传统的通信方式上，利用短程通信方式Zigbee或RFID或WIFI实现车辆与电子站牌的通信，从而使整个通信网络封闭，成为一个闭路的通信方式。这种通信方式不仅可以实现传统的中心控制，对数据进行统一管理与分析，而且它能及时的更新电子站牌的信息，克服过分依赖GPS中存在的通信障碍，更为可贵的是它将整个通信系统封闭起来，容错性更高，方便了控制与管理。当车辆行驶后，站牌离线计数。当车辆到达某一个站台后，车辆通过Zigbee或RFID或WIFI系统与站牌交换信息，对站牌信息进行修正，并通过电子站牌将信息传送到控制中心，以便对路线上的所有站牌数据与模型进行修正。\n附图说明\n[0032] 图1是本发明的结构方框图；\n[0033] 图2是本发明中车载信息系统与通信网关链接示意图；\n[0034] 图3是本发明中通信网关与对应的电子站牌的通讯链接示意图；\n[0035] 图4是本发明中电子站牌的原理方框图；\n[0036] 图5是本发明的流程图。\n具体实施方式\n[0037] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。\n[0038] 本发明充分利用现有公交调度管理系统的公交车辆GPS数据，对公交站牌进行智能化改造，通过技术对接，实现公交车到站预报，动态显示所有停靠该站点的公交线路到站信息，为候车乘客提供实时准确的车辆到站预报。此外，系统还附带了实时视频监控、乘客候车反馈、公众信息发布等多个功能。\n[0039] 如图1所示，本发明总体上包含电子站牌后台监控系统、车载终端以及节能型的电子站牌三个部分。三者之间采用GPRS无线通信技术和短距离无线通信（Zigbee）技术进行数据传输与控制。具体包括电子站牌后台监控系统、车载终端以及电子站牌，所述车载终端和电子站牌之间通过短距离无线通信技术实现数据传输和控制；所述电子站牌后台监控系统与所述车载终端和电子站牌之间通过无线通信技术实现数据传输和控制，所述电子站牌后台监控系统包括：对公交线路进行数据采集的数据采集模块、实现与电子站牌即时通信的通信模块、通过公交线路的车载终端自身的精确定位功能自动测算车辆到达前方各公交站点的时间或站数的计算模块；所述车载终端包括用于将车辆定位数据和车辆标识数据发送至电子站牌后台监控系统的信息发送模块；所述电子站牌包括用于接收车辆到达该公交站点的时间或站数的接收模块和显示车辆到达该站点所需时间或站数的显示模块。值得一提的是，本实施方式中的短距离无线通信技术也可以是RFID或WIFI技术。\n[0040] 其中，电子站牌后台监控系统对公交线路进行相应的定位和数据采集，并实现与电子站牌的即时通信，通过车载终端设备自身的精确定位功能和内嵌的软件系统，自动测算车辆到达前方各公交站点的时间或站数，并将计算结果实时发布到公交电子站牌，为候车的乘客提供公交信息服务。\n[0041] 电子站牌后台监控系统的数据交换可以基于GPRS协议，建立车载信息系统与通信网关以及通信网关与对应的应用系统的通讯链接，网络联接如图2和图3所示。其中，电子站牌后台监控系统的数据采集模块和通信模块设置在通信网关中。公交车辆采集的信息以及各类测算、计算的结果要实时发送到通信网关，公交电子站牌后台监控系统通过通信网关与车载智能终端设备进行通信互联。对实时采集的各类信息数据和系统生成的各类信息数据，本系统建立相应的公交基础信息采集与管理数据库做为支撑。需要说明的是，电子站牌后台监控系统的数据交换也可以使用北斗短报文或3G通信技术实现。\n[0042] 其中，所述车辆定位数据通过Zigbee辅助定位系统的方式获得。所述电子站牌还包括车辆到站离站检测模块和车站信息发送模块，所述车辆到站离站检测模块利用Zigbee技术在连续的时间内（如连续10s内）检测到车辆信号，判定车辆到站，检测不到车辆信号，判定车辆离站，或通过距离检测方式检测车辆到站和离站的状态，例如离开电子站牌10米内为到站状态，离开电子站牌10米外为离站状态；所述车站信息发送模块用于向电子站牌后台监控系统发送车辆到站或离站的状态。当利用WIFI技术实现短距离通信时，车辆定位数据则通过WIFI辅助定位系统的方式获得。当利用RFID技术实现短距离通信时，车辆定位数据则通过RFID辅助定位系统的方式获得需要说明的是，Zigbee或RFID或WIFI的检测距离的范围可在50米以内任意设置。\n[0043] 当车辆到达电子站牌时，通过短程通信（即Zigbee或RFID或WIFI）使车辆与电子站牌建立联系，及时地更新电子站牌上的信息。通过电子站牌与控制中心的连接，将电子站牌信息传输到控制中心，从而对控制中心的数据进行更新并存储。同时，控制中心也可以利用GPS辅助车辆定位，并借助GPRS实现车辆与控制中心的不断通信，从而对电子站牌信息进行确认与修改，完成一个反馈。\n[0044] 本发明在传统的通信方式上，利用短程通信方式实现车辆与电子站牌的通信，从而使整个通信网络封闭，成为一个闭路的通信方式。这种通信方式不仅可以实现传统的中心控制，对数据进行统一管理与分析，而且它能及时的更新电子站牌的信息，克服过分依赖GPS中存在的通信障碍，更为可贵的是它将整个通信系统封闭起来，容错性更高，方便了控制与管理。当车辆行驶后，站牌离线计数。当车辆到达某一个站台后，车辆通过Zigbee系统与站牌交换信息，对站牌信息进行修正，并通过电子站牌将信息传送到控制中心，以便对路线上的所有站牌数据与模型进行修正。\n[0045] 所述电子站牌后台监控系统还包括云服务平台；所述云服务平台用于接收车辆到站信息。也就是说，当车辆到站时，车辆的车载终端与电子站牌进行检测通信，确认该车辆到站信息，电子站牌将该车辆的到站信息实时传递到电子站牌后台监控系统的云服务平台中，如此电子站牌后台监控系统可知车辆到站，并实时对电子站牌进行信息更新。用户还可以通过3G、WiFi、蓝牙等方式接入移动APP应用来查询该电子站牌后台监控系统，从而更快得知车辆当前的实时信息。\n[0046] 公交车载终端：由于考虑到与现有公交系统的集成，本实施方式中可以有多个车载终端的集成方案，目前能够接受大部分传统的、基于SOCKET的通信协议。对于没有车载终端的公交系统，可安装上述完整的车载终端，其中，该车载终端具有2G或3G功能，并且能够提供最基本的车辆定位数据和车辆标识数据。对于安装有车载终端的公交系统而言，只需安装的车载终端具有2G或3G功能，并且能够提供最基本的车辆定位数据和车辆标识数据即可。对于已经搭建了公交管理后台的系统，则需要提供车辆的定位数据和车辆的标识数据。\n[0047] 电子站牌采用低功耗控制系统，采用太阳能加蓄电池供电方案。电子站牌信息采用高亮度LED发光管实时指示距离本站最近的两辆公交车所在站点位置。现有的电子站牌大致有2种，分别是立杆式电子站牌和站台式电子站牌。其中，站台式电子站牌一般通过市电进行供电，立杆式电子站牌无供电。对于站台式电子站牌而言，可在其顶端安装太阳能电池板，并且将太阳能电池板与控制系统相连，如此可以在没有市电的情况下使用太阳能进行供电。对于立柱式电子站牌而言，可在原三角柱位置放置电池与控制系统，并且在旗牌的上方安装太阳能电池板，使太阳能电池板与控制系统相连，如此便可实现太阳能和电池分时结合的方式进行供电。\n[0048] 节能型电子站牌采用印刷文字与LED发光管相结合的形式，公交线路信息、首末班车时间及途经站站名事先印刷在电子站牌的面板上，每个站名的边上安装一个LED发光管。通过点亮LED发光管来告知候车的乘客最近公交车的位置。\n[0049] 电子站牌控制系统由主控板，LED灯带和电池三部分组成，显示的内容由电子站牌后台监控系统直接控制。如图4所示，主控板主要由GPRS模块和ARM构架组成。电子站牌后台监控系统通过GPRS网络向电子站牌发送车辆状态，主控板解析车辆状态后，控制LED发光管的点亮状态。LED灯带，公交线路中，每个站点使用一个发光管表示。电子站牌主控板采用+12V供电，电池应能持续不间断的提供+12V电压。在电池电量不足时，主板能检测到这个状态并报告电子站牌后台监控系统，通知尽快更换电池或为电池充电。通过该电子站牌的LED灯带可以显示距离本站最近的三辆公交车实时所在站点信息。\n[0050] 如图5所示，本发明的智能公交系统的实现方法，包括以下步骤：\n[0051] 步骤501，电子站牌后台监控系统向车载终端发送请求信息，也就是说，电子站牌后台监控系统的数据采集模块向车载终端发送请求车载终端上报其车辆行驶信息。本步骤中电子站牌可以采用定时模式向车载终端发送请求信息，比如说，每过3分钟便发送一次请求。\n[0052] 接着，进入步骤502，车载终端接收到请求信息后将车辆的标识、当前位置、速度、方向和运行状态回传给所述电子站牌后台监控系统。具体地说，当车载终端接收到电子站牌后台监控系统发送的请求后，便通过信息发送模块将车辆自身的标识、当前位置、速度、方向和运行状态传送给电子站牌后台监控系统。\n[0053] 在步骤503中，所述电子站牌后台监控系统根据车辆当前位置自动测算车辆到达前方各公交站点的时间或站数。也就是说，电子站牌后台监控系统在收到车载终端的反馈后，根据车辆当前位置信息进行计算，自动测算车辆到达前方各公交站点的时间或站数。以公交1201为例，当前车辆的位置在“国浩路江湾城路”和“国浩路政和路”之间，并且车辆的行驶方向为下行，那么电子站牌后台监控系统则自动计算出离之后的各公交站点还有多少站，如离“复旦大学（江湾新城校区）”还有2站、离“殷行路政和路”还有4站等等。也可以根据车辆速度计算出车辆到达前方各公交站点的大致所需的时间。\n[0054] 步骤504中，电子站牌后台监控系统将得到的计算结果分别发送至相应的电子站牌。同样以公交1201为例，电子站牌后台计算完成后，便将结果发送至相应的电子站牌，发送至“复旦大学（江湾新城校区）”电子站牌的结果为还有2站，发送至“殷行路政和路”电子站牌的结果为还有4站。\n[0055] 最后，在步骤505中，电子站牌收到计算结果后通过显示模块将计算结果进行显示。电子站牌在收到计算结果后，可通过LED屏显示车辆还有多少站到达本站点，也可通过亮灯的方式告知候车乘客现在的车辆行驶至哪个站点。\n[0056] 其中，所述车辆当前位置信息通过Zigbee或RFID或WIFI辅助定位系统的方式获得。所述电子站牌利用Zigbee或RFID或WIFI技术在连续的时间内检测到车辆信号，判定车辆到站，检测不到车辆信号，判定车辆离站，或通过距离检测方式检测车辆到站和离站的状态，并将车辆到站或离站的状态发送给电子站牌后台监控系统。也就是说，在本发明中，当车辆到站时，所述车载终端与所述电子站牌进行检测通信，确认车辆到站信息，所述电子站牌将车辆到站信息实时传递到电子站牌后台监控系统的云服务平台中，此时电子站牌后台监控系统可马上向各个电子站牌发送最新的车辆信息，以使候车乘客能够在最快的时间内掌握车辆信息。