智能化公共交通信息交互与显示系统

1.一种智能化公共交通信息交互与显示系统，包括有车载设备、站点设备和中心服务器，其中车载设备能够实现车辆的定位与拥挤度判断并将车辆位置信息与拥挤度信息发送到中心服务器，同时接收中心服务器发来的调度信息，中心服务器能够实现车辆位置信息与拥挤度的筛选、分配和传送并实现公交车的调度，站点设备接收中心服务器发来的车辆信息，并实现位置与拥挤度的显示，同时对站点候车乘客的拥挤度进行判断并将站点的拥挤度信息发送到中心服务器作为调度的参考数据，所述的车载设备由定位模块、计数模块、显示模块、通讯模块、单片机和降压模块组成，其中定位模块与计数模块通过串口扩展电路连接到单片机的第一串口，通讯模块连接到单片机的第二串口，显示模块连接到单片机的并行数据接口；定位模块由G595模块、STC12C5A60S2单片机、GPS天线和外围电路组成；G595模块为基于JRC第九代单芯片SH319方案的GPS模块，能够进行定位工作；通讯模块由SIM900A模块，GSM天线和外围电路组成；SIM900A模块为双频GSM/GPRS模块，能够将单片机传来的车辆位置信息发送到中心服务器；单片机为双串口STC12C5A60S2单片机，第一串口通过串口扩展电路负责接收定位模块的位置信息与计数模块统计的乘客数量，第二串口与通讯模块连接，用于将单片机处理后的车辆位置信息与拥挤度信息传输到通讯模块并对通讯模块进行控制，并行数据接口与显示模块连接，降压模块能够将车内24V电源转变为车载设备需要的5v电源，所述的计数模块由两块分别放置在上车门和下车门的踏板压力毯和计算模块组成，其特征在于：所述的站点设备由通讯模块、站牌设备、站台设备、单片机和降压模块组成，通讯模块由SIM900A模块、GSM天线和外围电路组成，SIM900A模块接收中心服务器发送来的车辆信息，包括位置信息和拥挤程度信息，并将该站点等候各线路公交车的乘客数量发送给中心服务器；单片机上的第一串口与通讯模块连接，对通讯模块进行控制，接收并发送各类数据，第二串口通过串口扩展电路将车辆位置信息发送给站牌设备，同时第二串口通过串口扩展电路接收站台设备发送的各线路候车乘客的拥挤程度信息，站台设备由工业摄像头、处理器和排队设施组成，其中摄像头和处理器相连接，降压模块能够将公交站点的220V市电转变为站点设备需要的5V直流电，所述的站牌设备包含LED控制电路和印刷地图，LED控制电路中包含主控芯片、STC89C52单片机、寄存器和译码器，采用动态扫描控制；在印刷地图中，公交路线中的站点和相邻站点之间的位置均钻有并排一个5mm孔和并排四个3mm孔，用以安装LED灯珠从而标示出指定线路的公交路线和车辆拥挤程度；在整个用LED灯珠标示的路线中，将5mm红绿蓝三色LED灯珠安装在印刷地图中的站点灯内，将5mm黄色单闪LED灯珠安装在两站点之间的路段灯内，将3mm红色LED灯装入3mm孔中的拥挤度灯内，站点灯中，亮起红色表示已经过该站点，亮起绿色表示将到达该站点，亮起蓝色表示公交车在该站点，路段灯中，产生黄色闪烁灯光表示公交车在此路段内；并排的四个拥挤度灯中，亮一个灯表示该车拥挤度为一级、二个灯为二级、三个灯为三级、四个灯为四级。

智能化公共交通信息交互与显示系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种公共交通信息交互与显示系统，特别涉及一种智能化公共交通信息交互与显示系统。\n背景技术\n[0002] 目前，公共交通是国家大力推行的基础事业，它有助于缓解环境污染、提高交通效率。但推广的难度就在于乘坐公交车的体验不一定是舒适便捷的。由于一些不可抗力的因素，公交车难免会遇到堵车、故障等，这时到站时间、车辆间隔很难得到保障，公交站的乘客往往是盲目浪费了半个小时甚至一个小时时间而最终选择其他方式出行。同时，公交车与站台还可能存在拥堵的问题从而使乘客无法及时乘车。而在实际生活中，大部分的公交站牌仍然沿用传统的形式，只是陈列出公交车的路线，与正在等待公交车的乘客互动性很差，缺少智能化的因素。现有技术中虽然有些基于GPRS无线网络的多线路公交电子站牌系统，提出了智能公交中站点的部分解决方案，但该方案中电子站牌不够通俗易懂、简单明了，时间预测方式未经相应的叙述。并且方案中无车载设备，导致信息交互性差，兼容性差，实用性不强。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是为了解决现有公交电子站牌系统的兼容性差、成本高、功能少以及复杂度高而导致的不稳定等相关问题，而提供的一种智能化公共交通信息交互与显示系统。\n[0004] 本发明所述的智能化公共交通信息交互与显示系统包括有车载设备、站点设备和中心服务器，其中车载设备能够实现车辆的定位与拥挤度判断并将车辆位置信息与拥挤度信息发送到中心服务器，同时接收中心服务器发来的调度信息，中心服务器能够实现车辆位置信息与拥挤度的筛选、分配和传送并实现公交车的调度，站点设备接收中心服务器发来的车辆信息（包含位置信息和拥挤度信息），并实现位置与拥挤度的显示，同时对站点候车乘客的拥挤度进行判断并将站点的拥挤度信息发送到中心服务器作为调度的参考数据。\n[0005] 车载设备由定位模块、计数模块、显示模块、通讯模块、单片机和降压模块组成，其中定位模块与计数模块通过串口扩展电路连接到单片机的第一串口，通讯模块连接到单片机的第二串口，显示模块连接到单片机的并行数据接口；定位模块由G595模块、STC12C5A60S2单片机、GPS天线和外围电路组成；G595模块为基于JRC第九代单芯片SH319方案的GPS模块，能够进行定位工作；计数模块由两块分别放置在上车门和下车门的踏板压力毯和计算模块组成；通讯模块由SIM900A模块，GSM天线和外围电路组成；SIM900A模块为双频GSM/GPRS模块，能够将单片机传来的车辆位置信息发送到中心服务器；单片机为双串口STC12C5A60S2单片机，第一串口通过串口扩展电路负责接收定位模块的位置信息与计数模块统计的乘客数量，第二串口与通讯模块连接，用于将单片机处理后的车辆位置信息与拥挤度信息传输到通讯模块并对通讯模块进行控制，并行数据接口与显示模块连接，降压模块能够将车内24V电源转变为车载设备需要的5v电源。\n[0006] 站点设备由通讯模块、站牌设备、站台设备、单片机和降压模块组成，通讯模块由SIM900A模块、GSM天线和外围电路组成，SIM900A模块接收中心服务器发送来的车辆信息，包括位置信息和拥挤程度信息，并将该站点等候各线路公交车的乘客数量发送给中心服务器；单片机上的第一串口与通讯模块连接，对通讯模块进行控制，接收并发送各类数据，第二串口通过串口扩展电路将车辆位置信息发送给站牌设备，同时第二串口通过串口扩展电路接收站台设备发送的各线路候车乘客的拥挤程度信息，站牌设备包含LED控制电路和印刷地图，LED控制电路中包含主控芯片、STC89C52单片机、寄存器和译码器，采用动态扫描控制；在印刷地图中，公交路线中的站点和相邻站点之间的位置均钻有一个5mm孔和并排四个\n3mm孔，用以安装LED灯珠从而标示出指定线路的公交路线和车辆拥挤程度；在整个用LED灯珠标示的路线中，将5mm红绿蓝三色LED灯珠安装在印刷地图中的站点灯内，将5mm黄色单闪LED灯珠安装在两站点之间的路段灯内，将3mm红色LED灯装入3mm孔中的拥挤度灯内，站点灯中，亮起红色表示已经过该站点，亮起绿色表示将到达该站点，亮起蓝色表示公交车在该站点，路段灯中，产生黄色闪烁灯光表示公交车在此路段内；并排的四个拥挤度灯中，亮一个灯表示该车拥挤度为一级、二个灯为二级、三个灯为三级、四个灯为四级；站台设备由工业摄像头、处理器和排队设施组成，其中工业摄像头和处理器相连接，降压模块能够将公交站点的220V市电转变为站点设备需要的5V直流电。\n[0007] 中心服务器设有固定的IP地址，系统中所有的通讯模块均通过该IP连接到中心服务器上，中心服务器中运行数据筛选与分配程序，对车载设备中通讯模块发送来的车辆信息根据车辆ID和车辆位置进行分配并将与特定站台相关的车辆信息发送给特定的站台，对站点设备中的通讯模块发送来的候车乘客拥挤度进行分配与显示，提醒调度人员。\n[0008] 在整个通讯过程中，各通讯模块反应的车辆位置信息均采用下述的车辆位置信息协议的形式表示，具体协议如下：\n[0009] $,<1>,<2>,<3>\n[0010] $车辆位置信息起始位；当通讯模块接收到此位表示信息开始；\n[0011] 公交车车辆ID；\n[0012] <1>公交车所在位置类，A格式；0表示公交站点；1表示路段，如：若公交车在两个站点之间，则A为1；\n[0013] <2>公交站点或路段代号，AA格式，如：公交车在**站，则AA为01；\n[0014] <3>该公交车拥挤度，用1，2，3，4表示，1表示该车实时乘客人数为额定人数的0%-\n25%，2为25%-50%，3为50%-75%，4为75%-100%。\n[0015] 本发明的工作原理：\n[0016] 首先车载设备中定位模块每秒钟向单片机发送以NMEA-0183协议为格式的位置信息，该单片机通过与第一串口连接的串口扩展电路接收该数据并利用自身的程序对该数据进行解析；通过对比存储器中预存的路线信息，将该位置信息转化为以本发明提出的车辆位置信息协议为格式的数据。同时，计数模块将拥挤度通过与第一串口连接的串口扩展电路发送到单片机。该计数模块的原理为：当上车门踏板压力毯感受到压力时，认为有一位乘客上车，计算模块加一；当下车门踏板压力毯感受到压力时，认为有一位乘客下车，计算模块减一。计算模块再将实时得来的乘客数量与额定乘客数量相除并分等，得出拥挤度。单片机将定位模块和计数模块的数据进行整理，融合整合成以车辆信息协议为格式的数据，然后该单片机通过第二串口将数据传输到车载设备当中的通讯模块内，并对该通讯模块进行控制，将数据通过GPRS发送到中心服务器。站点设备中的通讯模块时刻与中心服务器进行通讯，当中心服务器接收到车载设备发送来的数据时，首先进行筛选判断然后立即发送给站点设备中的通讯模块。该通讯模块继而将数据传送给单片机，单片机对以本发明提出的车辆信息协议为格式的数据进行解析并将解析后的数据发送给站牌设备中LED控制电路中的单片机。该单片机根据此数据对LED控制电路进行控制。同时，站台设备实现对候车乘客拥挤程度的判断。工作原理为：排队设施使乘客按照公交线路分别排队，不仅有助于使候车乘客养成排队的习惯，也有助于工业摄像头的辨识。排队设施的后方装有工业摄像头采集排队情况。处理器通过分析工业摄像头采集到的图像中特定区域的灰度特性从而判断出各条线路候车乘客的拥挤程度。当拥挤程度超过一定值时，处理器向单片机发送信号，单片机再控制通讯模块向中心服务器发送信号，提醒调度人员增加指定线路的运行车次。\n[0017] 本发明的有益效果：\n[0018] 1、能够实现完整的智能公交，为一套完整的系统，结构与功能完整；\n[0019] 2、覆盖范围广，只要在GPRS网络范围内均能工作；\n[0020] 3、不仅仅能够交互与显示车辆的位置信息，还能够探测车辆拥挤程度和站点各线路的候车乘客拥挤程度并进行交互与显示，为乘客候车提供更多的参考数据，为公交公司提供调度参考数据；\n[0021] 4、节约网络资源：车辆信息协议实现车辆位置信息与拥挤程度的高度精简和凝聚，使传输数据量大大减少；\n[0022] 5、表达明确，具有友好的人机界面，电子站牌是以印刷电路配合LED灯珠的形式表达车辆位置信息和拥挤度，而不是同其他专利一样采用LED显示屏显示站点名称。\n附图说明\n[0023] 图1为本发明的整体结构示意图。\n[0024] 图2为本发明所述的车载设备结构示意图。\n[0025] 图3为本发明所述的站点设备结构示意图。\n[0026] 图4为本发明所述的站牌设备结构示意图。\n[0027] 图5为本发明所述的站台设备结构示意图。\n[0028] 1、车载设备2、站点设备3、中心服务器\n[0029] 11、定位模块12、计数模块13、显示模块14、通讯模块\n[0030] 15、单片机16、降压模块20、通讯模块21、站牌设备\n[0031] 22、站台设备23、单片机24、降压模块30、LED控制电路\n[0032] 31、印刷地图40、工业摄像头41、处理器42、排队设施。\n具体实施方式\n[0033] 请参阅图1、图2、图3、图4和图5所示：\n[0034] 本发明所述的智能化公共交通信息交互与显示系统包括有车载设备1、站点设备2和中心服务器3，其中车载设备1能够实现车辆的定位与拥挤度判断并将车辆位置信息与拥挤度信息发送到中心服务器3，同时接收中心服务器3发来的调度信息，中心服务器3能够实现车辆位置信息与拥挤度的筛选、分配和传送并实现公交车的调度，站点设备2接收中心服务器3发来的车辆信息（包含位置信息和拥挤度信息），并实现位置与拥挤度的显示，同时对站点候车乘客的拥挤度进行判断并将站点的拥挤度信息发送到中心服务器3作为调度的参考数据。\n[0035] 车载设备1由定位模块11、计数模块12、显示模块13、通讯模块14、单片机15和降压模块16组成，其中定位模块11与计数模块12通过串口扩展电路连接到单片机15的第一串口，通讯模块14连接到单片机15的第二串口，显示模块13连接到单片机15的并行数据接口；\n定位模块11由G595模块、STC12C5A60S2单片机、GPS天线和外围电路组成；G595模块为基于JRC第九代单芯片SH319方案的GPS模块，能够进行定位工作；计数模块12由两块分别放置在上车门和下车门的踏板压力毯和计算模块组成；通讯模块14由SIM900A模块，GSM天线和外围电路组成；SIM900A模块为双频GSM/GPRS模块，能够将单片机15传来的车辆位置信息发送到中心服务器3；单片机15为双串口STC12C5A60S2单片机，第一串口通过串口扩展电路负责接收定位模块11的位置信息与计数模块12统计的乘客数量，第二串口与通讯模块14连接，用于将单片机15处理后的车辆位置信息与拥挤度信息传输到通讯模块14并对通讯模块14进行控制，并行数据接口与显示模块13连接，降压模块16能够将车内24V电源转变为车载设备1需要的5v电源。\n[0036] 站点设备2由通讯模块20、站牌设备21、站台设备22、单片机23和降压模块24组成，通讯模块20由SIM900A模块、GSM天线和外围电路组成，SIM900A模块接收中心服务器3发送来的车辆信息，包括位置信息和拥挤程度信息，并将该站点等候各线路公交车的乘客数量发送给中心服务器3；单片机23上的第一串口与通讯模块20连接，对通讯模块20进行控制，接收并发送各类数据，第二串口通过串口扩展电路将车辆位置信息发送给站牌设备21，同时第二串口通过串口扩展电路接收站台设备22发送的各线路候车乘客的拥挤程度信息，站牌设备21包含LED控制电路30和印刷地图31，LED控制电路30中包含主控芯片、STC89C52单片机、寄存器和译码器，采用动态扫描控制；在印刷地图31中，公交路线中的站点和相邻站点之间的位置均钻有一个5mm孔和并排四个3mm孔，用以安装LED灯珠从而标示出指定线路的公交路线和车辆拥挤程度；在整个用LED灯珠标示的路线中，将5mm红绿蓝三色LED灯珠安装在印刷地图31中的站点灯内，将5mm黄色单闪LED灯珠安装在两站点之间的路段灯内，将\n3mm红色LED灯装入3mm孔中的拥挤度灯内，站点灯中，亮起红色表示已经过该站点，亮起绿色表示将到达该站点，亮起蓝色表示公交车在该站点，路段灯中，产生黄色闪烁灯光表示公交车在此路段内；并排的四个拥挤度灯中，亮一个灯表示该车拥挤度为一级、二个灯为二级、三个灯为三级、四个灯为四级；站台设备22由工业摄像头40、处理器41和排队设施42组成，其中工业摄像头40和处理器41相连接，降压模块24能够将公交站点的220V市电转变为站点设备2需要的5V直流电。\n[0037] 中心服务器3设有固定的IP地址，系统中的通讯模块14和通讯模块20均通过该IP连接到中心服务器3上，中心服务器3中运行数据筛选与分配程序，对车载设备1中通讯模块\n14发送来的车辆信息根据车辆ID和车辆位置进行分配并将与特定站台相关的车辆信息发送给特定的站台，对站点设备2中的通讯模块20发送来的候车乘客拥挤度进行分配与显示，提醒调度人员。\n[0038] 在整个通讯过程中，通讯模块14和通讯模块20反应的车辆位置信息均采用下述的车辆位置信息协议的形式表示，具体协议如下：\n[0039] $,<1>,<2>,<3>\n[0040] $车辆位置信息起始位；当通讯模块14接收到此位表示信息开始；\n[0041] 公交车车辆ID；\n[0042] <1>公交车所在位置类，A格式；0表示公交站点；1表示路段，如：若公交车在两个站点之间，则A为1；\n[0043] <2>公交站点或路段代号，AA格式，如：公交车在**站，则AA为01；\n[0044] <3>该公交车拥挤度，用1，2，3，4表示，1表示该车实时乘客人数为额定人数的0%-\n25%，2为25%-50%，3为50%-75%，4为75%-100%。\n[0045] 本发明的工作原理：\n[0046] 首先车载设备1中定位模块11每秒钟向单片机15发送以NMEA-0183协议为格式的位置信息，该单片机15通过与第一串口连接的串口扩展电路接收该数据并利用自身的程序对该数据进行解析；通过对比存储器中预存的路线信息，将该位置信息转化为以本发明提出的车辆位置信息协议为格式的数据。同时，计数模块12将拥挤度通过与第一串口连接的串口扩展电路发送到单片机15。该计数模块12的原理为：当上车门踏板压力毯感受到压力时，认为有一位乘客上车，计算模块加一；当下车门踏板压力毯感受到压力时，认为有一位乘客下车，计算模块减一。计算模块再将实时得来的乘客数量与额定乘客数量相除并分等，得出拥挤度。单片机15将定位模块11和计数模块12的数据进行整理，融合整合成以车辆信息协议为格式的数据，然后该单片机15通过第二串口将数据传输到车载设备1当中的通讯模块14内，并对通讯模块14进行控制，将数据通过GPRS发送到中心服务器3。站点设备2中的通讯模块20时刻与中心服务器3进行通讯，当中心服务器3接收到车载设备1发送来的数据时，首先进行筛选判断然后立即发送给站点设备2中的通讯模块20。该通讯模块20继而将数据传送给单片机23，单片机23对以本发明提出的车辆信息协议为格式的数据进行解析并将解析后的数据发送给站牌设备21中LED控制电路30中的单片机。该单片机根据此数据对LED控制电路30进行控制。同时，站台设备22实现对候车乘客拥挤程度的判断。工作原理为：排队设施使乘客按照公交线路分别排队，不仅有助于使候车乘客养成排队的习惯，也有助于工业摄像头40的辨识。排队设施42的后方装有工业摄像头40采集排队情况。处理器41通过分析工业摄像头40采集到的图像中特定区域的灰度特性从而判断出各条线路候车乘客的拥挤程度。当拥挤程度超过一定值时，处理器41向单片机23发送信号，单片机23再控制通讯模块20向中心服务器3发送信号，提醒调度人员增加指定线路的运行车次。