CN102184643B - 一种智能公交乘务*** - Google Patents

Abstract

一种智能公交乘务***。站点上主站牌和从站牌通过485总线，按一主多从模式有线连接。主站牌和车载***通过无线通讯模块进行无线连接。主(从)站牌以射频卡为介质，与车载***数据连接。主站牌通过GPRS模块与基站无线连接，基站、GPRS网关、Internet网络、公交指挥中心有线顺序连接。利用无线通信，实现公交车智能停靠、公交车和站点的数据交换。利用GPRS无线网络和Internet网相连，实现监测信息实时远程传输。本发明优点：1.先进的智能停靠方式。2.完善的信息监测机制。3.便利的公交付费模式。4.经济可靠的通讯手段。总之本发明停靠智能、付费科学、监测准确，适合公交***使用，经济和社会效益巨大。

Description

一种智能公交乘务***

技术领域

本发明是一种用在城市公共交通中的新型智能公交乘务***，本***通过无线通信、GPRS、射频卡、嵌入式等技术实现智能停靠、分段计费、射频刷卡、远程监测等功能，促进了公交乘务***的智能化。

背景技术

在本发明做出之前，应用比较广泛的公交***有：1)“巴士快速交通***BRT”(Bus Rapid Transit)：2004年及2006年我国第一条和第二条BRT线路相继在北京和杭州开通，到目前为止我国大部分省会城市都已相继开通了BRT线路。2)“智能交通***ITS”(IntelligentTransportation System)：此***于1986年在美国开始应用，而我国在奥运申办成功以后，于2002年6月批准了《北京′科技奥运智能交通***技术开发与应用》项目，选择北京作为ITS示范城市。″智能交通***ITS″借助GPS全球卫星定位***、GIS地理信息***和***完善的GPRS无线网络，实现车辆动态定位、无线通信及电子地图显示技术，实现对线路运营车辆、机动车辆、检修车辆动态位置的实时监控，提高了调度指挥***对运营状况的实时掌握与应变能力。

以上公交***极大提高了城市公共交通的运输能力，在一定程度上缓解了城市交通的压力，但存在以下问题：1、实行统一票价，对短途乘客有失公平，若在公交车上增加售票员进行分段收费又将增加公交车运营成本。2、BRT公交车实行固定站点停靠制度，对于无人上下车站点进行停靠将极大的降低BRT公交车运营速度，不仅耽误乘客时间，而且公交车的频繁启停将增加能耗，从而提高运行成本。3、目前的公交乘务***只能将公交车的定位信息回传到公交指挥中心，而不能同时回传乘客及站点的状态信息。如发明专利(200710175221.2)：一种智能公交***及其实现方法，其方式为公交车车载***直接与监控中心进行网络互联，只回传公交车定位信息。

发明内容

本***主要针对上述存在的不足，提出了一种新型的智能公交乘务***方案。即利用无线通信，实现公交车的智能停靠，以及公交车和站点的数据交换；利用GPRS无线移动网络和Internet网络相连，实现公交车及站点状态信息的实时远程传输。同时，本发明基于嵌入式***，在站点建立一主多从的多个电子站牌，各站牌通过485总线连接。实现一站点多站牌的站点模式。

本发明的技术方案是：

本***由三部分组成：电子站牌、车载***和公交指挥中心。

电子站牌是部署在公交站点的嵌入式电子装置，主要完成乘客购票、下车验票、与公交车无线通讯、与指挥中心GPRS通讯等功能。由于一个公交站点可能有多趟公交车，因此，每个站点可能有多个电子站牌。电子站牌根据配置的功能模块不同，分为主站牌和从站牌，各电子站牌通过485总线连接，按照一主多从方式构成站点服务网络。配置无线通讯模块和GPRS通讯模块的电子站牌作为主站牌，其他为从站牌。各站点必配一台主站牌，从站牌数量可根据站点实际客流量确定。

主站牌由主控制器、GPRS模块、无线通讯模块、射频卡及射频读卡器、液晶触摸屏、485接口等构成。主控制器采用三星公司的ARM9芯片s3c2440，该芯片具有2个SPI接口、256K色LCD控制器、触摸屏控制器、3个UART(异步串行口)、电源控制模块等。主控制器负责控制其他各个模块的工作，实现数据处理和信息传输、为用户提供人机接口界面。GPRS模块采用华为公司的EM310实现远程无线GPRS通信功能。GPRS模块通过UART 1连接主控器。GPRS模块内置SIM卡槽与SIM卡相连。SIM卡中包含有GPRS客户端的地址、公交站点参数等信息。无线通讯模块采用Nordic公司的nRF24L01模块，该芯片采用2.4GHz的频段进行数据传输。芯片内置频率合成器，具有自动应答及自动重发等功能，数据传输速率高达2Mbps，电流消耗低至10mA左右。无线通讯模块通过SPI接口与主控制器进行连接。射频卡采用S50非接触式IC卡，8K容量EEPROM，分为16个扇区，每个扇区有一组独立的密码，每张卡有唯一的32位序列号。射频读卡器采用飞利浦MF RC500读卡芯片，集成有ISO14443A协议。芯片内部发送器不需要增加有源电路就能直接驱动操作距离为100mm以内的天线。该芯片外接一个单片机共同构成射频读卡器。射频读卡器与射频卡通过射频通讯进行无线连接。射频读卡器通过UART 0与主控制器连接。液晶触摸屏采用3.5寸4线电阻式触摸屏，分辨率为240×320，对比度为300∶1，响应时间小于10毫秒，触摸屏使用寿命达100000次。液晶触摸屏主要用于提供人机接口界面，用户可通过该界面程序完成查询、购票、验票等操作。485接口采用主控制器的UART2，利用Max485芯片实现电平转换，从而实现主站牌与从站牌间的485通讯。

与主站牌相比，从站牌未配置GPRS模块、无线通讯模块。其他功能模块及其连接方式与主站牌完全相同。主站牌与从站牌之间通过485总线进行连接，按照一主多从方式构成站点服务网络。主站牌定时对各个从站牌进行巡检，当主站牌巡检到某一从站牌时，该从站牌将本站牌上的乘车信息传送到主站牌。当主站牌收到公交车车载***发送的无线通讯帧后，主站牌对乘车信息进行更新，并将主站牌储存的乘车信息通过无线通讯模块发送到车载***。主站牌定时通过GPRS模块，将站点信息和公交车信息发送到公交指挥中心。

车载***主要包括主控制器、液晶显示模块、无线通讯模块、射频读卡器及语音模块。主控制器选用美国微芯公司生产的PIC16F877单片机，主要集成了1个USART、1个SPI接口等资源，具有极低的功耗。主控制器主要实现数据输入输出，无线通讯控制、读卡器控制及液晶显示控制等功能。液晶显示模块采用DM12864C型点阵式黑白液晶显示屏，行列点阵为128×64。液晶显示模块主要用来显示公交车乘务信息及状态信息。液晶显示模块通过8路数据线、4路控制线与主控制器的12位GPIO口进行连接。无线通讯模块采用Nordic公司的nRF24L01模块，与主站牌无线通讯模块完全相同。无线通讯模块作为从器件，通过SPI接口连接主控制器。车载***中的无线通讯模块与主站牌无线通讯模块进行无线连接。车载***中的射频读卡器采用与主站牌完全相同的射频读卡器，主要实现顾客上车的刷卡验票功能。射频读卡器通过UART与主控制器连接。语音模块集成了ISD4004语音芯片，其录音时间可达4分钟，最多可录制1200段录音资料。语音模块主要用来进行上车验票的语音提示和语音报站等功能。语音模块作为从器件，通过SPI接口连接主控制器。

公交指挥中心包括监控服务器、存储设备、显示屏等。以上设备通过以太网总线进行连接。监控服务器上运行有公交运行监测***软件，完成站点和公交车信息的接收。公交运行监测***软件包括网络通讯模块、数据处理模块、GIS显示模块。网络通讯模块主要是利用TCP/IP协议和Internet网络，完成公交指挥中心与公交站点之间的数据传递。数据处理模块主要是对接收到的站点和公交车信息进行预处理和存储。GIS显示模块主要实现对站点和公交车信息的电子地图显示，该模块通过对数据包的解析处理，并结合GIS地理信息***进行地图匹配，可在电子地图上清晰的显示公交车及站点的当前位置、乘车人数和候车人数等信息。存储设备主要完成对站点和公交车信息的存储。显示屏实现对电子地图的大屏幕显示。

本发明可实现以下功能：

1)公交车智能停靠站：当公交车离开某一站点后，车载***将启动无线通讯模块以下一站作为目标地址与主站牌无线通讯。当主站牌收到车载***发送的无线通讯帧以后，将主站牌上相关的乘车信息通过无线通讯回传给车载***。车载***根据自身的下车信息和回传的乘车信息决定在下一站是否停车，决策以后再将无线通讯的目标地址向下调整一站。

2)公交公司信息全局监测：主站牌通过无线通讯模块与公交车进行无线通讯，获取公交车信息，同时将公交车信息及站点信息通过GPRS模块实时回传到公交控制中心，从而实现公交运行的实时监测，为公交指挥调度奠定基础。

3)乘客可实现分段付费：在站点处设立一主多从模式的多个电子站牌，由乘客选择所乘车次、乘车区间。***将根据乘车区间分段计费。乘客利用射频卡刷卡方式在主站牌(或从站牌)进行购票，主站牌(或从站牌)将付款信息和车次及乘车区间信息写入射频卡中。上车时车载***检验射频卡并语音提示。下车后，乘客需到站点进行刷卡验证。如未验证，或下车站点与乘车区间不符，则无法清除相关标志，影响下次购票乘车。

本发明的优点：

1)先进的智能停靠方式，不仅提高了公交车运行速度，节省了乘车时间，而且降低了公交车频繁启停产生的能耗，减少了运营成本。

2)完善的信息监测机制：智能公交乘务***不仅能回传公交车的人员和定位信息，还能回传站点的实时状态，便于公交指挥中心对整个公交***的运营进行全局的监测。

3)便利的公交付费模式：采用自助刷卡购票、分段付费、上车验票、下车确认等方式，使整个付费模式兼顾了公平与便利。

4)经济可靠的通讯手段：基于固定站点的GPRS模块与公交指挥中心进行通讯，比基于移动公交车的GPRS通讯方式更加稳定可靠。同时由于站点的数量远远小于公交车的数量，对于GPRS终端的投资更少，维护量更小，节省更多的资金。

附图说明

现结合附图作进一步描述：

附图1是本发明的智能公交乘务***组成示意图。

参照附图1，乘客[7]在站点[32]的主站牌[12]的液晶触摸屏[29]上选择乘车区间，然后刷射频卡[6]购票，主站牌[12]通过射频读卡器[10]将乘车信息写入射频卡[6]中，从站牌[24]的购票过程与主站牌[12]完全相同。主站牌[12]通过485总线[31]对从站牌[24]进行巡检，获得本站点所有的乘车信息。再对其进行分析，统计出此站需要上车的乘车人数。当主站牌[12]的主控制器[9]接收到车载***[5]的无线通讯模块[3]发送的到站信息后，主控器[9]将此数据通过无线通讯模块[30]发送给车载***[5]。乘客[7]上车后在车载***[5]的射频读卡器[4]上进行刷卡，射频读卡器[4]读取射频卡[6]中的信息，验证乘车信息，验证结果通过车载***[5]的语音模块[33]进行播报，同时车载***[5]的主控制器[2]读取验证成功射频卡[6]的乘车信息，并进行分析存储。最后车载***[5]的主控制器[2]将以上的两种数据进行汇总，然后将下一站需要上车和下车的人数在车载***[5]的液晶显示屏[1]上进行显示，司机通过液晶显示屏[1]的数据判断是否需要停靠下一站点[32]。公交车[34]离开站点[32]后，车载***[5]将无线通讯的目标地址向下调整一站，并启动无线通讯模块[3]与主站牌[12]进行无线通讯。

同时，主站牌[12]通过无线通讯模块[30]与车载***[5]进行无线通讯，获取公交车[34]信息，同时将公交车[34]信息及站点[32]信息通过GPRS模块[11]实时返回到公交指挥中心[17]，从而实现公交运行的实时监测。

通过以上流程可达到本发明的目的。

具体实施方式

1)候车购票：乘客[7]在站点[32]的主站牌[12]上通过液晶触摸屏[29]选择乘车区间，通过射频读卡器[10]进行刷卡扣费，完成购票过程，或通过从站牌[24]完成相同的购票过程。此时射频卡[6]中被写入乘车购票标志、乘车区间信息，同时主站牌[12]或从站牌[24]记录下乘车信息。主站牌[12]通过485总线[31]定时巡检各个从站牌[24]，获取各从站牌[24]的乘车信息。主站牌[12]对所有乘车信息进行汇总，供与车载***[5]通讯使用。

2)上车验票：乘客[7]上车时在车载***[5]的射频读卡器[4]上刷射频卡[6]，验证乘车信息，验证结果通过车载***[5]的语音模块[33]进行播报，同时车载***[5]的主控制器[2]读取验票成功射频卡[6]的乘车信息，并进行分析存储。

3)智能停靠：当公交车[34]离开某一站点[32]后，车载***[5]将启动无线通讯模块[3]，以下一站作为目标地址与主站牌[12]无线通讯。当主站牌[12]收到车载***[5]发送的无线通讯帧以后，将主站牌[12]上相关的乘车信息通过无线通讯模块[30]回传给车载***[5]。车载***[5]根据自身的下车信息和回传的乘车信息决定是否需要在下一站停车，利用液晶显示屏[1]显示是否停车的信息供司机参考，并通过语音模块[33]进行语音提示。决策以后再将无线通讯的目标地址向下调整一站。

4)下车确认：乘客[7]在下车时需在下车站点[32]进行确认。在主站牌[12]处通过射频读卡器[10]读取射频卡[6]中的乘车信息，并进行乘车区间验证。若验证成功则清除乘车购票标志，完成一次乘车过程；若乘客[7]未验证或验证失败，则乘车购票标志未清除，影响下次购票，需通过在主站牌[12]或从站牌[24]上缴纳罚款的方式清除该标志，以便再次购票。

5)运行监测：主站牌[12]通过无线通讯模块[30]与公交车[34]进行无线通讯，获取公交车[34]信息。主站牌[12]通过GPRS模块[11]将公交车[34]信息及站点[32]信息发送给基站[13]，再经过GPRS网关服务器[23]处理后，通过Internet网络[22]传递给公交指挥中心[17]的监控服务器[21]。监控服务器[21]的网络通讯模块[20]负责对网络通讯过程进行管理。数据处理模块[19]对接收的公交车[34]信息及站点[32]信息进行分析汇总，GIS显示模块[18]通过以太网总线[16]将处理数据送入大屏幕[15]，以电子地图的形式进行显示，并将相关数据存储在大容量存储设备[14]中。

Claims (4)

1.一种智能公交乘务***，包括电子站牌、车载***和公交指挥中心，其特征在于：智能公交车载***通过无线通讯模块与主站牌的无线通讯模块进行直接无线连接，实现智能停靠；站点站牌分为主站牌和从站牌，主站牌与从站牌通过485总线连接，按照一主多从方式构成站点服务网络；主站牌利用GPRS模块与公交指挥中心无线连接，实现数据实时远程传输；主站牌和从站牌及车载***上均配置有射频读卡器、液晶显示模块，车载***上还配置有语音模块，可完成站牌购票、上车验票、下车确认功能，从而实现自动区间乘车付费。

2.根据权利要求1所述的一种智能公交乘务***，其特征在于所述的车载***通过无线通讯模块与主站牌的无线通讯模块进行直接无线连接，获取站台候车乘客数量及乘车线路信息，结合车载***存储的乘客下车信息，实现智能停靠。

3.根据权利要求1所述的一种智能公交乘务***，其特征在于所述的站点分为主站牌和从站牌，从站牌由主控制器、射频读卡器、液晶触摸屏、485通讯接口组成，可实现刷卡购票、下车验票，并利用车载***进行上车验票，可实现区间乘车付费，主站牌在从站牌基础上配置了无线通讯模块和GPRS模块，不仅可实现从站牌的区间乘车付费功能，还可与车载***通讯，并向公交指挥中心回传数据，主站牌和从站牌通过485总线连接，按照一主多从方式构成站点服务网络，便于公交站牌的扩容，主站牌可以单独使用，从站牌作为主站牌的扩展，其数量根据客流量进行调整。

4.根据权利要求1所述的一种智能公交乘务***，其特征在于所述的主站牌通过无线通讯模块与车载***进行无线连接，交换公交车与站点的相关信息，主站牌同时通过GPRS模块与公交指挥中心无线连接，以便将站点和公交车信息实时远程回传给公交指挥中心。