KR101510248B1 - 교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템 - Google Patents

교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템 Download PDF

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김지원
양수빈
이승혁
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Abstract

본 발명은 교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템에 관한 것으로서, 대중교통의 승ㆍ하차 승객의 교통카드 접촉을 계수하는 교통카드 리더를 포함하며, 계수값을 센터로 전송하는 차량단말기와, 센터에 마련되며, 전송된 각 대중교통의 계수값을 갱신하여 정류장으로 전송하는 통합 데이터베이스 서버와, 정류장에 마련되며, 전송된 갱신된 계수값을 디스플레이하는 정류장단말과, 통합 데이터베이스 서버 또는 정류장단말로부터 대중교통의 승ㆍ하차 승객의 정보를 수신하여 출력하는 모바일기기로 구성함으로써, 현재 진입한 대중교통이 승객과적 상태일 경우, 다음 대중교통의 상태를 확인하여 탑승여부를 결정할 수 있으므로, 대중교통의 운행속도를 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 대중교통 이용객의 편의성을 향상시키고, 사고 위험을 감소시킬 수 있다.

Description

교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템{Public Transportation Passenger Decentralization System using Transportation Card Reader}
본 발명은 교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대중교통의 탑승인원 데이터를 제공하여 대중교통 승객의 분산탑승을 유도하는 교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템에 관한 것이다.
대중교통의 발달로 오늘날 수도권 시민들의 60% 이상이 이동수단으로서 버스와 지하철을 이용하고 있다. 대부분의 시민들이 출퇴근 수단으로 대중교통을 이용하면서 특정 시간대에 탑승객이 집중되는 사례를 흔히 볼 수 있는데, 일례로서 버스의 경우 정원 이상의 과다한 승객의 탑승은 운행속도가 저하되거나 사고 위험이 증가하는 문제점을 발생시킨다.
출퇴근 시간에는 더 많은 배차가 이루어짐에도 이런 현상이 일어나는 이유는 승객들이 정류장에 진입한 버스가 과적상태임을 인지하더라도, 다음 버스의 상태를 예측하기 어려워 우선 진입한 버스에 탑승하는 경향을 보이기 때문이다.
[1] ㈜하드커널, http://www.hardkernel.com/ [2] http://cs.sch.ac.kr/lecture/Embedd/2013/13-EmbedSW.htm [3]http://terms.naver.com/entry.nhn?cid=2955&docId=20297&mobile [4] Wikipedia, http://ko.wikipedia.org/wiki/XML
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 수도권 대중교통 이용객들의 대부분 교통카드를 이용하는 것을 고려하여, 교통카드 리더를 통해 대중교통의 탑승 승객 수를 계수하여 정류장 전광판 및 모바일 대중교통 정보 어플리케이션에 현재 진입 대중교통의 혼잡도 및 다음 대중교통의 혼잡도를 그래픽 등으로 표현함으로써 대중교통 이용객의 편의를 높이고 대중교통의 교통사고 발생률을 줄일 수 있도록 하는 교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템은, 대중교통의 승ㆍ하차 승객의 교통카드 접촉을 계수하는 교통카드 리더를 포함하며, 계수값을 센터로 전송하는 차량단말기; 상기 센터에 마련되며, 전송된 각 대중교통의 계수값을 갱신하여 정류장으로 전송하는 통합 데이터베이스 서버; 및 상기 정류장에 마련되며, 전송된 갱신된 계수값을 디스플레이하는 정류장단말을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 통합 데이터베이스 서버 또는 상기 정류장단말로부터 대중교통의 승ㆍ하차 승객의 정보를 수신하여 출력하는 모바일기기를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 통합 데이터베이스 서버는, 상기 모바일기기가 HTTP로 질의 메시지를 전송하는 것에 대응하여 XML로 응답 메시지를 전송하다.
상기 차량단말기는 위치정보를 활용하여 정류장에 정차하였다가 출발하는 순간에 탑승인원 데이터를 상기 통합 데이터베이스 서버에 전송하는 것이 바람직하다.
상기 통합 데이터베이스 서버는, 대중교통 및 정류장을 포함한 정적인 데이터를 관리할 정적영역과, 대중교통 위치, 승차인원을 포함한 동적인 데이터를 관리할 동적영역을 개별 테이블로 나누어 관리하며, 탑승인원 데이터와 대중교통 위치 수신시, 상기 동적영역에 기록함과 동시에 상기 정적영역을 참조하여 해당 대중교통이 정차할 정류장 정보를 액세스하여 정류장단말 그룹에 탑승인원 및 위치정보를 GCM(Gateway Control Module) 프로토콜로 멀티캐스트한다.
상기 정류장단말은, 대중교통의 노선 번호, 대중교통의 종류, 가장 근접한 대중교통의 도착 예정시간 및 승차인원 정보, 다음 대중교통의 도착 예정시간 및 승차인원 정보를 디스플레이하는 것이 바람직하다. 여기서, 승차인원의 포화도는 게이지 형태로 디자인되며, 대중교통의 좌석 수보다 승차인원이 적은 경우의 게이지 컬러, 승차인원의 수가 대중교통의 좌석 수 대비 100% 이상 120% 이하일 경우의 게이지 컬러, 승차인원의 수가 대중교통의 좌석 수 대비 120% 초과일 경우의 게이지 컬러를 각각 구분하여 디스플레이하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템에 따르면, 현재 진입한 대중교통이 승객과적 상태일 경우, 다음 대중교통의 상태를 확인하여 탑승여부를 결정할 수 있으므로, 대중교통의 운행속도를 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 대중교통 이용객의 편의성을 향상시키고, 사고 위험을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 대중교통 승객 분산유도 시스템의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량단말기의 동작 흐름 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 통합 데이터베이스 서버의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 교통카드 리더의 시뮬레이션 모듈을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 버스 정류장 전광판 레이아웃 프로토타입이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 버스정보 어플리케이션 레이아웃 프로토타입이다.
이하, 본 발명의 교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명과 관련된 지원 기술들(ODROID-X2, Linaro Ubuntu Linux, OPEN API, XML)에 대해 간략하게 설명하고, 본 발명에 대해 설명하기로 한다.
한편, 본 발명에서는 대중교통으로서 버스를 일례로서 예시하여 설명하기로 한다. 물론, 본 발명은 버스뿐 아니라, 지하철 등을 포함한 모든 대중교통에 적용될 수 있다.
그리고, 도면설명에 있어 동일 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일 참조번호를 부여하기로 한다.
ODROID-X2
ODROID-X2 보드는 삼성의 Exynos4412-prime AP (Application Processor)를 탑재한 임베디드 보드로 ARMv7 ISA기반이어서 안드로이드 플랫폼을 탑재하기 적합하다. 또한 ARM사의 1.7GHz Cortex-A9 코어 4기의 탑재로 고속의 동작속도를 보이며, USB 2.0 및 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter), HDMI (High Definition Multimedia interface), Ethernet, GPIO(General Purpose Input/Output) 등의 많은 입출력 포트 지원으로 임베디드 서버 구축 및 버스 정류장 전광판 어플리케이션 제작에 용이하다.[1]
Linaro Ubuntu Linux
Linaro는 ARM 아키텍쳐를 위한 Linux등의 오픈소스를 개발하는 단체로써, 대표적으로 ARM용 Ubuntu Linux나 Android, Open Embedded 등을 개발 배포하며 GPL 라이센스에 따라 소스코드가 모두 공개된다. Ubuntu Linux는 유닉스 계열의 전통적인 특징인 다중 사용자 지원과 root 계정의 보호로 보안성이 높아 서버 사용에 적합하며, 무료로 배포되는 리눅스 중 가장 많은 사용자 층을 보유하고 있어 유지관리가 용이한 장점이 있다.[2]
OPEN API
인터넷 이용자가 일방적으로 검색 결과 및 사용자 인터페이스 등을 제공받는데 그치지 않고 직접 응용 프로그램과 서비스를 개발할 수 있도록 공개된 API를 말한다. 최근 빅 데이터 활용에 대한 필요성이 주목받으면서 공공정보의 민간 개방에 대한 요구와 필요성이 재조명되었고, 이에 국가, 지자체, 공공기관 등에서는 점점 더 많은 정보를 OPEN API를 통해 민간에 개방하고 있다. 이를 이용해 개발자들은 공공기관에 API 사용승인을 요청하고 인증키를 발급받아 해당 기관이 정한 프로토콜에 맞게 기관 서버에 질의하면 원하는 데이터를 응답받을 수 있다.[3]
XML(eXtensible Markup Language)
XML은 W3C(World Wide Web Consortium)에서 다른 특수 목적의 마크업 언어를 만드는 용도에서 권장되는 다목적 마크업 언어이다. 수많은 종류의 데이터를 기술하는데 적용할 수 있으며 주로 인터넷에 연결된 다른 시스템끼리 데이터를 쉽게 주고받을 수 있게 설계되었다. 대형 포털사이트 및 국내 공공기관 등의 OPEN API는 대부분 XML을 통해 데이터를 사용자에 전달한다. 일반적으로 XML로 전송받은 데이터를 파싱하기 위하여 자바에서는 정적 파서인 DOM(Document Object Model)이나 동적 파서인 SAX(Simple API for XML)를 사용한다.[4]
본 시스템에서도 통합 데이터베이스 서버의 버스 정보 데이터 전송을 위해 XML을 사용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 대중교통 승객 분산유도 시스템의 구조도이다.
도 1을 참조하면, 대중교통의 승ㆍ하차 승객의 교통카드 접촉을 계수하여 센터로 전송하는 차량단말기(1)와, 센터에 마련되며, 전송된 각 대중교통의 계수값을 갱신하여 정류장으로 전송하는 통합 데이터베이스 서버(2)와, 정류장에 마련되며, 전송된 갱신된 계수값을 디스플레이하는 정류장단말(3)을 포함한다.
여기에, 본 발명에서는 통합 데이터베이스 서버(2) 또는 정류장단말(3)로부터 대중교통의 승ㆍ하차 승객의 정보를 수신하여 출력하는 모바일기기(4)를 포함한다.
여기서, 차량단말기(1)는 교통카드의 접촉을 카운팅할 수 있는 교통카드 리더를 포함한다.
이와 같이 구성된 시스템의 동작에 있어, 버스에 장착된 교통카드 리더를 포함하는 차량단말기(1)가 승ㆍ하차 승객의 교통카드 접촉을 계수하여 현재 탑승 중인 인원을 측정하고, 버스 자신의 고유번호와 함께 통합 데이터베이스 서버(2)로 전송한다. 차량단말기(1)로부터 탑승인원 데이터를 전달받은 통합 데이터베이스 서버(2)는 데이터베이스를 갱신하고 변경된 정보를 해당 버스의 운행경로에 위치한 정류장단말(3)들에게 전송한다.
정류장단말(3)에 장착된 임베디드 프로세서가 새로운 탑승인원 데이터를 수신하여 데이터를 갱신하고, 버스 정류장 전광판에는 노선별로 가장 먼저 진입할 버스 및 다음 진입할 버스의 실시간 승차인원 정보까지 화면에 표시한다. 또한 승객들이 직접 모바일기기(4)의 어플리케이션을 통해 버스 정보를 확인할 때에도 버스의 승차 정도를 확인할 수 있다.
승객들은 진입 버스와 다음 버스의 승차량을 시각적으로 비교할 수 있어 합리적인 선택을 할 수 있고 이를 통해 기존 특정 버스에 집중되던 승객을 분산 유도할 수 있다.
차량단말기(교통카드 리더)
기존의 버스정보시스템(BIS)은 차량단말기와 교통카드 단말기의 통합형으로 이를 운행 관리의 용도와 위치정보 활용을 위해서만 사용하였다. 본 시스템에서는 통합된 차량단말기(1)가 승객의 승ㆍ하차에 따른 현재 탑승인원을 계수하여 상태 값을 저장한다.
원칙적으로 버스는 지정된 장소에서만 승객을 승ㆍ하차 하므로 버스에 장착된 차량단말기(1)는 위치정보를 활용하여 버스가 정류장에 정차하였다가 출발하는 순간에만 차량단말기(1)에 저장된 탑승인원 데이터를 통합 데이터베이스 서버(2)에 전송하여 통합 데이터베이스 서버(2)의 부하를 줄일 수 있다. 버스가 정류장에 정차하였다가 출발하는 것의 판단은, 정류장단말(3)의 무선통신영역 내에 차량단말기(1)가 존재한 상태에서 버스의 가속도센서 등을 이용함으로써 가능할 것이다. 이는 도 2에서 차량단말기(1)의 동작을 잘 도시하고 있다.
통합 데이터베이스 서버
통합 데이터베이스 서버(2)는 ORDROID-X2를 사용한 임베디드 서버를 구축하며, 원활한 통신 및 보안을 위하여 Linaro Ubuntu 시스템 상에서 서버 프로그램이 운영된다.
통합 데이터베이스 서버(2)의 데이터베이스는 버스 및 정류장의 고유정보 등의 정적인 데이터를 관리할 정적영역과, 버스 위치, 승차인원 등의 실시간으로 바뀌는 동적 데이터를 관리할 동적영역을 개별 테이블로 나누어 관리한다.
통합 데이터베이스 서버(2)의 구성은 도 3에 잘 도시되어 있다.
서버 프로그램은 차량단말기(1)와 정류장단말(3) 사이에서 단방향으로 통신하는데, 차량단말기(1)로부터 갱신된 버스의 위치정보와 승차인원 정보를 수신 시 해당 내용을 데이터베이스의 동적영역에 기록함과 동시에 정적영역을 참조하여 해당 버스가 정차할 정류장 정보를 액세스하여 대상 정류장단말(3) 그룹에 승차인원 및 위치정보를 GCM(Gateway Control Module) 프로토콜로 멀티캐스트(Multicast)한다.
통합 데이터베이스 서버(2)의 또 다른 동작은 모바일기기 어플리케이션(이하, "모바일기기"라 함)과의 질의ㆍ응답이다. 이는 차량단말기(1)-통합 데이터베이스 서버(2)-정류장단말(3)의 통신과는 별도의 포트로 통신하는데, well-known 포트인 80번 포트를 통해 HTTP 프로토콜로 모바일기기(4)와 정보를 주고받는다. 모바일기기(4)가 정해진 규칙에 따라 요청 메시지를 송신하면 통합 데이터베이스 서버(2)는 응답 메시지를 XML로 회신한다. 이는 기존의 대부분 OPEN API들이 사용하는 방식으로 기존의 버스정보 어플리케이션에 대한 호환성을 최대한 유지하며, BIS 시스템에도 탑재가 용이하다.
정류장단말
정류장단말(3)은 오드로이드 X2를 사용하며 안드로이드 플랫폼이 탑재되어 GCM 푸시 메시지 수신할 수 있다. GCM으로 수신되는 버스의 위치정보 및 승차인원 정보를 디스플레이에 갱신하여 표시한다.
디스플레이는 여섯 가지의 정보를 표현한다. 첫째는 버스의 노선 번호, 둘째는 버스의 종류 정보로 일반시내버스, 저상버스, 좌석버스, 광역급행 등의 정보를 표시한다. 셋째는 해당 노선 번호 중 가장 근접한 버스의 도착 예정시간이며, 넷째는 그 버스의 승차인원 정보가 표시된다. 이어서 두 번째로 근접한 버스의 도착예정 시간과 승차인원 정보가 나란히 표시된다.
승차인원의 포화도를 효과적으로 표현하기 위하여 본 시스템에서는 게이지 형태의 디자인을 사용한다. 버스의 좌석 수보다 승차 인원이 적으면 잔여 좌석이 존재하는 것으로 판단하는데, 이때는 게이지의 색상을 녹색으로 표현한다. 승차 인원의 수가 버스의 좌석 수 대비 100% 이상 120% 이하에서는 게이지의 색상이 주황색으로 표현되며, 입석 승객이 버스 운행이 원활한 한도 내에서 탑승중임을 의미한다. 승차 인원의 수가 버스 좌석 수 대비 120%를 초과하면 탑승객이 붐비며 운행이 원활하지 않을 수 있다는 의미를 표현하기 위하여 적색 게이지로 표현한다.
모바일기기
모바일기기(4)는 사용자가 접속 시 정류장번호 혹은 희망 버스노선 번호를 사용자로부터 입력 받아 해당 정보를 통합 데이터베이스 서버(2)에 HTTP로 질의하고 이에 따른 응답 데이터를 XML로 수신 받는다. 수신된 데이터는 파서 객체를 이용하여 파싱, 버스의 도착 예정시간 및 승차 인원 정보를 추출해낼 수 있다. 추출된 정보를 바탕으로 어플리케이션도 정류장 디스플레이와 마찬가지로 근접 버스의 승차 인원 정보 및 다음 버스의 도착시간과 승차 인원 정보를 표현할 수 있으며, 모바일기기(4)는 정류장 디스플레이보다 화면 제약이 적으므로 더 많은 이후 도착 버스들의 정보들을 표현할 수 있다.
분산유도 시스템의 구현 및 실행
제안한 분산 유도 시스템 중 차량단말기(1)는 실제 버스의 교통카드 리더를 대신하여 RFID 카드를 읽을 수 있는 스마트폰 장치에 가상의 시뮬레이션 모듈을 구현하였다. 도 4는 교통카드 리더의 시뮬레이션 모듈로써 정해진 정류소 내에서 버스를 이동시키며 지정된 교통카드를 태그하여 승객의 승차인원을 가상으로 시뮬레이션할 수 있다.
교통카드 리더에서 전송된 버스 위치 및 승차인원 데이터가 통합 데이터베이스에 반영되어 해당 정보를 도 5와 같이 버스 정류장 전광판에 표시한다.
반영된 버스위치 및 승차인원 정보는 도 6과 같이 버스정보 어플리케이션에서도 통합 데이터베이스 서버(2)에 XML 데이터를 요청하여 확인 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 시민들의 대중교통 이용 편의성 증진 및 안전성 향상을 위하여 교통카드 리더를 활용한 승객 분산유도 시스템을 제안하였다. 시민들은 버스 정류장 전광판 및 모바일기기(4)를 통해 쉽게 진입 버스와 다음 버스의 승차 인원을 확인할 수 있을 것이고, 인원이 몰리지 않은 노선을 선택해 탑승할 수 있을 것이다. 운영 적자로 인해 요금인상을 지속하고 있는 현 시점에 차량의 과적을 예방함으로써 유가절감 효과 또한 기대할 수 있다.
본 시스템은 이미 시ㆍ도에서 서비스 중인 버스정보시스템에 호환되도록 통합 차량단말기(1)의 이용, OPEN API를 통한 XML 전달방식으로 설계되어 빠른 도입이 가능하여 u-city의 실현을 앞당길 것이다.
향후 본 발명을 응용하여 교통카드 리더 외 다른 방법의 인원 감지기술을 연구 개발, 버스 정류장 대기인원 확인 시스템과 지하철의 칸별 승객 인원 측정을 통한 대기인원 분산 시스템을 개발이 가능하다.
이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
1 : 차량단말기
2 : 통합 데이터베이스 서버
3 : 정류장단말
4 : 모바일기기

Claims (7)

  1. 대중교통의 승ㆍ하차 승객의 교통카드 접촉을 계수하는 교통카드 리더를 포함하며, 계수값을 센터로 전송하는 차량단말기;
    상기 센터에 마련되며, 전송된 각 대중교통의 계수값을 갱신하여 정류장으로 전송하는 통합 데이터베이스 서버; 및
    상기 정류장에 마련되며, 전송된 갱신된 계수값을 디스플레이하는 정류장단말을 포함하며,
    상기 차량단말기는 위치정보를 활용하여 정류장에 정차하였다가 출발하는 순간에 탑승인원 데이터를 상기 통합 데이터베이스 서버에 전송하며,
    상기 정류장단말의 무선통신영역 내에 상기 차량단말기가 존재한 상태에서 버스의 가속도센서를 이용하여 대중교통의 출발여부를 판단하며,
    상기 통합 데이터베이스 서버는,
    대중교통 및 정류장을 포함한 정적인 데이터를 관리할 정적영역과, 대중교통 위치, 승차인원을 포함한 동적인 데이터를 관리할 동적영역을 개별 테이블로 나누어 관리하며,
    탑승인원 데이터와 대중교통 위치 수신시, 상기 동적영역에 기록함과 동시에 상기 정적영역을 참조하여 해당 대중교통이 정차할 정류장 정보를 액세스하여 정류장단말 그룹에 탑승인원 및 위치정보를 GCM(Gateway Control Module) 프로토콜로 멀티캐스트하며,
    상기 정류장단말은 안드로이드 플랫폼이 탑재되어 GCM 푸시 메시지 수신하여 상기 계수값을 디스플레이하는 교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통합 데이터베이스 서버 또는 상기 정류장단말로부터 대중교통의 승ㆍ하차 승객의 정보를 수신하여 출력하는 모바일기기를 더 포함하는 교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통합 데이터베이스 서버는,
    상기 모바일기기가 HTTP로 질의 메시지를 전송하는 것에 대응하여 XML로 응답 메시지를 전송하는 교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 정류장단말은,
    대중교통의 노선 번호, 대중교통의 종류, 가장 근접한 대중교통의 도착 예정시간 및 승차인원 정보, 다음 대중교통의 도착 예정시간 및 승차인원 정보를 디스플레이하는 교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    승차인원의 포화도는 게이지 형태로 디자인되며,
    대중교통의 좌석 수보다 승차인원이 적은 경우의 게이지 컬러, 승차인원의 수가 대중교통의 좌석 수 대비 100% 이상 120% 이하일 경우의 게이지 컬러, 승차인원의 수가 대중교통의 좌석 수 대비 120% 초과일 경우의 게이지 컬러를 각각 구분하여 디스플레이하는 교통카드 리더를 활용한 대중교통 승객 분산유도 시스템.
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