專利名稱：一種智能公交乘務系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種用在城市公共交通中的新型智能公交乘務系統(tǒng)，本系統(tǒng)通過無線通信、GPRS、射頻卡、嵌入式等技術實現(xiàn)智能停靠、分段計費、射頻刷卡、遠程監(jiān)測等功能，促進了公交乘務系統(tǒng)的智能化。
背景技術：
在本發(fā)明做出之前，應用比較廣泛的公交系統(tǒng)有1)“巴士快速交通系統(tǒng)BRT”(Bus Rapid Transit) :2004年及2006年我國第一條和第二條BRT線路相繼在北京和杭州開通，到目前為止我國大部分省會城市都已相繼開通了 BRT線路。2) “智能交通系統(tǒng) ITS”(IntelligentTransportation System)此系統(tǒng)于1986年在美國開始應用，而我國在奧運申辦成功以后，于2002年6月批準了《北京'科技奧運智能交通系統(tǒng)技術開發(fā)與應用》 項目，選擇北京作為ITS示范城市?！爸悄芙煌ㄏ到y(tǒng)ITS"借助GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、GIS 地理信息系統(tǒng)和中國移動完善的GPRS無線網(wǎng)絡，實現(xiàn)車輛動態(tài)定位、無線通信及電子地圖顯示技術，實現(xiàn)對線路運營車輛、機動車輛、檢修車輛動態(tài)位置的實時監(jiān)控，提高了調度指揮系統(tǒng)對運營狀況的實時掌握與應變能力。以上公交系統(tǒng)極大提高了城市公共交通的運輸能力，在一定程度上緩解了城市交通的壓力，但存在以下問題1、實行統(tǒng)一票價，對短途乘客有失公平，若在公交車上增加售票員進行分段收費又將增加公交車運營成本。2、BRT公交車實行固定站點?？恐贫?，對于無人上下車站點進行?？繉O大的降低BRT公交車運營速度，不僅耽誤乘客時間，而且公交車的頻繁啟停將增加能耗，從而提高運行成本。3、目前的公交乘務系統(tǒng)只能將公交車的定位信息回傳到公交指揮中心，而不能同時回傳乘客及站點的狀態(tài)信息。如發(fā)明專利 (200710175221. 2)一種智能公交系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，其方式為公交車車載系統(tǒng)直接與監(jiān)控中心進行網(wǎng)絡互聯(lián)，只回傳公交車定位信息。

發(fā)明內容
本系統(tǒng)主要針對上述存在的不足，提出了一種新型的智能公交乘務系統(tǒng)方案。即利用無線通信，實現(xiàn)公交車的智能?？浚约肮卉嚭驼军c的數(shù)據(jù)交換；利用GPRS無線移動網(wǎng)絡和hternet網(wǎng)絡相連，實現(xiàn)公交車及站點狀態(tài)信息的實時遠程傳輸。同時，本發(fā)明基于嵌入式系統(tǒng)，在站點建立一主多從的多個電子站牌，各站牌通過485總線連接。實現(xiàn)一站點多站牌的站點模式。本發(fā)明的技術方案是本系統(tǒng)由三部分組成電子站牌、車載系統(tǒng)和公交指揮中心。電子站牌是部署在公交站點的嵌入式電子裝置，主要完成乘客購票、下車驗票、與公交車無線通訊、與指揮中心GPRS通訊等功能。由于一個公交站點可能有多趟公交車，因此，每個站點可能有多個電子站牌。電子站牌根據(jù)配置的功能模塊不同，分為主站牌和從站牌，各電子站牌通過485總線連接，按照一主多從方式構成站點服務網(wǎng)絡。配置無線通訊模塊和GPRS通訊模塊的電子站牌作為主站牌，其他為從站牌。各站點必配一臺主站牌，從站牌數(shù)量可根據(jù)站點實際客流量確定。主站牌由主控制器、GPRS模塊、無線通訊模塊、射頻卡及射頻讀卡器、液晶觸摸屏、 485接口等構成。主控制器采用三星公司的ARM9芯片s3c2440，該芯片具有2個SPI接口、 256K色IXD控制器、觸摸屏控制器、3個UART(異步串行口)、電源控制模塊等。主控制器負責控制其他各個模塊的工作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和信息傳輸、為用戶提供人機接口界面。GPRS 模塊采用華為公司的EM310實現(xiàn)遠程無線GPRS通信功能。GPRS模塊通過UART 1連接主控器。GPRS模塊內置SIM卡槽與SIM卡相連。SIM卡中包含有GPRS客戶端的地址、公交站點參數(shù)等信息。無線通訊模塊采用Nordic公司的nRFMLOl模塊，該芯片采用2. 4GHz的頻段進行數(shù)據(jù)傳輸。芯片內置頻率合成器，具有自動應答及自動重發(fā)等功能，數(shù)據(jù)傳輸速率高達 2Mbps,電流消耗低至IOmA左右。無線通訊模塊通過SPI接口與主控制器進行連接。射頻卡采用S50非接觸式IC卡，8K容量EEPR0M，分為16個扇區(qū)，每個扇區(qū)有一組獨立的密碼，每張卡有唯一的32位序列號。射頻讀卡器采用飛利浦MF RC500讀卡芯片，集成有IS014443A協(xié)議。芯片內部發(fā)送器不需要增加有源電路就能直接驅動操作距離為IOOmm以內的天線。該芯片外接一個單片機共同構成射頻讀卡器。射頻讀卡器與射頻卡通過射頻通訊進行無線連接。射頻讀卡器通過UART 0與主控制器連接。液晶觸摸屏采用3. 5寸4線電阻式觸摸屏， 分辨率為240X320，對比度為300 1，響應時間小于10毫秒，觸摸屏使用壽命達100000 次。液晶觸摸屏主要用于提供人機接口界面，用戶可通過該界面程序完成查詢、購票、驗票等操作。485接口采用主控制器的UART2，利用Max485芯片實現(xiàn)電平轉換，從而實現(xiàn)主站牌與從站牌間的485通訊。與主站牌相比，從站牌未配置GPRS模塊、無線通訊模塊。其他功能模塊及其連接方式與主站牌完全相同。主站牌與從站牌之間通過485總線進行連接，按照一主多從方式構成站點服務網(wǎng)絡。主站牌定時對各個從站牌進行巡檢，當主站牌巡檢到某一從站牌時，該從站牌將本站牌上的乘車信息傳送到主站牌。當主站牌收到公交車車載系統(tǒng)發(fā)送的無線通訊幀后，主站牌對乘車信息進行更新，并將主站牌儲存的乘車信息通過無線通訊模塊發(fā)送到車載系統(tǒng)。主站牌定時通過GPRS模塊，將站點信息和公交車信息發(fā)送到公交指揮中心。車載系統(tǒng)主要包括主控制器、液晶顯示模塊、無線通訊模塊、射頻讀卡器及語音模塊。主控制器選用美國微芯公司生產(chǎn)的PIC16F877單片機，主要集成了 IfUSARTUfSPI 接口等資源，具有極低的功耗。主控制器主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入輸出，無線通訊控制、讀卡器控制及液晶顯示控制等功能。液晶顯示模塊采用DM12864C型點陣式黑白液晶顯示屏，行列點陣為U8X64。液晶顯示模塊主要用來顯示公交車乘務信息及狀態(tài)信息。液晶顯示模塊通過8路數(shù)據(jù)線、4路控制線與主控制器的12位GPIO 口進行連接。無線通訊模塊采用Nordic 公司的nRFMLOl模塊，與主站牌無線通訊模塊完全相同。無線通訊模塊作為從器件，通過 SPI接口連接主控制器。車載系統(tǒng)中的無線通訊模塊與主站牌無線通訊模塊進行無線連接。 車載系統(tǒng)中的射頻讀卡器采用與主站牌完全相同的射頻讀卡器，主要實現(xiàn)顧客上車的刷卡驗票功能。射頻讀卡器通過UART與主控制器連接。語音模塊集成了 ISD4004語音芯片，其錄音時間可達4分鐘，最多可錄制1200段錄音資料。語音模塊主要用來進行上車驗票的語音提示和語音報站等功能。語音模塊作為從器件，通過SPI接口連接主控制器。公交指揮中心包括監(jiān)控服務器、存儲設備、顯示屏等。以上設備通過以太網(wǎng)總線進行連接。監(jiān)控服務器上運行有公交運行監(jiān)測系統(tǒng)軟件，完成站點和公交車信息的接收。公交運行監(jiān)測系統(tǒng)軟件包括網(wǎng)絡通訊模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、GIS顯示模塊。網(wǎng)絡通訊模塊主要是利用TCP/IP協(xié)議和hternet網(wǎng)絡，完成公交指揮中心與公交站點之間的數(shù)據(jù)傳遞。數(shù)據(jù)處理模塊主要是對接收到的站點和公交車信息進行預處理和存儲。GIS顯示模塊主要實現(xiàn)對站點和公交車信息的電子地圖顯示，該模塊通過對數(shù)據(jù)包的解析處理，并結合GIS地理信息系統(tǒng)進行地圖匹配，可在電子地圖上清晰的顯示公交車及站點的當前位置、乘車人數(shù)和候車人數(shù)等信息。存儲設備主要完成對站點和公交車信息的存儲。顯示屏實現(xiàn)對電子地圖的大屏幕顯示。本發(fā)明可實現(xiàn)以下功能1)公交車智能停靠站當公交車離開某一站點后，車載系統(tǒng)將啟動無線通訊模塊以下一站作為目標地址與主站牌無線通訊。當主站牌收到車載系統(tǒng)發(fā)送的無線通訊幀以后，將主站牌上相關的乘車信息通過無線通訊回傳給車載系統(tǒng)。車載系統(tǒng)根據(jù)自身的下車信息和回傳的乘車信息決定在下一站是否停車，決策以后再將無線通訊的目標地址向下調
整一站。2)公交公司信息全局監(jiān)測主站牌通過無線通訊模塊與公交車進行無線通訊，獲取公交車信息，同時將公交車信息及站點信息通過GPRS模塊實時回傳到公交控制中心，從而實現(xiàn)公交運行的實時監(jiān)測，為公交指揮調度奠定基礎。3)乘客可實現(xiàn)分段付費在站點處設立一主多從模式的多個電子站牌，由乘客選擇所乘車次、乘車區(qū)間。系統(tǒng)將根據(jù)乘車區(qū)間分段計費。乘客利用射頻卡刷卡方式在主站牌(或從站牌)進行購票，主站牌(或從站牌)將付款信息和車次及乘車區(qū)間信息寫入射頻卡中。上車時車載系統(tǒng)檢驗射頻卡并語音提示。下車后，乘客需到站點進行刷卡驗證。如未驗證，或下車站點與乘車區(qū)間不符，則無法清除相關標志，影響下次購票乘車。本發(fā)明的優(yōu)點1)先進的智能?？糠绞?，不僅提高了公交車運行速度，節(jié)省了乘車時間，而且降低了公交車頻繁啟停產(chǎn)生的能耗，減少了運營成本。2)完善的信息監(jiān)測機制智能公交乘務系統(tǒng)不僅能回傳公交車的人員和定位信息，還能回傳站點的實時狀態(tài)，便于公交指揮中心對整個公交系統(tǒng)的運營進行全局的監(jiān)測。3)便利的公交付費模式采用自助刷卡購票、分段付費、上車驗票、下車確認等方式，使整個付費模式兼顧了公平與便利。4)經(jīng)濟可靠的通訊手段基于固定站點的GPRS模塊與公交指揮中心進行通訊，比基于移動公交車的GPRS通訊方式更加穩(wěn)定可靠。同時由于站點的數(shù)量遠遠小于公交車的數(shù)量，對于GPRS終端的投資更少，維護量更小，節(jié)省更多的資金。


現(xiàn)結合附圖作進一步描述附圖1是本發(fā)明的智能公交乘務系統(tǒng)組成示意圖。參照附圖1，乘客[7]在站點[32]的主站牌[12]的液晶觸摸屏[29]上選擇乘車區(qū)間，然后刷射頻卡[6]購票，主站牌[12]通過射頻讀卡器[10]將乘車信息寫入射頻卡 [6]中，從站牌[24]的購票過程與主站牌[12]完全相同。主站牌[12]通過485總線[31]對從站牌[24]進行巡檢，獲得本站點所有的乘車信息。再對其進行分析，統(tǒng)計出此站需要上車的乘車人數(shù)。當主站牌[12]的主控制器[9]接收到車載系統(tǒng)[5]的無線通訊模塊[3] 發(fā)送的到站信息后，主控器[9]將此數(shù)據(jù)通過無線通訊模塊[30]發(fā)送給車載系統(tǒng)[5]。乘客[7]上車后在車載系統(tǒng)[5]的射頻讀卡器[4]上進行刷卡，射頻讀卡器[4]讀取射頻卡 [6]中的信息，驗證乘車信息，驗證結果通過車載系統(tǒng)[5]的語音模塊[33]進行播報，同時車載系統(tǒng)[5]的主控制器[2]讀取驗證成功射頻卡W]的乘車信息，并進行分析存儲。最后車載系統(tǒng)[5]的主控制器[2]將以上的兩種數(shù)據(jù)進行匯總，然后將下一站需要上車和下車的人數(shù)在車載系統(tǒng)[5]的液晶顯示屏[1]上進行顯示，司機通過液晶顯示屏[1]的數(shù)據(jù)判斷是否需要?？肯乱徽军c[32]。公交車[34]離開站點[32]后，車載系統(tǒng)[5]將無線通訊的目標地址向下調整一站，并啟動無線通訊模塊[3]與主站牌[12]進行無線通訊。同時，主站牌[12]通過無線通訊模塊[30]與車載系統(tǒng)[5]進行無線通訊，獲取公交車[34]信息，同時將公交車[34]信息及站點[32]信息通過GPRS模塊[11]實時返回到公交指揮中心[17]，從而實現(xiàn)公交運行的實時監(jiān)測。通過以上流程可達到本發(fā)明的目的。
具體實施例方式1)候車購票乘客[7]在站點[32]的主站牌[12]上通過液晶觸摸屏[29]選擇乘車區(qū)間，通過射頻讀卡器[10]進行刷卡扣費，完成購票過程，或通過從站牌[24]完成相同的購票過程。此時射頻卡W]中被寫入乘車購票標志、乘車區(qū)間信息，同時主站牌[12]或從站牌[24]記錄下乘車信息。主站牌[12]通過485總線[31]定時巡檢各個從站牌[M]， 獲取各從站牌[24]的乘車信息。主站牌[1 對所有乘車信息進行匯總，供與車載系統(tǒng)[5] 通訊使用。2)上車驗票乘客[7]上車時在車載系統(tǒng)[5]的射頻讀卡器[4]上刷射頻卡[6]， 驗證乘車信息，驗證結果通過車載系統(tǒng)[5]的語音模塊[33]進行播報，同時車載系統(tǒng)[5] 的主控制器[2]讀取驗票成功射頻卡W]的乘車信息，并進行分析存儲。3)智能?？慨敼卉嘯34]離開某一站點[32]后，車載系統(tǒng)[5]將啟動無線通訊模塊[3]，以下一站作為目標地址與主站牌[12]無線通訊。當主站牌[12]收到車載系統(tǒng) [5]發(fā)送的無線通訊幀以后，將主站牌[12]上相關的乘車信息通過無線通訊模塊[30]回傳給車載系統(tǒng)[5]。車載系統(tǒng)[5]根據(jù)自身的下車信息和回傳的乘車信息決定是否需要在下一站停車，利用液晶顯示屏[1]顯示是否停車的信息供司機參考，并通過語音模塊[33]進行語音提示。決策以后再將無線通訊的目標地址向下調整一站。4)下車確認乘客[7]在下車時需在下車站點[32]進行確認。在主站牌[12]處通過射頻讀卡器[10]讀取射頻卡[6]中的乘車信息，并進行乘車區(qū)間驗證。若驗證成功則清除乘車購票標志，完成一次乘車過程；若乘客[7]未驗證或驗證失敗，則乘車購票標志未清除，影響下次購票，需通過在主站牌[12]或從站牌[24]上繳納罰款的方式清除該標志， 以便再次購票。5)運行監(jiān)測主站牌[12]通過無線通訊模塊[30]與公交車[34]進行無線通訊， 獲取公交車[34]信息。主站牌[1 通過GPRS模塊[11]將公交車[34]信息及站點[32] 信息發(fā)送給基站[13]，再經(jīng)過GPRS網(wǎng)關服務器[23]處理后，通過hternet網(wǎng)絡[22]傳遞給公交指揮中心[17]的監(jiān)控服務器[21]。監(jiān)控服務器[21]的網(wǎng)絡通訊模塊[20]負責對網(wǎng)絡通訊過程進行管理。數(shù)據(jù)處理模塊[19]對接收的公交車[34]信息及站點[32]信息進行分析匯總，GIS顯示模塊[18]通過以太網(wǎng)總線[16]將處理數(shù)據(jù)送入大屏幕[15]，以電子地圖的形式進行顯示，并將相關數(shù)據(jù)存儲在大容量存儲設備[14]中。
權利要求
1.一種智能公交乘務系統(tǒng)，包括電子站牌、車載系統(tǒng)和公交指揮中心，其特征在于智能公交車載系統(tǒng)通過無線通訊模塊與主站牌的無線通訊模塊進行無線連接，實現(xiàn)智能?？?；站點站牌分為主站牌和從站牌，主站牌與從站牌通過485總線連接，按照一主多從方式構成站點服務網(wǎng)絡；主站牌利用GPRS模塊與公交指揮中心無線連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時遠程傳輸。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種智能公交乘務系統(tǒng)，其特征在于所述的車載系統(tǒng)通過無線通訊模塊與主站牌的無線通訊模塊進行無線連接，獲取站臺候車乘客信息，結合乘客下車信息，實現(xiàn)智能停靠。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種智能公交乘務系統(tǒng)，其特征在于所述的站點分為主站牌和從站牌，從站牌由主控制器、射頻讀卡器、液晶觸摸屏、485通訊接口組成，可實現(xiàn)刷卡購票，主站牌在從站牌基礎上配置了無線通訊模塊和GPRS模塊，不僅可實現(xiàn)刷卡購票，還可與車載系統(tǒng)通訊，并向公交指揮中心回傳數(shù)據(jù)，主站牌和從站牌通過485總線連接，按照一主多從方式構成站點服務網(wǎng)絡，便于公交站牌的擴容。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種智能公交乘務系統(tǒng)，其特征在于所述的主站牌通過無線通訊模塊與車載系統(tǒng)進行無線連接，獲得公交車相關信息，主站牌同時通過GPRS模塊與公交指揮中心無線連接，以便將站點和公交車信息實時遠程回傳給公交指揮中心。
全文摘要
一種智能公交乘務系統(tǒng)。站點上主站牌和從站牌通過485總線，按一主多從模式有線連接。主站牌和車載系統(tǒng)通過無線通訊模塊進行無線連接。主(從)站牌以射頻卡為介質，與車載系統(tǒng)數(shù)據(jù)連接。主站牌通過GPRS模塊與基站無線連接，基站、GPRS網(wǎng)關、Internet網(wǎng)絡、公交指揮中心有線順序連接。利用無線通信，實現(xiàn)公交車智能停靠、公交車和站點的數(shù)據(jù)交換。利用GPRS無線網(wǎng)絡和Internet網(wǎng)相連，實現(xiàn)監(jiān)測信息實時遠程傳輸。本發(fā)明優(yōu)點1.先進的智能停靠方式。2.完善的信息監(jiān)測機制。3.便利的公交付費模式。4.經(jīng)濟可靠的通訊手段?？傊景l(fā)明?？恐悄?、付費科學、監(jiān)測準確，適合公交系統(tǒng)使用，經(jīng)濟和社會效益巨大。
文檔編號G08G1/123GK102184643SQ201110112590
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權日2011年5月3日
發(fā)明者朱明輝, 羅勇, 肖維祥, 馬俊凱 申請人:鄭州大學