融合ZigBee和WebGIS的城市公交運(yùn)營監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是針對城市公交運(yùn)營系統(tǒng)，研發(fā)的一種實(shí)時動態(tài)公交運(yùn)營監(jiān)控系統(tǒng)。主要用于實(shí)現(xiàn)對城市各公交車輛到站信息的實(shí)時定位采集與電子播報(bào)，輔助候車人員及時乘車或換乘車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)統(tǒng)計(jì)2000年我國城市人口達(dá)到4.67億，到2009年城市人口約占全國總?cè)丝诘?6.6% ;到2015年，我國人口超過百萬的城市將達(dá)到126個，其中達(dá)到200萬以上人口的超大城市將有50多個。以上數(shù)據(jù)充分說明，我國的城市化進(jìn)程已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展階段。為了解決城市交通擁擠現(xiàn)狀，利用高新技術(shù)改造現(xiàn)有的城市交通運(yùn)輸體系，大力發(fā)展具有載客量大、污染少、成本低、運(yùn)輸效率高、低能耗等優(yōu)點(diǎn)的公共交通系統(tǒng)，是解決城市交通擁擠問題的必由之路。
[0003]美國城市公共交通管理局啟動了先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)項(xiàng)目APTS，該項(xiàng)目通過使用先進(jìn)的電子通信技術(shù)以提高城市交通的工作效率和服務(wù)水平。APTS將通信系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、自動車輛定位系統(tǒng)(GPRS)、自動乘客計(jì)數(shù)、公交運(yùn)營軟件和交通信號優(yōu)先等應(yīng)用于車隊(duì)管理中去，并為出行者提供最優(yōu)出行方式服務(wù)。該項(xiàng)目有效的解決了交通擁擠、能源浪費(fèi)和空氣污染等問題，提高了美國的公交服務(wù)水平。日本東京交通局開始研發(fā)城市公共交通綜合運(yùn)輸控制系統(tǒng)，它將在運(yùn)營中的公共汽車和控制室之間建立信息交換，并通過誘導(dǎo)和雙向通信的方式，將服務(wù)信息提供給公共汽車運(yùn)營人員和駕駛?cè)藛T，同時這些信息也通過進(jìn)站汽車指示系統(tǒng)和公交與鐵路接駁信息系統(tǒng)提供給乘客，公交綜合管理系統(tǒng)包括累計(jì)運(yùn)營數(shù)據(jù)、乘客統(tǒng)計(jì)、監(jiān)控公交汽車運(yùn)營和乘客服務(wù)等功能，其中乘客服務(wù)功能中包括進(jìn)站汽車指示、信息查詢和公共交通與鐵路信息提示。而歐洲一些國家則從城市實(shí)際情況出發(fā)，大力發(fā)展公交優(yōu)先政策，設(shè)立公交優(yōu)先通行信號，并建立起完善的智能公交監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)。
[0004]在城市智能公交系統(tǒng)建設(shè)方面，國內(nèi)的北京、上海等多個城市已經(jīng)開始了相關(guān)的建設(shè)和實(shí)踐。如杭州市是國內(nèi)率先將GPS應(yīng)用到公交車輛調(diào)度管理中的城市，其實(shí)現(xiàn)的功能主要包括車輛的監(jiān)控、定位、管理、查詢和實(shí)時的顯示車輛運(yùn)行狀態(tài)等功能。
[0005]上述各類系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)均是以高成本的投入為前提，且系統(tǒng)投入運(yùn)行后，每個月還要面臨龐大的數(shù)據(jù)流量費(fèi)用的支出，公交車輛越多，公交站點(diǎn)越多，公交區(qū)域面積越大，所產(chǎn)生的后期運(yùn)行成本也就越高。這是阻礙此類智能化公交系統(tǒng)大面積推廣應(yīng)用的主要因素。因此，為了實(shí)現(xiàn)城市公交智能化運(yùn)營系統(tǒng)的大面積推廣，在實(shí)現(xiàn)上述功能的前提下，迫切的需要一種前期投入少、后期運(yùn)營成本低的城市公交組網(wǎng)運(yùn)營技術(shù)。
[0006]在現(xiàn)有的技術(shù)手段中，“201210296075.X智能公交站牌及公交車輛行駛信息指示系統(tǒng)”、“201210312027.5能夠提供公交車行駛信息的服務(wù)器及公交車站牌”、“201210432915.0 一種可在公交站牌顯示公交車運(yùn)行狀況的系統(tǒng)”、“201210499999.X 一種城市公交車實(shí)時管理系統(tǒng)”、“201210571735.0 一種智能公交系統(tǒng)”和“201310100258.4智能公交站牌系統(tǒng)”使用GPS進(jìn)行車輛定位，成本較高。
[0007]“201110402823.3 基于 RFID 和 GPRS 技術(shù)的公交子系統(tǒng)”、“20102096312.1 一種利用射頻識別技術(shù)的城市公交管理系統(tǒng)”、“201210216877.5帶WIFI接收系統(tǒng)的電子公交站牌”和“201310158144.5智能公交服務(wù)系統(tǒng)及控制方法”使用Wifi和RFID射頻技術(shù)對公交車輛進(jìn)行定位，系統(tǒng)的可靠性和智能化水平較低。
[0008]我國城市公交站點(diǎn)設(shè)立上，國家建設(shè)部有關(guān)文件規(guī)定:市內(nèi)相鄰公交站點(diǎn)的距離應(yīng)在500?800m，市郊在100m以上。我國各城市公交站點(diǎn)的建設(shè)均以此為標(biāo)準(zhǔn)并根據(jù)各自實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。在無線自組網(wǎng)技術(shù)上，美國MaxStream公司的XBee—PRO系列Zigbee模塊，其有效通信距離可以達(dá)到1600m，即，在滿足國家無線電管理?xiàng)l例的條件下，通過適當(dāng)提高Zigbee模塊的發(fā)射功率和接收靈敏度，便能有效的滿足城市公交系統(tǒng)的通信要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對以上問題，本發(fā)明主要用于實(shí)現(xiàn)對城市公交車輛的位置進(jìn)行采集和可靠高效傳輸，并在智能公交站牌上，顯示公交車輛的所在位置。在公交總站對下位采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)合WebGIS技術(shù)對采集和分析結(jié)果進(jìn)行實(shí)時的顯示。并開發(fā)配套的服務(wù)器和手機(jī)軟件，為城市交通管理提供技術(shù)支持，為普通市民提供交通信息查詢服務(wù)。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述功能，系統(tǒng)包括多個車載用Zigbee移動終端、多個電子公交站牌用zigbee路由器、多個公交子網(wǎng)末端用zigbee協(xié)調(diào)器、一個數(shù)據(jù)監(jiān)測中心和一個在線服務(wù)系統(tǒng)。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)公交車輛的定位，在整個城市鋪設(shè)了多條Zigbee子網(wǎng)，每個子網(wǎng)相互獨(dú)立，每個子網(wǎng)又根據(jù)城市公交車輛運(yùn)行線路走向進(jìn)行鋪設(shè)，采用了基于樹簇型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。車輛的位置等信息通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)傳輸至公交中心。
[0012]設(shè)計(jì)了智能公交站牌，可以實(shí)時的顯示該站臺入站車輛的動態(tài)位置，及到站的大致時間，便于候車人員及時掌握候車時間。
[0013]公交總站的數(shù)據(jù)監(jiān)測中心是基于B/S架構(gòu)的城市公交運(yùn)營實(shí)時動態(tài)監(jiān)控WebGIS系統(tǒng)，該系統(tǒng)又可劃分為網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和查詢系統(tǒng)三個子系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)監(jiān)測和管理，數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)主要用于對城市公交運(yùn)營中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的存儲和高效的管理，查詢子系統(tǒng)用于為市民提供公交查詢和出行線路規(guī)劃等服務(wù)。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):1、采用Zigbee作為組網(wǎng)設(shè)備，具有自組網(wǎng)功能，易于添加和刪除各采集節(jié)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)對整個網(wǎng)絡(luò)的管理。2、采用Oraclellg對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，數(shù)據(jù)可以共享、獨(dú)立性高、冗余小，易移植，便于統(tǒng)一管理和控制。3、采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，能夠通過對數(shù)據(jù)庫中知識規(guī)則和數(shù)據(jù)的推理，模擬專家進(jìn)行啟發(fā)式推理、判斷，并評估城市公交運(yùn)行現(xiàn)狀。4、將WebGIS系統(tǒng)應(yīng)用到城市公交監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了對城市公交現(xiàn)狀的圖形化展示和遠(yuǎn)程訪問。5、本發(fā)明開發(fā)了手機(jī)軟件，為普通用戶提供了一種便捷的訪問方法。6、服務(wù)于候車人員的乘車出行和公交系統(tǒng)管理為最終目的，既能為站牌下候車人員及時提供車輛運(yùn)行信息以輔助候車人員及時乘車或換乘車輛，以減少候車時間并能緩解長時間候車導(dǎo)致的焦慮情緒，又能提高公交車輛的運(yùn)營效率和管理水平。7、該系統(tǒng)的自組網(wǎng)、低功耗、易布設(shè)、易維護(hù)等特點(diǎn)，使得其前期投入成本較集成GPS、GIS、GSM/GPRS/3G以及ARM嵌入式開發(fā)等技術(shù)的公交系統(tǒng)要低很多，更利于推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖
[0016]圖2是本發(fā)明路由器和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)鋪設(shè)示意圖
[0017]圖3是本發(fā)明核心板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖
[0018]圖4是本發(fā)明終端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖
[0019]圖5是本發(fā)明路由器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖
[0020]圖6是本發(fā)明協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]圖7是本發(fā)明協(xié)調(diào)器工作流程圖
[0022]圖8是本發(fā)明的終端數(shù)據(jù)格式表和路由器數(shù)據(jù)格式表
[0023]圖9是本發(fā)明路由器工作流程圖
[0024]圖10是本發(fā)明Zigbee系統(tǒng)應(yīng)用層技術(shù)架構(gòu)圖
[0025]圖11是本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理界面
[0026]圖12是本發(fā)明公交狀態(tài)監(jiān)測界面
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0028]如圖1所示，系統(tǒng)由感知層和應(yīng)用層兩部分構(gòu)成，并通過GPRS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向通信。
[0029]系統(tǒng)感知層，主要實(shí)現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的鋪設(shè)和公交信息的采集，采用基于Zigbee的無線自組網(wǎng)技術(shù)和GPRS技術(shù)，實(shí)時的監(jiān)測城市公交系統(tǒng)的運(yùn)行情況。城市公交系統(tǒng)具有明顯的地域性，因此，根據(jù)城市公交區(qū)域的大小和城市公交線路的走向，將其劃分為多個互相獨(dú)立的子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)又根據(jù)城市公交車輛運(yùn)行線路進(jìn)行鋪設(shè)，采用了基于樹簇型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。各節(jié)點(diǎn)功能如下:
[0030](I)移動終端節(jié)點(diǎn):
[0031]移動終端節(jié)點(diǎn)放置在公交車輛上，由于每一個站臺可能不會使用同一個信道，若終端節(jié)點(diǎn)使用信道掃描的方法加入站臺上的路由節(jié)點(diǎn)，將會有最多8s左右的延時，考慮到公交車的車速，這是不能滿足要求的。為解決延遲問題，在終端節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)時，將