物聯網技術在公交巡更管理系統中的應用實現

李思淵　葛瀛龍

摘 要： 社會經濟的高速發展和城鎮化進程的加快，使得公共交通擁堵問題日趨嚴重，全國各地都在推廣“公共交通優先”的發展戰略。做好公交安全問題的防范工作也顯得尤為迫切和必要。文章就對停車場中公交車輛的巡更檢查問題，對基于Windows Mobile的公交巡更系統進行了概括性的介紹，其中包括巡更系統的研究背景、研究現狀、現實意義等，以及物聯網技術在巡更管理系統中的應用和RFID的應用。在此基礎上，對公交巡更系統的功能模塊設計、數據庫設計與實現等作了相應探討。

關鍵詞： 公交巡更； RFID； Windows Mobile； 物聯網

中圖分類號：U492 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）04-27-03

Abstract： With the development of economic society and urbanization， the traffic congestion in city has become increasingly serious. All over the country are promoting public transport priority development strategy. It is very urgent and necessary to maintain the security of public transportation. The problem of bus patrolling inspection is targeted on in this paper. The bus patrolling system based on windows mobile is introduced， including the research background， recent status and the meaning to the reality. The demand of the system is analyzed and the technology that will be used such as IOT and RFID is described. Above these， the function module design and database design of the bus patrolling system are discussed.

Key words： bus patrol； RFID； Windows Mobile； IOT

0 引言

伴隨著社會經濟的快速發展和城鎮化進程的加快，城市交通壓力越來越大，公交系統也不例外，公共交通及其安全也是各國政府必須面對的問題。事實上，公交系統的問題，關系到經濟、環境、社會、科學技術等眾多方面，牽扯到諸多利益的協調，它是一個復雜的社會系統工程[1]。

巡更，即管理部門在特定的區域定時、定點地進行巡視檢查。為了使管理者更有效、方便地對特定的區域進行管理，在安防管理領域里產生了電子巡更系統。巡更人員到達巡更點的時候，將手持POS機靠近指定線路點的信息鈕，巡更點相應的信息反饋到手持POS機，并自動記錄下來。電子巡更系統的巡更機和信息鈕之間的信息傳輸是由射頻識別技術來實現的，因此電子巡更系統融入了射頻識別系統[2]。

無線射頻識別技術是利用無線射頻方式在閱讀器和電子標簽之間進行非接觸式的雙向數據傳輸，以達到數據交換的目的。射頻識別技術和RFID標簽具有諸多優勢。在資源有限的條件下，傳統的管理方式已經滿足不了對于效率和安全性的要求。因此，需改善停車管理系統的技術，運用智能化的手段對停車場進行管理，以滿足巡更規范化、管理高效化需要。建立RFID公交停車場巡更系統，己成為人性化城市的發展方向[5]。本論文提出的巡更系統能夠更加智能的管理巡更情況，同時方便查詢、修改、添加等操作。具有先進、安全、可靠等特點。

1 國內外研究現狀

1.1 國內研究現狀

國家的支持和企業的推動給我國的RFID技術創造了很好的發展環境。典型的如在全運會和世博會中運用的RFID技術，還有我國第二代居民身份證中也使用了RFID技術。在安防巡更領域中，更是取得了很大的成績，RFID成功克服有線巡更的局限，并且在應用中不斷在創新，將RFID技術應用于巡檢領域。在工業自動化方面，準時制等現代生產方式對各個環節的協同提出了越來越高的要求，借助RFID技術能夠實現存貨管理的自動化，零部件的數量和位置全在掌控之中——當任何一處的存貨水平降低到額定值以下時，系統就會自動發出補貨指令[6]。但是在一些應用方面仍存在一定的問題需要進一步研究和探索，如通過“云”技術、高清顯示技術、移動通信技術等來獲得更好的發展。

1.2 國外研究現狀

世界各國都在大力發展RFID，美國早在1970年就開始了RFID的民用化推廣，1980年末美國與歐洲的很多家公司開始生產RFID電子標簽，如今RFID技術已被光放應用到各個領域，如門禁管理，城市一卡通，物流管理追溯等。歐美市場的RFID技術的應用比較成熟，采用EPCglobal標準，走在了世界的前列，如一些半導體廠商ST、Philips、Siemens、T1德州儀器成為RFID芯片的主要獨占商家；RFID的中間件SAP公司、IBM、Microsoft、惠普等也在積極開發相應的軟件及系統來支持RFID的應用。Symbol等已經研發出可以同時閱讀條形碼和RFID的掃描器。日本提出UID標準，并且在電信及郵政部門運用RFID技術，但要成為國際標準而被廣泛應用還需要一定的時間[7]。

2 系統設計

2.1 系統研究的目標

本系統研究的目標主要是對公交公司巡更信息進行操作，為控制中心了解巡更信息，并對其進行操作提供方便。

2.2 系統概述

本文設計的基于WM的公交車輛巡更系統，就是利用基于WM的手持機，對巡更點的標簽信息進行讀取，然后連接到后臺，實現巡更信息的自動化管理和監控，提高效率，并可對巡更信息進行查詢、修改、導出等操作。

2.3 系統功能模塊設計

本系統相關的用戶和角色包括：

⑴ 管理員：統計分析場內各類巡更管理數據，查看巡更情況；

⑵ 巡更員：對場內的各個巡更點的情況進行核查。

2.4 系統數據庫設計

系統的數據庫設計需要充分了解系統的需求，準確表達數據之間的關系，在能夠存儲和管理數據的情況下，保證數據的準確性和一致性，通過主外鍵、非空、限制、惟一索引等保證數據的健壯性，數據庫的設計在系統設計中很關鍵。

本系統中的數據庫實體主要有“巡更線路”、“線路信息”、“巡更點信息”等。其中，巡更信息和線路信息是多對一的關系，每條巡更信息包含一個線路信息。巡更系統E-R圖如圖2所示。

3 系統實現

3.1 硬件設計

3.1.1 設備模塊設計

射頻收發模塊：RI-R6C-001A是針對非接觸IC卡讀寫的多協議收發芯片。它給用戶提供有效的數字接口，應用十分方便快捷，此模塊采用曼徹斯特編碼方式。

主處理器與射頻模塊接口：RI-R6C-001A芯片若要運作正常，完成射頻閱讀器的功能，不但需要有外圍電路，而且還需要有控制器對其進行適當的控制。在此設計中選用了ARM微處理器作為控制器，ARM處理器有非常高的處理速度，精簡的指令集，能夠模擬RI-R6C-001A傳送數據的時序以及時鐘切換的時序。基于RFID的巡檢設備組成框圖如圖3所示。

3.1.2 信息鈕和采集器

巡更點信息鈕和采集器如圖4所示。

3.1.3 讀卡器硬件電路設計

天線電路設計：讀卡器內的接收和發射射頻信號的天線使同非接觸式智能卡通信成為可能。天線主要作用是產生用于向應答器提供電源并在讀寫器和應答器之間傳送信息的磁通量。

對讀卡器天線的構造有以下基本的要求：

⑴ 用于產生最大的磁通量中使天線線圈的電流最大；

⑵ 足夠的帶寬，以便無失真的傳送數據調制的載波信號；

⑶ 功率匹配，以便最大程度地利用磁通量的可用能量[9]。

3.2 軟件實現

⑴ 登錄管理模塊

輸入數據賬號和密碼，然后與后臺數據庫核對，如果正確則登錄系統，否則要求重新登錄。

⑵ 巡更點信息管理模塊

用來管理巡更點的基本信息，包括查看、查詢、添加、刪除、導出數據等。巡更點的信息包括編號、名稱、停車場編號等。

⑶ 巡更線路管理模塊

用來管理巡更線路的基本信息，包括查看、查詢、添加、刪除、導出數據等。巡更線路的信息包括編號、名稱、停車場編號等。

⑷ 巡更信息管理模塊

主要實現對POS手持機傳送過來的數據進行查看、導出數據等操作，是記錄巡更情況的模塊，其按照特定的巡更線路進行巡更。

4 結束語

電子巡更巡檢的產生能夠使管理者更有效地對車輛巡更進行管理。應用RFID的電子巡更系統提高了管理水平，對巡檢人員的考核和監控更加科學化，使得對巡邏巡檢人員無法準確考核監控的現象相對減少，同時也使得管理者對場地等信息的了解更加準確，保障了企業的工作流程井然有序。此外，為了達到滿足各種場合的特殊考勤，我們通過系統預先設定特定時間人員的考勤范圍、地點和方便記錄工作人員到達巡查點的時間及狀態信息，讓工作人員更加清楚地了解停車場的狀況。

目前，基于WM的公交停車場巡更系統雖較為完善，但在使用中仍會出現新的問題，需要我們不斷地鍛煉自己的實際開發能力，開拓思維能力，摸索最新技術，用于改進當前系統。在不斷發現問題，解決問題中，系統會更加完善。在未來，公交停車系統一定會更加便利，能更好地為更廣大的市民服務。

參考文獻：

[1] 蔣利波，于明友.基于RFID技術的無線巡更管理系統的設計與實現[J].現代電子技術，2005.15（1）：52-53

[2] 楊橋富，高龍琴，倪厚強.基于射頻卡的保安巡更系統的研制開發[J].電子工程師，2005.2（3）：2-23

[3] 葛瀛龍，金凌.物聯網感知技術在公交停車場管理系統中應用研究[C].

第八屆中國智能交通年會學術委員會.第八屆中國智能交通年會優秀論文集.工業出版社，2013.

[4] 朱兵，奚慧婷，黎飛鴻，王慰生.基于MLX90121多協議RFID收發器的巡更管理系統設計[J].電子設計應用學報，2005.2（3）：2-23

[5] 王保泉，趙發明，駱乃趙.新型電子巡更系統的設計[J].南京工業大學學報，2009.5（7）：16-22

[6] 郎為民.射頻識別（RFID）技術原理與應用[M].機械工業出版社，2006.

[7] 孫丹.射頻識別技術在車輛信息采集系統中的應用[D].南京理工大學碩士學位論文，2005.

[8] 梁海燕.無線電子標簽手持終端的設計[D].南京理工大學碩士學位論文，2011.

[9] 傅曦，齊宇，徐駿.Windows Mobile手機應用開發[M].北京人民郵電出版社，2005.