基于物聯網體系結構的智能公交實時查詢系統

李靜雅，趙秀梅

（長治學院計算機系，山西長治046011）

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基于物聯網體系結構的智能公交實時查詢系統

李靜雅，趙秀梅

（長治學院計算機系，山西長治046011）

文章基于物聯網的體系結構，從感知層、網絡傳輸及應用層角度闡述了智能公交實時查詢系統的總體設計和硬軟件實現，系統感知層結合RFID與GPS技術用于公交車信息采集定位，提高公交車定位的準確性，應用層實現基于Android的公交車實時查詢，方便用戶隨時隨地查詢車輛信息。

物聯網；智能公交；公交車定位

1　引言

中小型城市公共交通事業發展滯后，公交車數量相對較少，受多種外界因素影響，到站的準點率相對較差，從而造成乘客時間的浪費。乘客若能提前較準確的查詢自己所乘坐公交車到站的時間，根據各輛車到站時間，選擇適合自己的方式、時間出門乘車，可以有效節約等車時間，提高乘車效率。

近年，物聯網技術的發展、智能手機終端及無線通信技術的普及給人們的生活帶來巨大的變化。物聯網技術可以通過各種信息傳感、識別設備，實時采集需要監控的、互動的實體的各種信息，實現物與物，人與物的連接，方便對物體識別、管理和控制[1]。智能手機終端和無線通信技術可以使用戶隨時隨地了解需要的信息。文章將物聯網技術應用于中小城市公共交通系統，研究實時采集和有效利用公交車輛的運行情況信息，實現為用戶提供快捷、準確的公交車輛運行情況的查詢服務，具有一定的應用價值。

2　系統總體設計

智能公交查詢系統是公交車輛定位技術、GIS技術[2]、無線通信技術和數據處理技術等多種技術的結合，采用一個數據中心、多個調度監控點分管以及若干個信息查詢顯示終端模式，實現公交車輛的實時信息采集傳輸、全面監控查詢等功能，方便用戶乘車。

整個系統由公交車載GPS終端和車輛電子標簽，智能電子站臺，數據傳輸系統，監控調度系統及智能手機終端APP系統等組成。

（1）感知層—車載GPS終端和電子標簽

車載終端可以實現對車輛精確定位、車輛特殊情況信息上傳，可以使監控中心實時了解車輛的位置和行駛信息，方便終端手機用戶查詢。需要在公交車輛上安裝GPS接收器、GPRS通信模塊的嵌入式控制器，使用GPS模塊實現車輛行駛過程中的實時位置、速度等信息的獲取并通過GPRS通信模塊傳送給監控中心。為了確保定位的實時準確性，車輛再安裝電子標簽。電子標簽是各輛車的身份證，唯一標識車輛的信息，在車輛到達各站點時，智能站點的采集設備采集車輛信息，經處理后得到目標信息上傳至監控中心，對車輛監控[3]。兩種設備同時安裝可以保證在公交車整個行駛過程中的實時準確監控。

（2）網絡層—數據傳輸

GPS系統獲得的數據使用GPRS無線通信網絡利用Socket通信技術傳輸，GPRS網絡覆蓋范圍廣、傳輸延遲小，可以實時傳輸公交車輛的行駛位置信息，實現車載終端和監控系統之間的信息傳輸[4]。電子標簽與電子站臺間的數據傳輸采用短距離無線傳輸來實現，可以降低數據傳輸的費用，提高傳輸的準確度。各電子站臺間可以使用有線傳輸，傳輸中間可以配以通信中轉站，減小信息傳輸過程中的損耗。Android手機終端與監控系統間的通信也采用Socket通信技術，在客戶端建立一個Socket，指定監控系統服務器的地址和端口與其建立連接，使用Socket方法得到需要的數據信息。

（3）應用層—監控調度系統

監控中心的監控調度系統接收車載移動終端上傳的車輛在站點間行駛過程中的狀態信息，通過相應數據轉換處理后，在百度地圖上實時顯示車輛位置，并將數據實時存儲；另一部分通過GPRS網絡發送給相應的智能電子站牌，給候車乘客提供車輛信息服務。監控系統還接收站點有線傳輸的車輛到站信息，與監控的行駛過程中的車輛信息結合，根據車輛到達站點的信息更新行駛過程中的信息，可以實現準確、實時的車輛行駛全程監控，有效改善了單一方式信息監控傳輸系統不穩定的監控盲點。

（4）應用層—智能終端APP系統

智能終端APP系統利用監控調度中心的公交車行駛狀況信息，使用戶可以隨時隨地查詢車輛信息；系統可以對用戶自動定位，根據用戶的位置信息和用戶選擇查詢的車輛、站點及到站信息，提供給用戶最優的可以乘坐的公交車輛的實時信息，方便用戶選擇乘坐。

（5）智能電子站臺

智能電子站臺主要實現車輛運行情況預報、查詢、車輛運行情況校準及生活信息提示功能。主要由信息通信模塊和信息顯示控制模塊構成，由于車載終端包含GPS和電子標簽，信息通信模塊分為兩個子模塊：一子模塊接收監控中心通過GPRS網絡發送的車輛編號及行駛過程中的位置等信息；另一子模塊讀取、接收到站車輛的電子標簽信息，識別到站公交車輛的信息。車輛到站后根據讀取到的車輛電子標簽信息，可更新車輛的GPS定位信息，減小可能因網絡時延導致的GPS定位信息滯后的誤差，使監控車輛在行駛過程中的信息實時性更強。

3　系統實現

3.1系統硬件結構

系統硬件結構如圖所示。系統主要分為數據采集單元(公交車輛實時感知)，智能網關（局域網數據與廣域網數據傳輸橋梁），中間件給應用層提供API接口，服務器（數據中心和應用程序），遠程監控調度中心，Android終端用戶等模塊。

圖1　系統硬件結構

3.2系統軟件結構

系統的軟件結構主要包括基于Google Web ToolKit開發工具包的遠程監控調度中心應用軟件和基于Android的終端用戶查詢系統軟件。

3.2.1監控中心應用軟件

監控中心軟件采用B/S結構，應用Eclipse開發工具，使用GWT插件包開發環境，利用Java開發語言實現了AJAX交互式網頁應用[5]。軟件功能主要有車輛行駛信息監測、車輛到站信息監測、車輛緊急情況報警、數據同步通信等。車輛行駛信息檢測實現監控中心按照車輛定位數據在百度電子地圖上繪制出車輛實際運行軌跡，并向電子站牌發送車輛位置及車輛預測到達時間等信息。車輛到站信息監測功能可按照“車輛”、“站點”、“線路”進行分類，作為監測信息的標題，查詢車輛實時的行駛情況、某站點到站車輛的信息、某線路車輛的間隔行駛情況。瀏覽器周期性的向服務器發送請求獲得相應監測信息的最新數據，百度地圖服務器加載百度地圖信息，并通過AJAX技術實現信息的動態更新。輸入查詢條件，實時信息將顯示在地圖上，具體查看某行駛中的車輛，需繼續點擊車輛標記，詳細查詢。

3.2.2Android用戶應用軟件

終端用戶軟件應用Eclipse開發工具、使用Java語言，結合Android插件包開發，實現在智能手機上查詢公交車輛行駛、到站情況等功能。服務器通過無線通信方式獲取公交車輛信息[6]，按照Socket通信協議與手機進行通信，根據用戶請求進行查詢，方便用戶隨時掌握所需乘坐車輛的信息。

4　總結與展望

文章研究了在公交車輛上同時安裝GPS和RFID標簽兩種設備，對公交車輛行駛情況和位置信息的實時監控，構建了基于物聯網的智能公交查詢系統，從系統設計和軟硬件實現等方面闡述系統設計實現情況。該系統包括基于GWT的監控中心軟件和基于Android的智能終端應用軟件，監控中心可以全面監控車輛行駛情況，合理調度；乘客可實時查詢公交車輛行駛、到站情況，減少乘客的候車時間，方便乘客乘車。該系統可以廣泛應用于各中小城市公交車輛行駛情況的實時查詢，方便城市公交管理，為公交信息資源共享提供了有效途徑。

［1］劉強,崔莉,陳海明.物聯網關鍵技術與應用［J］.計算機科學,2010,37(6):1-4,10.

［2］王小康,李景文,基于物聯網與WebGIS的智能公交系統［J］.測繪與空間地理信息,2015,38（3）:69,70,74.

［3］李靜雅.面向物聯網的城市公交信息采集系統設計研究［J］.電子設計工程,2015,23（11）:39-41.

［4］張風傳,苗玉彬,劉印體,等.基于GPS/GPRS/GIS的智能公交監控系統［J］.計算機工程，2008，34（22）: 277-279.

［5］劉洪濤,程良倫.具有移動匯聚節點的環境監測系統設計［J］.計算機工程與應用，2010，46（19）:7-9,24.

［6］馬志欣，譚峰，侯召龍，等.基于Android的農業生產遠程監控系統［J］.農機化研究，2015，（3）: 226-229.

（責任編輯張劍妹）

TP391

A

1673-2014（2016）02-0047-03

長治學院校級科研項目（201223）。

2015—12—21

李靜雅（1982—），女，山西長治人，講師，主要從事智能信息處理，物聯網研究。

趙秀梅（1970—），女，山西高平人，講師，碩士，主要從事數據庫技術、軟件工程技術研究。