基于無線組網的智慧公交站點信息系統研究與實踐

劉文生+李端陽+沈美照

【摘要】 隨著科技的發展，科技服務生活的理念越來越受到重視，智慧城市和智能公交戰略也備受關注。所以研制一套經濟、適用、智能的公交站點信息是必然的趨勢。本文是介紹一種將物聯網技術和嵌入式技術運用在城市交通系統上，實現對智慧公交信息查詢系統的研究和探索。

【關鍵詞】 智慧城市 智能公交 物聯網 嵌入式

隨著物聯網智慧城市的提出，投入到城市公共設施建設和城市信息化建設的力度越來越大。物聯網技術和嵌入式技術的日趨成熟和推廣也為城市現代化進程縮短了時間。將物聯網無線通信技術運用到智能交通系統作為數據的采集和傳輸媒介，也是發展的一個新的思維和方向。一套完整經濟適用的智能公交信息查詢系統也是非常具有時代需求意義的，將城市公交線路和公交車的位置信息全部信息化，人們可以通過隨身攜帶的移動設備就可以查詢這些信息。突出了科學發展觀和科技服務生活宗旨。

一、公交站點智慧信息查詢系統總體設計

1.1系統總體目標

公交站點智慧信息系統是可以提供用戶在公交站點附近通過自己的手機、平板、站點智能觸摸設備等終端設備通過連接局域網wifi網絡，便可實時查詢城市公交車行駛信息。通過電子地圖或線路直線圖，能夠直觀的查看公交車的行駛狀況、行駛線路和當前位置，還可以查詢換成線路和最優線路的推薦，為用戶提供最直觀、實用的服務。

1.2系統結構圖

系統總體設計結構示意圖如下圖1所示。

1.3系統工作原理介紹

當公交車載節點靠近站點，在A站點zigbee協調器節點傳輸范圍之內時，車載節點會發送請求連接數據包，握手之后，A站點協調器節點會為車載終端節點分配網絡網絡地址，之后便可以進行數據通信，接收來自公交車載節點的數據包。A站點協調器節點收到來自車載終端節點的數據包后，經過處理之后，將數據通過串口通信方式發送至本站點服務器端。A站嵌入式服務器將獲得公交到站的信息打包，通過遠距離傳輸模塊發送至B站接收模塊，B站點接收模塊將數據通過串口直接上傳至服務器端。A站點服務器將數據無線傳輸至B站點采用的是新興的物聯網遠距離傳輸技術，是一種傳輸在433MHZ頻段下，使用擴頻調制技術的無線傳輸模塊。B站服務器數據更新之后，將接收設備模式設置成發射模式，然后將公交到達A站點的信息數據打包通過發射模塊發送至C站點的接收模塊，這樣C站點的數據也被更新，從而實現所有服務器數據的同步。用戶通過移動終端連接WIFI無線便可以訪問嵌入式服務器，服務器移植有Web服務，用戶可以訪問網頁來獲取數據和完成查詢功能。

二、公交站點智慧信息系統研究與實踐

2.1 Zigbee自組網絡構建

Zigbee自組網絡使用的是星狀網絡拓撲結構。公交車載節點作為網絡中終端的角色，當沒有網絡連接時可以進入低功耗模式，周期性尋求連接。當連接到網絡時，便廣播自己的到站信息。站點節點作為網絡中的協調器，應答所有公交終端節點的連接請求，建立網路連接之后便可以接收所有車載節點廣播的到站信息。

本系統中，Zigbee節點分為兩種類型的節點，分別是安裝在公交車上面的車載終端節點，還有就是與站點服務器有線連接的站點匯聚節點。在公交車靠近車站時，車載節點向站點匯聚節點發送自身的ID（MAC地址），當站點匯聚節點收到車載節點的無線數據包后，站點匯聚節點通過串口向嵌入式服務器發送數據包。將感知到的公交車數據上傳給嵌入式服務器進行處理。

2.2嵌入式服務器搭建

嵌入式服務器作為該系統數據存儲和數據處理中心，同時也為用戶提供Web服務，所以對于其性能要求是首要考慮的事情。其次還要考慮服務器的成本。綜合考慮，該系統選擇基于ARM Cortex-A5內核的核心板。

本系統的嵌入式服務器上移植有web服務器，sqlite數據庫軟件，DNS服務器等。服務器的兩個串口進程分別與Zigbee模塊和遠距離無線傳輸模塊進行串口數據通信。 串口進程將兩種無線模塊傳輸的數據進行處理然后存儲本地數據庫，用戶可以通過連接wifi來訪問web端的網頁來獲取公交信息。DNS服務是為了方便用戶的網頁查詢，在用戶連接wifi后，可以不用輸入任何網址和IP的情況下，直接將訪問地址定向到系統網頁上，使用靜態的ip地址。

2.3用戶網頁設計

當用戶訪問網站時，網站主頁CGI程序被Appweb服務器運行，主程序通過查詢數據庫獲得所在站點的站點ID、名字等信息，然后根據站點ID去查詢經過本站的所有公交線路，再根據查詢得到的公交線路進行車輛的實時信息查詢，將查詢結果按照網頁的格式打印輸出，然后由服務器傳送用戶。

當用戶點擊某條路線時，則跳轉到該路線的頁面下，頁面上只顯示該路線的相關信息和實時到站情況，且該頁面會自動更新車輛到達的信息。

當用戶在查詢框內輸入目的站點，則網站查詢CGI程序啟動，按照目的站點和當前站點兩個條件對數據庫進行查詢，將查詢結果按照網頁的格式打印輸出，然后由服務器傳送用戶。當沒有直達線路時，將提供換乘線路供用戶進行選擇。另外，網站還提供了廣告信息的頁面，供用戶查詢附近的商場、電影院、銀行等的信息。

三、結束語

系統目前不夠優化，遠距離無線數據傳輸模塊還不夠穩定，系統成本有待降低。但是系統具有很強的擴展性。隨著物聯網技術的日益發展和成熟，無線技術越來越得到廣泛的應用，這也為該系統提供了有力的技術可行性。系統一旦在城市中得到實際應用，將會大大的方便用戶的出行和城市的交通壓力問題。

同時，也會帶動城市信息化的步伐，將物聯網和嵌入式技術突出各自的優勢，更對的應用在其他行業和環境中，真正實現科技服務生活的宗旨。

參 考 文 獻

[1] 金純，羅祖秋，羅鳳等.ZigBee技術基礎及案例分析[M].北京：國防工業出版社，2008.01.

[2] 秦立春，周中孝.嵌入式Linux系統編程[M].北京：電子工業出版社，2014.08.