基于無線組網(wǎng)的智慧公交站點信息系統(tǒng)研究與實踐

劉文生+李端陽+沈美照

【摘要】 隨著科技的發(fā)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(zhàn)略也備受關注。所以研制一套經(jīng)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(lián)網(wǎng)技術和嵌入式技術運用在城市交通系統(tǒng)上，實現(xiàn)對智慧公交信息查詢系統(tǒng)的研究和探索。

【關鍵詞】 智慧城市 智能公交 物聯(lián)網(wǎng) 嵌入式

隨著物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)技術和嵌入式技術的日趨成熟和推廣也為城市現(xiàn)代化進程縮短了時間。將物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術運用到智能交通系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)的采集和傳輸媒介，也是發(fā)展的一個新的思維和方向。一套完整經(jīng)濟適用的智能公交信息查詢系統(tǒng)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(fā)展觀和科技服務生活宗旨。

一、公交站點智慧信息查詢系統(tǒng)總體設計

1.1系統(tǒng)總體目標

公交站點智慧信息系統(tǒng)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(wǎng)wifi網(wǎng)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(yōu)線路的推薦，為用戶提供最直觀、實用的服務。

1.2系統(tǒng)結構圖

系統(tǒng)總體設計結構示意圖如下圖1所示。

1.3系統(tǒng)工作原理介紹

當公交車載節(jié)點靠近站點，在A站點zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點傳輸范圍之內(nèi)時，車載節(jié)點會發(fā)送請求連接數(shù)據(jù)包，握手之后，A站點協(xié)調(diào)器節(jié)點會為車載終端節(jié)點分配網(wǎng)絡網(wǎng)絡地址，之后便可以進行數(shù)據(jù)通信，接收來自公交車載節(jié)點的數(shù)據(jù)包。A站點協(xié)調(diào)器節(jié)點收到來自車載終端節(jié)點的數(shù)據(jù)包后，經(jīng)過處理之后，將數(shù)據(jù)通過串口通信方式發(fā)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(fā)送至B站接收模塊，B站點接收模塊將數(shù)據(jù)通過串口直接上傳至服務器端。A站點服務器將數(shù)據(jù)無線傳輸至B站點采用的是新興的物聯(lián)網(wǎng)遠距離傳輸技術，是一種傳輸在433MHZ頻段下，使用擴頻調(diào)制技術的無線傳輸模塊。B站服務器數(shù)據(jù)更新之后，將接收設備模式設置成發(fā)射模式，然后將公交到達A站點的信息數(shù)據(jù)打包通過發(fā)射模塊發(fā)送至C站點的接收模塊，這樣C站點的數(shù)據(jù)也被更新，從而實現(xiàn)所有服務器數(shù)據(jù)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(wǎng)頁來獲取數(shù)據(jù)和完成查詢功能。

二、公交站點智慧信息系統(tǒng)研究與實踐

2.1 Zigbee自組網(wǎng)絡構建

Zigbee自組網(wǎng)絡使用的是星狀網(wǎng)絡拓撲結構。公交車載節(jié)點作為網(wǎng)絡中終端的角色，當沒有網(wǎng)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(wǎng)絡時，便廣播自己的到站信息。站點節(jié)點作為網(wǎng)絡中的協(xié)調(diào)器，應答所有公交終端節(jié)點的連接請求，建立網(wǎng)路連接之后便可以接收所有車載節(jié)點廣播的到站信息。

本系統(tǒng)中，Zigbee節(jié)點分為兩種類型的節(jié)點，分別是安裝在公交車上面的車載終端節(jié)點，還有就是與站點服務器有線連接的站點匯聚節(jié)點。在公交車靠近車站時，車載節(jié)點向站點匯聚節(jié)點發(fā)送自身的ID（MAC地址），當站點匯聚節(jié)點收到車載節(jié)點的無線數(shù)據(jù)包后，站點匯聚節(jié)點通過串口向嵌入式服務器發(fā)送數(shù)據(jù)包。將感知到的公交車數(shù)據(jù)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(tǒng)數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)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(tǒng)選擇基于ARM Cortex-A5內(nèi)核的核心板。

本系統(tǒng)的嵌入式服務器上移植有web服務器，sqlite數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)通信。 串口進程將兩種無線模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行處理然后存儲本地數(shù)據(jù)庫，用戶可以通過連接wifi來訪問web端的網(wǎng)頁來獲取公交信息。DNS服務是為了方便用戶的網(wǎng)頁查詢，在用戶連接wifi后，可以不用輸入任何網(wǎng)址和IP的情況下，直接將訪問地址定向到系統(tǒng)網(wǎng)頁上，使用靜態(tài)的ip地址。

2.3用戶網(wǎng)頁設計

當用戶訪問網(wǎng)站時，網(wǎng)站主頁CGI程序被Appweb服務器運行，主程序通過查詢數(shù)據(jù)庫獲得所在站點的站點ID、名字等信息，然后根據(jù)站點ID去查詢經(jīng)過本站的所有公交線路，再根據(jù)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(wǎng)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(nèi)輸入目的站點，則網(wǎng)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(shù)據(jù)庫進行查詢，將查詢結果按照網(wǎng)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(wǎng)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(tǒng)目前不夠優(yōu)化，遠距離無線數(shù)據(jù)傳輸模塊還不夠穩(wěn)定，系統(tǒng)成本有待降低。但是系統(tǒng)具有很強的擴展性。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的日益發(fā)展和成熟，無線技術越來越得到廣泛的應用，這也為該系統(tǒng)提供了有力的技術可行性。系統(tǒng)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(lián)網(wǎng)和嵌入式技術突出各自的優(yōu)勢，更對的應用在其他行業(yè)和環(huán)境中，真正實現(xiàn)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(yè)出版社，2008.01.

[2] 秦立春，周中孝.嵌入式Linux系統(tǒng)編程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.08.