智能電子站牌終端系統軟件設計與實現

楊飛雨 王啟坤 馮磊 林柏君 何興 楊興文

摘要：智能電子站牌終端系統軟件設計源于“智慧城市”建設大背景，以“智慧交通”建設目標中的“智慧公交”為載體，著眼于解決傳統電子站牌終端軟件獨立、分散、系統資源消耗大等不足，使用基于安卓的統一架構與一體化接口設計方案實現一種新型的集成式一體化智能電子站牌終端系統軟件。系統實現模塊化設計，可動態調整系統軟件功能，實現一定程度的定制化開發。

關鍵詞：電子站牌;公交站牌;終端軟件;App;安卓

中圖分類號：TP311? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）11-0062-03

1 引言

城市公交系統作為一個城市得以正常運行的重要基礎設施，無論從智能交通領域來看還是從智慧城市的公共基礎設施領域來看，都占有重要地位。因此，將城市公交系統數據化、智慧化就非常重要，而公交站牌在公交系統中又處于非常重要的地位，它直接關系到市民對公交線路、公交公司及交通運輸機構的滿意度，可以說在很大程度上公交系統及其站牌是否數據化、智慧化直接關系到一個城市“智慧城市”建設任務的成敗。目前，智能公交電子站牌已經引起了人們的關注，已經投入使用的智能公交電子站牌也在一定程度上改變了人們的普遍印象[1]。

在對已有電子站牌終端系統軟件相關技術與產品進行充分調研的基礎上，發現當前電子站牌終端軟件存在著功能點不全、系統硬件資源消耗大、只有部分頭部企業有研發能力、多數智能電子站牌生產企業不具備軟件研發能力、不具備電子站牌終端系統軟件功能定制化開發能力等多種問題，如部分電子站牌終端系統軟件只實現了公交線路、車輛查詢和定位功能[2]。

為了能夠更好地解決調研過程中發現的電子站牌終端系統軟件存在的這些問題，從高質量軟件架構的角度出發，采用統一的架構設計、數據存儲、接口設計、數據處理等多種軟件開發技術，開發了一款智能電子站牌終端系統軟件，該軟件以模塊化開發為切入點，實現了系統功能的定制化與動態裝卸，涵蓋了實時公交線路播報、多媒體信息展播、公交線路查詢、地圖導航查詢、天氣預報、購物導引、室內地圖、附近搜索、生活美食、時政新聞等多種功能，不同功能可按需使用，定制化開發。

2 終端系統軟件的技術選型

對于軟件系統而言，技術選型是所有開發工作的基礎，同時也是重中之重的一項工作。選用技術的合適與否某種程度上來說可以決定軟件系統的穩定運行、市場推廣，甚至是軟件產品的生死。系統在技術選型時充分考慮了智能電子站牌終端系統軟件未來與上下游系統的融合使用、系統自身的穩定性運行等多種因素，力圖選用最適合電子站牌終端系統軟件的開發語言和開發框架。

2.1 系統開發語言

系統使用Java、XML等作為主要開發語言，基于Android7.1平臺開發，采用了Android Studio作為開發工具，通過良好的模塊化、層次化代碼設計，提高系統運行效率，減少對硬件資源的消耗。

Android是一種基于Linux內核的自由及開放源代碼的移動端操作系統，其遵循了開源規范并且對開發者友好，開發者可通過開源許可使用Android系統進行二次開發。正是因為Android 的開放性，用戶選擇也更具自由度[3]。鑒于Android系統的這些優點及其在國內廣泛的市場占有率，智能電子站牌終端系統軟件選用其作為底層支撐系統。

2.2 系統開發框架

終端系統軟件基于Android系統進行開發，選用Android系統中的ACTIVITY、SERVICE、VIEW、DATABINDING、REPOSITORY等作為項目框架層面的主要開發技術，電子站牌終端系統軟件的技術層面的架構使用如圖1所示的方案。

Databinding技術可以實現數據與UI的雙向綁定，對Android App的開發提供很大靈活性，通過在Layout XML中提供數據與UI控件的映射關系，在Activity編程中只需要操作數據對象，UI界面就可以自動更新。Remote Data Source和Local Data Source存儲電子站牌終端系統軟件的各項數據，同時以Cache技術作為中介，提高App數據加載的效率，提升用戶軟件使用滿意度。

3 系統架構設計

智能電子站牌終端系統軟件采用模塊化分層理念進行設計，主要包括用戶系統層、業務應用層、數據層、基礎層[4]。系統架構設計如圖2所示。

終端系統軟件按模塊化分層理念進行設計，設計原則與當前業界通用先進標準保持一致，實現從源頭保證終端系統軟件的先進性。用戶系統層主要功能是以可視化形態呈現系統各業務功能，同時實現用戶與系統進行人機交互，使得用戶可通過在電子站牌終端上進行相應操作獲取想要的結果。

業務應用層從終端系統軟件的業務層面進行功能模塊劃分，采用模塊化設計，主要有多媒體信息展播、公交線路查詢、地圖導航查詢、天氣預報、購物導航、室內地圖、附近搜索、生活美食、時政新聞、實時線路播報等業務模塊，業務模塊應用插件化開發思想，實現動態裝卸，使得終端系統軟件業務功能實現按需使用，滿足一定的定制化開發需求。

數據層主要是為終端系統軟件提供各類業務數據，數據來源主要有內部數據和遠程數據兩種。內部數據為終端系統軟件自身存儲系統存儲的數據，這里采用統一存儲格式設計，將數據存儲于Sqlite數據庫和Cache;外部數據主要是通過OkHttp以JSON格式封裝數據向第三方服務器的Restful接口發送HTTP請求，獲取終端系統軟件所需數據，如公交實時到站信息等。

基礎層是為整個終端系統軟件提供基礎服務的通用層次，主要包括提供封裝好的系統所需通用工具組件、統一的數據接口格式、平臺適配組件等，這些均為終端系統軟件各功能模塊所通用，通過基礎層實現較高的軟件代碼復用率。

4 系統功能設計與實現

4.1 系統功能點設計

電子站牌終端系統軟件主要實現了多媒體信息播放、公交線路查詢、地圖導航查詢、天氣預報、購物導引、室內地圖、附近搜索、生活美食、時政新聞、實時線路播報等功能。終端系統軟件涵蓋的功能點如圖3所示。

智能電子站牌終端系統軟件各功能點說明：

1） 多媒體信息播放

多媒體信息播放實現多種類型格式的視頻播放，主要用于電子站牌運營企業投放廣告信息，實現增值營收。此功能可實現從公交多媒體信息發布系統接收多媒體信息，方便電子站牌系統運營人員及時更新多媒體信息。

2） 實時線路播報

實時線路播報主要實現公交線路到站信息的自動播報功能，能夠以可視化形式展示當前電子站牌所處站點，當前線路行駛公交車輛數量及所處位置變化。

3） 公交線路查詢

公交線路查詢實現以公交線路編號為查詢條件的線路查詢，查詢結果列出往返兩個方向的線路信息，主要包括起始站名稱、結束站名稱和線路名稱等，點擊某一個方向的線路，可以查詢線路詳細信息。

4） 地圖導航查詢

地圖導航查詢支持以步行、騎行、駕車和公交四種出行方式進行查詢，查詢結果以先后順序依次在屏幕中從上到下列出。

5） 天氣預報

天氣預報可以預測一地短時間內天氣變化，和人們生產生活具有密切關系[5]。此功能可以實現實時天氣預報和未來3天的天氣預報，主要預報信息有天氣、溫度、濕度、風級等。

6） 購物導引

購物導引主要列出站點周邊的商家主營業務信息及商家地址，此功能可以為智能電子站牌運營企業提供增值業務收入。

7） 室內地圖

室內地圖主要是提供站點周邊的一些大型商場等樓宇的內部商家分布，為公交乘客前去消費提供明確的位置指引信息。

8） 附近搜索

附近搜索主要是提供站點周邊的互聯網搜索功能，為公交乘客下車后搜索周邊感興趣的場所提供便利。

9） 生活美食

生活美食提供了站點周邊及所在城市主要美食，以圖文并茂的形式進行呈現，在宣傳城市的同時也為智能電子站牌運營企業提供一定增值業務收入渠道。

10） 時政新聞

時政新聞欄目主要是提供一些新聞信息，為公交乘客候車期間提供一定的娛樂方式，使候車不再枯燥。

4.2 系統界面設計

對于軟件界面的設計，使用Activity，設計20余個界面，分別為主界面、公交線路查詢相關頁面、地圖導航相關頁面、天氣預報頁面、購物導引頁面、室內地圖頁面、附近搜索頁面、生活美食頁面、時政新聞頁面等[6-7]。

4.3 功能實現

智能電子站牌終端系統軟件使用Android中的Activity做頁面布局，實現了在同一個App中呈現出多媒體信息、業務功能導航、公交實時線路信息等多種信息，其中多媒體信息在首頁最上方呈現，首頁中間部位為業務功能導航，首頁底部為公交線路實時信息。多媒體信息和公交線路實時信息是通過在終端系統軟件中以統一數據接口方式向公交調度中心后臺業務系統的Restful接口發送Http請求，獲取到實時數據并解析后展示在首頁，所以乘客在屏幕中看到的信息都是動態實時變化的。業務功能導航部分為終端系統各業務功能點提供入口導航，此處的業務功能可根據站點實際需要動態調整，并且實現了模塊化動態裝卸，按需使用。當站點所需業務功能發生變化時只需簡單按需部署即可。智能電子站牌終端系統軟件首頁及部分頁面呈現效果如圖4、圖5、圖6、圖7所示。

其中首頁頁面使用LinearLayout、ScrollView、ImageButton、ImageView、TextView等布局技術編程實現。

5 結論

智能電子站牌終端系統軟件基于Android底層系統，采用Java語言，使用分層設計理念，通過業務模塊化設計，實現了一個集成式一體化App，可廣泛應用于各類智能電子站牌終端設備。通過模塊化設計，實現了功能按需使用，與此同時模塊化設計使得系統功能內聚性高，模塊代碼規模小，提高了終端系統整體的定制化開發可行性，分層設計思想的應用使得終端軟件系統相較于傳統電子站牌系統在兼容性、可維護性和可擴展性方面表現更好，這些都為中小企業在智能公交系統建設競爭力提升方面提供了有力支撐。下一階段將以此次成果為依據開展在鴻蒙系統上的App研發工作，為智能公交系統國產化做技術儲備。

參考文獻：

[1] 方蘭.基于嵌套C/S架構的智能公交電子站牌的研究與設計[D].武漢：武漢工程大學，2013.

[2] 劉曉峰，劉智斌.智能公交系統的設計與開發[J].電子技術，2016，45（10）：43-44.

[3] 李晨.基于Android系統的北斗車載顯控終端的設計與實現[J].電子制作，2020（19）：51-52，7.

[4] 趙建鵬，朱行輝，李國洪.基于Android終端的GIS林業數據采集系統設計[J].測繪與空間地理信息，2020，43（2）：30-32，37.

[5] 崔雪.基于Android系統的天氣預報查詢系統設計[J].河南科技，2020，39（29）：4-6.

[6] 陳昊天，劉雪飛，王碩珩，等.基于人像識別的圖片處理App的設計與實現[J].電腦知識與技術，2021，17（5）：188-190.

[7] 陳三清.康養旅游類手機App研究及設計[J].電腦知識與技術，2019，15（28）：64-66.

收稿日期：2022-01-25

基金項目：2021 年江蘇省高等學校大學生創新創業訓練計劃創新訓練項目（202112805021Y）

作者簡介：楊飛雨（2000—） ，男，江蘇淮安人，在讀學生，主要研究方向為移動應用軟件開發等;王啟坤（1988—） ，男，黑龍江依安人，工程師，碩士，主要研究方向為人工智能、網絡信息安全、軟件開發等;馮磊（2000—） ，男，江蘇南京人，在讀學生，主要研究方向為軟件開發等;林柏君（2001—） ，女，吉林東豐人，在讀學生，主要研究方向為移動應用軟件開發等;何興（2001—） ，男，甘肅文縣人，在讀學生，主要研究方向為計算機應用等;楊興文（2002—） ，男，云南昭通人，在讀學生，主要研究方向為計算機應用等。