基于無線通信技術的車站站臺地標顯示管理系統

李俊鵬，石璧洲

（廣西大數據投資有限公司，南寧 530021）

1 概述

國內高鐵技術發展迅速，高鐵線路及車站的建設越來越多。在高鐵運行過程中，乘車旅客在站臺候車時，當前需要尋找不同顏色的地標貼牌來確定車廂號來排隊上車。由于上行、下行等不同的列車車廂信息不同，高鐵站臺需要設置多套地標貼牌來指引不同的列車車廂停靠位置，為區分地標貼牌的車廂號信息，采用不同顏色加以區分。地標貼牌很容易磨損，加上顏色給色盲用戶帶來不便等因素，為此設計了1 套LED 地標燈鋪設在站臺車廂停靠的相應位置，用于取代現在的多套地標貼牌，方便旅客乘車，可以縮短列車停靠時間，提高列車運行效率。地標燈示意如圖1 所示。

圖1 地標燈示意Fig.1 Diagram of landmark LED indicator

2 工作原理

車站站臺地標燈管理系統包括：終端地標燈、LORA 網關和方案選擇控制系統（接入調度系統服務器）等。管理系統示意如圖2 所示。

圖2 地標燈管理系統示意Fig.2 Diagram of management system of landmark LED indicators

根據調度系統的每趟列車運行進站時間、車廂數及上、下行等信息，在管理系統的軟件方案選擇界面進行設置，軟件采用定時及感應信號控制。接入調度管理系統后，根據列車實際運行時間，調度系統通過LORA 網關，與每盞地標燈進行通信，來控制信號燈的亮度及車廂號信息。放行旅客進站時開啟地標燈，列車開走后關閉。

LED 地標燈表面采用高強度透明亞克力板材質，耐磨、耐沖擊，金屬外殼防水、防腐蝕設計，鋪設埋入站臺相應位置。地標燈鋪設示意如圖3 所示。

圖3 地標燈鋪設示意Fig.3 Arrangement of installation of landmark LED indicators

3 終端設計

終端地標燈的設計由3 部分組成：LORA 通信部分、單片機控制部分和顯示模塊。終端工作原理如圖4 所示。

圖4 地標燈終端工作原理Fig.4 Operating principle of LED terminal

LORA 通信部分設計采用美國SEMTECH 的SX1276 芯片，主要參數如表1 所示。

表1 SX1276芯片參數Tab.1 Parameters of SX1276 Chip

終端控制部分采用STM32F030F4 單片機，此系列單片機性價比較高，裸片抗干擾能力也能滿足車站環境的要求。

顯示模塊采用高亮度LED 點陣設計，可根據陽光亮度調整燈亮，控制芯片采用武漢力源的PS7219 控制驅動器，接口采用流行的同步串行外設接口（SPI），可同時驅動8 位共陰極LED，內部具有15×8 RAM 功能控制器寄存器，顯示亮度可數字控制。

4 網關設計

本設計LORA 網關選用廈門星縱智能的LORAWAN 基站網關，型號UG65，8 通道，工作頻段、靈敏度、發射功率等指標都能滿足工作要求，外形（180 mm×110 mm×56.5 mm）小巧，抗干擾和可靠性高，安裝在車站中間站臺的中部上空，可完成與每盞地標燈的通信要求。

5 軟件設計

控制系統應用軟件使用VC++來完成接入調度服務器端的軟件開發，終端地標燈的STM32 系列嵌入式開發采用C 語言完成。

5.1 嵌入式軟件開發

基于芯片STM32F030F4 開發的嵌入式軟件包括：前端通信和后端顯示驅動兩部分。

單片機內置的協議棧，通過設置LORA 模塊完成網關的通信，模塊采用透傳模式進行通信，無需編碼和控制，模塊內置的MCU 對數據進行打包和處理，使得用戶只需通過UART 接口即可實現無線通信。

STM32F030F4 硬件端根據約定命令，調用PS 7219 驅動程序，顯示相應車廂編號、車次等信息。

5.2 調度端軟件設計

調度端軟件采用Linux 嵌入式操作系統，它采用微內核體系結構，核心小巧可靠，易于ROM 固化，并可模塊化擴展，為應用程序的運行提供了強大的軟件平臺。

應用軟件采用VC++開發設計，根據車站的客運調度信息，生成定時各地標燈顯示方案，包括：車次、車廂號、上、下行的車廂增減和亮度等信息。根據列車實際運行情況，通過中斷和相應協議，完成LORA 網關與每盞地標燈的通信，控制地標燈的工作。

6 結論

站臺地標燈顯示系統，由調度室控制，可以根據實際列車運行情況，實時完成開關導引乘客快速找到自己相應的車廂號，提高一些乘車效率，減少列車的停車時間，也不會給包括色盲乘客在內的所有乘客帶來不便。取代了現有的多套地標牌指引，在地標指示這一方面與國內先進高鐵技術系統身份相符合，有利于國內高鐵技術覆蓋全國走向世界。