基于物联网技术的智能公交系统研究

基于物联网技术的智能公交系统研究

机械工业第六设计研究院有限公司陈光

杨玲

［摘要］物联网技术的兴起，为下一代智能交通系统提供了一个全新的发展方向。它可以将城市各个设施与系统实现信息交互和共享，如果将其应用于公交系统，可以为公交调度提供快速、准确的信息。本文研究了基于射频识别（RFID）技术的公交系统的原理、结构和设计方案。该方案将射频识别设备嵌入到公交车辆、站点、乘客公交卡中，实现车辆、人员信息的识别与监测，结合公交调度信息管理系统和智能分析软件，对公交调度进行自动化、智能化管理，提高效率，有效改善公交服务质量。［关键词］智能交通物联网射频识别技术

公交系统

0.引言

80年代以来，世界各发达国家虽然已经基本建成了四通八达的现代化国家道路网，但随着社会经济的发展，路网通过能力日益满足不了交通量增长的需要。日本、美国和西欧等发达国家为了解决共同面临的交通问题，竞相投入大量资金和人力，开始大规模地进行道路交通运输智能化的研究试验。随着研究的不断深入，系统功能扩展到道路交通运输的全过程及其有关服务部门，成为带动整个道路交通运输现代

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化的“智能交通系统”（IntelligentTransportationSystem，ITS）。智能交通系统（ITS）是在较完善的道路设施基础上，将先进的电子技术、信息技术、传感器技术和系统工程技术集成运用于地面运输的实际需求，建立起全方位、实时准确、高效的地面运输系统。

我国的ITS研究起步较晚，并且面临着城市人口密度大、城市化发展快、汽车持有量迅速增加、交通拥挤现象加剧等实际国情，必须要在交通管理调度的信息化、智能化上加大研发力度。

互联网的兴起极大地影响了人们的工作和生活方式，近年来，物联网技术的出现，则将互联网延伸和扩展到了世界万物之中。人与人的沟通，跨越到人与物品、物品与物品之间的信息交互。“物物相连的物联网”使周围的物品能够被远程感知和控制，构成一个智能的工作、生活

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空间，在更广大的范围内影响人类的工作和生活。

本文主要研究物联网相关技术在智能公交系统中的应用，通过无线射频识别技术感知并获取公交车辆、乘客及站点等节点信息，依托通信网络构建城市移动公交网，应用数据库技术、数据挖掘技术等智能软

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件进行分析处理，实现公交调度管理的自动化、智能化。

1.物联网概述

物联网是新一代信息技术的重要组成部分,顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[4]。

从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。

物联网作为一个新兴的交叉领域，涉及自动识别、网络通信、先进传感器和智能芯片等诸多技术。射频识别技术被认为是物联网的核心技术之一。基于RFID技术的物联网系统是当前研究和应用的热点。RFID系统主要由阅读器和电子标签两部分构成。其基本工作原理是：阅读器发射射频信号，电子标签通过电感耦合或者电磁耦合进行能量耦合，向阅读器发送存储在芯片中的信息；阅读器接受到数据后，将数据传递给计算机系统进行存储和处理。RFID技术具有非接触、读取速度快、环境干扰小、便于使用等诸多优点，因而其应用领域非常广泛[5]。

我们有理由相信：物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。目前，美国、欧盟等都在投入巨资深入研究探索物联网。我国也正在高度关注、重视物联网的研究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。

2.智能公交系统组成

智能公交系统基于全球定位技术、无线通信技术、地理信息技术等技术的综合运用，实现公交车辆运营调度的智能化，公交车辆运行的信息化和可视化，加强对运营车辆的指挥调度，推动智慧交通与低碳城市的建设。

公共交通工具是在交通压力日益严重的情况下政府着力推行的出行方式，但公交系统的服务质量却一直存在误点、拥堵等很多问题。通

过物联网技术，采用RFID技术，能够对公交车自动识别、定位、监控和

管理，通过网络将信息共享，在站点实时显示车辆信息，调度中心可以

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及时快速反应，科学调度，改善公交服务质量。

在系统设计中综合采用射频识别通信网络接入和全球定位等物联网技术，实时获取车辆、乘客等信息，监控公交运行状态，实现调度管理的自动化。通过智能分析软件，对公交线路优化、公交站点设置及突发情况调度等问题提供智能化解决方案。系统主要包括智能感知系统和智能调度系统两大部分，总体结构如图1所示。

图1智能公交系统总体结构图

2.1智能感知系统

智能感知系统是将RFID读写设备，嵌入公交车辆、站点和乘客公交卡中，构成“智能公交车”和“智能站点”。智能公交车主要结合车载GPS模块，可自动定位车辆位置信息，通过车载智能芯片及软件可计算车辆速度、预测道路拥堵情况，并将信息发送至调度中心。乘客公交卡中嵌入电子标签，通过车载读写器，识别上、下车乘客，自动统计乘客数量、所乘站数等信息。“智能站点”通过读写器识别停靠站的公交车，并接受调度中心的信息，通过信息显示设备显示驶向该站点的各路公交车的距离、道路情况等信息。

2.2智能调度系统

智能调度系统由高性能的计算机系统和智能调度软件构成，为公交调度管理提供信息平台，完成数据存储与处理、协调控制、各站点信息显示控制等。软件包括数据库系统、业务管理信息系统、数据仓库、决策支持系统等。

3.智能公交系统功能及实现

智能公交系统主要由车辆信息监测、乘客信息监测、智能公交站点和公交智能调度系统等4个模块组成，各模块功能和实现详述如下。

3.1车辆信息监测

系统采用RFID技术实现公交车辆信息的自动化采集。RFID标签嵌入公交车体中，公交站点安装阅读器，读取、识别公交车辆信息。公交车辆的出车、返回及停靠站信息将被自动识别，结合车载GPS定位系统，可以实时定位车辆位置，共享位置信息。各站点的RFID读写系统，可以获取停靠站公交车信息，通过网络传送至调度中心，进行公交车的“考勤登记”，实现公交车辆调度管理的自动化。

3.2乘客信息监测

乘客信息监测主要统计各站点上下车的乘客信息，这主要通过公交车内部的RFID系统实现。嵌入RFID标签的公交乘车卡，刷卡时，车载RFID读写器就能够读取电子标签中的信息，确定乘客身份，统计出上下车乘客数量等信息。数据传回调度中心后，利用数据挖掘等分析工具，对各个站点上下乘客数量、乘客乘车距离、乘车高峰期等信息进行统计、聚类等智能分析，挖掘潜在的规律，及时根据客流量优化公交线路，根据客流时间动态调度公交开行频率。

3.3智能公交站点

公交站点要为乘客提供实时、动态的公交信息。公交站点通过网络与公交调度中心互联，在调度中心的控制协调下进行信息的交换和共享。站点向调度中心发送获取到的停靠站公交车信息，公交调度中心对各路公交信息进行处理，统计各个站点、各公交线路距离最近的公交车位置、道路拥堵情况、乘客数量等信息，通过公交站点显示设备为乘客提供候车信息，并不断更新信息，使乘客感到正在运行的公交系统具有自动化、智能化的特性，提高公交服务的（下转第284页）

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