一种基于北斗的节能型智能公交站牌

【摘 要】为提高公交系统的服务水平，现设计出一种基于北斗的节能型智能公交站牌。该电子站牌以北斗定位技术为公交定位的核心技术，以太阳能板辅助公交站牌的电力供应，通过建立后台管理和实时监控系统实现公交站牌的智能化应用。

【关键词】北斗 节能型 智能

一、引言

发展公共交通是提高城市交通运营水平的关键，而公共交通发展的关键在于交通运营中的信息准确率和传递效率。因此，以电子站牌为代表的公共交通运行信息的接受和系统的研发，将是提高公共交通运行效率的重要技术手段。通过新型的智能化电子站牌，能够向公众及时传达公交到站信息、公交线路调整信息、新闻天气信息等信息。乘客及公众能够通过电子站牌及时了解公交到站信息、线路调整通知以及其他信息，满足乘客的乘车需要。

二、北斗优势

北斗系统是我国具有自主知识产权的卫星导航定位系统，是民族工业品牌，相比GPS系统，北斗系统具有两个方面的优势。第一是在导航服务之外还有通讯功能，第二是稳定性和安全性优势，北斗系统在国内能24小时全天候服务，没有通信盲区，在大城市的高楼密集区域也能提供精确而稳定的服务。在公交行业，北斗替代GPS是必然的趋势。

三、节能性

采用太阳能发电系统提供能源，低功耗嵌入式系统作为智能控制核心，对传统的立杆式站牌进行信息化改造。点亮距离本站最近的几辆公交车最后经过的公交站所在的LED发光管。太阳能和电池分时结合的方式供电，保证了七天连续光照度低于充电阈值情况下系统可靠运行。平均功耗在1.5W，满负荷1.5度电/月。

基于北斗的节能型智能公交电子站牌的应用可以显著提高公共交通服务水平，吸引更多乘客采用公交和合伙乘车的出行模式，公共交通的发展、车辆行驶时间的缩短，都在一定程度上减少了汽车废气的排放，减少了大气的污染，降低了对环境的破环程度。

四、公交站牌智能化特点

（一）公交站牌的APP

智能电子站牌采用32寸LCD触摸屏显示实际公交线路。在LCD触摸屏幕上通过软件可显示各公交站点的指示牌，并且可以在多条线路多个站点的情况下自由的选择某条线路某个站点的指示牌。通过网络把后台服务器的数据发送到LCD屏幕上，让乘客可以在LCD屏幕上看到各个线路和各个站点显示的到站信息以及各线路公交车的运力信息并显示某条线路上所有运行公交车辆 的具体情况，方便候车乘客更好选择车辆进行乘坐。系统上电后自动启动内部搭载的Android系统。由于公交站牌程序App需要从网络接收实时数据，需要在打开App之前确保系统已连接到网络，设备支持通过网线或Wifi联网。

同时，针对目前智能公交站牌与乘客的信息传递仅仅局限于单向的站牌向乘客传递，乘客却无法反馈给电子站牌（公交调度中心），本设计通过APP将乘客需求及时反馈给公交调度中心，便于其车辆调度工作，大大提高了运输效率，有效避免运输资源的浪费。

LCD屏界面

（二）智能公交电子站牌调度中心系统

作为智能公交系统中最重要的部分之一，电子站牌调度中心系统包括后台管理和监控系统，是智能公交站牌顺利实现其功能的决定性因素。而其中监控系统是公交信息获取的关键，下面就本智能公交站牌系统的监控系统进行重点阐述。

1.主要特点：

网络化：智能公交电子电子站管理和监控系统适用局域网和互联网络，通过计算机网络，真正做到任何时间、从任何地方、对任何现场都能实现信息和电子站牌管理；

智能化：管理中心可以对所有电子站牌的工作状况进行监测和控制

自动即时性：电子站牌终端机由管理工作站控制，并能及时响应和自动下载播放各种信息资源。

并发性：一台管理工作站可支持上千个并发到电子站牌终端机。

高性能：电子站牌终端机都基于android系统，能长时间稳定运行，能播放标清视频，并具有很高的安全性。

结构化可扩展：系统采用分布式网络结构，方便管理和，并能对电子站牌终端机进行分组管理，可实时扩展终端数量。

2.公交电子站牌监控系统

公交电子站牌监控系统使用后台管理配置的用户名和密码登录使用。主要在地图上提供对公交车辆的位置和进出站监控，终端失连报警，终端电压报警。并分多种展现方式以报警的形式显示集调系统中的终端在线/不在线情况，以供维护人员找到原因，从而进行维护。另外系统对整个公交站点亮化信息以及亮化效果进行了统计。

五、智能公交系统总体设计

（一）系统概述

公交电子站牌系统架构图

本系统总体上包含电子站牌后台监控系统、车载智能终端以及电子站牌三个部分。三者之间采用GPRS无线通信技术+短距离无线通信（Zigbee）技术进行数据传输与控制。

节能型电子站牌系统是物联网的感知-通讯-处理三层结构在智能交通领域的典型应用。系统包含感知层车载终端用采集车辆实时运行位置，通过无线通信和短距离通信技术将感知数据实时传送到云监控服务平台并实现与电子站牌的即时通信，通过车载智能终端设备自身的精确定位功能和内嵌的软件系统，自动测算到达前方各公交站点的距离（站数），并将计算结果实时到公交电子站牌，为市民提供公交信息服务。电子站牌信息采用LCD屏实时指示距离本站最近的两辆公交车所在站点位置。因此，公众在等候过程中，可以通过电子站牌的LED公告屏获悉所搭乘车辆的到达本站的站距，合理安排自己的出行计划。在LCD屏幕上通过软件模拟公交站点的指示牌，并且可以在多条线路多个站点的情况下自由的选择某条线路某个站点的模拟指示牌。通过网络把后台服务器的数据发送到LCD屏幕上，让乘客可以在LCD屏幕上看到各个线路和各个站点显示的到站信息。电子站牌设备按工业标准设计，具备良好的抗干扰能力，具备自恢复能力。

（二）主要技术概述

1.zigbee技术

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。igBee协议从下到上分别为物理层（PHY）、媒体访问控制层（MAC）、传输层（TL）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。ZigBee网络主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee网络中的设备可分为协调器（Coordinator）、汇聚节点（Router）、传感器节点（EndDevice）等三种角色。与此同时，ZigBee作为一种短距离无线通信技术，由于其网络可以便捷的为用户提供无线数据传输功能，因此在物联网领域具有非常强的可应用性。

2.电子站牌后台监控系统

数据交换应基于GPRS协议，建立车载信息系统与通信网关以及通信网关与对应的应用系统的通讯链接，网络联接见下图。

通信网关与应用系统网络联接

公交车辆采集的信息以及各类测算、计算的结果要实时发送到GPS信息采集统一网关，公交电子站牌后台监控系统通过统一网关与车载智能终端设备进行通信互联。

对实时采集的各类信息数据和系统生成的各类信息数据，本系统建立相应的公交基础信息采集与管理数据库做为支撑。

五、总结

本文提出一种基于北斗的节能型智能公交站牌。以GPRS无线通信技术和短距离无线通信（Zigbee）技术为信息传输技术，以调度中心的实时监控和调度为安全保障，利用北斗优势，结合太阳能节能技术，建立整个公交运营系统。相较于现有的公交系统，能够提供更优质安全的运输服务，更符合未来交通智能化的发展趋势。整个系统的稳定性和可靠性优良，为改善城市公交管理，实现节能减排，提高公交信息资源共享给出了一条新途径。

参考文献：

[1]于渊，雷利军，景泽涛，王振华，王文良.北斗卫星导航在国内智能交通等领域的应用分析[J].工程研究-跨学科视野中的工程，2014，01：86-91.

[2]王浩宇，王珏.一种节能型电子站牌硬件系统的设计[J]. 微型机与应用，2014，09.

[3]张振敏.新型带触摸屏的智能网络公交站牌[J].计算技术与自化，2012，04：108-111.

[4]陈威，舒秀兰，谢兆鸿.智能公交系统中电子站牌的设计[J]. 武汉工业学院学报，2010，02.

[5]文雄军，刘树锟，廖曙光.智能公交系统电子站牌的研究与设计[J].湖南师范大学自然科学学报，2012，05：42-46.