融合ZigBee和WebGIS的城市公交运营监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是针对城市公交运营系统，研发的一种实时动态公交运营监控系统。主要用于实现对城市各公交车辆到站信息的实时定位采集与电子播报，辅助候车人员及时乘车或换乘车辆。
【背景技术】
[0002]据统计2000年我国城市人口达到4.67亿，到2009年城市人口约占全国总人口的46.6% ;到2015年，我国人口超过百万的城市将达到126个，其中达到200万以上人口的超大城市将有50多个。以上数据充分说明，我国的城市化进程已经进入了高速发展阶段。为了解决城市交通拥挤现状，利用高新技术改造现有的城市交通运输体系，大力发展具有载客量大、污染少、成本低、运输效率高、低能耗等优点的公共交通系统，是解决城市交通拥挤问题的必由之路。
[0003]美国城市公共交通管理局启动了先进的公共交通系统项目APTS，该项目通过使用先进的电子通信技术以提高城市交通的工作效率和服务水平。APTS将通信系统、地理信息系统(GIS)、自动车辆定位系统(GPRS)、自动乘客计数、公交运营软件和交通信号优先等应用于车队管理中去，并为出行者提供最优出行方式服务。该项目有效的解决了交通拥挤、能源浪费和空气污染等问题，提高了美国的公交服务水平。日本东京交通局开始研发城市公共交通综合运输控制系统，它将在运营中的公共汽车和控制室之间建立信息交换，并通过诱导和双向通信的方式，将服务信息提供给公共汽车运营人员和驾驶人员，同时这些信息也通过进站汽车指示系统和公交与铁路接驳信息系统提供给乘客，公交综合管理系统包括累计运营数据、乘客统计、监控公交汽车运营和乘客服务等功能，其中乘客服务功能中包括进站汽车指示、信息查询和公共交通与铁路信息提示。而欧洲一些国家则从城市实际情况出发，大力发展公交优先政策，设立公交优先通行信号，并建立起完善的智能公交监控与调度系统。
[0004]在城市智能公交系统建设方面，国内的北京、上海等多个城市已经开始了相关的建设和实践。如杭州市是国内率先将GPS应用到公交车辆调度管理中的城市，其实现的功能主要包括车辆的监控、定位、管理、查询和实时的显示车辆运行状态等功能。
[0005]上述各类系统功能的实现均是以高成本的投入为前提，且系统投入运行后，每个月还要面临庞大的数据流量费用的支出，公交车辆越多，公交站点越多，公交区域面积越大，所产生的后期运行成本也就越高。这是阻碍此类智能化公交系统大面积推广应用的主要因素。因此，为了实现城市公交智能化运营系统的大面积推广，在实现上述功能的前提下，迫切的需要一种前期投入少、后期运营成本低的城市公交组网运营技术。
[0006]在现有的技术手段中，“201210296075.X智能公交站牌及公交车辆行驶信息指示系统”、“201210312027.5能够提供公交车行驶信息的服务器及公交车站牌”、“201210432915.0 一种可在公交站牌显示公交车运行状况的系统”、“201210499999.X 一种城市公交车实时管理系统”、“201210571735.0 一种智能公交系统”和“201310100258.4智能公交站牌系统”使用GPS进行车辆定位，成本较高。
[0007]“201110402823.3 基于 RFID 和 GPRS 技术的公交子系统”、“20102096312.1 一种利用射频识别技术的城市公交管理系统”、“201210216877.5带WIFI接收系统的电子公交站牌”和“201310158144.5智能公交服务系统及控制方法”使用Wifi和RFID射频技术对公交车辆进行定位，系统的可靠性和智能化水平较低。
[0008]我国城市公交站点设立上，国家建设部有关文件规定:市内相邻公交站点的距离应在500?800m，市郊在100m以上。我国各城市公交站点的建设均以此为标准并根据各自实际情况进行相应调整。在无线自组网技术上，美国MaxStream公司的XBee—PRO系列Zigbee模块，其有效通信距离可以达到1600m，即，在满足国家无线电管理条例的条件下，通过适当提高Zigbee模块的发射功率和接收灵敏度，便能有效的满足城市公交系统的通信要求。
【发明内容】
[0009]针对以上问题，本发明主要用于实现对城市公交车辆的位置进行采集和可靠高效传输，并在智能公交站牌上，显示公交车辆的所在位置。在公交总站对下位采集到的数据进行数据分析，结合WebGIS技术对采集和分析结果进行实时的显示。并开发配套的服务器和手机软件，为城市交通管理提供技术支持，为普通市民提供交通信息查询服务。
[0010]为了实现上述功能，系统包括多个车载用Zigbee移动终端、多个电子公交站牌用zigbee路由器、多个公交子网末端用zigbee协调器、一个数据监测中心和一个在线服务系统。
[0011]为了实现公交车辆的定位，在整个城市铺设了多条Zigbee子网，每个子网相互独立，每个子网又根据城市公交车辆运行线路走向进行铺设，采用了基于树簇型的拓扑结构。车辆的位置等信息通过Zigbee网络传输至公交中心。
[0012]设计了智能公交站牌，可以实时的显示该站台入站车辆的动态位置，及到站的大致时间，便于候车人员及时掌握候车时间。
[0013]公交总站的数据监测中心是基于B/S架构的城市公交运营实时动态监控WebGIS系统，该系统又可划分为网络管理系统、数据管理系统和查询系统三个子系统。网络管理子系统用于实现对各网络节点的状态监测和管理，数据管理子系统主要用于对城市公交运营中产生的数据进行合理的存储和高效的管理，查询子系统用于为市民提供公交查询和出行线路规划等服务。
[0014]本发明的优点:1、采用Zigbee作为组网设备，具有自组网功能，易于添加和删除各采集节点，易于实现对整个网络的管理。2、采用Oraclellg对采集到的数据进行管理，数据可以共享、独立性高、冗余小，易移植，便于统一管理和控制。3、采用数据挖掘技术，能够通过对数据库中知识规则和数据的推理，模拟专家进行启发式推理、判断，并评估城市公交运行现状。4、将WebGIS系统应用到城市公交监测，实现了对城市公交现状的图形化展示和远程访问。5、本发明开发了手机软件，为普通用户提供了一种便捷的访问方法。6、服务于候车人员的乘车出行和公交系统管理为最终目的，既能为站牌下候车人员及时提供车辆运行信息以辅助候车人员及时乘车或换乘车辆，以减少候车时间并能缓解长时间候车导致的焦虑情绪，又能提高公交车辆的运营效率和管理水平。7、该系统的自组网、低功耗、易布设、易维护等特点，使得其前期投入成本较集成GPS、GIS、GSM/GPRS/3G以及ARM嵌入式开发等技术的公交系统要低很多，更利于推广应用。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的系统网络拓扑结构示意图
[0016]图2是本发明路由器和协调器节点铺设示意图
[0017]图3是本发明核心板设计结构示意图
[0018]图4是本发明终端节点设计结构示意图
[0019]图5是本发明路由器节点设计结构示意图
[0020]图6是本发明协调器节点设计结构示意图
[0021]图7是本发明协调器工作流程图
[0022]图8是本发明的终端数据格式表和路由器数据格式表
[0023]图9是本发明路由器工作流程图
[0024]图10是本发明Zigbee系统应用层技术架构图
[0025]图11是本发明网络节点管理界面
[0026]图12是本发明公交状态监测界面
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明进行详细的描述。
[0028]如图1所示，系统由感知层和应用层两部分构成，并通过GPRS实现数据的双向通信。
[0029]系统感知层，主要实现Zigbee网络节点的铺设和公交信息的采集，采用基于Zigbee的无线自组网技术和GPRS技术，实时的监测城市公交系统的运行情况。城市公交系统具有明显的地域性，因此，根据城市公交区域的大小和城市公交线路的走向，将其划分为多个互相独立的子系统，每个子系统又根据城市公交车辆运行线路进行铺设，采用了基于树簇型的拓扑结构。各节点功能如下:
[0030](I)移动终端节点:
[0031]移动终端节点放置在公交车辆上，由于每一个站台可能不会使用同一个信道，若终端节点使用信道扫描的方法加入站台上的路由节点，将会有最多8s左右的延时，考虑到公交车的车速，这是不能满足要求的。为解决延迟问题，在终端节点的软件设计时，将