探究基于GPS定位和WIFI通信的智能公交实时调度系统

探究基于GPS定位和WIFI通信的智能公交实时调度系统
发布时间：2021-07-08T09:29:04.195Z 来源：《科技新时代》2021年4期作者：陈冕
[导读] 而是当前我国的公交调度系统存在缺陷，难以满足公交车运行高峰期的实际需求。

南宁邕城公共交通有限公司广西南宁530000
摘要：公交出行是国家所提倡的出行方式，其符合绿色发展理念。

但受限于当前我国公交调度系统的缺陷，等车难、不准时等问题始终饱受广大市民所诟病，也使得人们乘坐公交的意愿普遍较低。

本文中，笔者结合当前公交调度系统的实际需求，设计了基于GPS与wifi通信的智能调度系统。

通过该系统，调度中心的工作人员可以通过监控来观测每一个公交站的客流量，并追踪每一辆公交的运行状况。

根据这些信息，可以对车辆的行车计划以及排班进行及时的调整，提升人们的公交出行体验，进而促进我国公交行业的快速、健康、稳定的发展。

关键词：公交车调度；中心服务器；行车计划
前言
当前世界能源危机加重以及环保问题日渐重视。

国家大力提倡广大群众乘坐公共交通出行，而公交车凭借其载客量大、能耗低、价格低等优势逐步成为了各地区最重要的公共交通工具之一。

然而，等车难、挤车难、公交到站信息不准确等问题始终得不到有效地解决，这在很大的程度上降低了人们选择公交出行的意愿。

究其原因，往往并不是由于公交车辆不足导致的，而是当前我国的公交调度系统存在缺陷，难以满足公交车运行高峰期的实际需求。

1.我国公交调度存在的问题
大多数中小城市在公交车调度方式上还采用的是较为传统的方式，即按照事先规定的时刻表来进行的，采用始发站定点发车，定时到达终点站的调度方式。

这种调度方式效率非常低，因为当公交线路较长时，虽然进行了两端卡点，但是中间到站的时间是无法把握的，乘客到达公交站后往往并不知道自己需要等待多长时间才能够等来自己准备乘坐的车辆。

这种不确定性对于时间规划比较具体的乘客而言非常不友好。

而在部分城市，目前开始着手引进基于ZigBee模块的车辆与站台之间的数据交换。

但这种技术往往只适用于少量数据的交互，显然不适用于大城市核心公交枢纽的信息更新。

此外，目前国内大部分智能公交系统中车载报站器的信息是人工在线刷写Flash的方式来完成的，而一旦线路有变化以及高峰期需要进行临时调度时，则无法及时、准确地更新语音信息。

2、系统的功能模块
该调度系统物理结构并不复杂，由四个层次组成。

⑴前端设备层：该层的主要功能是数据采集。

前端设备层安置于公交车以及每个公交站点内。

当车辆经过某一站点时，二者的前端设备之间进行信息交互。

公交车可以准确的获取站点信息，并进行到站语音提示。

而站点则可以获取公交运行的实时数据。

⑵网络传输层：该系统采用的是无线通信的方式，所有的数据交互都通过该层来完成。

前端设备层与服务器之间的数据交互以及服务器与调度中心之间的数据交互都依赖于网络传输层。

无线通信的优势在于不受地域限制，且信息容量大传递速率快。

⑶中心服务层：中心服务层相当于整个系统的信息驿站，所有的信息都将被集中于此进行分析和处理，将处理后的形成传递给调度中心。

⑷业务应用层：调度中心即为该系统的业务应用层。

调度中心能获取站点以及车辆的实时信息，并根据这些信息进行调度，调整后的行车计划将逆向传递至前端设备层被公交司机接收。

3、系统应用流程及其优势
公交调度中心的工作人员可以通过查看前端设备层中的各个功能模块来获取当前各个站点的客流量以及各公交车的运行情况。

这些功能模块包括站点中的图形处理模块以及公交车上的GPS模块等。

根据这些信息，做出及时的调度调整。

因此，该系统的核心是信息流。

前端设备采集信息，通过传输网络将信息传递给数据中心，数据中心对数据分析处理后，将这些信息以表格或图形的形式呈现给调度人员。

然后调度人员发出调度指定，进行车辆的调度。

一般来说，车辆调度主要有两个部分，一是正常发出调度，二是特殊调度。

其中正常调度是指在各站点客流量正常、各公交运行情况平稳的条件下进行的调度。

这种调度相对比较简单，可以进行标准化处理。

而特殊调度则是在一些不可预期的突发条件下进行的调度，如车辆事故、客流量突变、线路堵塞等。

特殊调度则依赖于及时的信息传递。

本系统的优势主要体现在特殊调度领域。

其优势如下两点：⑴对于偏离行车计划的车辆进行调整。

行车计划中，对于车辆的车发时间、平均速度、行车路线等进行了规定。

而司机在实际的行车中有时并不能按照这一计划行车，时常有误点、偏离航线等情况的发生。

该系统在发现某车辆存在这些问题时，会通过系统数据流将相应的提醒信息和调整措施发送给司机。

⑵对于各种突发事件，如交通事故、线路拥堵等能够进行快速准确的响应。

4、系统硬件设计
4.1主控芯片
系统第三个物理结构层次为中心服务层。

在这个层中，要对大量的数据进行分析和处理，并将其中的数据进行分类展示。

如语音信息与图片信息的翻译、各类信息优先级的计算等。

因此，其主控芯片是最重要的一个硬件设备。

作为城市公交调度系统的主控芯片，应该具
备如下优势：⑴强大的命令执行能力。

调度中心在进行特殊调度时，说明当前某一线路上的公交运行出现了异常。

这种异常如果不及时处理则会导致情况的进一步恶化。

因此，调度信息的优先级要高于其他信息的优先级。

而当多条调度指令下达时，主控芯片必须要具有足够的指令执行能力。

⑵快速的数据处理能力。

对于一个城市而言，尤其是人口众多、公交线路复杂的大城市，每一时刻产生的各种信息交互的数量都是极其庞大的。

各种视频信息、定位信息、语音信息等都需要先被转化为数据流，才能进行无线传播。

而在数据的终端，又需要将数据流转化为对应类型的信息才能被调度人员或者司机有效接受。

这个过程中伴随着海量的数据交换与处理。

因此要求主控芯片的计算能力达到极高的水平。

基于此，本系统所用主控芯片为STM32F0系列芯片，其能耗低、数据处理能力强，且能够在经济型用户终端产品上实现。

4.2 WIFI模块
ATK-ESP8266是一款高性能的UART-WiFi（串口-无线）模块。

WIFI模块的主要功能是进行无线信息传输。

属于网络传输层中的一个重要组成部分。

在进行信息传递是，依赖于模块内部预置的TCP/IP协议栈，该协议栈能够将各种信息以数据包的形式进行传递，并遵循一定的加密和解密规则，是当前应用最广泛的网络传输协议之一。

通过ATK-ESP8266只需要对现有的串口设备进行简单的配置即可使其通过WIFI来传播信息。

4.3 GPS模块
使用NE0-7M GPS模块作为该系统的定位功能模块具有如下优势：⑴定位精准。

公交站台的长度往往只有十几米，因此对公交车的定位必须足够精准。

否则，依然会存在语音报站失误的情况。

⑵功耗小：目前以电力为主要能源的电动公交车普及率逐渐升高。

而受限于电池容量的制约，因此要将公交车上的其他设备的功耗控制在一定的范围内，以提升公交车的运行能力。

4.4图像处理模块
前面已经提到过，公交站内以及公交车上的监控设备在获取监控画面之后，需要将图像信息转换成数字信息才能够进行传递。

而这个转换过程依赖的则是图像处理模块。

该图像模块采用的传感器体积小、负载电压较低，同时具有单片VGA和影像处理器的功能。

图像处理模块的控制模式为SCCB总线控制，且可以进行输出设置。

既满足单帧输出也支持取窗口等输出方式。

处理的过程中数据遗失率较低，因此视频画面的帧数与清晰度都能够得到保证。

结语
随着我国人口总量的持续攀升，以及世界能源危机和环境污染问题日益严重，乘坐低能耗、高承载力的公交车将会逐渐成为城市出行的首选方式。

而当前，我国公交车系统调度能力还不足以支持公交系统的进一步扩容。

因此，借助现代科技来提升公交调度能力迫在眉睫。

本文中提出了一种基于GPS与WIFI的智能调度系统，能够实现实时信息采集与反馈，帮助调度中心的工作人员开展调度工作。

能从根本上降低调度的难度，提升调度效率，节约运营成本，值得广泛推广。

参考文献
[1]于露.基于大数据的智慧公交运营系统功能框架思考与设计[J].黑龙江科技信息,2014.33:19-20。