电子站牌 - 智能公交电子线路牌

我们的电子站牌方案
备注：1、“牌块”指的是站牌中某条线路的路线牌
2、“站区域”指的是某个站以及该站到下一个站之间的范围
直入主题，产品功能如下图所示：
图1
牌块中每个站名上面有一个LED灯，车到哪一站，亮到哪个灯。

每一个亮着的LED灯对应该线路中行驶的每辆公交车，LED信号灯的移动规律和公交车的移动规律同步，且彼此独立。

这样信号灯就直观、清晰地将各公交车的位置表示了出来。

同时，数码管用来显示离当前站最近的车过站行驶的时间，以增强信息的完整性。

例如，我们身在“珞瑜路广埠屯”站，亮着的LED灯中距离最近的在“琴台大道古琴台”站，数码管此刻示数为“1分15秒”。

我们就可以知道，离我们最近的公交车刚驶过古琴台站，在前往下一站，并且已从古琴台站出发了1分15秒！
另外，一条线路的公交车，不止一辆在同一个站区域时，LED信号灯会亮，直到这几辆车都离开此站区域，才会熄灭！因此，某个站的LED信号灯亮着，表明该站区域内至少有一辆公交车。

我们提供具备这样功能的电子牌块作为产品，取代当前普通的原始的铁质、塑料或纸质牌块（见附图1）。

这样，可以在不变动原有的大量的站牌基础上，通过置换牌块的方式，迅速使整个城市实现公交站牌的电子化，智能化。

这会极大节省普及周期和巨额的拆建费用。

而且我们的电子牌块是模块形式，有USB接口，具有很大灵活性，用一根USB线就可以实现通信、供电和下载升级（见附图2）。

每个电子牌块有两个这样的USB接口，一个用来给自身通信、供电，另一个用来扩增新的电子牌块（见附图3）。

每个站牌往往有多条线路，需要多个线路牌，这种连接方式会使扩充、安装过程非常简便。

另外，电子牌块可以将站牌的LED屏（如果有）解放出来，提高其商业利用价值。

在给人们提供极大便利的同时，电子牌块也会极大提高站牌的关注度，这就提高了整个站牌的广告价值。

技术原理：与其他各类型电子站牌不一样，本品采用的是地址映射、主从通信及CPU分散处理的方式，能够确保大量数据处理的准确性和及时性，很适用于错综复杂的站牌指示系统。

本系统由三部分组成：车载发送终端，数据库、服务器，站牌接收终端（电子牌块）。

通信网络采用覆盖率广、技术成熟的GPRS/3G 网，协议采用面向连接的TCP通信协议，这能确保通信过程中数据稳定可靠。

车载发送终端由单片机、通信模块组成。

到站信号触发有三种方式可供选择，分别是按键触发，报站信号触发，GPS经纬度信号
触发（首选）。

其中GPS经纬度信号触发，可以实现公交车靠近公交站到一定距离（比如50米），自动生产触发信号，使当前到站信息发送到服务器，交给服务器处理。

服务器采用IOCP完成端口模型。

这种模型复杂程度高，同时性能也最强大，能并发处理数以万计的套接字连接，一般只用在大型数据通信场合。

公交车线路系统庞大而复杂，每条线路有多辆车，每辆车对应多个站，每个站又包含多条线路。

一个城市往往有数百条公交线路，数千个公交站点和几千辆公交车。

站牌与线路相互交织。

同时还有往返两程。

如果按传统的方法，数据的收发和运算大多都集中在服务器端，服务器的要求必然很高，而且还不能保证系统功能可靠。

服务器资源有限，面对城市级的覆盖和推广，只会越来越难以胜任，成为数据枢纽瓶颈，影响了电子站牌项目的推进。

在本方案中，服务器只负责数据收发及线路-站牌地址映射，数据处理则交给分散在各处的站牌牌块。

每个牌块相当于一个CPU，分担服务器要做的大量运算。

这样，服务器就从城市级的数据处理中解脱出来，保证通讯功能的可靠与稳定。

这对于时性要求很高的电子站牌来说至关重要。

这种方案能分布优化、合理利用系统的各项资源，不存在瓶颈。

而且随着大面积推广覆盖，电子牌块也就作为系统的CPU在大面积增加和覆盖，能确保功能与规模俱进！
本方案的最大特点是适合做系统，即一个站牌中所有路线，或者一片区域中所有站牌，甚至一个城市的所有线路。

相比单条线路，多
条线路系统实施更能发挥和体现本方案的技术优势！同时，造价低廉，安装方便，也让系统工程更切实可行。

功能阐述：这里主要分析智能电子站牌的几种信息显示方式，以及我们选择LED信号灯作为功能显示的必要性。

如图2：
图2
上图表示了两种显示媒介和三种显示内容。

媒介分别是LED屏和LED数码管。

显示内容分别是到站站距、到站时间和到站距离。

有的甚至还显示车当前的速度。

并且基本都依赖于GPS。

先看看近年来各地媒体对电子站牌的一些报道：
2006/05/24新华网——杭州智能公交站牌遭信任危机
2006/11/16 IT168专稿——电子站牌“不作为”智能公交陷困局
2007/7/17文汇报——信息不准上海市公交电子站牌形同虚设
2007/12/20智能交通网——（北京）电子站牌“不作为”智能公交陷困局
2008/09/07大河网——报站不准7成没屏幕郑州公交电子站牌成摆设
2009/10/28信息时报——过半中途站电子牌爱出错
2009/12/20星空资讯——报站信息不准济南公交电子站牌成“摆设”
2010/01/15豆瓣——“直击宁波公交电子站牌！准确率仅53.85%！”
2010/03/02大楚网——（武汉）设计不合理使用不方便公交智能电子站牌惹争议
2010/06/02东北新闻网——203公交车北站电子站牌报错时间乘客白等1小时
2010/08/29姑苏晚报——苏州公交电子站牌经常出错
2011/01/11苏州电视台——电子站牌屡调屡不准市民质疑事实要落实
2011/03/10东江时报——惠州公交数字站牌常报错误导乘客
2011/06/08新华网——钟头不准智能站牌遭信任危机
2011/08/12南京晨报——电子站牌信息不准太伤人
2011/11/16信息时报——中看不中用禅城公交电子站牌成摆设
2012/01/09苏州广播电视报——电子站牌信息显示不靠谱
2012/02/23大江网——软件出问题电子站牌停用南昌60多个智能站牌“武功尽失2012/04/18嘉兴在线——嘉兴公交电子站牌显示有点“不灵光”
从这里可以看出，传统电子站牌外表很新颖光鲜，可实际作用却不尽如人意。

花哨却不实用是一个比较中肯的评价。

究其原因，就要追溯到原理。

当前电子站牌除了前面介绍的大多服务器直接处理数据，此外还有一点共性，那就是普遍依赖GPS和GPRS/3G无线通信网络。

并且试图通过GPS来精确显示公交实时信息，如时间、速度、距离。

但是这种用法本来就不适合“GPS+无线数据网络”场合。

GPS真正做到实时显示，是在单机状态（如车载GPS）或者宽带连接才能实现。

“实时”意味着数据通信没有间断，新的数据状态会立刻显示在终端。

GPRS/3G 无线数据网络是按照流量收费的，不像有线宽带。

所以GPS不考虑数据流量而将每时每刻的数据发送到无线网络是不现实的。

一般公交车GPS选择3秒到5秒甚至更长间隔来发送一次当前数据。

也就是说即使不考虑网络堵塞、服务器处理延时，站牌接收到的数据也不会是最新的。

况且通信延时、服务器延时不可避免也不能忽略，这样，总延时就更大，以至于会出现公交车已经到站，可站牌显示“XX路离本站还有160米”的尴尬。

传统电子站牌应用的原理，就决定了准确率要和通信费用成正比。

试图用GPS显示及时信息，也正是在暴露设计缺陷！
我们的电子牌块方案当然也是采用GPRS/3G无线数据网络通信，可以用GPS，但不依赖于GPS。

扬长避短，我们立足于实际，努力优化系统结构和资源配置，缩短数据处理延时并提高系统的稳定性和可靠性，同时我们选择LED信号灯作为显示媒介，避免由于显示精确时间、距离、速度带来的高错误率。

但由于LED灯表示的是站区域，误差最大会有一站（比如刚到A 站，或者早已离开A站马上就要到B站，这两种情况下显示是一样，都是A站的LED灯亮）。

为了解决此问题，我们增添了数码管显示。

与传统电子站牌的数码管的功能不同，我们电子牌块中数码管不用来显示到站时间，也不用来显示到站距离，这些是预测的数据，存在很大不确定性。

我们电子牌块的数码管用来显示距离最近的车在离开它当下站的时间（比如最近的公交车此时在A站区域，那么数码管显示的就是该车离开A站站点的时间）。

电子牌块数码管显示的时间是客观的，准确的，不是预测的。

它将公交车离开站点的时长真实地反映出来，供乘客参考，由乘客再结合实际经验自行判断车辆的位置和行驶情况。

这弥补了LED灯显示的不足，同时使电子牌块更人性化，更可靠！
综上，电子牌块的轻巧、灵活、准确、直观、廉价、低耗，相对传统电子站牌有无可比拟的优势，注定是站牌指示系统的发展方向！
业务扩展：智能公交电子站牌的技术核心，在于公交到站信息的正确显示。

我们的电子牌块方案完全具备这套信息显示的核心技术。

基于此进行外围扩充，包括如LED点阵、液晶触摸显示屏、GIS地图、摄像监控、音效、WIFI热点、手机应急充电接口，以及站牌箱体的设计、太阳能供电等，我们也可以设计并提供完整的多功能电子公交站牌。

（附图）
此专利产品样品的硬件、软件如下所示：
附图1
附图2
附图3
附图4
附图5
附图6
附图7：服务器软件界面
附图8：站牌添加线路
附图9：新站牌映射
附图10：电子站牌数据库。