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基于RFID的公交智能調(diào)度管理系統(tǒng)應(yīng)用
1. 系統(tǒng)概述
1.1. 系統(tǒng)背景
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，智慧城市政策的下達(dá)試行，城市建設(shè)規(guī)模日趨擴(kuò)大，而城市交通問(wèn)題日益凸顯，已成為嚴(yán)重制約許多中大城市發(fā)展的重點(diǎn)問(wèn)題之一。大力、優(yōu)先發(fā)展公共交通，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化城市交通管理，提高公共交通運(yùn)營(yíng)管理效率和社會(huì)服務(wù)水平，符合目前中國(guó)國(guó)情的現(xiàn)代化大城市發(fā)展趨勢(shì)。
1.2. 現(xiàn)狀與分析
城市公交系統(tǒng)基本上還是采用“定點(diǎn)發(fā)車、兩頭卡點(diǎn)”的手工作業(yè)的調(diào)度方式，調(diào)度人員無(wú)法實(shí)時(shí)了解運(yùn)營(yíng)車輛情況，難以及時(shí)有效地采取調(diào)度措施。公交車輛調(diào)度處于“看不見(jiàn)、聽(tīng)不著”現(xiàn)狀，具有較大的盲目性和滯后性。導(dǎo)致公交車輛的行車速度下降、行車間隔不均衡，且時(shí)常出現(xiàn)“串車”、“大間隔”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了公交客運(yùn)的服務(wù)質(zhì)量。等待公交車的人們不能及時(shí)了解所等班車的運(yùn)行情況，不知道要等多久才能等到所乘班車。
公交車輛調(diào)度管理系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的核心組成部分，采用先進(jìn)的信息通訊技術(shù)，收集道路交通的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)信息，并進(jìn)行實(shí)時(shí)地分析，并根據(jù)分析結(jié)果安排車輛的行駛路線，出行時(shí)間，以達(dá)到充分利用有限的交通資源，提高車輛的使用效率，同時(shí)也可以了解車輛運(yùn)行情況，加強(qiáng)車輛的管理。RFID技術(shù)作為交通調(diào)度系統(tǒng)信息采集的有效手段，在交通調(diào)度管理系統(tǒng)中將扮演重要角色。
2. 系統(tǒng)介紹
2.1. 系統(tǒng)原理
利用將RFID技術(shù)、電子地圖和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建設(shè)公交管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)公交車遠(yuǎn)距離、不停車采集信息;進(jìn)出站信息自動(dòng)、準(zhǔn)確顯示。使公交調(diào)度系統(tǒng)準(zhǔn)確掌握公交停車場(chǎng)公交車進(jìn)出的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息。通過(guò)實(shí)施該系統(tǒng)可有效提高公交車的管理水平，對(duì)采集的數(shù)據(jù)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行研究分析，可以掌握車輛運(yùn)用規(guī)律，杜絕車輛管理中存在的漏洞，實(shí)現(xiàn)公交車輛的智能化管理，提升城市形象。從而提高城市公共交通運(yùn)營(yíng)調(diào)度的管理水平。
公交智能調(diào)度包含公交總站、公交站點(diǎn)、公交行駛路線的管理。
公交總站管理
讀寫(xiě)器安裝在總站進(jìn)出口位置，當(dāng)讀取標(biāo)簽后，獲取標(biāo)簽的信息傳送后臺(tái)比對(duì)，可控制道閘等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離識(shí)別進(jìn)出公交總站。
公交站點(diǎn)管理
讀寫(xiě)器安裝在站臺(tái)附近位置，當(dāng)公交進(jìn)站時(shí)，標(biāo)簽被讀寫(xiě)器讀取，數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線或有線方式傳送到調(diào)度中心。
公交行駛線路管理
讀寫(xiě)器安裝在天橋、高架橋等位置，當(dāng)公交經(jīng)過(guò)此路段時(shí)，讀寫(xiě)器讀取標(biāo)簽的信息將傳送到調(diào)度中心，以便監(jiān)測(cè)公交路線的正確性。
2.2. 系統(tǒng)拓?fù)鋱D
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圖1 總站管理拓?fù)鋱D |
2.2.1. 公交總站管理
每輛公交車將配發(fā)具備全球唯一識(shí)別碼并經(jīng)過(guò)系統(tǒng)注冊(cè)的標(biāo)簽，當(dāng)公交車輛進(jìn)入車場(chǎng)時(shí)，車上的標(biāo)簽將被安裝在入口處的讀寫(xiě)器自動(dòng)獲取，并傳輸至后臺(tái)電腦處理，后臺(tái)電腦對(duì)于此信息記錄并處理，記錄該車輛的入場(chǎng)時(shí)間與車輛相關(guān)信息，后臺(tái)并判斷該車輛應(yīng)該停放在場(chǎng)內(nèi)的哪個(gè)停車位，并將此信息反饋至入口處的LED顯示屏。駕駛員通過(guò)LED顯示屏可以知道應(yīng)該停放在哪個(gè)車位和一些附加信息，如下次出車時(shí)間(此時(shí)間是經(jīng)過(guò)后臺(tái)電腦自動(dòng)運(yùn)算的結(jié)果)等。當(dāng)公交車輛出場(chǎng)時(shí)，基于相同的工作原理，后臺(tái)系統(tǒng)記錄出場(chǎng)時(shí)間和其它信息，并記錄寫(xiě)入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。
2.2.2. 公交站點(diǎn)管理
當(dāng)安裝在公交站點(diǎn)的遠(yuǎn)距離讀寫(xiě)器接收到標(biāo)簽的信號(hào)后，讀寫(xiě)器通過(guò)網(wǎng)線(或GPRS)將標(biāo)簽信號(hào)發(fā)給指定數(shù)據(jù)處理終端，并判斷為公交進(jìn)站;當(dāng)讀寫(xiě)器無(wú)法讀取該標(biāo)簽的信號(hào)時(shí)，判斷為公交離站;判斷結(jié)果，可以與公交車內(nèi)廣播系統(tǒng)相連控制語(yǔ)音播報(bào)，再通過(guò)公交開(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào)，準(zhǔn)確判斷公交已停站和將離站的狀態(tài)。
2.2.3. 公交行駛路線管理
當(dāng)公交行駛經(jīng)過(guò)已安裝讀寫(xiě)器的天橋時(shí)，讀寫(xiě)器讀取標(biāo)簽信息，將它傳送到調(diào)度中心處理，判斷公交是否偏離行駛路線、交通狀況等情況，有效實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控和調(diào)度。
2.3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.3.1. 系統(tǒng)構(gòu)成
基于射頻識(shí)別技術(shù)的公交智能調(diào)度系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)運(yùn)營(yíng)公交車輛位置信息的采集, 為公交計(jì)劃排班、調(diào)度監(jiān)控和乘客信息服務(wù)提供相關(guān)數(shù)據(jù), 其構(gòu)成主要包括前端信息采集單元、公交調(diào)度中心、終端服務(wù)單元三部分，框架結(jié)構(gòu)如圖3所示。
1)前端信息采集單元用于車載電子標(biāo)簽和公交站點(diǎn)讀寫(xiě)器之間的數(shù)據(jù)通信;
2)公交調(diào)度中心用于對(duì)采集信息的數(shù)據(jù)的分析、處理、轉(zhuǎn)發(fā)等;
3)終端服務(wù)單元用于實(shí)現(xiàn)調(diào)度命令的發(fā)布及車輛運(yùn)營(yíng)信息的發(fā)布和查詢等。
數(shù)據(jù)采集部分
在某路段的天橋、廣告桿上，站臺(tái)附近的電線桿上(便于取電、降低投資)或站臺(tái)上方，及公交車場(chǎng)進(jìn)出口安裝一體化讀寫(xiě)器, 讀取途經(jīng)車站或進(jìn)出場(chǎng)車輛的電子標(biāo)簽中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)(車輛識(shí)別碼)，如圖4。
數(shù)據(jù)傳輸部分
通過(guò)有線網(wǎng)線或無(wú)線GPRS將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至公交調(diào)度中心。
數(shù)據(jù)處理部分
經(jīng)調(diào)度中心服務(wù)器對(duì)上傳數(shù)據(jù)的分析、處理, 實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)營(yíng)車輛的一體化、智能化的監(jiān)控、調(diào)度與管理。
2.3.2. 功能構(gòu)成
圖5 信息流程圖
通過(guò)公交總站、公交站點(diǎn)對(duì)公交的監(jiān)控管理，能有效地實(shí)現(xiàn)公交智能調(diào)度。如圖5，電子標(biāo)簽內(nèi)有車輛信息，當(dāng)讀寫(xiě)器讀取到電子標(biāo)簽，就能獲取到當(dāng)前時(shí)間、公交車牌號(hào)碼、類型;調(diào)度中心通過(guò)對(duì)讀寫(xiě)器端傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行分析、計(jì)算，能有效監(jiān)控車輛位置、行駛速度、車流狀態(tài);調(diào)度中心把最新的公交信息發(fā)送到各站電子顯示牌，顯示公交到達(dá)本站的預(yù)計(jì)時(shí)間、到站距離和車流現(xiàn)狀，并通過(guò)判斷是否增、減發(fā)車輛，或增加、縮短發(fā)車間隔，實(shí)施對(duì)公交站內(nèi)公交的調(diào)度。
3. 系統(tǒng)流程
1)公交車輛在靠近車站時(shí)，車站處安裝的RFID讀寫(xiě)器收到貼在公交車上電子標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)，判定為進(jìn)站階段，GPRS會(huì)將車輛信息、到站時(shí)間等信息傳輸?shù)焦卉囌菊{(diào)度中心，同時(shí)更新各站的站牌LED顯示內(nèi)容。
2)公交車離開(kāi)車站一段距離后，不再收到RFID信號(hào)。RFID信號(hào)從有到無(wú)，可以認(rèn)定為站間行駛階段，根據(jù)剛離開(kāi)車站的編碼，判斷出下一個(gè)站號(hào)，計(jì)算相應(yīng)信息，顯示下一站站牌LED中。
3)在公交車行進(jìn)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)某一路線監(jiān)控點(diǎn)時(shí)，天橋或路線某位置的讀寫(xiě)器接收到RFID信號(hào)，可以判斷行駛路線是否正確、路況等。
4)進(jìn)入下一車站時(shí)又重復(fù)步驟1)～3)的過(guò)程。
5)公交調(diào)度中心根據(jù)1)～4)流程可知道公交目前的狀態(tài)，同時(shí)可根據(jù)公交狀態(tài)進(jìn)行合理的調(diào)度。
4. 系統(tǒng)安裝
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圖6 總站安裝例圖 |
如果采用UHF標(biāo)簽，標(biāo)簽可安裝在擋風(fēng)玻璃右上角或公交后面頂部;如果采用有源標(biāo)簽，標(biāo)簽可安裝在公交車內(nèi)的某位置，但需要保證不能被鐵盒屏蔽。
5. 系統(tǒng)特點(diǎn)
5.1. 應(yīng)用范圍廣
感應(yīng)式地埋線圈最主要的缺點(diǎn)在于只能采集交通流量信息而不能對(duì)具體車輛進(jìn)行識(shí)別跟蹤，因此應(yīng)用范圍有限。而RFID技術(shù)恰恰彌補(bǔ)了地埋線圈的這一缺點(diǎn)。
5.2. 信號(hào)穩(wěn)定
GPS衛(wèi)星定位在碰到高層建筑比較多和密集的路段時(shí)信號(hào)衰弱嚴(yán)重，在有高架路橋或者隧道遮擋時(shí)沒(méi)信號(hào)，都會(huì)導(dǎo)致GPS系統(tǒng)信號(hào)不穩(wěn)定甚至無(wú)法正常工作。有源讀寫(xiě)器距離穩(wěn)定，不易受周邊環(huán)境影響。而且，有源標(biāo)簽可以有效突破汽車防爆金屬網(wǎng)的屏蔽作用，順利與閱讀器交換數(shù)據(jù)。當(dāng)然，RFID技術(shù)在靈活性方面不及GPS,但足以滿足公交在固定線路、固定站點(diǎn)特點(diǎn)之下的行業(yè)需求。
5.3. 低成本
與GPS需要昂貴的車載設(shè)備相比，基于RFID技術(shù)的系統(tǒng)可以將主要的識(shí)別及通訊設(shè)備由車載移至固定的地面數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。因?yàn)椴杉c(diǎn)的數(shù)量遠(yuǎn)少于需要定位服務(wù)的車輛數(shù)量，所以所需的交通信息采集網(wǎng)絡(luò)的投資要遠(yuǎn)小于為眾多車輛安裝GPS設(shè)備的投資。
5.4. 抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快
自主研發(fā)的獨(dú)特?cái)?shù)據(jù)處理技術(shù)，準(zhǔn)確快速的識(shí)別卡，有效的解決了同頻干擾問(wèn)題，解決了同一時(shí)間卡量太多，讀寫(xiě)器數(shù)據(jù)沖突造成錯(cuò)讀、漏讀識(shí)別卡，導(dǎo)致反饋信息不準(zhǔn)確的問(wèn)題。
5.5. 避免人為操作漏洞
整個(gè)過(guò)程的管理免除了人為干預(yù)，最大限度地降低了系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本和減少因人工操作帶來(lái)的不可避免的損失。
應(yīng)用案例：
深圳公交公司
