一種基於物聯網的公交車信息查詢系統設計

摘要 系統結合新一代信息技術的重要組成部分——物聯網的科學技術理念，利用各類傳感器收集信息，並將信息通過GPRS網路發送給綜合信息處理平臺，平臺對各班次公交車的各類信息進行存儲和分析，並實時更新。用戶通過手機登錄綜合信息處理平臺Web界面即可獲取想要秉坐的公交車具體信息，從而給用戶的出行帶來便捷。
關鍵詞 智能公交；物聯網；無線通信

1 研究背景
隨著城市建設的飛速發展及公交系統的不斷完善，公交車已成為城市居民出行的主要交通工具。但由於城市公交線路四通八達，且隨著城市擴建而快速發展，新的公交線路在不斷延伸和開闢，再加上單行道、禁左等道路交通約束，出現了交通擁堵問題。而且近年來嚴重的交通擁堵問題不僅局限於大城市，在二線甚至三線城市也開始蔓延。根據中國汽車協會2010年發布的數據，2009年中國汽車銷售量達1 364．48萬輛，超過美國成為全球第一，其中乘用車數量為1033.13萬輛，同比增長53％。而去年全國公路增長裡程共計9.8萬公裡，同比下降33％。二者之間的不均衡發展導致了交通安全事故頻發、城市居民乘車出行不便、上下班時間增加等問題。
隨著現代網絡技術的不斷發展，公交查詢系統因運而生。因此也出現了基於各種技術的公交查詢系統，如基於ASP．NET+XML的公交查詢系統、基於J2ME的公交查詢系統、基於GIS、GPS、RS的公交查詢系統等。這些系統能提供電子地圖、二維數字城市中的地圖和三維城市模型的信息、高精度的GPS定位服務，但是他們無法及時反應出某一時刻某一站點的來車詳細信息。
目前大多數的公交查詢系統，基本具備以下功能：採用車站站點查詢、車次查詢、模糊查詢、站至站查詢4種查詢形式，不僅能夠查詢到各條線路的起停站點，同時還能夠分析出換乘車輛情況。但是由於各個地區公交車數據龐大，無法迅速、準確地查到所需要的目的地以及各個車次所經過站點的信息，導致查詢不便且結果複雜缺少人性化。另外，物聯網作為新一代信息技術的重要組成部分，第一，物聯網的核心和基礎仍然是網際網路，是在網際網路基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了物體與物體之間，進行信息交換和通信。但其應用方面多是對於一些大型行業，還沒有擴展到民用基礎設施上。
而本系統可以給用戶帶來意想不到的便捷，通過登陸網站即可查到用戶要乘坐的公交車的具體情況，包括距用戶還有多少站以及車上乘客數量，這樣即使正在趕往公交站臺的路上，也不用擔心會誤了最快到達的公交車。同時用戶也可以作出等待還是換乘別的路線的公交車的選擇，這樣不僅節省了時間而且使公交資源最大化利用。

2 系統的總體結構
系統結合物聯網的科學技術理念，利用特定裝置如紅外掃描等對公交車的乘客數量進行統計，將RFID標籤嵌入到公交站牌上，公交車路過站牌時自動提取站點信息，同時實現彎道提醒、線路提醒等功能。車載信息存儲模塊將乘客數量信息、站點信息和車輛上下行信息匯總和儲存，並通過GPRS網絡發送至綜合信息處理平臺，平臺對各班次公交車的信息進行排序整理，作出為每一站點的兩個方向生成各自數據模塊等處理，同時上傳網際網路，並實時更新。
從技術架構上看，基於物聯網的公交信息查詢系統可分為3層：感知層、網絡層和應用層。(1)感知層由各種傳感器以及傳感器網關構成，包括紅外傳感器、RFID等感知終端。感知層主要功能是識別物體和採集信息。(2)網絡層由無線通信、網際網路和網絡管理系統等組成，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。系統擬建立公交信息綜合處理平臺，基於網際網路編程實現公交信息資料庫的建立和維護，並對接受信息進行排序、添加、刪除及實時更新，包括整個平臺的維護等。(3)應用層是公交信息查詢系統和用戶的接口，它實現公交信息查詢系統的智能應用。本系統擬採用用戶手機查詢瀏覽公交信息查詢系統網頁的方式實現公交信息查詢系統的用戶應用。
系統總體結構如圖1所示。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/153504.htm

3 基於GPRS的信息傳輸方案設計
系統採用GPRS無線數據傳輸方式實現車載終端與監控中心的通信，並以華為公司GTM900-C無線通信模塊為例，具體介紹車輛監控系統中實現GPRS數據傳輸的方法以及關鍵技術。
GPRS專網系統終端上網登錄伺服器平臺的流程為：(1)檢查網絡狀態。(2)用戶發出GPRS登錄請求，請求中包括由移動公司為GPRS專網系統專門分配的專網APN；(3)根據請求中的APN，SGSN向DNS伺服器發出查詢請求，找到與企業伺服器平臺連接的GGSN，並將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN；(4)GGSN將用戶認證信息(包括手機號碼、用戶帳號、密碼等)通過專線送至Radius進行認證；(5)Paddius認證伺服器看到手機號等認證信息，確認是合法用戶發來的請求，向DHCP伺服器請求分配用戶地址；(6)Radius認證通過後，由Radius向GGSN發送攜帶用戶地址的確認信息；(7)用戶得到了IP位址，就可以攜帶數據包，對GPRS專網系統信息查詢和業務處理平臺進行訪問。(8)訪問後關閉鏈路。
下面基於上述流程，並結合實際實驗操作，詳解可能用到的AT指令。
3．1 建立GPRS數據傳輸的調製指令
系統設計的主要思路是單片機通過發送AT指令控制GPRS模塊建立無線信道、完成數據傳輸。GPRS數據傳輸的實現主要有兩種方式：通過域名解析進行GPRS數據傳輸。AT指令實現通過IP位址進行GPRS數據傳輸的調製指令如下：
(1)AT+CSQ查詢網絡質量。實驗中在串口調試助手上返回「+CSQ 31，99」，說明網絡質量好。通常，CSQ為24以上就認為網絡質量良好。
(2)AT+CPIN?查詢SLM是否準備好。實驗中返回「+CPIN READY」說明SIM準備就緒。
(3)AT+CGREG?查詢是否註冊成功。實驗中返回「+CGREG：0，5」說明註冊成功。
以上3步主要是確認當前網絡和模塊的狀態。
(4)AT+CGDCQNT=1，「IP」，「CMNET」設置APN無線接入點。實驗中返回：「OK」，說明接入點設置成功。APN(Access Point Name)，即「接入點名稱」，是在通過手機上網時必須配置的一個參數，它決定了手機通過哪種接入方式來訪問網絡，用來標識GPRS的業務種類，目前分為兩大類：CMWAP／UNIWAP／3GWAP和CMNET／UNINET／3GNET。中國聯通2G業務WAP瀏覽器中使用的APN為「UNIWAP」，3G業務WAP瀏覽器使用的APN為3GWAP；中國聯通的2G上公網使用的APN為「UNINET」，3G業務上網卡及上公網使用的APN為「3GNET」。中國移動上內網的APN為「CMWAP」，上網卡及上公網使用的APN為「CMNET」。實驗中使用移動動感地帶，APN設置為「CMWAP」。
(5)AT％ETCPIP=「」，「」進行PPP撥號。實驗中返回：「OK」，說明撥號成功。
(6)AT％ETCPIP?查詢獲得本地IP位址，以用DNS伺服器地址。實驗返回：+ETCPIP：1，「10．73．11．1」，「211．138．24．71」，「211．138．30．66」。其中「10．73．11．1」是本地IP，「211．138．24．71」，「211．138．30．66」是獲得的DNS伺服器地址。
(7)AT％IPOPEN=「ICP」，「192．168．1．101」，1234(實驗時改成自己的IP和埠號)。
(8)AT％IPSEND=「616263313233」。發送abc123。此處由於使用華為公司GTM900-C無線通信模塊，數據以16進位發送，所以發送的是abc123的16進位表示。

(9)AT％IPOPEN?查詢鏈路狀態。試驗中返回：「TCP」，」211．252．207．107」，1234，1026。AT％IPOPEN之後，要等待直到出現CONNECT或者CONNECTERROR之類的提示信息才能做下一步的操作。
(10)AT％IPCLOSE和AT％IPCLOSE=5關閉連接。實際中必須等待連接成功後才能關閉。