基于物联网的智能公交解决方案研究

1．引言

中国经济的快速发展大大提高了人们的生活水平，但随之而来的一些问题也不容忽视。其中一个非常严重的问题是交通拥堵，近年来，严重的交通拥堵不仅局限于大城市，而且开始在二三线城市蔓延。根据中国汽车协会2010年发布的数据，2009年中国汽车销量达到1364.48万辆，超过美国成为世界第一，其中乘用车1033.13万辆，同比增长53%。去年全国公路增长里程9.8万公里，同比下降33%。这种不平衡的发展和增长率导致了交通安全事故频发、城市居民出行不便、上下班时间增加等一系列问题。众所周知，制造业是中国的支柱产业之一。我们需要汽车工业大力发展中国经济；虽然扩建道路可以在短时间内迅速推动GDP增长可以缓解交通拥堵问题，但从长远来看，这一措施并不是一种可持续的发展方式，这种解决交通拥堵问题的方式遇到了无法突破的瓶颈。因此，这一系列问题不能简单地通过抑制汽车消费或盲目扩建道路来解决。

2.解决方案设计思路

考虑到上述问题，为了充分发挥公交调度指挥中心的智能作用，解决举办国家、省级大型活动、采取交通管制措施、恶劣天气、道路拥堵、公交车等重大或突发事件，本文采用基于物联网及其相关技术设计智能公交系统。设计方案不仅可以支持传统的摄影和视频监控功能，还可以支持新兴物联网的一系列相关技术和功能。通过改进现有公交系统的设计，提高公交系统的自动化和公交线路规划管理水平，提高运行效率和服务便利性，提高客户意识，提高居民公交出行率和交通状况。

3.解决方案分析与设计

3.1需求分析

通过对现有公交管理系统及相关国家规定的分析，主要需求是高效管理和维护公共交通资源数据，在此基础上为公交客户提供快速安全救援、安全监控、实时定位、实时调度、报警帮助、呼叫中心、信息查询、路线优化计算、历史路径回放等一般功能，以及更个性化需求的支持，最终实现智能公交管理的目标。

3.2 解决方案的总体结构

本方案主要采用RFID技术和3G结合网络技术GPS/GIS、以新兴物联网为背景，对上述相关问题提出总体解决方案，如视频摄像技术等传统技术。

（1） 信息载体

在本方案中，RFID标签是主要的信息载体，用于公交车站标志、公交运行线路和乘客手机。当公交车辆进入某个车站时，通常与车站标志有2-3m距离。因此，为了保证外部RFID标签和读写器之间的工作距离是可用的，标签应该有电源辅助，而主动标签的价格很高，所以这个方案是BAP式标签。BAP与纯被动标签和主动标签相比，公式标签有许多优点，如被动标签更敏感，电池寿命比主动标签长（约5-10年，主动标签为2-4年），可以使用辅助电源启动其主动功能。另外由于BAP公交车可以携带和存储更多的数据，因此公交车可以在特定的时间和地点显示特定的广告功能；BAP标签还支持主动数据记录功能。我们可以通过车载集成传感器和标签，如温度传感器和标签RFID读写器读取BAP乘客可以及时了解标签数据的室外温度。

利用RFID标签还可以实现其他功能，如精确的实时定位功能，我们可以RFID标签嵌入公交线路周围的建筑物或设施中，及时了解公交车的位置，实现弯道提醒、路线提醒等功能；由于辅助电源RFID标签可以实现数据的主动存储功能，因此也可以实现历史路径回放功能。同时，与GPS和GIS在特定情况下，如重大活动，也可以提供路线优化。

公交车内部RFID主要用于一卡通和乘客身份管理。通过将RFID标签与个人手机的集成以及个人手机实名制的实现，公交车可以通过其内部RFID读写器实现公交乘客一卡通消费，由于RFID标签包含个人相关信息，因此乘客在一卡通消费的同时，也可以确认和管理乘客身份。目前，中国移动正在研发基于通信系统的物联网应用项目，该项目将RFID基于移动通信网络基于手机钱包应用，提供基于移动通信网络的相应增值服务。该项目的一个重要服务内容是支持公交刷卡。

此外，如有必要，公交车站的液晶显示屏可以通过网络与公交调度中心的平台连接。因为它安装在公交车运行路线的特定位置RFID因此，公交调度中心可以及时了解公交车的行驶位置，计算公交车到某个车站的距离和时间，然后通过公交车站的液晶显示屏及时为乘客提供相关信息。

（2） 通信网络

在智能公交系统方案中，通信网络是一个非常重要的方面，特别是在公交车和公交调度中心之间。由于两者之间不可能使用有线网络进行通信，而普通无线网络由于成本或工作距离和有线支持能力，不能真正用于公交管理。本方案采用3G作为公交车与公交调度中心之间的通信网络。3G与其他无线通信网络相比，网络有很多优点，比如3G网络工作距离足够，网络稳定性好，数据传输速率高。同时，由于公交车的运行范围通常不超过3G网络覆盖范围，中国3G运营商的信号塔标准也在逐步规范和统一，因此采用了3G网络不仅可以降低成本，还可以让公交公司快速实现网络改造，还可以给未来4G网络升级提供便利。

另外，因为用的是3G除车载识别模块外，其他网络均使用3G网络供应商的服务器和设备也可以随时更换和升级车载识别模块RFID读写器等等。因此，在一定程度上，该方案实现了整体结构的松耦合，对未来智能公交系统的升级、改造和网络服务提供商的重新选择具有重要意义。

3.3解决方案的技术架构

在本方案中，公交车通过3辆G网络将RFID所读数据和车内监控录像、语音等数据传输到公交调度中心和110/120中心，实现安全监控、呼叫求助和实时调度。乘客通过移动通信网络或Internet实时查询功能可以通过网络登录公交平台实现。

4.缺点和展望

主要用于本文RFID技术、3G基于物联网的智能公交解决方案是通信网络等物联网相关技术的集成。本文还有很多未完成的地方。例如，提出解决方案只是概念性和框架性的，不够具体。许多技术也涉及使用RFID管理乘客信息会导致隐私问题等。然而，我们相信，智能交通物联网的发展和建立是《纽约时报》的趋势。随着一系列物联网技术和协议的改进和研究的深入，这些问题将逐渐得到更好的解决。