基于GPS定位和WIFI通信的智能公交實時調(diào)度系統(tǒng)

吳小蝶　焦亞泰

摘? ?要：系統(tǒng)主要用于公交車調(diào)度中心的工作人員通過查看監(jiān)控系統(tǒng)采集的各公交站臺的客流量情況和各輛公交車的實時運行情況，實時對車輛的排班以及車輛行車計劃做出合理的調(diào)整措施。系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)分為四個層次，包括前端設(shè)備層，網(wǎng)絡(luò)傳輸層，中心服務(wù)層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層。通過車輛和站臺（前端設(shè)備層）的信息采集設(shè)備和控制設(shè)備獲取實時數(shù)據(jù)，將獲取的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸層與中心服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，中心服務(wù)器將獲取的信息轉(zhuǎn)發(fā)至公交車調(diào)度中心（業(yè)務(wù)應(yīng)用層），調(diào)度中心調(diào)整了行車計劃以后通過中心服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)傳輸層將指令下達(dá)至終端（站臺和車輛）。

關(guān)鍵詞：公交車調(diào)度? 中心服務(wù)器? 行車計劃

中圖分類號：U491.1+7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）03（b）-0029-02

該系統(tǒng)主要用于公交車調(diào)度中心的工作人員通過查看監(jiān)控系統(tǒng)（圖像處理模塊和GPS模塊）采集的各公交站臺的客流量情況和各輛公交車的實時運行情況，實時對車輛的排班以及車輛行車計劃做出合理的調(diào)整措施。通過智能化的實時調(diào)度策略，主要有兩個優(yōu)勢，第一可以對偏離行車計劃的車輛及時調(diào)整，第二可以對各種突發(fā)事件進(jìn)行準(zhǔn)確快速的響應(yīng)，這樣既能保證公交系統(tǒng)的正常運營，又能提高服務(wù)質(zhì)量。實時調(diào)度系統(tǒng)包含兩個模塊，分別是正常發(fā)車調(diào)度和特殊調(diào)度。 其中特殊調(diào)度主要用于解決公交車行車過程中的不正常的不可預(yù)知的情況。對這些問題進(jìn)行統(tǒng)一分類，分為以下 7類問題：（1）車輛臨時事故;（2）客流量突變;（3）車輛突發(fā)故障;（4）車輛之間大間隔;（5）車輛晚點;（6）服務(wù)糾紛;（7）線路嚴(yán)重堵塞。

1? 工作原理

智能公交實時調(diào)度系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)分為四個層次，包括前端設(shè)備層，網(wǎng)絡(luò)傳輸層，中心服務(wù)層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層。通過車輛和站臺（前端設(shè)備層）的信息采集設(shè)備和控制設(shè)備獲取實時數(shù)據(jù)，將獲取的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸層與中心服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，中心服務(wù)器將獲取的信息轉(zhuǎn)發(fā)至公交車調(diào)度中心（業(yè)務(wù)應(yīng)用層），調(diào)度中心調(diào)整了行車計劃以后通過中心服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)傳輸層將指令下達(dá)至終端（站臺和車輛）。

2? 系統(tǒng)整體框圖

系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。

3? 硬件設(shè)計

3.1 主控芯片

所用主控芯片為STM32F0系列芯片，該芯片基于超低功耗的 ARM Cortex-M0 處理器內(nèi)核，整合增強(qiáng)的技術(shù)和功能，瞄準(zhǔn)超低成本預(yù)算的應(yīng)用。該系列微控制器縮短了采用 8 位和 16 位微控制器的設(shè)備與采用32位微控制器的設(shè)備之間的性能差距，能夠在經(jīng)濟(jì)型用戶終端產(chǎn)品上實現(xiàn)先進(jìn)且復(fù)雜的功能。圖2為STM32F0最小系統(tǒng)外觀圖。

3.2 WIFI模塊

ATK-ESP8266是正點原子團(tuán)隊推出的一款高性能的UART-WiFi（串口-無線）模塊，ATK-ESP8266板載了正點原子團(tuán)隊自主開發(fā)的ATK-ESP-01模塊，該模塊通過FCC、CE認(rèn)證，可直接出口歐美地區(qū)。

ATK-ESP8266模塊采用串口（LVTTL）與MCU（或其他串口設(shè)備）通信，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)串口與WIFI之間的轉(zhuǎn)換。

通過ATK-ESP8266模塊，傳統(tǒng)的串口設(shè)備只是需要簡單的串口配置，即可通過網(wǎng)絡(luò)（WIFI）傳輸自己的數(shù)據(jù)。

圖3為ATK-ESP8266模塊外觀圖。

3.3 GPS模塊

NE0-7M GPS模塊，具有高靈敏度、低功耗、小型化、其極高追蹤靈敏度大大擴(kuò)大了其定位的覆蓋面，在普通GPS接收模塊不能定位的地方，如狹窄都市天空下、密集的叢林環(huán)境，NE0-7M都能高精度定位。模塊的高靈敏度、小靜態(tài)漂移、低功耗及輕巧的體積，適用于車載、手持設(shè)備如PDA，車輛監(jiān)控、手機(jī)、攝像機(jī)及其他移動定位系統(tǒng)的應(yīng)用，是GPS產(chǎn)品應(yīng)用的最佳選擇。圖4為NE0-7M GPS模塊的正面圖。

3.4 圖像處理模塊

所用圖像傳感器體積小、工作電壓低，有單片VGA和影像處理器的功能。通過SCCB總線控制，可以輸出整幀、子采樣、取窗口等方式的各種分辨率8位影響數(shù)據(jù)。該產(chǎn)品VGA圖像高達(dá)到30幀/s。用戶可以完全控制圖像質(zhì)量、數(shù)據(jù)格式和傳輸方式。所有圖像處理功能過程包括伽瑪曲線、白平衡、飽和度、色度等都可以通過SCCB接口編程。圖5為圖像模塊的正面圖。

4? 程序流程圖

系統(tǒng)程序流程圖如圖6所示。

5? 結(jié)語

該系統(tǒng)實現(xiàn)實時性的智能調(diào)度，從根本上節(jié)約人力和物力，大大降低了公交車運營管理成本和提高運營管理水平。高效且實時的運營數(shù)據(jù)傳輸，大大提高了公交服務(wù)的準(zhǔn)時性，提高了公交車運營的服務(wù)質(zhì)量，從而使整個城市的整體服務(wù)水平得到改善，推進(jìn)了公共交通信息化建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李志廷.基于粒子群與蟻群混合算法的公交調(diào)度研究[D].大連理工大學(xué)，2013.

[2] 李浩東.基于RFID的智能公交調(diào)度與優(yōu)先控制技術(shù)研究[D].吉林大學(xué)，2011.