基于无线组网的智慧公交站点信息系统研究与实践

刘文生+李端阳+沈美照

【摘要】 随着科技的发展，科技服务生活的理念越来越受到重视，智慧城市和智能公交战略也备受关注。所以研制一套经济、适用、智能的公交站点信息是必然的趋势。本文是介绍一种将物联网技术和嵌入式技术运用在城市交通系统上，实现对智慧公交信息查询系统的研究和探索。

【关键词】 智慧城市 智能公交 物联网 嵌入式

随着物联网智慧城市的提出，投入到城市公共设施建设和城市信息化建设的力度越来越大。物联网技术和嵌入式技术的日趋成熟和推广也为城市现代化进程缩短了时间。将物联网无线通信技术运用到智能交通系统作为数据的采集和传输媒介，也是发展的一个新的思维和方向。一套完整经济适用的智能公交信息查询系统也是非常具有时代需求意义的，将城市公交线路和公交车的位置信息全部信息化，人们可以通过随身携带的移动设备就可以查询这些信息。突出了科学发展观和科技服务生活宗旨。

一、公交站点智慧信息查询系统总体设计

1.1系统总体目标

公交站点智慧信息系统是可以提供用户在公交站点附近通过自己的手机、平板、站点智能触摸设备等终端设备通过连接局域网wifi网络，便可实时查询城市公交车行驶信息。通过电子地图或线路直线图，能够直观的查看公交车的行驶状况、行驶线路和当前位置，还可以查询换成线路和最优线路的推荐，为用户提供最直观、实用的服务。

1.2系统结构图

系统总体设计结构示意图如下图1所示。

1.3系统工作原理介绍

当公交车载节点靠近站点，在A站点zigbee协调器节点传输范围之内时，车载节点会发送请求连接数据包，握手之后，A站点协调器节点会为车载终端节点分配网络网络地址，之后便可以进行数据通信，接收来自公交车载节点的数据包。A站点协调器节点收到来自车载终端节点的数据包后，经过处理之后，将数据通过串口通信方式发送至本站点服务器端。A站嵌入式服务器将获得公交到站的信息打包，通过远距离传输模块发送至B站接收模块，B站点接收模块将数据通过串口直接上传至服务器端。A站点服务器将数据无线传输至B站点采用的是新兴的物联网远距离传输技术，是一种传输在433MHZ频段下，使用扩频调制技术的无线传输模块。B站服务器数据更新之后，将接收设备模式设置成发射模式，然后将公交到达A站点的信息数据打包通过发射模块发送至C站点的接收模块，这样C站点的数据也被更新，从而实现所有服务器数据的同步。用户通过移动终端连接WIFI无线便可以访问嵌入式服务器，服务器移植有Web服务，用户可以访问网页来获取数据和完成查询功能。

二、公交站点智慧信息系统研究与实践

2.1 Zigbee自组网络构建

Zigbee自组网络使用的是星状网络拓扑结构。公交车载节点作为网络中终端的角色，当没有网络连接时可以进入低功耗模式，周期性寻求连接。当连接到网络时，便广播自己的到站信息。站点节点作为网络中的协调器，应答所有公交终端节点的连接请求，建立网路连接之后便可以接收所有车载节点广播的到站信息。

本系统中，Zigbee节点分为两种类型的节点，分别是安装在公交车上面的车载终端节点，还有就是与站点服务器有线连接的站点汇聚节点。在公交车靠近车站时，车载节点向站点汇聚节点发送自身的ID（MAC地址），当站点汇聚节点收到车载节点的无线数据包后，站点汇聚节点通过串口向嵌入式服务器发送数据包。将感知到的公交车数据上传给嵌入式服务器进行处理。

2.2嵌入式服务器搭建

嵌入式服务器作为该系统数据存储和数据处理中心，同时也为用户提供Web服务，所以对于其性能要求是首要考虑的事情。其次还要考虑服务器的成本。综合考虑，该系统选择基于ARM Cortex-A5内核的核心板。

本系统的嵌入式服务器上移植有web服务器，sqlite数据库软件，DNS服务器等。服务器的两个串口进程分别与Zigbee模块和远距离无线传输模块进行串口数据通信。 串口进程将两种无线模块传输的数据进行处理然后存储本地数据库，用户可以通过连接wifi来访问web端的网页来获取公交信息。DNS服务是为了方便用户的网页查询，在用户连接wifi后，可以不用输入任何网址和IP的情况下，直接将访问地址定向到系统网页上，使用静态的ip地址。

2.3用户网页设计

当用户访问网站时，网站主页CGI程序被Appweb服务器运行，主程序通过查询数据库获得所在站点的站点ID、名字等信息，然后根据站点ID去查询经过本站的所有公交线路，再根据查询得到的公交线路进行车辆的实时信息查询，将查询结果按照网页的格式打印输出，然后由服务器传送用户。

当用户点击某条路线时，则跳转到该路线的页面下，页面上只显示该路线的相关信息和实时到站情况，且该页面会自动更新车辆到达的信息。

当用户在查询框内输入目的站点，则网站查询CGI程序启动，按照目的站点和当前站点两个条件对数据库进行查询，将查询结果按照网页的格式打印输出，然后由服务器传送用户。当没有直达线路时，将提供换乘线路供用户进行选择。另外，网站还提供了广告信息的页面，供用户查询附近的商场、电影院、银行等的信息。

三、结束语

系统目前不够优化，远距离无线数据传输模块还不够稳定，系统成本有待降低。但是系统具有很强的扩展性。随着物联网技术的日益发展和成熟，无线技术越来越得到广泛的应用，这也为该系统提供了有力的技术可行性。系统一旦在城市中得到实际应用，将会大大的方便用户的出行和城市的交通压力问题。

同时，也会带动城市信息化的步伐，将物联网和嵌入式技术突出各自的优势，更对的应用在其他行业和环境中，真正实现科技服务生活的宗旨。

参 考 文 献

[1] 金纯，罗祖秋，罗凤等.ZigBee技术基础及案例分析[M].北京：国防工业出版社，2008.01.

[2] 秦立春，周中孝.嵌入式Linux系统编程[M].北京：电子工业出版社，2014.08.