智慧交通电子站牌的设计

马天宝，关大陆，李星阳，刘大宏，刘 博，周礼贤

(辽宁科技学院 电气与信息工程学院，辽宁 本溪，117004)

1 引言

近年来，伴随着城市人口数量的不断增长，城市交通系统面临着巨大压力，尤其在上下班高峰期，交通拥堵情况非常严重。为缓解城市交通压力，政府提倡少开私家车、多乘坐公共交通工具。公交车作为城市居民出行的主要公共交通工具，由于其自身的多种不确定因素，导致公交信息时效性不高，无法有效缓解城市交通压力。本文将物联网、人工智能、自动控制、移动互联网等技术融于一体，设计了一种智慧交通电子站牌，可以准确提供公交车位置、进站时间、环境温度等实时信息，并具有智能照明、智能遮雨、新闻播报等功能。

2 方案概述

智慧交通电子站牌的系统架构包括硬件模块、软件模块两部分，模块之间紧密连接。在该系统中，将公交车辆报站系统与WIFI发送模块相连接，车辆到站时车载WIFI发送模块与站台电子站牌上的WIFI接收模块迅速建立数据连接，将报站信息实时发送到电子站牌。利用无线网络将该条公交线路上的所有电子站牌连接起来，电子站牌上的WIFI接受模块共用一个SSID和接入密码。各电子站牌在同一时间会接收到若干个公交车报站信息，利用主控单片机计算出距本站最近的公交车所到的站点及预计到站时间，将上述信息在线路牌上显示出来。

3 系统的模块设计

3.1 硬件系统

硬件系统基本结构如图1所示，各组成部分及功能如下。

图1 智慧交通电子站牌硬件结构

(1)GPS模块：定位当前位置。

(2)通信模块：采用esp8266wifi模块，获取车辆与环境的实时信息。

(3)传感器模块： 包括光敏传感器、温湿度传感器、红外线传感器，可对实时环境条件进行监测并将监测结果传送给处理器数据处理模块。

(4)数据处理模块：采用STM32G0x0单片机，实现与通信模块进行数据交互，接受传感器模块所采集的信息，并向显示单元、继电器模块、照明系统发送信息与控制指令。

(5)LED显示：实时显示当前车辆的位置信息、到站时间以供参考。此外还具有显示环境温湿度、播报实时热点新闻等功能。

(6)太阳能供电模块：采用光伏市电互补的供电方案，当光照强度较高时由太阳能电池板为整套装置提供电能，当光照强度较低时市电平滑切入补充。

(7)照明系统：由LED灯与自动循环LED调光电路共同组成，根据环境光照条件的变化，LED灯在熄灭、微亮、较亮、最亮四种工作状态下不断循环。

(8)继电器模块：对自动遮雨装置的工作状态进行控制。

系统硬件实物图如图2所示，所采用的主要元件型号如表1所示。

图2 硬件实物图

序号名称型号1核心控制单元STM32G0x0单片机2通信模块esp8266wifi3温湿度检测模块DHT11传感器4环境光检测模块TEMT6000传感器5雨滴检测模块FC-37传感器6语音模块YSN6288语音合成模块

3.2 软件系统

系统的软件系统包括车辆信息获取模块、天气信息获取模块、灯光控制模块以及遮阳板伸缩模块，利用WIFI通信协议，将网络获取的数据，通过软件系统部分进行数据处理，再将数据在显示器上显示出来。PC端主要是用来设置更改WIFI模块的传输模式，利用串口调试助手以及http协议的GET方式向天气网站服务器提交请求，人在站牌附近时，被人体红外传感器感知，且同时光照强度传感器测量出当前光照强度小于50%的时候，LED灯就会亮起提供照明。在PC端的串口调试助手上会以大约每5秒一次的速度更新显示当前公交车位置信息、天气信息。软件功能模块流程如图3所示。

图3 软件功能模块流程图

4 结论

本文提出的智慧交通电子站牌系统将WIFI技术与单片机技术相结合，利用现有公交报站系统所提供的车辆到站信息，通过WIFI无线网络将车辆到站信息传输到电子站牌，实现LED显示车辆实时信息的功能，达到帮助乘客决策是否在此站候车以及分流客流量的目的。该系统能够有效提升公交服务质量，有助于提高其利用效率，便于乘客统筹安排出行时间，具有较好的实际的应用价值。