一种基于物联网的智慧城市公交管理系统的制作方法

本实用新型涉及公交管理领域，具体的说，是一种基于物联网的智慧城市公交管理系统。

背景技术：

21世纪将是公路交通智能化的世纪，人们将要采用的智能交通系统，是一种先进的一体化交通综合管理系统。在该系统中，车辆靠自己的智能在道路上自由行驶，公路靠自身的智能将交通流量调整至最佳状态，借助于这个系统，管理人员对道路、车辆的行踪将掌握得一清二楚。

智能交通系统(Intelligent Transportation System，简称ITS)是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。

现有的公交管理系统，能够在公交站牌处显示公交车所到此站还间隔有多少个站，以供乘客根据显示的公交情况决定是否等待。然而乘客并不能对公交车上的人数情况有所了解，若是车辆到达，却因人数已经满载而无法上车，则更加浪费了乘客的时间；再是在某些时间段，某些路线的公交乘坐量需求会急剧增加，如果公交的管理中心，不知道这些情况，不去及时调整增加此路线的公交车，那便导致乘客拥堵在站牌处，进而造成交通拥堵。

因此，提供一种能够实时反应公交车内的人数，还可以根据乘客需求、预约公交，以便调整发车量来缓解交通堵塞的公交管理系统是非常重要和迫切的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于物联网的智慧城市公交管理系统，能够对等待的公交车位置、车内人数等情况进行显示；而且可以通过乘客自己来预约公交车，来帮助公交管理中心调整发车数量。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种基于物联网的智慧城市公交管理系统，包括电子站牌、车载终端、主控中心、路况分析中心、用户终端、车辆调度中心；所述电子站牌与车载终端和主控中心通讯连接；所述主控中心分别与车载终端、路况分析中心、用户终端、车辆调度中心以及电子站牌通信连接；

所述车载终端包括射频模块、第一处理器、第一通信模块、第二通信模块、定位模块，所述第一处理器分别与射频模块、第一通信模块以及定位模块电性连接；所述第一通信模块与电子站牌通信连接；所述第二通信模块与主控中心通信连接；

所述电子站牌包括触控屏、第二处理器、第三通信模块；所述第二处理器分别与触控屏和第三通信模块电信连接；所述第三通信模块与主控中心通信连接。

所述电子站牌用于预约公交车并且显示公交车内人数和到达时间；所述车载终端用于刷卡上车并统计本站实际上车人数。

其工作原理为：乘客可以通过用户终端或者当前所在的电子站牌进行公交车辆的预约，预约情况只作为主控中心统计乘客需求量的标准。乘客可通过电子站牌设置的触控屏输入预约路线以及公交车辆，输入信息经过第二处理器处理并通过第三通信模块把处理信息发送至主控中心与主控中心实时信息通信，而且电子站牌也会接受主控中心发送过来的信息进行实时显示即将经过此站牌的公交车情况，包括公交车的位置、到达此站牌所需的大概时间、以及当前公交车内的人数为多少。

车载终端的射频模块不仅供应给乘客刷卡上车，而且辅助第一处理器统计上车人数，并通过第一通信模块与电子站牌通信连接，把实际上车人数与预约上车人数进行整合校正后，更新电子站牌的人数显示，并把整合后的信息通过第二通信模块发送至主控中心，以得到正确的人数信息。

与此同时，车载终端的定位系统对车辆进行实时定位，定位信息远程发送至用户终端和主控中心，主控中心结合路况分析中心和车辆的位置信息再把最后得出的结果发送至车辆终端以便公交车司机可以根据前方路况选择合适路线。而车辆调度中心也会接收到主控中心收集到的预约车辆情况，根据需求量调整发车数量。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述定位模块包括分别与第一处理器电性连接的GPS模块、GIS模块。通过在车载终端设置GIS模块也就是地理信息系统的查询和分析功能，控制中心能够查询到车辆附近最近的场所，以及实时了解到行驶前方的路面情况，可以通知驾驶员择优选择路线。而GPS模块帮助车辆实现精准定位。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述射频模块为RFID模块且包括电子标签和读写器；所述电子标签设置于公交卡上；所述读写器主要读写电路和存储器组成，读写电路分别与存储器和第一处理器连接。通过采用RFID技术来提升公交刷卡效率，因为它识别速度快，标签一进入磁场，解读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个标签，实现批量识别；使用寿命长，应用范围广，其无线电通信方式，使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境，而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码；标签数据可动态更改，利用编程器可以向标签写入数据，从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能。并有存储器辅助提供需要调用的信息，从而优化信息录入的稳定性和效率。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述读写电路主要由芯片MFRC522、天线、滤波电路以及匹配电路组成；所述天线依次通过匹配电路、滤波电路、芯片MFRC522与第一处理器相连接。这里采用高集成度的调制解调电路，并采用少量外部器件，即可将输出驱动级接至天线，具备硬件掉电、软件掉电和发送器掉电3种节电模式，前两种模式雷同于MFRC500和CLRC400，其特有的“发送器掉电”则可关闭内部天线驱动器，即关闭RF场，适用于各种基于ISO/IEC14443A标准并且要求低成本、小尺寸、高性能以及单电源的非接触式通信的应用场合，因此非常适合于公交车载终端。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述滤波电路为EMC滤波电路，主要由电感L1和电容C1并联组成。这里采用EMC滤波电路，因为EMC滤波电路适用于抑制电网噪声和高谐波及开关电源所产生的噪声和高频谐波。具有高性能价格比并具能够快速连接，较低的泄漏电流等特点。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述匹配电路为LC谐振电路，主要由并联的电容C2、电容C3与电阻R0串联而成。这里采用LC谐振电路设置一个特定的天线线圈，其输入阻抗是输入端信号电压与信号电流之比，输入阻抗具有电感分量和电抗分量，电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此在设计中应当尽可能使电抗分量为零，即让天线表现出纯电阻特性。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述第一通信模块为蓝牙模块、WIFI模块、ZigBee模块中任一种。因为车载终端到达电子站牌以后，车载终端与电子站牌的距离很近，所以根据需求采用蓝牙模块、WIFI模块、ZigBee模块中任一种，以保证近距离无线传输的稳定，并且具有较高性价比。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述第二通信模块和第三通信模块均为4G模块。通过4G模块实现远距离的传输，而且传输速率和稳定性比起GPRS网络和3G网络都更加优秀，使用也非常广泛，适用于车辆行驶中的信息传输。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述用户终端为手机、笔记本电脑、个人电脑中任一种。这里根据需求采用便携式的移动设备来与主控中心远程传输信息，可以随时随地查询公交信息并且进行预约操作。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型通过采用物联网技术，能够对等待的公交车位置、车内人数等情况进行显示；而且可以通过乘客自己来预约公交车，来帮助公交管理中心调整发车数量，以减轻公交拥堵情况，节省乘客时间。

（2）本实用新型通过采用RFID模块作为公交卡刷卡上车系统，优化了刷卡的效率，不必非要再要把公交卡贴到读卡机进行识别，而且可一次识别多个标签提高了刷卡速度。

（3）本实用新型通过设计的射频电路，不仅简化了系统的结构而且达到识别准确、使用稳定的效果，并且在一定程度上节约了成本，有利于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构框图。

图2为本实用新型实施例2的结构框图。

图3为本实用新型射频模块的电路原理图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种基于物联网的智慧城市公交管理系统，如图1所示：主要由车载终端、电子站牌、主控中心、路况分析中心、用户终端、车辆调度中心组成，其中，车载终端与电子站牌通信连接；主控中心分别与路况分析中心、用户终端、车辆调度中心、车载终端、电子站牌通信连接，这里的通信连接均为无线通信连接。

上述的车载终端用于实现上车刷卡记录、进一步实现上车人数的记录以及车辆定位信息，并把统计记录信息无线发送至电子站牌和主控中心进行显示和控制。

电子站牌用于输入预约车辆信息以及显示经过此电子站牌的车辆位置、车内人数等信息，预约信息无线发送至主控中心、而车辆位置、车内人数则无线接收车载终端发送而来的数据进行显示。

主控中心用于接收用户终端、电子站牌路的预约信息、车载终端的车辆信息以及路况分析中心对此时前方路况的实时信息，然后经过处理分析把统计出来的信息发送给用户终端和电子站牌进行显示，并通知车辆调度中心调整发车量。

其工作原理：乘客通过用户终端或者当前电子站牌的触控屏对公交车进行预约，预约信息通过无线通信的方式被传送至主控中心，主控中心根据预约情况联系车辆调度中心，车辆调度中心则按照实际情况去重新分配发车量，从而满足当前乘客对改路线公交车的需求量。

与此同时，车载终端完成刷卡上车，并记录上车人数和车辆定位信息，在到达相对应电子站牌的时候把更新的上车人数发送至电子站牌进行显示，并同时发送至主控中心，让主控中心了解到乘载情况和车辆位置信息。车辆位置信息发送至主控中心后，主控中心通过联系的路况分析中心所给的当前路况，提供最优的行驶路线给驾驶司机。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，如图2所示：所述车载终端包括射频模块、第一处理器、第一通信模块、第二通信模块、定位模块，所述第一处理器分别与射频模块、第一通信模块以及定位模块电性连接；所述第一通信模块与电子站牌通信连接；所述第二通信模块与主控中心通信连接；

所述电子站牌包括触控屏、第二处理器、第三通信模块；所述第二处理器分别与触控屏和第三通信模块电信连接；所述第三通信模块与主控中心通信连接。

所述电子站牌用于预约公交车并且显示公交车内人数和到达时间；所述车载终端用于刷卡上车并统计本站实际上车人数。

本实施例中的公交管理系统，乘客可以通过用户终端或者当前所在的电子站牌进行公交车辆的预约，预约情况只作为主控中心统计乘客需求量的标准。乘客可通过电子站牌设置的触控屏输入预约路线以及公交车辆，输入信息经过第二处理器处理并通过第三通信模块把处理信息发送至主控中心与主控中心实时信息通信，而且电子站牌也会接受主控中心发送过来的信息进行实时显示即将经过此站牌的公交车情况，包括公交车的位置、到达此站牌所需的大概时间、以及当前公交车内的人数为多少。

车载终端的射频模块不仅供应给乘客刷卡上车，而且辅助第一处理器统计上车人数，并通过第一通信模块与电子站牌通信连接，把实际上车人数与预约上车人数进行整合校正后，更新电子站牌的人数显示，并把整合后的信息通过第二通信模块发送至主控中心，以得到正确的人数信息。

与此同时，车载终端的定位系统对车辆进行实时定位，定位信息远程发送至用户终端和主控中心，主控中心结合路况分析中心和车辆的位置信息再把最后得出的结果发送至车辆终端以便公交车司机可以根据前方路况选择合适路线。而车辆调度中心也会接收到主控中心收集到的预约车辆情况，根据需求量调整发车数量。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在实施例2的基础上做进一步优化，如图3所示：所述射频模块为RFID模块且包括电子标签和读写器；所述电子标签设置于公交卡上；所述读写器主要读写电路和存储器组成，读写电路分别与存储器和第一处理器连接。通过采用RFID技术来提升公交刷卡效率，因为它识别速度快，标签一进入磁场，解读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个标签，实现批量识别；使用寿命长，应用范围广，其无线电通信方式，使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境，而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码；标签数据可动态更改，利用编程器可以向标签写入数据，从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能。并有存储器辅助提供需要调用的信息，从而优化信息录入的稳定性和效率。

所述读写电路主要由芯片MFRC522、天线、滤波电路以及匹配电路组成；所述天线依次通过匹配电路、滤波电路、芯片MFRC522与第一处理器相连接。这里采用高集成度的调制解调电路，并采用少量外部器件，即可将输出驱动级接至天线，具备硬件掉电、软件掉电和发送器掉电3种节电模式，前两种模式雷同于MFRC500和CLRC400，其特有的“发送器掉电”则可关闭内部天线驱动器，即关闭RF场，适用于各种基于ISO/IEC14443A标准并且要求低成本、小尺寸、高性能以及单电源的非接触式通信的应用场合，因此非常适合于公交车载终端。

所述滤波电路为EMC滤波电路，主要由电感L1和电容C1并联组成。这里采用EMC滤波电路，因为EMC滤波电路适用于抑制电网噪声和高谐波及开关电源所产生的噪声和高频谐波。具有高性能价格比并具能够快速连接，较低的泄漏电流等特点。

所述匹配电路为LC谐振电路，主要由并联的电容C2、电容C3与电阻R0串联而成。这里采用LC谐振电路设置一个特定的天线线圈，其输入阻抗是输入端信号电压与信号电流之比，输入阻抗具有电感分量和电抗分量，电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此在设计中应当尽可能使电抗分量为零，即让天线表现出纯电阻特性。

其工作原理：射频天线及其匹配电路共有三块：天线线圈、匹配电路（LC谐振电路）和EMC滤波电路。在天线的匹配设计中必须保证产生一个尽可能强的电磁场，以使卡片能够获得足够的能量给自己供电，而且考虑到调谐电路的带通特性，天线的输出能量必须保证足够的通带范围来传送调制后的信号。 天线线圈就是一个特定谐振频率的LC电路，其输入阻抗是输入端信号电压与信号电流之比，输入阻抗具有电感分量和电抗分量，电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此在设计中应当尽可能使电抗分量为零，即让天线表现出纯电阻特性，这时电路实现谐振，

在天线的匹配设计中必须保证产生一个尽可能强的电磁场，以使卡片能够获得足够的能量给自己供电，而且考虑到调谐电路的带通特性，天线的输出能量必须保证足够的通带范围来传送调制后的信号。天线线圈就是一个特定谐振频率的LC电路，其输入阻抗是输入端信号电压与信号电流之比，输入阻抗具有电感分量和电抗分量，电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此在设计中应当尽可能使电抗分量为零，即让天线表现出纯电阻特性，这时电路实现谐振。

在发送部分，引脚TX1和TX2上发送的信号是由包络信号调制的13.56MHz载波能量，经过L1和C1组成的EMC滤波电路以及C2、C3、R0组成的匹配电路，就可直接用来驱动天线，TX1和TX2上的信号可通过寄存器TxSelReg来设置，系统默认为内部米勒脉冲编码后的调制信号。调制系数可以通过调整驱动器的阻抗来设置，同样采用默认值即可。在接收部分，使用R2和C4以保证Rx引脚的直流输入电压保持在VMID，R1和C4的作用是调整RX引脚的交流输入电压。

本实施例的其他部分与实施例2相同，故不再赘述.

实施例4：

本实施例在实施例3的基础上做进一步优化，所述定位模块包括分别与第一处理器电性连接的GPS模块、GIS模块。通过在车载终端设置GIS模块也就是地理信息系统的查询和分析功能，控制中心能够查询到车辆附近最近的场所，以及实时了解到行驶前方的路面情况，可以通知驾驶员择优选择路线。而GPS模块帮助车辆实现精准定位。所述第一通信模块为蓝牙模块、WIFI模块、ZigBee模块中任一种。因为车载终端到达电子站牌以后，车载终端与电子站牌的距离很近，所以根据需求采用蓝牙模块、WIFI模块、ZigBee模块中任一种，以保证近距离无线传输的稳定，并且具有较高性价比。

所述第二通信模块和第三通信模块均为4G模块。通过4G模块实现远距离的传输，而且传输速率和稳定性比起GPRS网络和3G网络都更加优秀，使用也非常广泛，适用于车辆行驶中的信息传输。

所述用户终端为手机、笔记本电脑、个人电脑中任一种。这里根据需求采用便携式的移动设备来与主控中心远程传输信息，可以随时随地查询公交信息并且进行预约操作。

因为GPS模块、GIS模块、4G模块、蓝牙模块、WIFI模块、ZigBee模块还有手机、笔记本电脑、个人电脑均属于现有产品而且不属于本方案保护的重点因此不在此做更多详述。

本实施例的其他部分与实施例3相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。