一种基于云数据分析的公交智能调度及路况管理系统的制作方法

本实用新型涉及公交调度管理系统技术领域，尤其涉及一种基于云数据分析的公交智能调度及路况管理系统。

背景技术：

公交车现如今已经成为日常最为普遍的交通工具，作为一项便宜方便且可以一次性搭乘大量人员的出行方式，出门搭乘公交车已然成为人们的第一选择。过往的十几年中，公交系统在不断改进完善，日趋丰富其功能并适应人们的需求。但即便如此，公交系统却仍不尽于完善。

智能化城市是未来的趋势所向，减缓人力和时间的浪费。不久的将来，城市的智能化与否，将代表着一个城市的发达程度，目前，杭州已经宣布开始进行智能城市的建设。而一个城市的智能化不仅仅局限于其经济、科技的智能化，更是将人工智能、大数据处理渗透进入人们生活的方方面面中。公共交通作为城市一个重要部分，其智能化与否可直观上显示出一个城市的智能化发展水平。

某导航软件于2016上半年发布了《中国主要城市公共交通报告》。报告显示，上海和厦门双双位列中国公交都市排行榜首位，领先国内其他主要城市，成为最适宜公交出行的城市。“公交都市”已成为全球大都市的发展方向。以综合排名第十的合肥市为例，作为安徽省拥有最大公交网点、超过第二名两倍的公交车数量的公交系统较为完备的城市，市民们依旧感到合肥市公交系统存在等车难、等待时间长、时间能动性低等问题。

公共交通智能管理系统现存的问题主要有：等待乘车人数计算问题、公共交通道路状况智能判断问题、数据传输问题、数据分析问题、十字路口交通信号灯调控问题和太阳能供电问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种基于云数据分析的公交智能调度及路况管理系统。

根据本实用新型实施例的一种基于云数据分析的公交智能调度及路况管理系统，包括车载系统、站台系统、云服务器、终端控制系统、路况检测系统、信号灯控制系统和无线传输模块，所述车载系统内安装有射频卡，所述站台系统内安装STM32主控芯片和射频装置，所述射频装置的信号输入端与射频卡的信号输出端连接，且射频装置的输出端与STM32主控芯片连接，所述STM32主控芯片的输入端与按钮电性连接，且STM32主控芯片的输出端分别与电源模块、存储模块连接；

所述云服务器包括数据库模块和分析处理模块，且分析处理模块的输出端与数据库模块的输入端连接，所述分析处理模块通过无线传输模块与STM32主控芯片信号连接，所述分析处理模块通过无线传输模块分别与路况检测系统、信号灯控制系统和终端控制系统信号连接，所述终端控制系统分别双向电性连接终端显示屏和手机终端，所述终端控制系统通过无线传输模块与车载系统中的射频卡连接。

在本实用新型的另一些实施例中，所述存储模块包括数据存储和时间存储，且存储模块的输出端分别与数据模块的输入端和时间存储的输入端连接。

在本实用新型的另一些实施例中，所述电源模块为太阳能电池。

在本实用新型的另一些实施例中，所述无线传输模块采用SIM900A进行无线通信。

在本实用新型的另一些实施例中，所述显示屏为LED显示屏。

本实用新型中的有益效果：(1)设计合理可行的信息传输、分析、管理系统，对公共交通系统进行智能化控制，并通过大数据处理，分析道路状况和公交车载客容纳量情况，采用云服务器技术，汇聚现场数据。用户可以通过手机、平板等联网设备查看现场实时或历史数据和图像，并可对现场进行查看和控制。

(2)采用目前通信稳定的3G/4G无线通信技术设计远程数据传输平台，将公共交通道路及等待乘车人员状况及时传入云服务器，实现无钱传感网络全覆盖，最大程度使信息稳定且高速传输，普及智能化处理。

(3)云服务器在接收站台系统智能终端信息数据后，将数据存储在数据库模块中，对数据进行精确的分析和处理，若发生拥堵，及时确定拥堵路段，定位交通信号灯路口，增长车流量大的路口绿灯时长，若长时间清理站点数量未增加，在进行上述相关处理方法的同时，将处理结果和数据结果发送至终端控制系统，并发出请求人工端确定增派车辆。

(3)在公交车站点设置等待按钮，等待人员通过按键计数，系统记录下数据后将其传至云服务器，待等待人员乘坐上车以后，再将原始数据清零，公交站台数据处理及反馈装置，通过非接触式无线射频卡，将数据传输，待公交车到站后将站台上该路公交车的等待乘车人员数据清零，数据清零同时向云服务器传输相关信息。

(4)通过前后两站之间数据清零与否及时间长短判断两站之间是否堵车，当上一站人数已清零超过10分钟，而下一站仍未清零，便可两站之间交通出现堵塞情况，如若两站之间存在十字路口交通信号灯，则对部分路口的绿灯时长增加或者红灯等待时间减短信号，智能动态地解决堵车问题，云服务器接收清零数据10分钟后未收到下一清零数据的前提下，做出堵车判断，定位两站台之间的交通信号灯路口，云服务器将数据分析后，通过无线传输将路口交通信号灯时长改变，加长堵车路口的绿灯时长，加快道路疏通。待3分钟后再次判断清零间隔时长t，若t<10min便将交通信号灯恢复原时长，反之则保持绿灯时长增加状态。

(5)云服务器处理器会将实时车况和路况发布到微信及APP平台上，群众可以随时随地利用移动设备查询相应信息，由此通过实时路况信息规划决定出行路线，避开交通拥堵区，获得更加便捷的出行路线，增加太阳能电池供电，通过太阳能供电和电网供电相结合的方式，保证公交站台持续供电，系统持续运作。同时太阳能作为绿色能源，节能环保。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型提出的结构框图；

图2为本实用新型提出的STM32主控芯片与显示屏连接电路图；

图3为本实用新型的无线传输模块及外部电路图；

图4为本实用新型GPRS模块软件流程图；

图5为本实用新型的路况检测系统判断路况并解决流程图。

图中：1车载系统、2站台系统、3云服务器、4终端控制系统、5路况检测系统、6信号灯控制系统、7无线传输模块、8STM32主控芯片、9射频卡、10射频装置、11按钮、12显示屏、13存储模块、14电源模块、15数据库模块、16分析处理模块、17终端显示屏、18手机终端、19数据存储、20时间存储。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1-5，一种基于云数据分析的公交智能调度及路况管理系统，包括车载系统1、站台系统2、云服务器3、终端控制系统4、路况检测系统5、信号灯控制系统6和无线传输模块7，所述车载系统1内安装有射频卡9，所述站台系统2内安装STM32主控芯片8和射频装置10，所述射频装置10的信号输入端与射频卡9的信号输出端连接，且射频装置10的输出端与STM32主控芯片8连接，所述STM32主控芯片8的输入端与按钮11电性连接，且STM32主控芯片8的输出端分别与电源模块14、存储模块13连接；

所述云服务器3包括数据库模块15和分析处理模块16，且分析处理模块16的输出端与数据库模块15的输入端连接，所述分析处理模块16通过无线传输模块7与STM32主控芯片8信号连接，所述分析处理模块16通过无线传输模块7分别与路况检测系统5、信号灯控制系统6和终端控制系统信号4连接，所述终端控制系统4分别双向电性连接终端显示屏17和手机终端18，所述终端控制系统4通过无线传输模块7与车载系统1中的射频卡9连接。

在本实用新型的另一些实施例中，所述存储模块13包括数据存储19和时间存储20，且存储模块13的输出端分别与数据存储19的输入端和时间存储20的输入端连接。

在本实用新型的另一些实施例中，所述电源模块14为太阳能电池。

在本实用新型的另一些实施例中，所述无线传输模块7采用SIM900A进行无线通信。

在本实用新型的另一些实施例中，所述显示屏12为LED显示屏。

实施方式或工作流程：基于STM32的并利用GPRS无线通信将始段(公交站台)的信息准确发送到云服务器3，由云服务器3处理并将信息传送给终端控制系统4中的车站管理人员，由管理人员下达发车命令，云服务器3承担信息的接收，存储，计算管理和带宽等任务。

此外我们还设有路况检测系统5，主要是基于无线射频技术实现，每辆公交车和对应路线的公交站台都装有射频卡9，当公交车到达站点时就有产生一个低电平，STM32主控芯片8识别到该信号就会将对应路线的数据清零，如果相邻两站台之间数据清零时间超过十分钟，即可判多对应路段为堵车，这一系列的数据也都将发送到云服务器3，由云服务器3进行处理使得所对应路口的绿灯时间延长来减轻堵车状况。

公交站台系统2每一条路线设置按钮11与OLED显示屏12，在每个公交站台为每一条线路安置按钮11和对应的显示屏12，显示屏12显示当前候车人数以及车辆即将到来的时间。显示屏12我们选择的是OLED显示屏，其亮度、对比度较好、价格低廉，适合在公交站台长期使用，等车人按下欲坐班车对应按钮11，OLED显示屏12同时显示当前欲坐此班车的人数。利用STM32主控芯片8实现数据的累加与储存，数据通过GPRS模块传输到云服务器3处理器，数据类型分为等车人数Ain，第一个人按下按钮所处时间Bin，i为公交线路，n为车站个数。云服务器3处理器储存并分析数据，当ΣAin＞第i公交车可载人数，则短信提醒管理员发车，远程终端可以是手机或者上位机的数据中心软件，经过处理之后，储存下来，方便日后的查询，,具有低功耗，操作简单并且稳定，运行过程十分稳定，并且成本较低，根据判断的路况情况，若堵车(其信号为0)，云服务器数字处理器自动发送信号1给交通信号灯，让该路段绿灯自动延时10s。

同时，本系统拟通过无线传输的方式将信息数据推送到终端显示屏17和软件APP中，建立在公共场所的信息发布终端充当着窗口的作用，将信息数据以图片、文字、视频的方式呈现出来，保证了更好的用户体验，便于接受和理解。对比传统的有线传输，无线传输更加便利，同时也便于统一管理。

无线传输模块7采用SIM900A进行无线通信，它属于双频GSM/GPRS模块，完全采用SMT封装形式，主控模块采用STM32作为主控芯片，来控制短信的收发与数据传输的顺利进行，远程终端可以是手机或者上位机的数据中心软件，经过处理之后，储存下来，方便日后的查询，本模块具有低功耗，方便灵活，操作简单并且稳定，数据通过GPRS模块传输到云服务器3分析处理模块16之后，云服务器3保存数据并绘制折线图，分析每天坐车人数的高峰一条是等车人数折线图,；一条是道路情况折线图，分析每天的道路车辆高峰期，再将实时等车人数数据和实时路况数据及其折线图发送到微信平台方便大家了解交通状况。无线通信模块数据传输的实现。

射频识别，RFID技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。射频一般是微波，1-100GHz，适用于短距离识别通信。RFID读写器也分移动式的和固定式的，目前RFID技术应用很广。

RFID技术的基本工作原理并不复杂:RFID是通过标签内编码的不同区分不同对象，同一系列的RFID频段是遵循对应国际标准，公交车进入站台磁场后，通过识别不同公交车的RFID标签内码由公交车，读取信息并解码后，送至云服务器3数据处理器进行有关数据处理。

云服务器3是云计算的重要组成部分，云服务,3的最基本构成是一组服务器集群，集群中每个服务器上都有云服务,3的一个镜像，从而大大提高了虚拟服务器的安全稳定性，除非所有的集群内服务器全部出现问题，云服务器3才会无法访问。

云服务器3承担信息的接收，存储，计算管理和带宽等任务，与传统的系统相比，拥有云服务,3的系统具有巨大优势：时效上，云服务器3处理更加快捷准确，在技术层面，本系统拟采用的云服务,3及相关应用涉及的技术与基本云服务器的技术大致类似，如虚拟化技术，云监测技术等。

本系统拟采用云服务,3，需要该系统能处理海量信息数据并且能够为大区域服务，首先云服务,3接收从各方面以无线传输方式发送的相关信号，解析后集群服务器的计算能力可以迅速将信息数据进行处理管理，最终云服务,3将相关信息以无线传输方式发送出去，使终端接收使用，可以帮助车站管理人员实时监测及管理车辆，使资源得到最大化利用，同时群众可以在我们建立的APP或者微信平台了解当前路况及车辆信息，为出行提供便捷。

服务器软件的设计需充分考虑到各种复杂网络环境(如网络延迟、网络防火墙、子网网络用户等)带来的不利影响，确保处于网络不同层次的用户能够顺利接入“云平台”中的服务器，完成数据交换与共享。为此，可基于Microsoft(微软)提供的标准网络接口函数(如MFC的CSoucket类等)，结合所应用系统中用户的分布特点、指令和数据的传输方式，采用先进的多线程处理技术，设计用于统一“测控中心”的服务器软件，实现数据的准确流转，云服务器3数字处理器与交通信号灯之间用光纤连接。。

主控模块采用STM32单片机作为微控制器，该芯片能工作于-40～105℃的温度范围，MAX3232芯片用于串行口的电平变换，实现控制器与通信接口之间的通信。

串口1与电源电平转换芯片Max3223相连，USART1_TX(输出，所以在配置GPIO时，定义该口的模式为推拉输出，USART1_RX为输入，定义为悬浮输入模式。串口2与SN65LBC184D通信，实现数据的收发，USART2_RTS、USART2_RX为输入端口，模式定义为悬浮输入模式，USART2_CTS、USART2_TX为输出端口，模式定义为推拉输出。串口3用来控制SIM900A芯片，USART3_RTS、USART3_RX为输入端口，模式定义为悬浮输入，USART3_CTS、USART3_TX为输出端口，模式定义为推拉输出。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。