CN103996309A - 一种基于rfid的电子公交站牌设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于RFID的电子公交站牌设备，特别是一种基于RFID通讯技术实现公交车辆与电子站牌数据通讯并能够向候车乘客显示到站信息的电子设备。属公共交通管理设备和系统技术领域。本设备包括MSP430单片机、RFID集成模块、GPRS/3G通讯模块、显示输出接口及连接线路板；其中MSP430单片机控制设备运行，并完成RFID模块、通讯模块、显示输出接口间的数据传输和处理；RFID集成模块负责与公交车载RFID模块进行通讯，接收来自车载模块的到站信息，或向车载模块写入到站记录；GPRS/3G通讯模块，作为设备选件，通过GPRS或3G信号实现与远程数据服务器通讯获取到站信息；设备提供RS-232和RS-485两种方式串行信号输出接口为LED显示设备提供显示信号或为工控机提供数据输入。

Description

一种基于RFID的电子公交站牌设备

技术领域

本发明涉及一种基于RFID的电子公交站牌设备，特别是一种基于RFID通讯技术实现公交车辆与电子站牌数据通讯并能够向候车乘客显示到站信息的电子设备。属公共交通管理设备和系统技术领域。

背景技术

电子公交站牌是指电子显示屏幕形式的公交车的指示牌，通过该电子屏幕，可以看到下一辆乃至该线全部公交车的运行情况，即哪一车站有车、哪一车站没有车、估计什么时间到达本站、车上的人员拥挤状况、该车是否出现故障等信息。它集成了计算机、通讯、电子地图与现代控制技术，它是城市公交信息化、现代化的标志之一。

电子站牌不仅能显示下一辆车的到站时间、距离，让乘客可以及时了解公交车的位置，合理安排自己的乘车时间，而且调度管理人员通过车辆信息在地图的实时显示，可以更好地管理调度车辆，对于突发事件也能灵活和及时处理。

显然，合理完善的公交管理系统为乘客提供了优质的服务，同时也为公交调度负责人提供了安全的管理平台，有助于管理流程优化并提高管理效率。

但目前电子公交站牌应用主要存在以下不足

（1）核心功能不突出，喧宾夺主

电子站牌的名称就指出了其核心功能是预报车辆进站情况。现有的很多电子站牌都淹没在各种辅助信息中，使得电子站牌沦为电子广告牌。

（2）过于依赖“3G”（GIS/GPS/GPRS）技术

利用“3G”技术固然可以实现车辆实时/准时定位，但在固定的公交线路上，这种过剩功能并不能给整个系统带来好处，甚至可能造成麻烦。同时，通讯高峰时段和客运高峰时段存在重合，因通讯网络拥塞造成的信息传递失败的不良后果也最大。

（3）建设和维护成本过高

为了保证通讯系统的正常运行和安全，单站点的建设费用很可观，相对于一个公交站点所应具有的基本功能而言有些不成比例。运营的电子站牌系统运行完全依赖于公用无线网络，进出数据流量过高，致使日常运行费用居高难下。同时，高昂的成本使得在偏远站点设立电子站牌成为一种奢侈行为，最终导致整个作用范围受限。在无线通讯信号不良地段，电子站牌的使用受到极大限制。

综上，采用新的技术应用于公交系统中，改变电子站牌的设计，降低成本变得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种基于RFID通讯技术实现公交车辆与电子站牌数据通讯并能够向候车乘客显示到站信息的电子设备。

本发明基于RFID的电子公交站牌设备目的是通过以下技术方案完成的。

电子公交站牌设备中的装有MSP430单片机、通过连接线路板分别与RFID集成模块、通讯模块、显示输出接口连接；其中MSP430单片机控制整个电子公交站牌设备运行，并完成RFID模块、通讯模块、显示输出接口间的数据传输和处理；

公交车上预装有的RFID模块；

电子公交站牌设备中的RFID集成模块负责与公交车上预装载的RFID模块进行通讯，接收来自公交车载RFID模块的到站信息，或向公交车载RFID模块写入到站记录；

电子公交站设备提供RS-232和RS-485两种方式串行信号输出接口，为LED显示设备提供显示信号或为工控机提供数据输入。

所述的电子公交站牌设备还可以安装GPRS/3G通讯模块，通过GPRS或3G信号实现与远程数据服务器通讯获取到站信息。

  所述的RFID集成模块识别的接收信息格式一；

方式:：站牌号，车号，线路，距离，预计时间；

       方式—1：一个字节0x01

       站牌号—XXXX（4位数字）两个字节0~9999；

       车号-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999；

       线路-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999；

       距离—XXXXX（5位数字）三个字节0~99999；

       预计时间-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999。

所述的RFID集成模块识别的接收信息格式二；

方式：车号，线路；

       方式—0；

       车号-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999；

       线路-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999。

所述的RFID集成模块识别的发送信息格式二；

车号： 站牌号，到站时间；

车号-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999，车号为3075,发送0x0C 0x03；

站牌号—XXXX（4位数字）两个字节0~9999，站牌号为6789,发送0x1A 0x85；

到达时间-- XXXXXX（6位数字）；

时间存储用4个字节即32位来表示，年0～63占6位，月1～12占4位，日1～31占5位，时0～23占5位，分0～59占6位，秒0～59占6位。

所述的GPRS/3G通讯模块采用Telit GL868-DUAL模块产品。

本发明设备通过应用，从而实现车、站牌和调度中心三者之间的“会话”，进而实现“车联网”、“站联网”，引导城市交通集约化发展，改善民众出行条件、提高交通信息服务的及时性、准确性、交互性、可监管性，降低智能化交通运营成本，提高市民对公共交通服务的满意度，使社会和企业实现双赢。

附图说明

图1为本发明基于RFID的电子公交站牌设备的模块结构示意图。

图2为本发明设备的工作原理示意图。

图3为本发明设备在公交服务系统中的实施方式示意图。

具体实施方式

本设备能够通过RFID和GPRS/3G模块从外界获取车辆到站信息，通过单片机的数据处理后，向与设备连接的显示设备提供显示信息，从而实现向候车乘客播报到站信息的功能。

射频识别(RFID)是利用射频频段实现非接触双向通信进行识别和交换数据的一种自动识别技术。

(1)、设备组成

设备模块组成结构如附图1所示。本设备包括MSP430单片机、RFID集成模块、GPRS/3G通讯模块、显示输出接口及连接线路板；其中MSP430单片机控制设备运行，并完成RFID模块、通讯模块、显示输出接口间的数据传输和处理；RFID集成模块负责与公交车载RFID模块进行通讯，接收来自车载模块的到站信息，或向车载模块写入到站记录；GPRS/3G通讯模块，作为设备选件，通过GPRS或3G信号实现与远程数据服务器通讯获取到站信息；设备提供RS-232和RS-485两种方式串行信号输出接口为LED显示设备提供显示信号或为工控机提供数据输入。

本设备能够通过RFID和GPRS/3G模块从外界获取车辆到站信息，通过MSP430单片机的数据处理后，向与设备连接的显示设备提供显示信息，从而实现向候车乘客播报到站信息的功能。

 (2)工作原理

工作原理图如附图2所示，本设备主要完成与车载RFID模块进行数据通信以及到站信息处理与显示输出的功能。

车载RFID模块不断向外界发送指定格式信号，当车辆经过电子站牌时，电子公交站牌设备能够识别车载RFID模块发出的信号并提取信息，经过MSP430单片机的数据处理后，通过显示输出接口，输出到LED显示屏或工控计算机。

       （3）电子站牌RFID模块信息识别原理

本设备支持两种与公交车信息交互方式： GPS终端机通过RFID模块与电子站牌交互（方式1）、无GPS终端机RFID卡片直接与电子站牌交互（方式0）。

       ①方式1--车载终端与电子站牌通讯过程

车载终端定时向外发送如下格式消息。

方式: 站牌号；车号；线路； 距离；预计时间；

      方式—1；一个字节0x01

      站牌号—XXXX（4位数字）两个字节0~9999,站牌号为6789,发送0x1A 0x85

      车号-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999,车号为3075,发送0x0C 0x03

      线路-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999,线路为531,发送0x02 0x13

      距离—XXXXX（5位数字）三个字节0~99999,距离2000米,发送0x00 0x07 0xd0

      预计时间-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999,预计40分钟,发送0x00 0x28

*注：可能有多行记录

例如：0x01 0x1a 0x85 0x0c 0x03 0x02 0x13 0x00 0x07 0xd0 0x00 0x28,共12个字节

可识别距离范围内的电子站牌收到消息后，只识别本站牌号的数据。

识别方法：方式=1 and 本站代码=站牌号。

识别后，电子站牌向LED发送显示数据，同时向车载终端发送如下格式消息

车号: 站牌号；到站时间；

      车号-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999,车号为3075,发送0x0C 0x03

      站牌号—XXXX（4位数字）两个字节0~9999,站牌号为6789,发送0x1A 0x85

      到达时间-- XXXXXX（6位数字）

      （同时以队列形式记录在RFID卡上）

时间存储用4个字节即32位来表示，年0～63占6位，月1～12占4位，日1～31占5位，时0～23占5位，分0～59占6位，秒0～59占6位。13年5月25日16点25分40秒将表示为:001101 0101 11001 10000 011001 101000,即十六进制:0x35 0x73 0x06 0x68

本条记录整体为: 0x0C 0x03 0x1A 0x85 0x35 0x73 0x06 0x68

②方式0--RFID卡片与电子站牌通讯过程

车辆携带卡片定时向外发送如下格式消息发送。

方式:车号，线路；

      方式—0；

      车号-- XXXX（4位数字）；

      线路-- XXXX（4位数字）；

可识别距离范围内的电子站牌收到消息后，只识别本线路的数据。

识别方法：方式=0 and 线路号 in (本站支持线路)；

识别后，电子站牌通过网络向调度服务器获取显示数据并发送给LED，同时向车辆携带卡片发送如下格式消息；

车号:站牌号，到站时间；

      车号-- XXXX（4位数字）；

      站牌号—XXXX（4位数字）；

      到达时间-- XXXXXX（6位数字）；

      （同时以队列形式记录在RFID卡上）。

根据上述通讯过程RFID模块支持以下功能。

      电子站牌端RFID接口：能够支持上述（方式1和方式0）两种形式的消息接受和发送；

      GPS终端RFID接口：能够支持方式1的消息发送和接收；

      独立RFID卡片：能够支持方式0的消息发送和接收。

附图3 描述了该设备在公交服务系统中的实施方式示意。

实施例1：

公交车安装GPS，终端电子站牌采用RFID通讯模式的实施方式。

该实施方式的特点是：公交车安装具有GPS、GPRS/3G和RFID模块的车载终端，本设备仅配置RFID模块（未安装GPRS/3G模块）采用RFID通讯模式。

该方式下车载终端具有GPS信号采集能力，能够实时获得车辆GPS数据，并能够通过GPRS/3G网络传送车辆实时GPS数据，网络服务器能够根据车辆当时位置计算出其周边RFID设备信号覆盖范围内所有电子站牌需要显示的线路车辆到站信息，信息处理后按以下格式通过其RFID模块向外界发送信号。以站牌编号6789车辆编号3075行驶线路531距离2000米预计40分钟到达为例，车载终端发送0x01 0x1a 0x85 0x0c 0x03 0x02 0x13 0x00 0x07 0xd0 0x00 0x28共12个字节，可识别距离范围内的电子站牌设备收到消息后，通过RFID模块，只接收本站牌号的数据，经过处理后将线路号、距离、预计时间等信息通过显示输出接口发送给LED显示设备或用于显示信息的工控计算机。

该方式下电子站牌设备使用无需依赖GPRS/3G网络，使用过程中无需支付站牌端的互联网通讯费用，具有运行成本低、到站信息预报精确的特点。用户可根据实际需要在枢纽站和人流密集车站配置该设备，但必须要求公交车辆安装具有GPS、GPRS/3G和RFID模块的车载终端。

本设备提供了RFID、GPRS、3G多种信息通讯手段，较传统电子站牌设备应用更灵活，并提供可编程接口可实现多种公交电子站牌实施方式，具有应用灵活、性价比高、运营成本低等优点。

实施例2：

公交车无需安装GPS，终端电子站牌采用RFID+GPRS/3G通讯模式的实施方式。

该实施方式的特点是：公交车无需安装GPS终端，只需随车携带特定的RFID卡片，本设备配置RFID模块和GPRS/3G模块，采用RFID+GPRS/3G通讯模式。

该方式下在沿途车站安装本设备，并标记本设备安装位置的GPS坐标，车辆携带卡片定时向外发送如下格式消息发送。以车辆编号3075行驶线路531为例，卡片发送0x00 0x0c 0x03 0x02 0x13共5个字节。可识别距离范围20米内的电子站牌收到消息后，只识别本线路的数据。

识别方法：方式=0 and 线路号 in (本站支持线路)

识别后，本设备以本站点GPS数据与车辆及线路号组合成车辆GPS数据，通过GPRS/3G模块经互联网向调度服务器发送。同时设备定时通过GPRS/3G模块向服务器提出本站点到站信息查询，服务器根据车辆当前GPS记录，实时计算距离本站点最近的公交车的距离和预计到达时间。通过显示输出接口发送给LED显示设备或用于显示信息的工控计算机。

该方式下公交车辆无需安装GPS终端，能够大大减少系统建设成本，车辆经过站牌时，设备使用GPRS/3G网络向服务器传送车辆GPS数据，从而实现车辆定位和到站信息预报，使用过程中需支付站牌端的少量互联网通讯费用。

该方式具有建设成本低的特点，到站信息预报精确到站，适合于中小城市低成本构建公交服务系统。

本发明设备主要用于城市智能公交服务系统，该设备不用使用软件，能够以一种低成本和易实施的方式解决公交车辆与电子站牌间的通讯问题和公交到站信息的显示问题。

实施例3：

公交车无需安装GPS，终端电子站牌采用RFID通讯模式的实施方式。

作为实施例2的补充，在满足车辆定位精度要求的前提下，可以在公交线路沿途安装部分仅配置RFID模块的设备。设备在此工作模式下主要实现车辆到站信息记录，信息将被记录在随车RFID卡片上。

该方式下在沿途车站安装本设备，并标记本设备安装位置的GPS坐标，车辆携带卡片定时向外发送如下格式消息发送。以车辆编号3075行驶线路531为例，卡片发送0x00 0x0c 0x03 0x02 0x13共5个字节。可识别距离范围内的电子站牌收到消息后，只识别本线路的数据。

识别方法：方式=0 and 线路号 in (本站支持线路)

识别后，本设备以本站点GPS数据与车辆及线路号组合成车辆GPS数据，向车辆携带卡片发送如下格式消息

车号:站牌号，到站时间；

车号-- XXXX（4位数字）；

站牌号—XXXX（4位数字）；

到达时间-- XXXXXX（6位数字）；

（同时以队列形式记录在RFID卡上）；

途经具有GPRS/3G网络通讯能力的站点时，由该站点读出记录列表，统一发送到网络服务器，实现车辆GPS定位。

该方式作为实施例2的补充，可以减少配置具有GPRS/3G模块的设备数量，从而进一步节约系统建设成本和运行成本。

Claims (6)

1.一种基于RFID的电子公交站牌设备，其特征在于电子公交站牌设备中的装有MSP430单片机、通过连接线路板分别与RFID集成模块、通讯模块、显示输出接口连接；其中MSP430单片机控制整个电子公交站牌设备运行，并完成RFID模块、通讯模块、显示输出接口间的数据传输和处理；

公交车上预装有的RFID模块；

电子公交站牌设备中的RFID集成模块负责与公交车上预装载的RFID模块进行通讯，接收来自公交车载RFID模块的到站信息，或向公交车载RFID模块写入到站记录；

电子公交站设备提供RS-232和RS-485两种方式串行信号输出接口，为LED显示设备提供显示信号或为工控机提供数据输入。

2.根据权利要求1所述的基于RFID的电子公交站牌设备，其特征在电子公交站牌设备还可以安装GPRS/3G通讯模块，通过GPRS或3G信号实现与远程数据服务器通讯获取到站信息。

3.根据权利要求1所述的基于RFID的电子公交站牌设备，其特征在于RFID集成模块识别的接收信息格式一；

方式:：站牌号，车号，线路，距离，预计时间；

    方式—1：一个字节0x01

    站牌号—XXXX（4位数字）两个字节0~9999；

    车号-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999；

    线路-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999；

    距离—XXXXX（5位数字）三个字节0~99999；

    预计时间-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999。

4.根据权利要求1所述的基于RFID的电子公交站牌设备，其特征在于RFID集成模块识别的接收信息格式二；

方式：车号，线路；

    方式—0；

    车号-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999；

    线路-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999。

5.根据权利要求1所述的基于RFID的电子公交站牌设备，其特征在于RFID集成模块识别的发送信息格式二；

车号： 站牌号，到站时间；

车号-- XXXX（4位数字）两个字节0~9999，车号为3075,发送0x0C 0x03；

站牌号—XXXX（4位数字）两个字节0~9999，站牌号为6789,发送0x1A 0x85；

到达时间-- XXXXXX（6位数字）；

时间存储用4个字节即32位来表示，年0～63占6位，月1～12占4位，日1～31占5位，时0～23占5位，分0～59占6位，秒0～59占6位。

6.根据权利要求2所述的基于RFID的电子公交站牌设备，其特征在于GPRS/3G通讯模块采用Telit GL868-DUAL模块产品。