CN115206082A - 一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法及系统，该方法包括以下步骤：构建云平台、管理平台及客户端；在公交车内外配置视频监控设备，并通过视频监控设备获取公交车的内外视频画面；基于全球卫星定位系统和地理信息系统技术对公交车进行实时监控，且实现与公交车内车载机的互联互通；在公交车内配置主动安全报警设备，并通过主动安全报警设备辅助公交车行驶，且对主动安全报警设备进行巡检；对公交车的行驶过程中进行线路的规划及生成，并根据历史交互数据流进行公交排班的调度规划；建立基于多休息模式的排班制度。本发明有效实时监控车辆运行状态、有效预警和规避行车风险、有效快捷的提供公交调度管理。

Description

一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法及系统
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域，具体来说，涉及一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法及系统。
背景技术
传统的公交企业车辆行车计划中车辆班次的编排方法简单单一，通常为规律性的平均车隔排列，这种简单的班次编排方法既不符合日益多变的客流规律变化，也对公交运力造成浪费或不足。合理的公交排班调度，既能够满足公交线路客流量的需求，又节约了运营成本，对公交企业提升服务水平和成本控制具有重要而积极的意义。
专利号202110720010.2公开了一种基于遗传算法的公交排班调度方法及系统，其通过按照客流量数量由高至低引入预设数量的上站和下站的交通出行量对进行计算及分析、统计每个站点的刷卡数量、通过遗传算法不断迭代计算每个站点最小平均候车时间和所有候车时间的标准差，从而更快的时间获取不同路线的最优的发班次数。
但是，以上方法在使用时存在以下问题：随着现有信息技术、互联网、物联网等的发展，使人们能够更加及时方便的了解到更远范围内的信息。而现有的公交排班方法中，缺少针对公交车内的视频信息进行处理的方案，因此，现有公共交通运营体系或公交排班方案中无法提供可视化管理服务，同时也无法为公众出行安全提供有力的保障。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法及系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法，该方法包括以下步骤：
S1、构建云平台、管理平台及客户端；
S2、在公交车内外配置视频监控设备，并通过视频监控设备获取公交车的内外视频画面，并将公交车的内外视频画面传输至云平台、管理平台或客户端；
S3、基于全球卫星定位系统和地理信息系统技术对公交车进行实时监控，且实现与公交车内车载机的互联互通；
S4、在公交车内配置主动安全报警设备，并通过主动安全报警设备辅助公交车行驶，且对主动安全报警设备进行巡检；
S5、对公交车的行驶过程中进行线路的规划及生成，并根据历史交互数据流进行公交排班的调度规划；
S6、建立基于多休息模式的排班制度。
进一步的，所述通过视频监控设备获取公交车的内外视频画面，并将公交车的内外视频画面传输至云平台、管理平台或客户端还包括以下步骤：
获取视频监控设备的视频流，并对视频流进行媒体信息校验；
将视频流透传为RTMP格式，并通过FFMPEG组件将RTMP格式的视频流转为HTTP-FLV格式，同时基于SRS技术将HTTP-FLV格式的视频流转为RTMP格式；
在云平台、管理平台或客户端中播放RTMP格式的监控视频。
进一步的，所述基于全球卫星定位系统和地理信息系统技术对公交车进行实时监控还包括以下步骤：
通过公交车内的车载机接收卫星发送的全球卫星定位系统信号，车载机解析自身位置信息，并将位置信息通过DDN专线发送至电信网络；
管理平台内的基站接收并解析出位置信息，并将位置信息发送至管理平台内的监控中心；
监控中心通过将地理信息系统与空间数据库引擎相结合，对高精度地图进行分层显示及缩放、平移；
根据公交车的车牌号码查询相应公交车在高精度地图中的位置；
其中，所述高精度地图中包含矢量图及影像图；
通过建立图像的坐标转换系数，将影像图的行列号映射到地图坐标系中的坐标，且坐标转换关系为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
式中，x、y为影像图的行坐标及列坐标，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
为地图坐标系中的行坐标及列坐标，A、B、C、D、E、F为转换参数。
进一步的，所述实现与公交车内车载机的互联互通还包括以下步骤：
利用Netty框架开发物联网并发服务器、物联网业务服务器、数据存储服务器、物联网应用服务器；
在公交车内车载机搭建物联网模块，物联网模块获取公交车行驶过程中产生的数据，并将产生的数据通过物联网并发服务器传输至物联网业务服务器；
物联网业务服务器进行数据处理，防止数据存储时间过长而影响整体性能；
通过数据存储服务器中的硬盘数据库进行持久化的数据存储，且通过数据存储服务器中的内存数据库进行实时性的数据存储；
通过物联网应用服务器公交车内车载机获取的公交车行驶过程中产生的数据提供至云平台、管理平台或客户端。
进一步的，所述在公交车内配置主动安全报警设备，并通过主动安全报警设备辅助公交车行驶还包括以下步骤：
在公交车内配置司机状态监控模块及驾驶安全辅助模块；
利用司机状态监控模块中的摄像头获取驾驶员的驾驶行为及生理状态；
若驾驶员发生危险驾驶的情况，且超过预先设定的时间阈值时，报警提醒驾驶员；
通过驾驶安全辅助模块收集车内外的环境数据，若驾驶安全辅助模块检测到潜在危险时，发出警报提醒驾驶员注意异常的车辆及道路情况，并对公交车进行减速。
进一步的，所述对公交车的行驶过程中进行线路的规划及生成还包括以下步骤：
选定时间段、公交车线路编号、起始日期时间、结束日期时间，获取相应公交车的原始数据，且将原始数据中的站点坐标文件，站点坐标文件包含线路编号、站点编号、上下行、经纬度；
通过公交车的线路中的首站、底站及各个其它站点的经纬度确定路线，且各个站点的编号保持连续；
通过人工的方式对路线中的异常点进行删除，修改完毕后，将最终的线路保持到服务器中；
若公交车行驶过程中超过线路左右X米范围，则提醒驾驶员将公交车驾驶至规定的线路中，X为线路宽度的阈值。
进一步的，所述公交车行驶至底站时，通过全球卫星定位系统技术获取公交车位置，若在底站区域发生偏移则通过语音或震动的方式提醒驾驶者。
进一步的，所述根据历史交互数据流进行公交排班的调度规划还包括以下步骤：
将历史交互数据分为工作日历史数据和非工作日历史数据，并对工作日历史数据和非工作日历史数据进行分别计算，得到最近的若干工作日历史数据和非工作日历史数据的平均数，其中，历史数据包含当天公交线路中公交车的排班次数、排班时间点及每个班次的公交车的乘客数量；
根据天气因素与最近的若干工作日历史数据和非工作日历史数据的平均数之间的关系构建深度神经网络模型进行公交排班的调度规划及调度仿真。
进一步的，所述工作日历史数据和非工作日历史数据中若出现异常数据，则对工作日历史数据和非工作日历史数据进行平滑处理。
根据本发明的另一方面，提供了一种基于历史交互数据流的公交排班调度系统，该系统包括视频监控模块、车辆监控模块、主动安全模块及智能调度模块；
视频监控模块，用于构建云平台、管理平台及客户端，同时在公交车内外配置视频监控设备，并通过视频监控设备获取公交车的内外视频画面，并将公交车的内外视频画面传输至云平台、管理平台或客户端；
车辆监控模块，用于基于全球卫星定位系统和地理信息系统技术对公交车进行实时监控，且实现与公交车内车载机的互联互通；
主动安全模块，用于在公交车内配置主动安全报警设备，并通过主动安全报警设备辅助公交车行驶，且对主动安全报警设备进行巡检；
智能调度模块，用于对公交车的行驶过程中进行线路的规划及生成，根据天气因素与最近的若干工作日历史数据和非工作日历史数据的平均数之间的关系构建深度神经网络模型进行公交排班的调度规划及调度仿真，同时建立基于多休息模式的排班制度。
本发明的有益效果为：本发明有效实时监控车辆运行状态、有效预警和规避行车风险、有效快捷的提供公交调度管理，为公共交通运营体系提供可视化管理服务，进而为安全管理提供便捷服务，为公众出行安全提供有力的保障。且通过GPS及GIS技术相结合，在高精度地图上精确显示公交车位置，从而可以实时获取公交车位置，对公交车进行监控；且基于Netty构建物联网相关服务器，实现与公交车的车载机进行互联互通，可靠性高。同时依据历史交互数据流，充分考虑到天气因素对于历史交互数据流的影响，从而可以进行更加合理的公交排班的调度规划，使得公交车更加高效的为民服务。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法的流程图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法及系统。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1所示，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法，该方法包括以下步骤：
S1、构建云平台、管理平台及客户端；
S2、在公交车内外配置视频监控设备，并通过视频监控设备获取公交车的内外视频画面，并将公交车的内外视频画面传输至云平台、管理平台或客户端；
其中，所述通过视频监控设备获取公交车的内外视频画面，并将公交车的内外视频画面传输至云平台、管理平台或客户端还包括以下步骤：
获取视频监控设备的视频流，并对视频流进行媒体信息校验；
将视频流透传为RTMP格式，并通过FFMPEG组件将RTMP格式的视频流转为HTTP-FLV格式，同时基于SRS技术将HTTP-FLV格式的视频流转为RTMP格式；
在云平台、管理平台或客户端中播放RTMP格式的监控视频。
S3、基于全球卫星定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）技术对公交车进行实时监控，且实现与公交车内车载机的互联互通；
其中，所述基于全球卫星定位系统和地理信息系统技术对公交车进行实时监控还包括以下步骤：
通过公交车内的车载机接收卫星发送的全球卫星定位系统信号，车载机解析自身位置信息，并将位置信息通过DDN专线发送至电信网络；通过DDN专线，使得数据传输时稳定性高，速度较快，可扩展性好，控制范围大。
管理平台内的基站接收并解析出位置信息，并将位置信息发送至管理平台内的监控中心；
监控中心通过将地理信息系统与空间数据库引擎相结合，对高精度地图进行分层显示及缩放、平移等；
根据公交车的车牌号码查询相应公交车在高精度地图中的位置；
其中，所述高精度地图中包含矢量图及影像图；
通过建立图像的坐标转换系数，将影像图的行列号映射到地图坐标系中的坐标，且坐标转换关系为：
Figure 967999DEST_PATH_IMAGE001
式中，x、y为影像图的行坐标及列坐标，
Figure 822822DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 602559DEST_PATH_IMAGE003
为地图坐标系中的行坐标及列坐标，A、B、C、D、E、F为转换参数。
高精度地图以城市地图为基础地图数据库，系统包括道路（一级、二级、三级）、水系、党政机关、科研院所、学校、医院、邮局、金融保险、企业单位、商厦、汽车站、火车站、加油站、公园等。
所述实现与公交车内车载机的互联互通还包括以下步骤：
利用Netty框架开发物联网并发服务器、物联网业务服务器、数据存储服务器、物联网应用服务器；其中，Netty的功能、性能、健壮性、可定制和可扩展性已经得到了大量商业项目的成功验证。开发高性能物联网服务器，使通信系统的性能和可靠性均得到了极大的提高。
在公交车内车载机搭建物联网模块，物联网模块获取公交车行驶过程中产生的数据，并将产生的数据通过物联网并发服务器传输至物联网业务服务器；
物联网业务服务器进行数据处理，防止数据存储时间过长而影响整体性能；
通过数据存储服务器中的硬盘数据库进行持久化的数据存储，且通过数据存储服务器中的内存数据库进行实时性的数据存储；
通过物联网应用服务器公交车内车载机获取的公交车行驶过程中产生的数据提供至云平台、管理平台或客户端。通过手机端可以直接查询公交车内车载机提供的数据。
S4、在公交车内配置主动安全报警设备，并通过主动安全报警设备辅助公交车行驶，且对主动安全报警设备进行巡检；
其中，所述在公交车内配置主动安全报警设备，并通过主动安全报警设备辅助公交车行驶还包括以下步骤：
在公交车内配置司机状态监控模块及驾驶安全辅助模块；
利用司机状态监控模块中的摄像头获取驾驶员的驾驶行为及生理状态；
若驾驶员发生危险驾驶的情况，且超过预先设定的时间阈值时，报警提醒驾驶员；
通过驾驶安全辅助模块收集车内外的环境数据，若驾驶安全辅助模块检测到潜在危险时，发出警报提醒驾驶员注意异常的车辆及道路情况，并对公交车进行减速。
驾驶安全辅助模块利用安装于公交车车上的各式各样的传感器，在第一时间收集车内外的环境数据，进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理，从而能够让驾驶员在最快的时间察觉可能发生的危险。
所述对公交车的行驶过程中进行线路的规划及生成还包括以下步骤：
选定时间段、公交车线路编号、起始日期时间、结束日期时间，获取相应公交车的原始数据，且将原始数据中的站点坐标文件，站点坐标文件包含线路编号、站点编号、上下行、经纬度；
通过公交车的线路中的首站、底站及各个其它站点的经纬度确定路线，且各个站点的编号保持连续；
通过人工的方式对路线中的异常点进行删除，修改完毕后，将最终的线路保持到服务器中；
若公交车行驶过程中超过线路左右X米范围，则提醒驾驶员将公交车驾驶至规定的线路中，X为线路宽度的阈值。
所述公交车行驶至底站时，通过全球卫星定位系统技术获取公交车位置，若在底站区域发生偏移则通过语音或震动的方式提醒驾驶者。
S5、对公交车的行驶过程中进行线路的规划及生成，并根据历史交互数据流进行公交排班的调度规划；
其中，所述根据历史交互数据流进行公交排班的调度规划还包括以下步骤：
将历史交互数据分为工作日历史数据和非工作日历史数据，并对工作日历史数据和非工作日历史数据进行分别计算，得到最近的若干工作日历史数据和非工作日历史数据的平均数，其中，历史数据包含当天公交线路中公交车的排班次数、排班时间点及每个班次的公交车的乘客数量；天气因素包括雨、雪、雾恶劣天气的持续时间、日晒强度及光照时长；
根据天气因素与最近的若干工作日历史数据和非工作日历史数据的平均数之间的关系构建深度神经网络模型进行公交排班的调度规划及调度仿真，从而可以合理的评估天气因素对于最近的若干工作日历史数据和非工作日历史数据的平均数之间的关系。
所述工作日历史数据和非工作日历史数据中若出现异常数据，则对工作日历史数据和非工作日历史数据进行平滑处理。
S6、建立基于多休息模式的排班制度。
其中，每月对公交车驾驶员的排班状况进行满意度调查，使得公交车驾驶员能够得到充分的休息，保证公交车的行驶安全。
根据本发明的另一方面，提供了一种基于历史交互数据流的公交排班调度系统，该系统包括视频监控模块、车辆监控模块、主动安全模块及智能调度模块；
视频监控模块，用于构建云平台、管理平台及客户端，同时在公交车内外配置视频监控设备，并通过视频监控设备获取公交车的内外视频画面，并将公交车的内外视频画面传输至云平台、管理平台或客户端；
车辆监控模块，用于基于全球卫星定位系统和地理信息系统技术对公交车进行实时监控，且实现与公交车内车载机的互联互通；
主动安全模块，用于在公交车内配置主动安全报警设备，并通过主动安全报警设备辅助公交车行驶，且对主动安全报警设备进行巡检；
智能调度模块，用于对公交车的行驶过程中进行线路的规划及生成，根据天气因素与最近的若干工作日历史数据和非工作日历史数据的平均数之间的关系构建深度神经网络模型进行公交排班的调度规划及调度仿真，同时建立基于多休息模式的排班制度。
综上所述，本发明有效实时监控车辆运行状态、有效预警和规避行车风险、有效快捷的提供公交调度管理，为公共交通运营体系提供可视化管理服务，进而为安全管理提供便捷服务，为公众出行安全提供有力的保障。且通过GPS及GIS技术相结合，在高精度地图上精确显示公交车位置，从而可以实时获取公交车位置，对公交车进行监控；且基于Netty构建物联网相关服务器，实现与公交车的车载机进行互联互通，可靠性高。同时依据历史交互数据流，充分考虑到天气因素对于历史交互数据流的影响，从而可以进行更加合理的公交排班的调度规划，使得公交车更加高效的为民服务。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、构建云平台、管理平台及客户端；
S2、在公交车内外配置视频监控设备，并通过视频监控设备获取公交车的内外视频画面，并将公交车的内外视频画面传输至云平台、管理平台或客户端；
S3、基于全球卫星定位系统和地理信息系统技术对公交车进行实时监控，且实现与公交车内车载机的互联互通；其中，基于全球卫星定位系统和地理信息系统技术对公交车进行实时监控还包括以下步骤：
通过公交车内的车载机接收卫星发送的全球卫星定位系统信号，车载机解析自身位置信息，并将位置信息通过DDN专线发送至电信网络；
管理平台内的基站接收并解析出位置信息，并将位置信息发送至管理平台内的监控中心；
监控中心通过将地理信息系统与空间数据库引擎相结合，对高精度地图进行分层显示及缩放、平移；
根据公交车的车牌号码查询相应公交车在高精度地图中的位置；
其中，所述高精度地图中包含矢量图及影像图；
通过建立图像的坐标转换系数，将影像图的行列号映射到地图坐标系中的坐标，且坐标转换关系为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中，x、y为影像图的行坐标及列坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为地图坐标系中的行坐标及列坐标，A、B、C、D、E、F为转换参数；
S4、在公交车内配置主动安全报警设备，并通过主动安全报警设备辅助公交车行驶，且对主动安全报警设备进行巡检；其包括如下步骤：在公交车内配置司机状态监控模块及驾驶安全辅助模块；
利用司机状态监控模块中的摄像头获取驾驶员的驾驶行为及生理状态；
若驾驶员发生危险驾驶的情况，且超过预先设定的时间阈值时，报警提醒驾驶员；
通过驾驶安全辅助模块收集车内外的环境数据，若驾驶安全辅助模块检测到潜在危险时，发出警报提醒驾驶员注意异常的车辆及道路情况，并对公交车进行减速；
S5、对公交车的行驶过程中进行线路的规划及生成，并根据天气因素与历史交互数据流之间的关系构建深度神经网络模型进行公交排班的调度规划；其中根据天气因素与历史交互数据流之间的关系构建深度神经网络模型进行公交排班的调度规划包括如下步骤：将历史交互数据分为工作日历史数据和非工作日历史数据，并对工作日历史数据和非工作日历史数据进行分别计算，得到最近的若干工作日历史数据和非工作日历史数据的平均数，其中，历史数据包含当天公交线路中公交车的排班次数、排班时间点及每个班次的公交车的乘客数量；天气因素包括雨、雪、雾恶劣天气的持续时间、日晒强度及光照时长；
从而根据天气因素与最近的若干工作日历史数据和非工作日历史数据的平均数之间的关系构建深度神经网络模型进行公交排班的调度规划及调度仿真；
S6、建立基于多休息模式的排班制度。
2.根据权利要求1所述的一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法，其特征在于，所述通过视频监控设备获取公交车的内外视频画面，并将公交车的内外视频画面传输至云平台、管理平台或客户端还包括以下步骤：
获取视频监控设备的视频流，并对视频流进行媒体信息校验；
将视频流透传为RTMP格式，并通过FFMPEG组件将RTMP格式的视频流转为HTTP-FLV格式，同时基于SRS技术将HTTP-FLV格式的视频流转为RTMP格式；
在云平台、管理平台或客户端中播放RTMP格式的监控视频。
3.根据权利要求1所述的一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法，其特征在于，所述实现与公交车内车载机的互联互通还包括以下步骤：
利用Netty框架开发物联网并发服务器、物联网业务服务器、数据存储服务器、物联网应用服务器；
在公交车内车载机搭建物联网模块，物联网模块获取公交车行驶过程中产生的数据，并将产生的数据通过物联网并发服务器传输至物联网业务服务器；
物联网业务服务器进行数据处理，防止数据存储时间过长而影响整体性能；
通过数据存储服务器中的硬盘数据库进行持久化的数据存储，且通过数据存储服务器中的内存数据库进行实时性的数据存储；
通过物联网应用服务器公交车内车载机获取的公交车行驶过程中产生的数据提供至云平台、管理平台或客户端。
4.根据权利要求1所述的一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法，其特征在于，所述对公交车的行驶过程中进行线路的规划及生成还包括以下步骤：
选定时间段、公交车线路编号、起始日期时间、结束日期时间，获取相应公交车的原始数据，且将原始数据中的站点坐标文件，站点坐标文件包含线路编号、站点编号、上下行、经纬度；
通过公交车的线路中的首站、底站及各个其它站点的经纬度确定路线，且各个站点的编号保持连续；
通过人工的方式对路线中的异常点进行删除，修改完毕后，将最终的线路保持到服务器中；
若公交车行驶过程中超过线路左右X米范围，则提醒驾驶员将公交车驾驶至规定的线路中，X为线路宽度的阈值。
5.根据权利要求4所述的一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法，其特征在于，所述公交车行驶至底站时，通过全球卫星定位系统技术获取公交车位置，若在底站区域发生偏移则通过语音或震动的方式提醒驾驶者。
6.根据权利要求1所述的一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法，其特征在于，所述工作日历史数据和非工作日历史数据中若出现异常数据，则对工作日历史数据和非工作日历史数据进行平滑处理。
7.一种基于历史交互数据流的公交排班调度系统，其特征在于，用于实现权利要求1-6中任一项的所述一种基于历史交互数据流的公交排班调度方法，该系统包括视频监控模块、车辆监控模块、主动安全模块及智能调度模块；
视频监控模块，用于构建云平台、管理平台及客户端，同时在公交车内外配置视频监控设备，并通过视频监控设备获取公交车的内外视频画面，并将公交车的内外视频画面传输至云平台、管理平台或客户端；
车辆监控模块，用于基于全球卫星定位系统和地理信息系统技术对公交车进行实时监控，且实现与公交车内车载机的互联互通；
主动安全模块，用于在公交车内配置主动安全报警设备，并通过主动安全报警设备辅助公交车行驶，且对主动安全报警设备进行巡检；
智能调度模块，用于对公交车的行驶过程中进行线路的规划及生成，根据天气因素与最近的若干工作日历史数据和非工作日历史数据的平均数之间的关系构建深度神经网络模型进行公交排班的调度规划及调度仿真，同时建立基于多休息模式的排班制度。
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