CN201060554Y - 一种公交车全自动报站和监测管理装置 - Google Patents

Abstract

一种公交车全自动报站和监测管理装置，属交通运输技术领域，用于解决公交车辆自动报站、无线实时监测以及数据动态更新的问题。其技术方案是：它由车载子系统、站点子系统和调度中心子系统组成，所述车载子系统有多个，每个车载子系统安装于一辆公交车上，所述站点子系统有多个，分别安装于公交车的各个站点上，每个站点子系统通过蓝牙无线通信与多个车载子系统进行联络，并通过GSM网络与调度中心子系统联络。本实用新型不仅真正实现了低成本、高性能自动报站、对所有运营车辆的运营信息进行实时监测，而且实现了车载和站点数据的无线动态更新，为公交管理的规范化、自动化、智能化和低成本化奠定了坚实的基础。

Description

一种公交车全自动报站和监测管理装置

技术领域

本实用新型涉及一种公交车用报站及监测装置，它能全自动报站、对公交车辆的运营信息进行无线实时监测，并能对车载和站点数据无线动态更新，属交通运输技术领域。

背景技术

1.目前，大部分城市公交车辆仍采用人工或半人工报站方式。人工报站就是由售票员或司机口述当前站点名称，这种报站方式存在着易错报、漏报、报站不及时、音量小等弊端；半人工报站即在车辆上装有传统的语音报站装置，由司机通过控制面板上的键盘手动控制站点播报，也经常发生错报、漏报、报站不及时等现象。更重要的是，上述两种报站方式往往会严重分散司机的注意力，给行车安全带来了重大事故隐患。

为克服上述缺点，有的公交车应用了GPS报站系统，但对于一些高楼林立的超大城市，巨型建筑群会严重影响车载GPS终端对卫星定位坐标信号的接收，造成GPS报站系统的性能下降，而且基于GPS技术的报站系统还存在功能扩展相对困难，扩展费用较高等不足。

也有一些文献提出过运营状态记录及自动报站装置的设计思路，其状态记录依靠IC卡，为使用带来了很大不便；其站点的识别是依靠车辆的形式特征和里程计算来推测的，精度很低，要求司机必须严格按驾驶规范操作，稍有不规范之处或遇到特殊情况(如中途故障停车)都会引发报站错误。

还有文献提出了基于RFID技术的站点自动识别和报站系统的设计思路，虽然使自动报站性能得到了进一步提高，但仍然存在着功能单一，尤其是无法实现站点以及车辆信息的无线动态更新(如车辆路线的统一调整、站点名称动态更改、站点增加和删除处理等)、无法与车载部分及中心进行双向联络、难以扩展新功能、精度低及易受地形及建筑物的干扰等缺点。

2.目前，公交车辆普遍存在超速、超载、私自改变线路、压点(在某处长时间无故障停留)等客等不规范运营现象，而且极难治理，这严重阻碍了城市公交管理的规范化。

为克服上述缺点，曾有多种方案提出，主要为如下两类方法：

(1)基于CDMA数字扩频通信技术和开放式信息处理技术的管理方案，方案所述系统由站点发射器、车载台、手持数据采集器、监控中心及电子站牌组成。站点发射器广播站点和时间信息，由车载台接收后，生成运行路单信息，同时车载台直接通过GSM模块将数据上报监控中心。此方案虽然初步解决了监控问题，但是由于车辆数目众多，车载台数目众多，各车载台都直接地、零散地向监控中心发送信息，不但费用较高，而且中心子系统长时间地处于海量信息的接收状态，系统效率很低；更为严重的是中心系统通信负荷极重，易出现GSM信道拥堵，系统的稳定性和准确率较低。

(2)曾有一种监督公交车正点率的系统方案提出，其所述参数记录器为车载记录器，负责运行沿途到站信息的记录，监督监管部门通过读取车载记录器数据来实施监测，此方案也存在着功能单一、实时性较差、功能扩展难度较大等不足。

此外，还有一些其他方案，但是总而言之，目前的产品方案实施成本较高，难以实现真正低成本高精度无线实时监测和全自动报站，更无法完备地实现车辆和站点信息的无线动态更新(如车辆路线的统一调整、站点名称动态更改、站点增加和删除处理、报站语音信息和提示信息的更新等)。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种低成本、全自动、对公交车辆运营信息进行无线实时监测，并能真正实现无线动态更新的公交车全自动报站和监测管理装置。

本实用新型所称问题是以下述技术方案实现的：

一种公交车全自动报站和监测管理装置，由车载子系统、站点子系统和调度中心子系统组成，所述车载子系统有多个，每个车载子系统安装于一辆公交车上，所述站点子系统有多个，分别安装于公交车的各个站点上，每个站点子系统通过蓝牙无线通信与多个车载子系统联络，并通过GSM网络与调度中心子系统联络。

上述公交车全自动报站和监测管理装置，所述车载子系统由MCU3、蓝牙模块U13和语音报站模块组成，蓝牙模块U13的TXD、CTS、RXD、RTS端分别通过电平转换器U12接MCU3的RXD/P3.0、INTO#/P3.2、TXD/P3.1、P1.7端，所述语音报站模块由MP3语音电路U9、音频放大器U8以及扬声器SP组成，所述MP3语音电路U9的SCL、SDA、RESET和P/R端分别接MCU3的P2.0/A8、P2.1/A9、P2.3/A11和P2.4/A12端，SP+、SP-端分别经一阻容偶合电路接音频放大器U8的FC1、VIN端，音频放大器U8的VO2、VO1端接扬声器SP。

上述公交车全自动报站和监测管理装置，所述车载子系统另设一个运营信息采集模块，所述运营信息采集模块由车门开关状态传感器CM、车辆启动传感器QD、重量传感器G、车速传感装置V以及日时钟模块U10组成，门开关状态传感器CM、车辆启动传感器QD、车速传感装置V的输出信号分别接MCU3的P2.6、P2.2、T0/P3.4端，重量传感器G的输出信号接MCU3的P0.0～P0.7端，日时钟模块U10的SCLK、I/O、RST#端分别接MCU3的P1.0～P1.2端。

上述公交车全自动报站和监测管理装置，所述站点子系统由GSM通信模块、数据监测模块以及用于两个模块之间进行通信的双端口随机存取存储器U4组成，所述GSM通信模块由GSM模块U1和MCU1构成，所述GSM模块U1串口的RTS、RX、TX、CTS、RING端分别接MCU1的P1.7、P3.0～P3.3端，MCU1的P0.0/AD0～P0.7/AD7端接双端口随机存取存储器U4的DR0～DR7端，并经一个地址锁存器U3接双端口随机存取存储器U4的AR0～AR7端，MCU1的ALE端接地址锁存器U3的ALE端，MCU1的P2.0/A8～P2.7A15端接双端口随机存取存储器U4的AR8～AR15端；所述数据监测模块由蓝牙模块、日时钟模块U2和MCU2组成，蓝牙模块U7的TXD、CTS、RXD、RTS端分别通过电平转换器U6接MCU2的RXD/P3.0、INT0#/P3.2、TXD/P3.1和P1.7端，MCU2的P0.0/AD0～P0.7/AD7端接双端口随机存取存储器U4的DL0～DL7端，并经一个地址锁存器U5接双端口随机存取存储器U4的AL0～AL7端，MCU2的ALE端接地址锁存器U5的ALE端，MCU2的P2.0/A8～P2.7/A15端接双端口随机存取存储器U4的AL8～AL15端，所述日时钟模块U2的SCLK、I/O、RST#端分别接MCU2的P1.0～P1.2端。

上述公交车全自动报站和监测管理装置，所述调度中心子系统由主机和无线通信模块组成，它们之间通过串口连接。

本实用新型利用车载子系统的传感器实时采集车辆运营信息，通过蓝牙无线通信与站点子系统联络，自动检测与识别站点且与站点子系统双向无线通信，并自动语音报站及提示；站点子系统可自动发送站点标识，接收车辆运营数据，记录车辆到站时间，通过GSM网络与调度中心子系统联络，每日自动上传监测数据，实时接受中心子系统对目前运营数据的检索及接收中心子系统对本站点的数据更新，在中心子系统对车载子系统数据信息的实时更新过程中担任中转任务；中心子系统可对各站点子系统数据实时检索，接收站点信息并存入数据库，管理运营信息日志文件的数据库，发送对站点、车辆数据更新的命令，编辑与发送新数据。实现公交车辆运营状况的实时监测、自动语音报站、站点数据的动态更新及安全提示，所有操作的实现和数据的传送均可通过无线通信来快速完成。公交调度中心能够借助本系统对经过各站点的车辆的车次、车号、是否超载、是否超速、是否私自改线运营、是否压点等客等运营信息进行实时监测和汇总入库。蓝牙技术的引入，提高了站点子系统和车载子系统的通信效率和准确度，降低了运营成本；GSM技术的引入扩展了中心子系统和站点子系统的联络范围；车载子系统与中心子系统之间无直接的通信链路，二者的通信由站点子系统中转；车载子系统中不含有GSM通信电路，不占用手机号，降低了使用费；所述车载子系统的监测数据由站点子系统统一收集(通过蓝牙通信实现)、定时中转到中心子系统(通过GSM网络短信息实现)并能接受中心的实时查询，而并非由各车载子系统直接地、零散地发给中心子系统，从而大大减少了短消息的发送量，不但显著降低了通信费用而且大大减轻了中心子系统的通信负荷，最大限度的避免了中心子系统的GSM信道拥堵，明显提高了系统的稳定性。本实用新型不仅真正实现了低成本、高性能无线全自动报站，而且能够对所有运营车辆的运营信息进行实时无线监测，能对车辆和站点信息进行真正无线动态更新，为彻底避免车辆违规运营奠定了坚实基础。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

图1是本实用新型的原理图；

图2是站点子系统的电原理框图；

图3是车载子系统的电原理框图；

图4是本实用新型站点子系统的电原理图；

图5是本实用新型车载子系统的电原理图。

图中各标号为：U1、GSM模块，U2、日时钟模块，U3、地址锁存器，U4、双端口随机存取存储器(双端口RAM)，U5、地址锁存器，U6、电平转换器，U7、蓝牙模块，U8、音频放大器，U9、MP3语音模块，U10、日时钟模块，U11、NAAD FLASH存储器模块，U12、电平转换器，U13、蓝牙模块，MCU1、MCU2、MCU3、单片机，SP、扬声器，CM、车门开关状态传感器，QD、车辆启动传感器，G、重量传感器，V、车速传感器。

具体实施方式

图2～图5中，各模块的型号是U1、TC35I，U2、U10、DS1302，U3、U5、74LS373，U6、U12、MAX3232E，U7、U13、ROK101008，U8、MC34119，U9、MP3-100语音模块，MCU1、MCU2、MCU3、AT89S51。

本实用新型采用实时监测方案，基于GSM无线通信、蓝牙无线通信和嵌入式MCU技术实现，从根本上解决了现有系统的上述弊端；我们的产品主要分三部分：车载子系统、站点子系统、公交调度中心子系统。借助GSM网络和基于蓝牙的无线数据通信，实现公交车辆运营状况的实时监测、自动语音报站、站点数据的动态更新及安全提示，所有操作的实现和数据的传送均可通过无线通信来快速完成。公交调度中心能够借助本系统对经过各站点的车辆的车次、车号、是否超载、是否超速、是否私自改线运营、是否压点等客等运营信息进行实时监测和定时汇总上报，为彻底避免车辆违规运营奠定了坚实基础。本实用新型的工作几乎不受地形条件和城市建筑群的限制。真正实现了低成本、高性能无线实时监测、自动报站和数据动态更新，并且可控性强、易于维护和升级。

公交调度中心子系统由中心主机和无线通信模块组成。中心主机运行基于数据库和VB开发的软件程序，负责完成对各站点子系统的运行状态的监测和对站点信息的更新及日志文件(即各路车辆运行的记录文件)的汇总管理；无线通信模块基于GSM技术实现，负责完成中心主机和各站点子系统的双向数据通信。

中心主机实现下述功能：

1.对各站点子系统数据的实时检索命令发送；

2.对站点信息的接收、译码、预处理并存入数据库(全部运营数据进行写入、查询、排序、汇总以及打印报表等数据库管理操作)；

3.对站点、车辆更新命令的发送和新数据的编辑与发送；

站点子系统具有面向车载子系统和面向中心子系统的双重通信链路。

a.面向车载子系统实现下述功能：

1.标识发送。

站点子系统通过蓝牙无线通信同时与多个车载终端联络，向车载子系统发送本站点编号(后面称“站点标识码”)信息；

2.车辆运营数据的接收。

有车进入距站点一定距离的范围(后面称此范围为“感应区”)时，车载子系统检测并识别此信息后，若确认此站点在自己的路线中则马上做出回应，将含有本车车次、车号、是否超载、是否超速、是否私自改线运营、是否压点等客等的数据信息发往站点子系统。站点子系统自动将此信息添加到相应记录中，完成运营数据的采集；

3.车辆到站时间记录

b.面向中心子系统实现下述功能：

1.每日晚定时将本日监测数据自动通过GSM上传到中心主机；

2.实时接受中心子系统对目前运营数据的检索；

3.实时接收中心子系统对本站点的数据更新；

4.在中心子系统对车载子系统数据信息的实时更新过程中担任中转任务。

图2、图4中，本子系统按功能划分为2个子模块：一个是GSM通信模块，负责与中心子系统的GSM通信；另一个是数据监测模块，负责与车载子系统通信并进行监测数据的接收。两个模块之间通过双端口随机存取存储器U4进行通信，以配合工作。

图4中，GSM通信模块由TC35I和一片MCU 89S51构成，串口连接，占用中断0和中断1。当TC35I接收到来自中心子系统的短信息时，向89S51的INTO发送请求，89S51在INTO中断服务程序中完成信息的接收，并根据信息完成相应的操作(如：监测数据的发送、站点数据更新等)；当每晚定时时间到，需要将本日所有数据上传至中心时，89S51向TC35I发传送请求，TC35I响应后开始传送。数据监测模块又分为蓝牙模块和日时钟模块两部分。日时钟模块芯片采用DS1302，蓝牙模块主要基于ROK101008芯片实现。

车载子系统能实现下列功能：

1.车辆运营信息的实时采集(由传感器群落完成)

2.站点全自动检测与识别

3.全自动语音报站及提示

4.与站点子系统的双向无线通信(包括运营信息的发送、车载子系统数据实时更新命令和新数据的接收)

车辆运营过程中自动通过传感器群落完成车辆运营信息的采集；当车辆进入站点感应区时，车载子系统检测并识别站点后，若确认此站点在自己的路线中则马上做出回应，将含有本车车次、车号及传感器数据的信息发往站点子系统，以便站点子系统自动将此信息添加到相应记录中，完成运营数据的采集；同时通过MP3语音模块完成站点播报和提示；当车门刚刚关闭(传感器探测)并且司机踩下油门(传感器探测)时，自动提示“车启动，请您扶好、坐好！”；车辆转弯(传感器探测)时，自动提示“车转弯，请您注意安全！”

本部分按功能划分为3个子模块：一个是蓝牙通信模块，负责与站点子系统的蓝牙通信；一个是语音报站模块，负责语音报站；另一个是运营信息的采集模块，负责车辆运营信息的实时采集，三个模块共用一片MCU3控制。具体实施时，车载子系统的MP3模块通过USB1.1接口外接了NAADFLASH U盘存储器，此存储器可直接与PC机的USB口连接，为实现站点名称等车载信息的动态更新提供了除上述无线方式之外的另一种便捷的高速途径。

图3、图5中，运营信息采集模块的传感器群落负责车辆运营参数的采集，它包括置于车门处的车门开关状态传感器CM、置于油门处的车辆启动传感器QD、置于底盘处的重量传感器G(监测是否超载)、车速传感装置V(监测是否超速)等，此部分可据需要采集的运营参数个数进行扩展。

图5中，蓝牙模块U13占用AT89S51的串口和P1口高半部分。MP3语音模块采用MP3-100。运营信息采集模块主要由传感器群落组成。电容C1和电阻R1、电容C2和电阻R2组成阻容偶合电路。另外，通过时分复用技术在P0.0～P0.7引脚上还可以扩充其他传感器。

Claims (5)

1.一种公交车全自动报站和监测管理装置，其特征是，它由车载子系统、站点子系统和调度中心子系统组成，所述车载子系统有多个，每个车载子系统安装于一辆公交车上，所述站点子系统有多个，分别安装于公交车的各个站点上，每个站点子系统通过蓝牙无线通信与多个车载子系统联络，并通过GSM网络与调度中心子系统联络。

2.根据权利要求1所述公交车全自动报站和监测管理装置，其特征是，所述车载子系统由MCU3、蓝牙模块(U13)和语音报站模块组成，蓝牙模块(U13)的TXD、CTS、RXD、RTS端分别通过电平转换器(U12)接MCU3的RXD/P3.0、INT0#/P3.2、TXD/P3.1、P1.7端，所述语音报站模块由MP3语音电路(U9)、音频放大器U8以及扬声器SP组成，所述MP3语音电路U9的SCL、SDA、RESET和P/R端分别接MCU3的P2.0/A8、P2.1/A9、P2.3/A11和P2.4/A12端，SP+、SP-端分别经一阻容偶合电路接音频放大器(U8)的FC1、VIN端，音频放大器(U8)的VO2、VO1端接扬声器SP。

3.根据权利要求2所述公交车全自动报站和监测管理装置，其特征是，所述车载子系统另设一个运营信息采集模块，所述运营信息采集模块由车门开关状态传感器(CM)、车辆启动传感器(QD)、重量传感器(G)、车速传感装置(V)以及日时钟模块(U10)组成，门开关状态传感器(CM)、车辆启动传感器(QD)、车速传感装置(V)的输出信号分别接MCU3的P2.6、P2.2、T0/P3.4端，重量传感器(G)的输出信号接MCU3的P0.0～P0.7端，日时钟模块(U10)的SCLK、I/O、RST#端分别接MCU3的P1.0～P1.2端。

4.根据权利要求1所述公交车全自动报站和监测管理装置，其特征是，所述站点子系统由GSM通信模块、数据监测模块以及用于两个模块之间进行通信的双端口随机存取存储器(U4)组成，所述GSM通信模块由GSM模块(U1)和MCU1构成，所述GSM模块(U1)串口的RTS、RX、TX、CTS、RING端分别接MCU1的P1.7、P3.0～P3.3端，MCU1的P0.0/AD0～P0.7/AD7端接双端口随机存取存储器(U4)的DR0～DR7端，并经一个地址锁存器(U3)接双端口随机存取存储器(U4)的AR0～AR7端，MCU1的ALE端接地址锁存器(U3)的ALE端，MCU1的P2.0/A8～P2.7A15端接双端口随机存取存储器(U4)的AR8～AR15端；所述数据监测模块由蓝牙模块、日时钟模块(U2)和MCU2组成，蓝牙模块(U7)的TXD、CTS、RXD、RTS端分别通过电平转换器(U6)接MCU2的RXD/P3.0、INT0#/P3.2、TXD/P3.1和P1.7端，MCU2的P0.0/AD0～P0.7/AD7端接双端口随机存取存储器(U4)的DL0～DL7端，并经一个地址锁存器(U5)接双端口随机存取存储器(U4)的AL0～AL7端，MCU2的ALE端接地址锁存器(U5)的ALE端，MCU2的P2.0/A8～P2.7/A15端接双端口随机存取存储器(U4)的AL8～AL15端，所述日时钟模块(U2)的SCLK、I/O、RST#端分别接MCU2的P1.0～P1.2端。

5.根据权利要求1所述公交车全自动报站和监测管理装置，其特征是，所述调度中心子系统由主机和无线通信模块组成，它们之间通过串口连接。

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