發布日期：2022-05-25 點擊率：29
第1章 文檔介紹
1.1 文檔目的
該文檔是對公交調度、報站項目的整體框架和各個功能子系統進行詳細描述和初步設計說明，并作為整個系統的功能概要描述，作為將來轉化為系統設計、開發、測試和驗收的核心依據。
1.2 文檔范圍
本文檔主要完成該系統的涉及的系統現狀、概述、總體設計、硬件、軟件、功能等各個模塊進行詳細描述，并作為該系統的目標。
1.3 讀者對象
甲方相關部門責任人
相關技術負責人
乙方項目負責人
乙方項目設計人
乙方項目開發人
乙方項目測試人
乙方項目維護人
第2章 公交現狀
2.1 背景介紹
隨著國民經濟的高速發展和城市化、機動化進程的加快，城市規模不斷擴大，機動車擁有量及道路交通流量急劇增加，特別是大城市，公交車輛增加、線路延長、車次增多，交通運行不暢。盡管修建了大量的交通設施，但交通擁擠現象仍十分嚴重。國內外多年實踐經驗表明，解決城市交通問題的重要途徑就是發展公共交通，建立先進的公共交通系統APTS(Advanced Public Traffic System)，提高道路通行能力和公交車輛運營管理水平。城市公共客運系統尚未(或正在)引入先進的高新技術，基本上還是采用"定點發車、兩頭卡點"的手工作業的調度方式，導致公交車輛的行車速度下降、行車間隔不均衡，時常出現"串車"、"大間隔"現象，嚴重影響了公交客運的服務質量。尤其是缺乏現代化通信手段，調度人員無法實時了解運營車輛情況，難以及時有效地采取調度措施。公交車輛調度處于"看不見、聽不著"落后現狀，具有較大的盲目性和滯后性。伴隨著各項科學技術和應用技術的不斷發展和進步，城市交通也已經開始逐漸走向了智能化、人性化的道路，從而產生了智能交通系統(Intelligent Traffic System，ITS)的概念，它是將先進的信息技術、數據通訊傳輸技術、電子控制技術、傳感器技術以及計算機處理技術等各種技術有效地綜合運用于交通系統中，從而實現對交通系統更加準確，實時，高效地綜合管理和控制，最大限度地實現人、車、路之間的和諧統一。其中智能交通發展的一個重要方向就是對于城市交通中車輛的準確定位和導航，已經成為了許多行業(如公交、消防、緊急救護、交通事故處理等)發展的一種必然的需求。
2.2 現有城市交通定位與導航系統分析
2.2.1 GPS 車輛定位與導航系統
GPS(Global Positioning System，全球定位系統)是目前發展已經較為成熟的一項定位和導航技術，并且已經得到了較為廣泛的實際應用。它是利用美國的24顆(其中3顆備用)空間衛星來達到全球范圍的覆蓋，從而實現全球、全天候、全方位的定位與導航功能。GPS系統主要包括地面控制部分，空間衛星部分和地面用戶裝置(GPS接收機終端)三個組成部分。目前在城市車輛定位和導航中也已經得到了較為廣泛和成功的應用，其定位精度一般為20m～300m。
2.2.2 A-GPS 定位與導航系統
A-GPS(Assisted GPS，網絡輔助GPS)，它是對GPS 系統的一種改進，在GPS 的基礎上增加了通信基站，從而利用基站的確切位置和接收到的GPS 衛星相關信息實現更加精確的定位和導航，其精度可以達到10m 左右。
2.2.3 北斗定位系統
北斗定位系統是我國自主研發的區域性衛星定位系統，它是專門針對我國國內定位與導航而建立的系統，它由兩顆地球靜止軌道衛星，一顆備用衛星、中心控制系統、標較系統和用戶終端機等部分組成。但是由于系統的特殊工作原理，決定了系統定位的精度上不及GPS，同時對于地面網絡的依賴程度也非常大，所以不太適合目前城市特殊區域的精確定位和導航應用，只能實現大范圍內的粗略定位與簡單導航。
以上各類現行交通車輛定位與導航系統，它們都有著各自的優勢，但是針對城市交通定位功能來說它們卻都有著以下幾個共同的缺陷：
1、全部都屬于開放式定位系統，即一旦網絡或者衛星信號發生問題，定位功能則無法實現;
2、在城市某些特定地區，如樓宇分布較為密集的地區，地下停車場等場所和區域，上述系統則不能實現很好的定位，也就是存在定位的“死角”區域;
3、空間立體定位的精度太低，雖然GPS 和A-GPS 可以實現10m 以內的定位精度，但是對于空間上而言，這么大的誤差范圍根本區分不出同一地點上下兩層車道的位置差異;
4、GPS 衛星體系全部都隸屬于美國，一旦發生特殊事件(如美國因為戰爭需要，既有可能限制民用GPS 的精度，覆蓋范圍等)，這樣就可能嚴重影響到我國城市民用系統的定位;即使我們國家的北斗系統，也完全依賴于通信網絡，同樣不是非常可靠。
由此可以看出，目前的大多數定位系統雖然能夠滿足城市交通車輛定位的基本需求，但是在很多特殊的區域(如樓宇密集區，大型地下停車場，同一立交橋的上下層之間的定位等)方面不能夠很好地得到滿足和實現。正因為此，本文檔提出了一種基于RFID 技術的城市交通定位和導航系統。
2.3 現有公交系統現狀及存在的問題
2.3.1 公交系統現狀
在目前的管理環境下，經過幾年的發展和建設，一些公交集團基本完成了公司內部的網絡建設，形成了以IC卡管理中心為網絡中心，輻射到各個辦公和生產場所，為公司的信息化建設提供了必備的硬件條件。目前，公司在企業信息化建設上，做過一些嘗試，也實施過一些獨立簡單的信息管理系統，但該系統選型相對孤立，是一種完全的MIS系統結構和框架，并沒有真正起到信息流通和共享的目的，基本上是實現的部分環節上的打印和統計功能，不能反映出整個公司在信息共享等方面詳細情況，也不能跟蹤分析整個管理過程。通過對一些公司的詳細調研，一些公司內部基本上還是靠手工信息傳遞方式，特別是上報信息內容非常大，而且是多個環節常常做同樣的工作，造成對人力勞動是極大的浪費。同時由于公司在信息化建設方面基本上還是一片空白，造成很多部門把企業信息化工作理解為一種簡單的打印和電子化的過程，認為現在的信息化工作就是實現現在很多手頭工作的計算機電子化功能，為此在信息化建設和實施上還有很多培訓工作和溝通工作要做。
2.3.2 存在的問題
通過調研分析，發現某些集團化公司在信息化方面存在一些比較典型的問題，下面分別闡述。
信息孤島
所謂信息孤島，就是說在各個職能部門之間，各個崗位之間大家的信息資源不能共享，大家都是獨自享用自己的信息，無法方便和及時的提供給相關的協作部門，哪怕這條信息對其他環節非常的重要。比如：總站和公司之間不能及時掌握相互的信息。
重復勞動大
所謂重復勞動大：就是一個環節的工作完成后，到另一個職能部門還需要再次處理和整理，特別明顯的就是很多職能部門的日報等相關報表，經過多次重復輸入處理，工作量非常大，這些工作實際上在信息化系統中就可以很容易避免，因為在信息化系統中，整個信息是共享的，只要你有合法的權限你就可以享用相關的信息，而不是自己到各個職能部門去收集和整理，或者各個職能部門上報再整理。
當前急需解決的問題
公交公司立足現狀，在充分利用現有資源的基礎上，重點、優先要解決的主要問題是車輛運行的準確監測以及與之配套的現場調度管理系統的建設。
第3章 系統概述
3.1 本系統實現的目標
建立該系統的主要目標是提高XXX公交公司的調度、報站智能化管理。根據設備采集數據及時反饋車輛運行趟數和公里數，以及對車輛運行效益進行分析，為領導決策提供依據。具體有以下幾個目標：
1. 記錄和統計車輛運行趟數和公里數：利用數據采集設備精確記錄車輛從起點站出發和到達終點站的時間，系統統計出車輛每日運行的趟數和公里數，并可根據考勤數據將駕駛員和其運行的公里數相對應，這樣可以避免人為出錯和修改，提供客觀真實的數據供相關部門使用。
2. 車輛及駕駛人員的考勤管理：根據采集數據來統計和分析車輛及人員的出勤情況。
3. 車輛運行狀態監控：主要對經過監測點的車輛進行監控。可以監控車輛通過的監測點的時間、運行趟次等數據供公司各部門使用。
4. 車輛自動報站：依據監測點信息采集設備、車載標識卡、現有報站系統，自動播報車輛即將到達之站點，并分析預測車輛到達某一車站的時間供乘客參考;
5. 車場管理：能夠統計安有監測點的停車場車輛停放數量，停放時間，方便統計或查詢停放或未停放車輛的相關信息。
6. 維修及油耗管理。在維修及加油加氣站設立監測點，由系統提供軟件接口，將維修及油耗數據匯報總于調度中心數據庫，供車輛效益分析，有效堵住人為耗費漏洞。
7. 車輛運行效益分析。通過對車輛實際運行公里數、油耗、修理費用等數據進行分析，可以計算出車輛運行效益，并可將效益較低的車輛提示出來供相關部門分析。也可對總站和線路進行效益分析。
8. 現場調度信息管理。駕售人員的出勤、違章等信息管理，車輛事故、車況、保險等信息管理，并可將以上信息自動傳回中心，供相關部門調用。
9. 數據安裝及權限管理。方便靈活的權限管理方式，授權哪些用戶可以使用哪些功能。一個部門只能看到與其部門工作相關的數據，嚴格保證數據的安全性。
10. 查詢、統計分析。對各類數據進行方便靈活的查詢，以供使用。對所有運營車輛出勤、運行效益進行統計，形成日，月，年報表，可按線路、總站、個人等對車輛運行的趟次、公里數進行統計，形成日、月、年報表。
3.2 系統建設原則
系統建設包括軟、硬件兩方面。在軟、硬件的開發、采購、集成時，上海仁微電子科技有限公司遵循了以下原則：
1) 先進性
公交調度、報站自動化管理系統主要構建思想是利用無線感應技術、嵌入式移動計算技術和軟件技術，構造一個覆蓋大范圍區域的自適應無線控制系統，具備產品先進、成熟、性價比高等特點優勢。
2) 經濟性
在保證滿足技術要求的前提下，系統設計盡量采用性能價格比最佳的產品。系統的建設最大限度發揮原有部分設備的作用，如計算機網絡，設備、軟件等，最大限度上為用戶節省投資，保護已有的用戶投資。
3) 實用性
系統的建設完全符合本項目的應用需求和實際情況，突出實用性強，界面友好，操作簡單。
4) 擴展性
在系統方案中按照系統分析、統籌規劃的觀點對系統容量及網絡發展設想進行方案設計，既考慮到當前使用的易用性，更具有適當的超前性。
3.3 系統設計特點
1) 高度自動化。系統能自動檢測受控目標經過受控區域的時間、地點信息，并自動實現對受控目標的考勤作業、統計及安全管理。
2) 成熟可靠的網絡通信系統。安裝在布控區域的無線識別基站，實時將采集到的信息通過485工業通訊網絡或者TCP/IP、GPRS、WIFI等傳送到中心集控系統，整個過程無需人為干預。
3) 完備的數據統計與信息查詢軟件。系統軟件具備專用數據庫管理系統，包括受控目標的信息采集和統計分析系統，考勤作業的統計與管理分析系統，顯示并打印各種統計報表資料，為高層管理人員的查詢與管理提供全方位的服務。
4) 系統的安全、穩定、可靠性設計。系統產品完全采用室外環境下全天候連續可靠工作設計。
第4章 系統總體設計
4.1 系統硬件組成
系統主要組成部分如下：
信息采集單元：遠距離讀寫設備;
車載單元：遠距離電子標簽;
信息傳輸單元：GPRS+GPRS天線;
站點中繼單元(場站單元);
公交調度中心平臺;
4.2 系統網絡結構圖
4.2.1 智能公交建設總體拓撲圖
公交系統智能化建設是一項長期工作，要完成整個環節的信息化建設是一個相當規模的工程。包括從硬件建設和軟件系統建設上的投入。考慮到資金和易推廣性等方面的因素，信息化建設應遵循“全面規劃、分步實施、效益驅動、重點突破”的原則來進行，這也是我國十幾年來，在企業信息化建設中摸索出來的經驗。
所謂全面規劃，就是說在整個系統建設和架構上，要充分地從整個公司的全面信息化建設出發，不能局限在現有的一個局部目標，我們要以全公司整個信息化的大目標為基礎來搭建該系統，使得該系統在將來也具有良好的可擴充性和可整合性。
所謂分布實施，就是說任何一套信息系統它都不是一個簡單的系統工程，涉及到企業的方方面面，不是一個局部點的問題，我們在上一個系統時，要分步驟進行，不能全面開花，只有這樣，才能夠把系統的各個環節慢慢實施下去和落到實處。特別是該次公交智能系統中，我們就可以先抓住公司信息化要求最迫切的環節停車場和無人調度來重點進行和先期進行，為企業信息共享直接帶來可見的好處，從而帶動其他部分的系統實施。
所謂效益驅動、重點突破，就是說我們要抓住公司的核心環節，并重點突破，讓系統的優勢充分發揮出來，一旦大家看到系統帶來的優勢和效益，系統的實施就容易的多了，同時也為系統的全面理順打下了良好的基礎。特別是公司的停車場和無人調度，如果這兩個環節實施的好，立馬就可以理順公司的車輛監控情況，和防止一些人為因素情況，公司就可以充分的分析整個過程，發現問題并解決問題，從而提供合理的科學化管理等。
4.2.2 公交調度、報站系統圖
系統流程圖
公交調度、報站系統在管理流程上有兩部分組成：第一、公交車站門禁控制系統(場內管理);第二、公交站牌自動識別系統(場外管理);
一、公交車站門禁控制系統( 場內管理 )
Ⅰ、系統的拓撲結構圖
包括遠距離讀寫系統、后臺處理系統、LED顯示系統。
Ⅱ、系統的工作流程和特點
公交車輛入車場時被遠距離讀寫器讀取安置在本車上的電子標簽號碼，讀寫器自動將讀取到的全球唯一的號碼或車輛的相關信息傳輸至后臺電腦處理，后臺電腦對于此信息記錄并處理，記錄該車輛的入場時間與車輛相關信息，后臺并判斷該車輛應該停放在場內的哪個停車位，并將此信息傳輸至LED顯示屏，駕駛員通過LED顯示屏可以知道應該停放在哪個車位和一些附加信息，如下次出車時間(此時間是經過后臺電腦自動運算的結果)等。當公交車輛出場時，被遠距離讀寫器讀取車輛信息，后臺系統記錄出場時間和其它信息，并記錄寫入后臺數據庫。全過程的管理免除了人為干預，最大限度地降低了系統的運營成本和減少因人工操作帶來的不可避免的損失。
公交車站管理系統中實現的功能和特性有以下幾個方面：不停車遠距離自動識別、實時定點采集公交車輛進出站的時間、確定公交車輛所處停車場位置、調度中心和停車場LED 顯示牌引導公交車進站后應停的車位，本系統避免了公交車停泊其他社會停車場等夜晚不歸的情況，同時對車輛的調度、流量統計、車輛考勤、任務考核、以及維修保養期提示、車輛維修記錄、審驗記錄等方面的自動化管理。
第二、公交站牌自動識別系統(場外管理);
Ⅰ、系統的拓撲結構圖
包括遠距離讀寫器、遠距離電子標簽、后臺處理系統、GPRS系統、廣播系統。
Ⅱ、系統的工作流程和特點
公交車駛出公交車站，被安裝在公交車站出入口的讀寫器識別，當出入口外讀寫器識別到附著在公交車上的遠距離電子標簽時，讀寫器會發出特殊指令將標簽另一特殊ID激活，ID被激活后會輸出一個信號給廣播系統，此時廣播系統即可準時播報站點信息，如：“下一站公主墳站，請乘客做好下車準備，準備下車”;當公交車輛距離公交站點公主墳站100-200米的位置時，站點端讀寫器會遠距離識別到車輛上的電子標簽，同時安裝在站點的遠距離讀寫器發出特殊指令將附著在公交上電子標簽的另一特殊ID激活，ID被激活后會輸出一個信號給廣播系統，此時廣播系統即可準確播報站點信息，如“前方到站公主墳站，請乘客做好下車準備，準備下車”;與此同時，GPRS會將站點設備IP地址、標簽ID傳輸到公交車站調度分中心，調度中心根據站點讀寫器IP地址、標簽ID與事先預存信息做對比，這樣就能很清楚知道某輛公交的具體位置、司機、站點停留時間等等信息。
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