基于RFID的公交車輛運營安全保障系統(tǒng)研究與開發(fā)-技術(shù)報告

----------------------------基于RFID的公交車輛運營安全保障系統(tǒng)研究與開發(fā)技術(shù)報告研制單位：2013年7月精選資料----------------------------精品文檔放心下載一、背景及目標）項目的背景謝謝閱讀感謝閱讀形象，也和每一位出行的市民息息相關(guān)。但是，我國大部分城市的公謝謝閱讀精品文檔放心下載務(wù)方式，造成管理混亂、行車困難與需求／供給時空上的不平衡。傳謝謝閱讀統(tǒng)的公共交通系統(tǒng)已經(jīng)不能很好地適應(yīng)行業(yè)自身的發(fā)展和公眾對快謝謝閱讀精品文檔放心下載感謝閱讀展的必然趨勢。2）項目的研究目標隨著城市經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及城市規(guī)模不斷擴大，機動車保有量感謝閱讀精品文檔放心下載感謝閱讀感謝閱讀感謝閱讀RFID感謝閱讀的交通信息，把握當前交通運行的實時狀況以及預(yù)測未來的交通狀感謝閱讀況，運用數(shù)據(jù)挖掘等多種手段對各種交通信息、客流分布、車輛運行謝謝閱讀感謝閱讀精品文檔放心下載分利用。二、項目進度精選資料----------------------------感謝閱讀2011年4感謝閱讀精品文檔放心下載謝謝閱讀感謝閱讀感謝閱讀堅實的基礎(chǔ)。2011年7月，研發(fā)小組成員在嵌入式Linux平臺上開發(fā)基于精品文檔放心下載RFIDC謝謝閱讀通過模塊化編程，使系統(tǒng)變得更加穩(wěn)定，增強系統(tǒng)的可維護性。感謝閱讀2012年10月，基于RFID的公交車輛運營安全保障系統(tǒng)已經(jīng)謝謝閱讀感謝閱讀感謝閱讀功能要求。2013年1謝謝閱讀經(jīng)過一個月的集成測試，調(diào)試和完善，系統(tǒng)性能逐漸穩(wěn)定下來，并基精品文檔放心下載本實現(xiàn)了初期的預(yù)定目標。2013年4RFID的公交車輛運營安全謝謝閱讀精品文檔放心下載感謝閱讀行性和有效性。三、技術(shù)方案RFID感謝閱讀精選資料----------------------------精品文檔放心下載精品文檔放心下載謝謝閱讀的數(shù)據(jù)進行收集，整理分析，作為日后公交調(diào)度、運營線路調(diào)整的依感謝閱讀據(jù)。精品文檔放心下載數(shù)據(jù)標準化處理，為建立車輛線路優(yōu)化模型的建立打下良好的基礎(chǔ)，謝謝閱讀研究并提出實用的線路優(yōu)化模型。通過建立模型，利用采集的數(shù)據(jù)模擬驗證，調(diào)整模型參數(shù)，可以謝謝閱讀控制研究達到相對滿意的結(jié)果。四、項目技術(shù)框架本項目的技術(shù)框架主要分別從項目的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)來描感謝閱讀述。在項目技術(shù)框架中，利用RFID技術(shù)，項目主要目的是要實現(xiàn)以精品文檔放心下載下功能：1.公交信息采集公交系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化要用到大量的OD感謝閱讀公交信息的采集尤為重要。在本項目中公交信息采集功能實現(xiàn)的技術(shù)流程如下：①利用IC精品文檔放心下載讀卡器記錄每位乘客的信息，如上車時間、站點、IC卡號等。②利精品文檔放心下載用RFID無線讀卡器和RFID標簽卡，記錄乘客的下車時間與站點。感謝閱讀根據(jù)各個乘客的上下車時間與站點，可以推算出各個站點間的感謝閱讀OD矩陣、公交客流分布、客流時間分布、乘客出行始發(fā)點分布等。精品文檔放心下載2.公交車輛自動報站精選資料----------------------------謝謝閱讀利用RFID無線讀卡器和RFID精品文檔放心下載出快要到達的公交站點，從而自動實現(xiàn)提前報站功能。3.公交站點考勤利用RFID無線讀卡器和RFID感謝閱讀謝謝閱讀精品文檔放心下載1）項目硬件系統(tǒng)精品文檔放心下載OD感謝閱讀對公交站點以及公交車輛、公交乘客進行監(jiān)測的能力。但是，公交車感謝閱讀輛、公交乘客都是移動的，要想對公交車輛進行實時監(jiān)測，以及必要感謝閱讀時對乘客（乘客隨身攜帶的公交卡）進行定位識別，采用傳統(tǒng)的物理謝謝閱讀鏈路通信的方法必然行不通，只有通過無線通信技術(shù)是可行的。精品文檔放心下載本項目利用RFID謝謝閱讀行監(jiān)測或者定位識別。RFID無線識別要用到兩種裝置：RFID無線精品文檔放心下載讀卡器和RFID標簽卡。RFID無線識別的大致過程是：RFID無線謝謝閱讀謝謝閱讀RFID感謝閱讀精品文檔放心下載感謝閱讀附近。項目對RFID無線識別設(shè)備的選材設(shè)立一個標準。在公交系統(tǒng)精品文檔放心下載精選資料----------------------------感謝閱讀上，RFID無線識別設(shè)備的選材主要考慮以下幾個參數(shù)指標：精品文檔放心下載①、工作頻率：頻率越高，信號越強，穩(wěn)定性越好。②、通信距離：公交車輛要實現(xiàn)自動提前報站，RFID無線識別感謝閱讀設(shè)備的通信距離為20~80米左右。3感謝閱讀無源標簽卡應(yīng)用廣泛、價格低廉，但屬于近距離接觸式識別類；有源感謝閱讀精品文檔放心下載無源標簽卡的優(yōu)缺點。表格-)電源）本項目采用的RFID無線識別裝置是江蘇木蘭公司的精品文檔放心下載ML-M2000謝謝閱讀的規(guī)格參數(shù)如表1所示。其工作頻率在2.4-2.45GHz，可以很好謝謝閱讀地消除公共道RFID謝謝閱讀靠性。該讀卡器的通信距離最大達80米，符合公交系統(tǒng)的需求。標謝謝閱讀簽卡ML-T65是屬于有源標簽卡類型，具有遠距離、高可靠的通信感謝閱讀特性，符合本項目系統(tǒng)的要求。精品文檔放心下載精選資料----------------------------謝謝閱讀RFID無線讀卡器部署在公交車輛上，而將多個RFID標簽卡分別放謝謝閱讀謝謝閱讀交車輛上的RFID無線讀卡器會識別出該站點的RFID感謝閱讀該標簽卡的ID號（每個標簽卡的ID謝謝閱讀精品文檔放心下載公交車輛站點考勤以及自動報站的功能。圖RFID公交系統(tǒng)要用到IC讀卡器，其作用為當乘客上公交車刷卡時收謝謝閱讀IC讀卡器，謝謝閱讀IC讀卡器提供3色LED狀態(tài)指示、開機時，感謝閱讀自動偵測及啟用已設(shè)定之參數(shù)、內(nèi)置蜂鳴器提示。精品文檔放心下載客IC卡等信息，所以本項目需要一個中心控制系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)來謝謝閱讀讀取并記錄RFID無線讀卡器和IC讀卡器的信息。本項目采用的中感謝閱讀精選資料----------------------------謝謝閱讀心控制系統(tǒng)是北京揚創(chuàng)科技公司的嵌入式系統(tǒng)，型號為：精品文檔放心下載2謝謝閱讀率為400MHz的精品文檔放心下載64Mbytes的存儲容量和支持WINCE/Linux操作系統(tǒng)為系統(tǒng)提供謝謝閱讀了足夠的存儲空間以及文件處理條件。表格2謝謝閱讀3個LCD屏7寸）支持的操作系統(tǒng)WINCE/Linux感謝閱讀概括成如圖2讀卡器記錄IC謝謝閱讀取并保存IC讀卡器的所記錄下來的信息，然后將乘客信息顯示到謝謝閱讀LCD無線讀卡器無線識別在公交站點上的RFID電子標感謝閱讀簽卡以及公交車上乘客的IC精品文檔放心下載屏幕。IC卡IC讀卡器音頻輸出模塊嵌入式控制中心LCD屏RFID電子標簽RFID無線讀卡器圖2）項目軟件系統(tǒng)框架精選資料----------------------------感謝閱讀本項目的操作系統(tǒng)平臺采用開源的Linux系統(tǒng)。Linux開放源謝謝閱讀代碼的特性，使得用戶可以容易的定制自己所需要的系統(tǒng)平臺的功感謝閱讀能。在Linux系統(tǒng)平臺上，利用c語言開發(fā)了一套應(yīng)用軟件，該軟謝謝閱讀件主要通過輪詢的方式讀取并保存RFID無線讀卡器和IC讀卡器的謝謝閱讀信息，實現(xiàn)了公交車輛與乘客的信息的采集、公交車輛自動報站、公精品文檔放心下載交站點考勤等功能。該應(yīng)用軟件的工作流程如圖3所示。精品文檔放心下載感謝閱讀謝謝閱讀刷卡，系統(tǒng)記錄司機刷卡時間。然后系統(tǒng)采用輪詢的方式讀寫IC讀感謝閱讀卡器和RFID精品文檔放心下載精選資料----------------------------謝謝閱讀圖3存儲IC卡號等。謝謝閱讀RFID無線讀卡器的無線感應(yīng)范圍在≤80米，主要作用是當公交車謝謝閱讀謝謝閱讀出該站點，記錄經(jīng)過該站點的時間（站點考勤）并由中心控制系統(tǒng)自精品文檔放心下載動報站。同時，RFID無線讀卡器會識別出乘客攜帶的IC公交卡，謝謝閱讀感謝閱讀站點不一致就記錄該乘客的下車站點和時間為當前站點。本系統(tǒng)的圖形用戶界面如圖4謝謝閱讀精選資料----------------------------感謝閱讀感謝閱讀站站點；乘客信息部分，主要顯示了乘客姓名、IC卡卡號與余額；謝謝閱讀MENU（設(shè)置菜單）部分，按下按鈕K6會彈出設(shè)置菜單，可以對系謝謝閱讀統(tǒng)參數(shù)進行設(shè)置。圖4圖5精選資料----------------------------精品文檔放心下載本系統(tǒng)可以通過中心控制系統(tǒng)的K6按鈕來設(shè)置以及操作硬件參謝謝閱讀數(shù)與數(shù)據(jù)，如圖5所示。具體如下：RFID讀卡器的設(shè)感謝閱讀備ID號，本系統(tǒng)可以同時連接多個RFID讀卡器，通過設(shè)備的讀頭謝謝閱讀地址來識別特定的RFID讀卡器。這里實現(xiàn)讀取讀頭地址的功能。謝謝閱讀RFID讀卡器的讀頭謝謝閱讀地址，需要原地址號和新地址號。、RFID讀卡器所檢測的IC感謝閱讀卡及RFID標簽卡的信息。、cleandata：清除數(shù)據(jù)。清除RFID讀卡器內(nèi)部所緩存的信精品文檔放心下載息數(shù)據(jù)。attenuation：讀取衰減值。衰減值是RFID讀卡器工作精品文檔放心下載范圍的一個衡量指標。衰減值越小，工作范圍越大；衰減值越大，工謝謝閱讀0精品文檔放心下載讀卡器工作范圍最大為大約80米。、setattenuation：設(shè)置衰減值的大小。感謝閱讀ICIC卡精品文檔放心下載的信息。、exit：退出。本系統(tǒng)的創(chuàng)新點：現(xiàn)代智能公交系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)是能自動地掌握公交車輛的實時精品文檔放心下載精選資料----------------------------精品文檔放心下載精品文檔放心下載些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：客流流量，謝謝閱讀客流OD矩陣；各乘客上下車站點、時間以及出行線路等。其中，感謝閱讀數(shù)據(jù)精品文檔放心下載性。在現(xiàn)有的研究中，對于乘客下車站點和時間，一般采用人工調(diào)查精品文檔放心下載推算出數(shù)據(jù)精品文檔放心下載謝謝閱讀精品文檔放心下載精品文檔放心下載謝謝閱讀謝謝閱讀精品文檔放心下載統(tǒng)的運營效率。精品文檔放心下載文件里。所采集到的信息的格式如下圖圖6所感謝閱讀示。圖6謝謝閱讀OD精品文檔放心下載謝謝閱讀謝謝閱讀精選資料----------------------------感謝閱讀輛運營密度，節(jié)約企業(yè)資源成本和勞動力成本，避免不必要的浪費；感謝閱讀謝謝閱讀濟效益。五、利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)建立公交線路優(yōu)化模型數(shù)據(jù)挖掘在公交線路優(yōu)化中的應(yīng)用謝謝閱讀公交數(shù)據(jù)進行有效的分析處理從而在這龐大的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)人們出行精品文檔放心下載的規(guī)律與特點是當前公交企業(yè)面臨的一個挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)挖掘是通過分析每個數(shù)據(jù)，從大量數(shù)據(jù)中尋找其規(guī)律的技感謝閱讀謝謝閱讀感謝閱讀精品文檔放心下載精品文檔放心下載OD客流矩陣。精品文檔放心下載用感謝閱讀于公交運營決策的公交客流信息，包括總客流、單線路客流、站點客精品文檔放心下載感謝閱讀要有居民平均出行次數(shù)、出行始發(fā)點分布、平均換乘次數(shù)、出行耗時謝謝閱讀等。建立公交線路優(yōu)化模型公共汽車交通作為城市公共交通的主體，承載著城市主要的客精品文檔放心下載精品文檔放心下載市居民出行的時間具有很大的作用。城市公共交通線路網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計在公交系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)劃階段根據(jù)精品文檔放心下載謝謝閱讀精選資料----------------------------感謝閱讀謝謝閱讀謝謝閱讀交線路進行拆分，或者對兩條公交線路進行歸并等。感謝閱讀下原則：（1）出行時間短：盡可能按最短路布線，使服務(wù)區(qū)乘客出行時精品文檔放心下載間（或乘行距離）最短；（2）線路長短適中：為便于經(jīng)營管理，應(yīng)布設(shè)長度在一定范圍精品文檔放心下載內(nèi)的公交線路；（3）客流盡量均衡：為充分發(fā)揮車輛運力，布線應(yīng)優(yōu)先選取客謝謝閱讀流較大且穩(wěn)定的線路；（4）線網(wǎng)效率高：優(yōu)先布設(shè)客流密集的線路，以充分發(fā)揮路線感謝閱讀及運載工具的運能。精品文檔放心下載謝謝閱讀量模型的思想是在滿足線路網(wǎng)的布設(shè)原則的前提下某線路盡量能夠感謝閱讀滿足各乘客一次乘坐就能達到目的地。為了闡述最大公交客流直達模型的思想，以圖7為例，A、F為精品文檔放心下載首末站，E為中間站，各個站點之間的OD矩陣如表3精品文檔放心下載所示。CBAF

ED圖7表格3：矩陣ABA0B0CC8EF精選資料----------------------------感謝閱讀CDEF8090900感謝閱讀分別是：表格3線路ADEFABEABCFF直達量111341269以線路ADEF為例子來分析如何計算線路直達量。謝謝閱讀ZD(ADEF)=ZD(AD)+ZD(AE)+ZD(AF)+ZD(DE)+ZD(DF)+精品文檔放心下載ZD(EF)=18+16+24+16+24+21=119。同理，可以計算出ABEF謝謝閱讀的直達量為134，ABCF的直達量為126。我們可以發(fā)現(xiàn)在這三種路線中線路ABEF的線路直達量是最大謝謝閱讀精品文檔放心下載選為ABEF。感謝閱讀感謝閱讀精品文檔放心下載站點的集合，Ａ為所有路段的集合。因此，所有候選的公交線路都是精品文檔放心下載Ｓ謝謝閱讀SOD是否通過(i,j)點對和是否通過(i,j)點間的路段。即：謝謝閱讀x1,i,j(ij);(ij0,精選資料----------------------------精品文檔放心下載根據(jù)最大客流直達模型的設(shè)計思想，建立最大客流直達模型：感謝閱讀nnDZD(i,j)?x(i,j)(1)Lddmaxi1j1lQlATT公式(1)中的DZD公交線網(wǎng)直達乘客總量，n為線路始終點數(shù)，ZD(i,j)為起點i與終點j,即若起點i與終點j配對，x(i,j)=1，否則x(i,j)=0。感謝閱讀公式(1.1)~L感謝閱讀為公交線路的長度的上下限，謝謝閱讀dmax為非直線系數(shù)和最大非直線系數(shù)；Ql，分別為路段l的謝謝閱讀Qlmax斷面客流量和斷面允許通過的最大客流量；ATT，Tr為網(wǎng)絡(luò)的換乘謝謝閱讀系數(shù)與最大限值。感謝閱讀制距離。感謝閱讀實際長度與空間直線距離之比，線路的非直線系數(shù)應(yīng)盡量小謝謝閱讀一般不應(yīng)大于1.4。線路的斷面流量必須小于斷面的謝謝閱讀運載能力，否則線路只能運送部分客流量，超過運載能力的謝謝閱讀部分將被滯留。1.5；中小城市不大于感謝閱讀1.4。計算式如下：=次(1.5)精選資料----------------------------精品文檔放心下載謝謝閱讀謝謝閱讀精品文檔放心下載網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化后，會大大的提高公交運營的效率。為了驗證本項目提出的最大客流直達模型(MaximumDirect感謝閱讀TravelersonShortest謝謝閱讀構(gòu)簡單的公交線路網(wǎng)絡(luò)對該模型與傳統(tǒng)的最短路模型(Shortest謝謝閱讀Path,SP)進行比較。圖8顯示了一個由18個節(jié)點和個路段組成的網(wǎng)絡(luò),路段上的感謝閱讀米5為節(jié)點間OD需求矩陣。精品文檔放心下載62.21432.44.16.44.823.291.882.32.073.03.252.45.42.14.83.03.12.01.63.733.512.42.53.85.03.53.14.31.84.7圖表格精選資料----------------------------感謝閱讀分別以2種模型布設(shè)線路為例來比較各模型的優(yōu)化結(jié)果。根據(jù)感謝閱讀OD1234567891112151617181010714651013137181092120149101914179148310801517197131581278144760154166111391089514171506144101157781561111460141091587411139767202125140242027201712108619161002092021168610951413920051014777820101176410950141081612971114118200171320171114121713721170991313791091441781320097791614514810511167152013901810151410787161797180131687879126712119714015121791389871089141391315016182010612710141010120不同的目標，分別計算了各指標以及設(shè)計的最優(yōu)線路，見表6。感謝閱讀表格6：模型與人77精選資料----------------------------謝謝閱讀7從表6中可以看到，最短路模型(SP)中的線路長度比最大客流精品文檔放心下載感謝閱讀低乘客的出行時間；但是公交線路、1-15的直達客流量在最大感謝閱讀精品文檔放心下載最大客流直達模型(MDTSP)能夠跟好的滿足大多數(shù)乘客的線路直達謝謝閱讀需求，從而間接的提高了公交系統(tǒng)整體的運營效率。六、線路劃分與歸并感謝閱讀也在不斷的發(fā)生變化。這就需要對公交線路進行劃分或者歸并。精品文檔放心下載感謝閱讀精品文檔放心下載交線路的劃分與歸并的優(yōu)化效果。城市客流的特點在現(xiàn)代城市生活中，人們的居住，工作，娛樂等生活方式?jīng)Q定的精品文檔放心下載城市公交客流的特性。城市公交客流量最大的幾個地段位置主要是：謝謝閱讀商業(yè)中心、市民居住小區(qū)、學(xué)校、火車站、飛機場等。而且在每周的感謝閱讀工作日（周一到周五）中，城市公交客流具有明顯的三個高峰期，分精品文檔放心下載別為早上7:00~9:00、中午11:30~下午2:00、下午5:30~7:30。謝謝閱讀在周末，由于上班人員不用上班，學(xué)生不用上課等因素，早上精品文檔放心下載7:00~9:00的客流峰值不會很大，但由于周末出游的市民大大增多，精品文檔放心下載中午和下午的公交客流會給公交系統(tǒng)帶來很大的壓力。精選資料----------------------------精品文檔放心下載以上是公交客流的基本特點，但從公交線路的設(shè)計與優(yōu)化的角度精品文檔放心下載來看，城市公交客流還具有以下特點：i.乘客首選乘坐能夠直達的公交線路；ii.乘客首選乘坐就近的公交站點；iii.如果一次出行需要換乘的次數(shù)大于2的話，乘客往往采用別精品文檔放心下載的交通方式前往目的地。換乘條件在城市的公交網(wǎng)絡(luò)中，公交換乘是乘客出行的一個重要問題。謝謝閱讀謝謝閱讀乘才可到達目的地。但是，公交換乘有以下條件：i.換乘后能夠到達目的地。這是換乘的第一條件，也是最基本感謝閱讀的條件。ii.換乘距離不能過長。如果距離長的話，會造成換乘的時間與謝謝閱讀乘客出行的時間變長，對乘客帶來很大的不便。iii.換乘的費用要合理。感謝閱讀的合理性，從而提高乘客出行的效率。建立線路劃分與歸并線路劃分當某公交線路的長度過長或者該線路上乘客在始終站點的客流精品文檔放心下載精品文檔放心下載加合理，方便乘客的出行。以圖5為例，線路5-15的長度是所有線路中最長的，而且站點感謝閱讀間的直達客流量不多，這樣會造成不利于公交車的快謝謝閱讀5-1555-15精品文檔放心下載7謝謝閱讀精選資料----------------------------謝謝閱讀7在線路5-15的線路中心位置，所以將站點7作為線路5-15的劃謝謝閱讀分點，劃分為5-7和7-15兩條線路。根據(jù)最大客流直達模型，線路感謝閱讀、7-15的途經(jīng)線路可以選為5-4-8-7，7-11-4-15。感謝閱讀線路歸并公交線路中，往往會出現(xiàn)某些線路的沿途站點出現(xiàn)重疊的情況，謝謝閱讀感謝閱讀感謝閱讀的不必要浪費。以圖55-15劃分為5-7和7-15，精品文檔放心下載而線路5-7與線路1-5有至少三分之一的路途是一致的。線路1-5感謝閱讀和5-71-5與線路5-7精品文檔放心下載進行合并不對線路1-5謝謝閱讀的時間。所以對線路1-5和5-7進行合并也可以達到節(jié)約公交資源精品文檔放心下載的效果。七、知識產(chǎn)權(quán)狀況本產(chǎn)品擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。本項目研究人員在項目研發(fā)的過程中申請了類型為實用新型的感謝閱讀RFID感謝閱讀容為乘客上車刷卡時，中心控制系統(tǒng)會讀取并存儲IC讀卡器記錄每感謝閱讀位乘客的信息，如上車時間、站點、IC卡號等。當公交車輛與行駛感謝閱讀線路上的某個站點的距離在RFID無線讀卡器的工作范圍內(nèi)時，精品文檔放心下載RFID無線讀卡器將會識別出該站點，并由中心控制系統(tǒng)自動報站。精品文檔放心下載同時，RFID無線讀卡器會識別出乘客攜帶的IC公交卡，如果在記感謝閱讀感謝閱讀致就記錄該乘客的下車站點和時間為當前站點。精選資料----------------------------謝謝閱讀感謝閱讀OD精品文檔放心下載謝謝閱讀化的效果。七、經(jīng)濟社會效益分析和