基于有源RFID技術(shù)的BRT快速公交管理系統(tǒng)

-.z.基于有源RFID技術(shù)的BRT快速公交管理系統(tǒng)引言成功案例與工程介紹快速公交BRT1號(hào)線2012年12月參與BRT一號(hào)線智能交通工程順利驗(yàn)收，從科技手段上有效地保障了BRT公交車輛的“信號(hào)優(yōu)先〞和“路權(quán)優(yōu)先〞。全長(zhǎng)約34公里的港城BRT一號(hào)線，是迄今為止國(guó)最長(zhǎng)的BRT線路,結(jié)合公司提供有源RFID射頻產(chǎn)品和技術(shù)，為“信號(hào)優(yōu)先〞和“路權(quán)優(yōu)先〞的科技保障提供了先進(jìn)的解決方案，從運(yùn)營(yíng)使用情況來看，到達(dá)了設(shè)計(jì)預(yù)期效果，得到了用戶的好評(píng)快速公交BRT2號(hào)線2009年8月參與快速公交BRT2號(hào)線的設(shè)計(jì)開發(fā)，為BRT工程提供有源RFID射頻產(chǎn)品和技術(shù)，保證了工程的順利實(shí)施驗(yàn)收與運(yùn)營(yíng)；快速公交BRT1號(hào)線2011年1月參與快速公交BRT1號(hào)線設(shè)計(jì)開發(fā)，為BRT工程提供有源RFID射頻產(chǎn)品和技術(shù)，保證了工程的順利實(shí)施驗(yàn)收與運(yùn)營(yíng)；快速公交BRT1號(hào)線2011年7月參與快速公交BRT1號(hào)線設(shè)計(jì)開發(fā)，為BRT工程提供有源RFID射頻產(chǎn)品和技術(shù)，保證了工程的順利實(shí)施驗(yàn)收與運(yùn)營(yíng)；術(shù)語與縮寫解釋術(shù)語解釋RFID\射頻識(shí)別一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸RFID有源射頻卡由嵌入式處理器及其軟件、卡發(fā)射和接收天線、收發(fā)電路和高能電池組成，特殊編號(hào)預(yù)存儲(chǔ)于微控制器中，并連續(xù)發(fā)射唯一的加密識(shí)別碼無線電信號(hào)?？ǜ吣茈姵貫橛性纯ㄕ９ぷ魈峁┠芰?，卡電池可更換。定向讀寫器

由信息采集、處理、信息傳輸、嵌入式軟件組成，其主要功能是完成對(duì)車輛識(shí)別編碼輸出信號(hào)的實(shí)時(shí)采集、處理。智能交通控制系統(tǒng)〔信號(hào)控制機(jī)柜〕

接收交通信號(hào)機(jī)發(fā)送的公交優(yōu)先申請(qǐng)指令，實(shí)現(xiàn)穿插路口綠燈延遲，紅燈早斷工程背景2.1現(xiàn)狀分析快速公交系統(tǒng)作為一種新型的客運(yùn)模式，以其工程投資少、建立周期短、環(huán)境污染小、運(yùn)輸效率高等優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是解決城市交通擁堵問題的有效方式之一，并在世界圍得到成功地推廣和應(yīng)用。在世界諸多城市建立快速公交系統(tǒng)的大力影響和我國(guó)相關(guān)政策的有力推動(dòng)下，國(guó)交通界和各大城市開場(chǎng)把快速公交系統(tǒng)推到了緩解城市交通壓力的前臺(tái)，今后5年，國(guó)將有10座以上的城市建成快速公交系統(tǒng)，預(yù)計(jì)其總長(zhǎng)度將到達(dá)300～500公里，日客流量到達(dá)200～400萬人次；公共交通是提高交通資源利用效率，緩解交通擁堵的重要手段，是大城市解決交通問題的主要方向。隨著城市規(guī)模的擴(kuò)和經(jīng)濟(jì)水平的開展，城市居民對(duì)于改善出行條件的需求尤其是公共交通的便捷性問題越來越迫切；公司在這個(gè)大背景下，通過大力開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來改善我國(guó)的城市公交建立水平，提高效勞質(zhì)量，開發(fā)了基于RFID技術(shù)的快速公交信號(hào)優(yōu)先控制智能化管理系統(tǒng)；2.2系統(tǒng)建立意義降低公共線路行程時(shí)間，減少公共車輛穿插路口延誤；減少公共車輛停車次數(shù)，提高公共車輛行車穩(wěn)定性及準(zhǔn)確率，提高公交效勞水平；減少干線上社會(huì)車輛延誤和車輛的排隊(duì)長(zhǎng)度；減少車輛能源消耗、人力和運(yùn)載設(shè)備；系統(tǒng)概述3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則系統(tǒng)研發(fā)與建立遵循以下原則：注重整體規(guī)劃快速公交信號(hào)優(yōu)先控制智能化管理系統(tǒng)由三局部組成，第一，快速公交信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)核心硬件〔包括：2.4G有源電子標(biāo)簽、定向讀寫器〕第二，快速公交信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)平臺(tái)〔包括路口控制子系統(tǒng)、信號(hào)通訊子系統(tǒng)、智能交通控制〕；第三，硬件中間件〔包括信號(hào)控制機(jī)、工業(yè)級(jí)交換機(jī)、機(jī)柜、PC機(jī)、效勞器、不連續(xù)電源等〕；立足自主研發(fā)系統(tǒng)建立的核心技術(shù)采用市場(chǎng)通用的標(biāo)準(zhǔn)2.4G有源微波頻段，公司提供的所有核心設(shè)備都擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，2.4G微功耗技術(shù)，對(duì)遠(yuǎn)距離移動(dòng)車輛的自動(dòng)識(shí)別和非接觸性信息采集處理，把先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、電子控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地綜合運(yùn)用于地面交通管理體系，從而建立起一種大圍、全方位發(fā)揮作用，并且實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的交通管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)公交信號(hào)優(yōu)先的目的；著眼未來開展在系統(tǒng)整體架構(gòu)、效勞設(shè)備選型、有源電子標(biāo)簽功能選型、根底數(shù)據(jù)采集等方面，均充分考慮后續(xù)功能的實(shí)現(xiàn)，兼顧設(shè)備的兼容性、系統(tǒng)的擴(kuò)大性、功能的擴(kuò)展性和應(yīng)用的多樣性；強(qiáng)化系統(tǒng)規(guī)系統(tǒng)開發(fā)和資源建立符合統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)和表征體系，注重開發(fā)工作的連續(xù)性和共享性，注意為后續(xù)系統(tǒng)的研發(fā)、推廣留有規(guī)的數(shù)據(jù)及控制接口。統(tǒng)一開發(fā)應(yīng)用技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式、信號(hào)傳輸制式、互聯(lián)接口模式等技術(shù)指標(biāo)；發(fā)揮建立效益系統(tǒng)開發(fā)與建立要結(jié)合交通區(qū)域現(xiàn)有實(shí)際情況，在現(xiàn)有系統(tǒng)根底上進(jìn)一步加強(qiáng)交通的管理工作；按照統(tǒng)籌規(guī)劃、邊建邊用、逐步完善的建立思路，充分發(fā)揮建立效益；3.2系統(tǒng)工作原理快速公交信號(hào)優(yōu)先控制智能化管理系統(tǒng)指交通信號(hào)系統(tǒng)對(duì)BRT車輛在“時(shí)間〞上給予的優(yōu)先，它主要表達(dá)在：當(dāng)BRT車輛行駛到十字路口附近時(shí)，交通信號(hào)系統(tǒng)識(shí)別到車輛并判斷車輛的運(yùn)行方向，為公共汽車提供優(yōu)先通行信號(hào)?？焖俟恍盘?hào)優(yōu)先控制智能化管理系統(tǒng)主要包含有源電子標(biāo)簽和基站式定向讀寫器。它的根本工作原理和特點(diǎn)是RFID基站式定向讀寫器檢測(cè)到BRT車輛接近穿插路口時(shí)，即向路口信號(hào)機(jī)發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)，同時(shí)RFID基站式定向讀寫器對(duì)檢測(cè)到的BRT車輛進(jìn)展身份識(shí)別，并將該信息通過專用通訊光纖實(shí)時(shí)傳至交通信號(hào)控制系統(tǒng)，交通控制系統(tǒng)中心即下達(dá)指令給路口信號(hào)機(jī)進(jìn)展配時(shí)調(diào)整。BRT車輛的交通控制系統(tǒng)配時(shí)采取兩種方案：(1)當(dāng)BRT車輛接近路口遇綠燈時(shí)，則適當(dāng)延長(zhǎng)當(dāng)前的綠燈相位時(shí)間8秒，保證BRT車輛順利通過路口；(2)當(dāng)BRT車輛接近路口遇紅燈時(shí)，則縮短紅燈信號(hào)周期，提前8秒轉(zhuǎn)入BRT車輛行駛的綠燈相位，從而減小BRT車輛在穿插路口的延誤時(shí)間；3.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)示意圖3.4系統(tǒng)功能介紹當(dāng)車輛到達(dá)穿插口，RFID讀卡器讀到標(biāo)簽，獲取車輛信息;通過與智能調(diào)度系統(tǒng)交互獲取車輛實(shí)時(shí)調(diào)度狀態(tài)，包括是否晚點(diǎn)、是否快車調(diào)度以及滿載率等，根據(jù)車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)，生成請(qǐng)求;之后信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)向交通管理部門提出優(yōu)先申請(qǐng)，交管部門系統(tǒng)在原有的方案信息，實(shí)時(shí)調(diào)度信息的根底上，對(duì)請(qǐng)求進(jìn)展處理，最后給出優(yōu)先結(jié)果;在車輛離開定位區(qū)域之后，信號(hào)控制系統(tǒng)進(jìn)入信號(hào)狀態(tài)恢復(fù)狀態(tài)，直到信號(hào)狀態(tài)恢復(fù)，完成信號(hào)優(yōu)先調(diào)度過程；3.5系統(tǒng)中間件軟件交通信號(hào)控制系統(tǒng)交通信號(hào)控制系統(tǒng)是智能交通管理系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，在構(gòu)建快速公交信號(hào)優(yōu)先控制智能化管理系統(tǒng)中起到神經(jīng)中樞的作用。當(dāng)RFID基站式定向讀寫器檢測(cè)到BRT車輛進(jìn)展身份識(shí)別，并將該信息通過專用通訊光纖實(shí)時(shí)傳至交通信號(hào)控制系統(tǒng)，交通控制系統(tǒng)中心即下達(dá)指令給路口信號(hào)機(jī)進(jìn)展配時(shí)調(diào)整；3.6系統(tǒng)總體建立規(guī)劃快速公交信號(hào)優(yōu)先控制智能化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括智能公交調(diào)度系統(tǒng)、BRT車輛信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)。二個(gè)局部互為獨(dú)立又密切關(guān)聯(lián)，共同形成了交通領(lǐng)域智能化，信息化管理；以下我們從快速公交信號(hào)優(yōu)先控制智能化管理系統(tǒng)2個(gè)組成局部詳細(xì)講解。3.6.1BRT車輛信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)在離路口100-200米處安裝好RFID基站式定向讀寫器，當(dāng)公交車接近路口時(shí)，車頭的2.4G有源電子標(biāo)簽和裝在路邊的RFID基站式定向讀寫器相照應(yīng)，讀寫器信號(hào)與交通指揮中心的交通信號(hào)控制系統(tǒng)聯(lián)結(jié)，路口的交通信號(hào)燈就會(huì)變化：讓BRT車輛專用車道方向的綠燈延長(zhǎng)，或紅燈縮短；3.6.2硬件組成RFID基站式定向讀寫器，離路口80-100米處安裝好RFID基站式定向讀寫器，用于讀取BRT車輛上有源電子標(biāo)簽信息，并通過串口485或者RJ45、繼電器輸出，和交通指揮中心與交通信號(hào)控制系統(tǒng)聯(lián)接，做信號(hào)的傳輸通訊；RFID有源射頻卡，安裝在每臺(tái)受控的BRT車輛，進(jìn)展車輛信息身份識(shí)別；交通信號(hào)控制機(jī)，進(jìn)展交通信號(hào)的配時(shí)調(diào)整，到達(dá)綠燈延遲，紅燈提前；3.6.2硬件安裝考前須知RFID基站式定向讀寫器，需注意安裝位置，高度，接頭防水〔電源接頭、網(wǎng)絡(luò)接頭〕、天線面板的安裝角度；RFID有源射頻卡在BRT車輛上的安裝位置，可以捆綁或者懸掛，粘貼在車輛前面擋風(fēng)玻璃或者車輛后視鏡上；光纖通信系統(tǒng)安裝主要注意接頭防水；硬件設(shè)備介紹RW-R902基站式定向讀寫器識(shí)別距離：0～150米識(shí)別速度：200公里/小時(shí)識(shí)別能力：同時(shí)識(shí)別500以上的標(biāo)簽識(shí)別角度：定向〔垂直30°水平30°〕極化方式：圓極化(更適合標(biāo)簽朝向多變的應(yīng)用)增益：16dBi接收32級(jí)可調(diào)、發(fā)射4級(jí)可調(diào)工作頻段：2.4GHz～2.4835GHz功耗標(biāo)準(zhǔn)：工作功率為毫瓦級(jí)通信機(jī)制：基于HDLC時(shí)分多址和同步通信機(jī)制抗干擾性：頻道隔離技術(shù)，多個(gè)設(shè)備互不干擾安全性：加密計(jì)算與平安認(rèn)證，防止鏈路偵測(cè)接口標(biāo)準(zhǔn)：RS232、RS485、Wiegand26、RJ45、TTL、WiFi等可選擴(kuò)展I/O：開關(guān)量信號(hào)輸入與輸出各2路(可選)電源標(biāo)準(zhǔn)：DC7.5～12V500～1000mA封裝特性：正面ABS工程塑料，背部鋁合金腔體可靠性：防雷防水防沖擊，滿足工業(yè)環(huán)境要求尺寸：268×268×80mm重量：2.1kg安裝方式：U型專用金屬安裝套件RW-T908超薄式電子標(biāo)簽識(shí)別距離：0～150米可調(diào)識(shí)別速度：200公里/小時(shí)識(shí)別能力：具備200/秒的防沖突性能識(shí)別方式：全向識(shí)別固定增益：0～3級(jí)可按需選定工作頻段：2.45GHz通訊速率：250K、1M、2Mb/s通信機(jī)制：基于HDLC時(shí)分多址和同步通信機(jī)制抗干擾性：頻道隔離技術(shù)，多個(gè)設(shè)備互不干擾安全性：加密計(jì)算與平安認(rèn)證，防止鏈路偵測(cè)功耗標(biāo)準(zhǔn)：平均工作功率為