（通信与信息系统专业论文）基于ops的智能公交一卡通计费管理系统的设计.pdf

重庆邮电大学硕士论文摘要 摘要 交通是城市经济与文化活动的纽带，然而随着全球经济的飞速发展，城市交 通已经成为一道世纪难题。公共交通是城市交通的主体，特别在我国人口众多， 道路资源贫乏，城市公共交通更是解决交通问题与经济发展矛盾日益尖锐的主力 军。因此，如何管理好城市公共交通已成为当前世界各国均十分重视的课题。 业界普遍认为智能运输系统( n i s ) 是解决交通问题的根本途径，本文介绍的 车载终端自主型智能公交管理系统应运而生。本智能公交管理系统已经通过国家 建设部鉴定，是国家科技部创新基金支持项目，它基于一种为城市公交量身而作 的定位方式里程表定位系统( o p s ) ，紧抓公交车辆“定线行驶、定点停靠 的特点，通过电子地图和公交系统软件平台实现对公交车辆的动态监控、车辆自 动调度及运营管理。 本文首先分析了我国城市交通发展的现状和面临的问题，指出了发展智能运 输系统的意义，并对我国i t s 的发展历程和现状进行介绍。接着对车载终端自主 型智能公交管理系统的总体框架和功能特点进行描述，然后重点阐述由本人独立 开发的公交一卡通计费管理系统的整个设计过程，从需求分析、概要设计i 详细 设计和数据库设计几个方面进行详细说明。系统采用v b n e t 强大的数据库开发 功能，利用水晶报表与应用程序控件间的交互能力以及数据库存储过程和函数的 优势，开发出高效、稳定、符合用户需求的公交一卡通计费管理系统。从复杂繁 冗的车辆信息中分析统计并自动生成营运收益报表是本系统的突出之处，它弥补 了公交计费统计管理的空区，能显著提高公交企业的管理水平和工作效率。本文 研究的一卡通计费管理系统与项目的其他子系统已在重庆市某公交公司成功应 用，实际证明，本系统为公交公司提供了一个高效可靠、易于操作的现代化管理 平台。 关键词：o p s ( 里程表定位系统) ，i t s ( 智能运输系统) ，一卡通，水晶报表，s q l s e r v e r2 0 0 0 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t t r a n s p o r t a t i o ni sl i k ea t a c h eb e t w e e ne c o n o m ya n dc u l t u r ei nt h ec i t y , b u tt h eu r b a n t r a n s p o r t a t i o nh a sb e e nac e n t u r i a lp r o b l e mw i t ht h ed o u b l e - q u i c ki m p r o v e m e n to f g l o b a le c o n o m yn o w a d a y s p u b l i ct r a f f i ci st h em a i nb o d yo fu r b a nt r a n s p o r t a t i o n e s p e c i a l l yi nc h i n a , w h i c hi sp o p u l o u sa n di n d i g e n ti nr o a dr e s o u r c e ，w h e r e f o r eh o wt o i m p r o v ep u b l i c 仃a 伍c i st h em a i nf o r c et or e s o l v et h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e n t r a n s p o r t a t i o na n de c o n o m i ce x p a n d i n g ，w h i c hi sa l s ob e c o m i n gar i s i n gc o n c e mi n r e c e n ty e a r s i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m sa r ec o n s i d e r e dc r i t i c a le l e m e n to ft h es o l u t i o nt o t r a n s p o r t a t i o nc h a l l e n g eu n i v e r s a l l y m a n a g e m e n ts y s t e m o fi n t e l l e c t u a lp u b l i c t r a n s p o r tb a s e do no p se m e r g e sa st h et i m e sr e q u i r e ，w h i c hh a sb e e np a s s e dt h e a p p r a i s a lo fn a t i o n a lb u i l d i n gd e p a r t m e n ta n di sap r o j e c ts u p p o s e db yn a t i o n a l i n n o v a t i o nf u n d t h es y s t e m ，w h i c hi sb a s e do no d o m e t e rp o s i t i o n i n gs y s t e ma n d f o c u s e do nt h ef e a t u r eo f p u b l i ct r a f f i c ，s e t su pt h ep l a t f o r ma n de l e c t r o - m a p st oa c h i e v e t h ee f f i c i e n ta n ds c i e n t i f i cm a n a g e m e n ti np u b l i ct r a f f i cs y s t e m f i r s t ，t h es t a t u sq u oa n dp r o b l e m so fu r b a nt r a n s p o r t a t i o ni no u rc o u n t r yi sa n a l y z e d ， a to n et i m et h es i g n i f i c a n c eo fd e v e l o p i n gi t sa n dt h ec o u r s eo fi t si nc h i n ai s p r o d u c e d t h e n , t h em a n a g e m e n ts y s t e mo fi n t e l l e c t u a lp u b l i ct r a n s p o r tb a s e do no p s d e s c r i b e di nf r a m ea n df u n c t i o n i ns u c c e s s i o n ，t h ec h a r g ea n dm a n a g e m e n ts y s t e mo f i n t e l l e c t u a lp u b l i ct r a n s p o r tw h i c hi sc o n t r i v e db ym y s e l fi se x p o u n d e di nd e t a i l t h e s y s t e mm a k e su s eo ft h ep o w e r f u lf u n c t i o no f d a t a b a s ed e s i g ni nv b n e tp l a t f o r m ，a n d u s i n gc r y s t a lr e p o r t sf o rv s n e tt oa c h i e v et h ef u n c t i o no fm a k i n gt h er e p o r tf o r m s a u t o m a t i c a l l yw h i c ht h eb u sc o m p a n yn e e d s a n a l y z i n gt h ed a t ac o m e sf r o mc o m p l e x i n f o r m a t i o no fb u s e s ，a n dc r e a t i n gr e p o r tf o r m sa u t o m a t i c a l l yi st h ep r o m i n e n tp o i n t t h es y s t e mh a sa l r e a d yc o m p l e t e dt e s ta n dh a sb e e na p p l i e dt oac e r t a i np u b l i ct r a f f i c c o m p a n y i n c h o n g q i n gs u c c e s s f u l l y c o n c l u d i n gf r o mt h ef a c t , t h ec h a r g ea n d m a n a g e m e n ts y s t e mo fi n t e l l e c t u a lp u b l i ct r a n s p o r t a t i o nc a r dc a nm e e tt h ed e m a n d so f t h ei n t e l l i g e n tp u b l i ct r a n s p o r t a t i o nm a n a g e m e n t k e yw o r d s ：o p s ( o d o m e t e rp o s t i o n i n gs y s t e m ) ，i t s ( i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m s ) ，c r y s t a l r e p o r t sf o rv s n e t , s q ls e r v e r2 0 0 0 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 1i t s 产生的背景 第一章绪论 我国是一个发展中国家，随着经济的高速发展，车与路的矛盾、交通与环境 的矛盾日渐尖锐，导致交通拥挤、事故增多、环境污染等问题目益恶化。为解决 这一系列问题，近年来世界各国都比较重视对交通系统管理和控制技术的研究和 开发，并致力于通信技术、自动化技术及计算机技术等现代高新技术系统地解决 道路交通问题。于是提出了智能交通系统的概念。 所谓智能交通系统( i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，i t s ) ，实际上包括了智能 交通和智能运输两方面的内容，它是将先进的信息技术包括数据通信、计算机等、 传感器技术、自动控制理论、运筹学、人工智能等有效地综合运用于交通的运输、 服务控制和车辆制造等方面【l 】。加强车辆、道路、使用者三者之间的联系，从而形 成的一种实时、准确、高效的综合运输系统，最终使交通运输服务和管理智能化， 使路网上的交通流运行处于最佳状态，改善交通拥挤和阻塞，最大限度地提高路 网的通行能力，提高整个公路运输的机动性、安全性和生产效率。 近几年，由于公交信息化的发展，将新技术应用于城市公共交通系统无疑是公 共交通的发展方向。我国国家十五计划城市智能交通示范项目中也把实现公交管 理智能化定为关键任务。 1 2 我国i t s 的发展概况 与欧美国家相比，我国的公共交通事业发展还比较落后。截止2 0 0 0 年，我国 城市公交客车的总保有量为2 3 万辆，比1 9 9 7 年增长6 7 万辆，每千人拥有公交车 0 7 辆，距离发达国家每8 0 0 人拥有一辆公交车的水平还有一定差距，而且公交智 能化水平还较低，绝大部分是沿袭旧的运营体制。 但是，近几年，由于科学技术的进步和政府对公交投入力度的加大，我国智 能公共交通系统已初现端倪 2 1 。比如：上海的地铁安装了自动检票系统，可实现乘 客的自动计数，统计客流变化情况。还有一些城市已经实施公交一卡通，实现公 交电子收费。杭州、上海、北京、大连等几座大城市己在部分公交线路上建成了 公交车辆跟踪调度系统，并安装了电子站牌，车载g p s 定位设备，实现了对车辆 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 的实时跟踪和定位、公交车与调度室的双向通讯、以及电子站牌上实时显示下班 车位置信息等功能。由于上述功能，使得调度过程有据可依，并实现了计算机辅 助管理，节约了劳动力，减轻了劳动负担，同时，提高了车辆运行正步率和服务 水平，吸引了大量客流。 这些系统虽然使得中国迈入了公交智能化时代，但由于它们缺乏对许多基础 理论的深入研究，一般没有将动态交通状态信息与车辆定位信息有效融合，而且 某些系统的开发和研制又缺乏交通领域专家的直接参与，使目前的系统具有以下 缺陷： 不是以公交线网优化为基础，致使调度效果欠佳： 大多数系统线路与线路间缺乏联系，未能实现网络上的整体协调调度： 缺少信息服务系统，使系统智能化程度大大降低； 由于站点间运行时间单纯由距离比车辆运行速度求得，没有先进的算法作 保证，致使在电子站牌上显示的下班车到达时间不准确。 1 3 智能交通系统的前景 发达国家的政府和民间企业都对智能公交的研究和开发投入了大量的金钱， 这在交通运输领域中是从来没有过的，这与的巨大市场前景是分不开的。日本认 为智能公交将在日本形成万亿日元的巨大市场，当然这其中包括政府在工基础设 施中的采购，如交通控制系统、运输管理系统、消费者购买的消费品如汽车导航 产品、车载信息设备、不停车收费卡等。在中国的市场同样是巨大的，仅以基础 设施建设为例，国家将建设万公里的高等级公路【3 l 。在高等级公路的建设中，有相 当一部分需要建设通信、监控和收费系统。如果考虑到城市基础设施的建设以及 今后工应用水平的提高，中国市场的容量将是一个天文数字。 长期以来，中国主要沿用的是以大量消耗资源和粗放经营为特征的传统发展 战略，重视发展速度和数量，轻发展效益和质量重视外延扩大再生产，轻视内涵 扩大再生产，这种发展战略显然违背经济规律和自然规律。发达国家面对的交通 问题是我们必然会遇到的，有些己经提前到来，因此中国需要发展是毋庸置疑的。 特别是面对即将到来的信息社会和知识经济，加快利用高新技术，改善交通系统 就显得更为紧迫了1 4 j 。另外，i t s 将是我国高新技术应用的巨大市场之一，因此建 设i t s 对于我国实现跳跃式发展，实现高新技术的产业化具有重大的意义。 2 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 4 国内外发展现状 1 - 4 1 国外发展现状 美国、日本、加拿大、英国、法国、韩国等国家都投入了较大的人力和物力 从事智能公共交通系统研究。自八十年代以来，许多国家公共交通部门开始应用 先进的信息与通信技术进行公交车辆定位、车辆监控、自动驾驶、计算机辅助调 度及提供各种公共交通信息以提高公交服务水平【5 1 。 ( 1 ) 美国发展概况 、 美国城市公共交通管理局( u m t a ) 已经启动了智能公共交通系统项目 “a d v a n c e x lp u b l i ct r a n s p o r t a t i o ns y s t c m s ( a p t s ) 。根据1 9 9 8 年美国运输部的联邦 公共交通管理局( f t a ) 出版的“a p t s 发展现状”，美国的a p t s 主要研究基于动态 公共交通信息的实时调度理论和实时信息发布理论，以及使用先进的电子、通讯 技术提高公交效率和服务水平的实施。 ( 2 ) 日本发展情况 2 0 世纪9 0 年代，东京都交通局开发了城市公共交通综合运输控制系统 ( c t c s ) ，其目的是通过掌握运行情况以及乘客数据实现精确平稳的公共交通运营 服务【l2 1 。它将运营中的公共汽车和控制室之间建立信息交换，并利用诱导和双向 通讯的方法，将服务信息提供给公共汽车运营人员和驾驶入员，同时这些信息也 通过进站汽车指示系统和公交与铁路接驳信息系统提供给乘客。公共交通综合管 理系统包括累积运营数据、乘客计数、监视和控制公共汽车运营和乘客服务等功 能，其中乘客服务功能中包括进。站汽车指示、信息查询和公共交通与铁路接驳 信息提示。公共交通综合管理系统的硬件包括公交主控中心、区域中心以及路边、 车库和车载设备等。 1 4 2 国内发展现状 自城市交通自动收费系统应用研讨会召开以后，我国各大城市在原有基 础上，加大了对城市公交智能卡收费系统的建设力度。建设公交智能卡自动收费 系统，就是用它取代现行的各种售票方式，以非接触式智能卡作为储值卡支付手 段，以计算机系统为信息处理方法的现代化信息管理系统，一方面加快收费速度， 提高效率，全市通用，方便市民，提高服务质量，另一方面自动地处理公交信息， 准确结算，科学统计，为公交的运营，为城市交通管理，为市政建设等提供科学 3 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 的决策支持。实施智能卡自动收费系统，对公交系统、对城市社会化都有着重大 影响并会产生巨大的社会效益和经济效益。 ( 1 ) 兰州发展现状 兰州公交总公司，于1 9 9 9 年下半年组织专业考察组，分赴全国各地对众多已 经实行或即将实行自动收费系统的公交公司、生产厂家、系统集成商进行了全方 位的考察，最终于2 0 0 0 年3 月选择了美国摩托罗拉公司在中国的合资企业：北京 华民智能卡系统有限公司，作为兰州公交a f c 系统的合作伙伴。结合兰州公交的 特点和现有的资源，整个系统设立一个总公司管理中心，7 个分公司数据采集点， 1 5 个售卡充值点。摩托罗拉银行级安全管理体系在系统中的应用为系统的可靠性 和运行速度提供了保障。同时系统为兰州公交在二期工程将要开始使用的电子钱 包预留了接口，保证系统的平滑过渡。 。 ( 2 ) 杭州发展现状 杭州市在自2 0 0 1 年1 0 月1 日起，逐步在公共汽、电车上使用i c 卡乘车，于2 0 0 1 年1 1 月1 日起，停止纸质月票的使用( 除老年票外) ，实行公交i c 乘车卡电子收费 系统。至u 2 0 0 3 年3 月，系统已试运行一年多时间，整体运行基本稳定，车载p o s 机装机量已达至i 3 0 0 0 台，发卡量已n 6 0 多万张， 日交易量接近1 0 0 万人次，现 仍以每月1 万多张的速度递增。 杭州公交在实行公交i c 卡电子收费系统中，从总体来说是基本成功的，但 也存在着一些不足之处，如联机售卡系统的可靠性与脱机售卡充值系统的灵活 性、快速性不可得兼；为提高售卡速度，乘客信息的输入和售卡系统隔离，在 后台进行，造成信息输入的延时和不正确，给挂失补卡造成一定的麻烦等 左盘 号手0 总体上来说，公交智能卡自动收费系统从之前的现金支付到现在i c 卡乘车， 从老式的纸质的月票到现在的智能卡月票，本身就是一个巨大的进步，是我国公 交史上的一个重要转折，标志着我国的智能公交的发展跨上一个新的台阶。 然而，目前国内的公交公司对公交i c 刷卡机数据的统计汇总完全依靠人工采 集：即每天都有专职工作人员到每辆公交车上，通过一个手动数据采集器采集而 得，每天采集一次，然后到计费后台将数据采集器采集到的数据读出来，进行汇 总统计。据统计，每个路队都有1 0 到3 0 辆公交车不等，每天如此派专职工作人 员到每辆公交车上去采集数据，既是人力、财力上的浪费，同时大大也降低了工 作效率。因此，能高效、全自动的实现刷卡数据汇总统计已经成为了目前亟待解 决的一大难题。 由本人独立开发完成的公交卡通计费管理系统就能很好的解决这一难题， 本系统是基于o p s 的智能公交系统的一个重要组成部分。具体的实现的原理是： 4 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 智能车载终端通过与公交i c 刷卡机相连，刷卡数据经由终端将数据打包，通过 g p r s 网络传送到计算中心，通过一卡通计费管理平台，能自动高效的汇总统计刷 卡数据，有利于公交企业提高生产效率和降低生产成本，进一部提升企业的信息 化水平。 1 5 系统创新性 本项目是专利技术“智能车载终端“( 专利号：z l 2 0 0 6 2 0 1 1 0 8 6 3 5 ) 中一项重 要功能，本人承担的研究课题实现了将这一重要功能从专利转化为产品。因此本 项目具有创新性及重要的实用价值，本人进行了以下研究工作： 创建了高效的自动计费管理的软件平台，本计费管理系统在国内公交管理 领域属于首创，设计无现成产品可以参考。 创建了满足软件平台各部分需求的数据库，我们从车载终端采集的原始数 据入手分析、处理，实现各项功能。 通过对本市某公交公司管理层、计算机中心、调度室、路队、驾驶员层层 调研，获取主要的且具有共性的需求形成软件平台的基本需求。 1 6 论文章节安排 本文共分为八章，各章的内容安排如下： ； 第1 章：简述我国城市交通发展的现状和面临的问题，提出了解决交通问题的 最佳途径智能交通系统，并对我国i t s 的发展历程和现状进行介绍。 第2 章：介绍车载终端自主型智能公交管理系统的总体框架和功能特点，并对 该系统独创的基于o p s 的车载智能终端的主要功能进行介绍。 第3 章：对软件平台的公交一卡通计费管理系统进行需求分析。 第4 章：对软件平台的公交一卡通计费管理系统进行概要设计。 第5 章：介绍计费管理系统数据库的设计，重点说明一些关键的函数和过程的 实现方法和程序流程。 第6 章：阐述智能公交公交一卡通计费管理系统的详细设计与开发。 第7 章：介绍了公交一卡通计费管理子系统的测试工作。 第8 章：总结了本文所做工作，并探讨了进一步的研究方向。 重庆邮电大学硕士论文 第三章公交一卡通计费管理系统需求分析 第二章车载终端自主型智能公交管理系统总述 2 1 智能交通系统的理论基础 从发展的角度出发，i t s 是从交通工程发展来的，但与其又有着本质的不同。 交通工程是运用传统的技术按照集中管理的方式对道路使用者进行控制和规范。 各种交通工程实施是在物理上迫使使用者这样做或不那样做，因而道路的使用者 是被动的1 6 1 。i t s 更加重视人的能动性，它向道路的使用者提供各种各样的信息， 让道路的使用者从不同的方案中选择自己所认可的那一种，以诱导为主，而不是 以强迫为主，本节将详细描述i t s 所依据的理论基础。 1 ) 首先，智能交通系统是以信号和信息技术为基础的。是2 1 世纪地面交通 运输科技、运营和管理的主要发展方向，将现代信息系统及技术进入交通运输的 各个方面，将彻底改变交通运输的运营方式和管理方式，成倍地提高效率【6 】。因此， 开展面向智能运输系统的信息系统与技术的研究、开发和应用就显得至关重要。 其中包括： 管理信息系统( m i s ) ：智能交通运输系统中，需要对诸如交通秩序信息、道 路信息、交通事故信息、交通勤务信息等加以管理和控制。 决策支持系统( d s s ) ：在管理活动中有些决策问题属于无结构的，问题本身 了解得并不很清楚，几乎全靠直觉加以解决。有些决策问题属于有结构与无结构 之间，不论单独由经理人员或单独靠计算机系统作出决策，均不如两者结合起来 作出的决策好，即半结构的决策问题。决策支持系统的提出主要是为了处理这类 决策问题。决策支持系统的进一步发展则是智能支持系统r 7 1 。智能支持系统是决策 支持系统的一种形式，它是有决策制定人把论据与知识库结合起来，用以对某一 类无结构问题提出解答，它体现了人工智能技术在决策问题中的应用。 里程定位系统( o p s ) ：该技术紧紧抓住公交车辆“定线行驶，定点停靠的 特点，只需通过车载终端采集车辆在固定线路上的行驶里程和方向就可实现车辆 定位，并且不受车辆运行环境的制约，具有许多优越性能。 2 ) 计算机技术与智能交通系统 计算机技术在智能交通系统中得到十分重要的应用，这主要体现在以下几个 方面智能交通系统需要处理各类信息进而建立各类信息系统( m i s 、d s s 、o p s 、 p i s 等) ，所有信息系统均要靠计算机数据库技术建立有关领域的数据库、知识库、 6 重庆邮电大学硕士论文 第三章公交一卡通计费管理系统需求分析 方法库等【s l 。智能运输系统中信息的流通、信号的通信需要依靠计算机网络加以实 施。智能交通控制系统集交通监视、通信、控制等技术，成为交通信息流的载体， 而最终形成一个计算机管理网络。 3 ) 多媒体技术与智能交通系统 多媒体技术是将计算机系统中的数据、图形、文字、声音、图象等多种信息 媒体综合于一体进行编排处理的技术【9 1 。由多媒体主机硬件系统、多媒体数字化外 部设备与多媒体软件系统组成。随着高等级公路的建设和多媒体技术的成熟及普 及，多媒体技术在智能运输系统中的应用越来越普遍，已成为智能运输系统的一 个重要组成部分。 4 ) 智能控制与交通控制系统 通过交通控制方法来提高道路的通行能力是世界各国交通问题专家所认为的 一种有效途径。交通控制方法和自动控制技术的发展有着紧密的联系。随着自动 控制新技术不断地应用于交通控制系统，智能的、先进的和有效的交通控制技术 也不断地涌现，从而更加有效地提高道路交通量【1 0 1 。随着计算机技术特别是计算 机网络技术的发展，交通控制系统和交通管理系统有机的集成，组建大范围、实 时的、准确的交通信息系统，可实现人、车辆、道路三者的和谐。 智能控制系统的出现给公路交通控制系统带来新的希望。智能控制系统一般 具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型混合表示的混合控制过程。它适 用于含有复杂性、不完全性、模糊性、不确定和不存在己知算法的生长过程【l l 】。 5 ) 通信基础与智能交通系统 智能交通系统是建立于信息系统与技术之上的，i t s 中信息系统的职能是对信 息的采集、加工、存储、分析、预测和反馈，而i t s 中的通信系统职能则是保证 信息的准确、快速传递。 i t s 由交通检测、监视、通信和控制系统组成，它支持i t s 产品和服务，因此 可以说i t s 是一种服务于地面运输的通信基础设施【l2 1 。与以前的交通监控和管理 系统的区别，不仅仅在于其内容大大超出了交通监控和管理的范畴，而且在信息 的处理和信息共享方面提出了更高的要求，因此可以说i t s 是建立在通信和信息 系统之上的，多种高新技术和传统管理技术集成应用的系统。这无疑给通信和信 息设备提供了巨大的市场，这是继公用电信网之后的又一个大用户。 7 重庆邮电大学硕士论文 第三章公交一卡通计费管理系统需求分析 2 2 智能交通系统基本构成 2 2 1 系统构成 车载终端自主型智能公交管理系统包括智能车载终端( 含智能里程表及自动 报站系统) 、计算中心、电子地图、计算机运营管理系统、车场调度系统、车载视 频乘客导视系统、应急系统、交通信息自动采集系统以及乘客人数统计系统【1 3 】。 系统构成可由下图表示： 2 2 2 系统信息流流程 图2 1 系统结构图 智能里程表与车载终端g p r sm o d e m 的通信接口是e i a t i a - - 2 3 2 ，i n t e m e t 与公交公司l a n 间用专线连接。 o p s 终端上传采集数据并接收下传数据。数据经g p r s 网络传输与软件平台接 口机交互，上传数据经过分析处理实时显示在电子地图上，来自调度室的调度指 令下传至公交车辆。 8 重庆邮电大学硕士论文第三章公交一卡通计费管理系统需求分析 2 3 车载终端原理 图2 2 智能公交管理系统信息流图 2 3 1 智能车载终端组成 车载终端安装在公交车上，与安装在车上的里程传感器相连接，将里程传感 器采集的数据进行分析、处理、运行、判决，形成速度和里程等信息，与人工键 入信息及其他方式采集的信息相融合，按照一定规则构成数据帧通过g p r s 终端 发送到计算中心【1 5 】。智能车载终端由以下几部份组成：智能里程表( 专利号： z l 0 3 2 5 2 8 4 2 6 ) 、c p u 模块、接口控制模块、特殊事件按键、g p s 模块。具体组成 框图如下所示： 图2 3 车载终端组成图 重庆邮电大学硕士论文第三章公交一卡通计费管理系统需求分析 2 3 2 智能车载终端功能 智能车载终端主要功能如下： 利用智能里程表生成的数据可以实现对运行车辆的动态监控管理，通过g i s 平台实时、准确显示车辆的动态运行状态 通过智能里程表产生的数据和集中调度管理平台相结合，可以通过g i s 平台实 现对运行车辆的动态定位跟踪及监控、在公交及长途枢纽站实现运行车辆的集 中调度【1 6 1 。 通过终端中智能里程表与电子站牌智能控制和管理平台相结合，可以实现对电 子站牌显示信息实时、准确控制。 智能终端具有驾乘人员身份识别功能，驾乘人员均有壹张存储有本人信息的 i c 卡( 姓名、工号、路队编号) ，智能终端可通过对驾乘人员身份识别确定驾 乘人员身份。由于智能终端输出控制直接控制车辆的点火电路，只有确认驾乘 人员的真实身份后，驾乘人员才能启动车辆。在营运过程中，智能终端并会自 动将当班驾乘人员姓名、i d 号录入在各类运行报表中。 智能终端能自动采集、存储公交一卡通刷卡数据，经处理后可直接传送到计算 中心。不需专用人员上车进行数据采集。 公交一卡通数据处理过程：终端会定时自动从一卡通刷卡机读出数据并进 行存储，定时将读出的数据进行累计、存储。定时将累计存储的数据发送至计 算中心【1 6 j 。为了保证发送数据的可靠，终端和中心会自动进行数据核对。 智能终端具有g p s 卫星定位模块接口，使终端具有里程定位和卫星定位两种 定位功能，以适应不同用户需求。 智能终端配备有应急事件处理装置，如遇应急事件( 交通事故、火警等) ，驾 乘人员或乘客可启动智能终端特定装置，车载终端自动以短信方式发送求救信 息到1 1 0 、1 1 9 等中心。 、 智能终端并配有数码相机接口，在发生特殊事件时，驾乘人员可通过智能终端 进行拍照。 智能终端配有多个输出输入接口以用于功能扩展。 1 0 重庆邮电大学硕士论文第三章公交一卡通计费管理系统需求分析 2 4 车载终端数据格式 2 4 1 终端向数据中心发出的信息 车辆线车辆自上传记卡的种数据效 数据头金额时间卡号 路号编号录数类验位 1 b2 b3 b1b2 b5 b3 b1 b1 b 注：& 一表示1 个8 b i t 的字节。为了提高网络利用率，数据信息可以设置，按照 设置的数量打包，加上数据头、车辆线路号，车辆自编号和数据效验位来传输。 1 、数据头使用固定代码为0 x f 5 ： 2 、车辆线路号使用2 个字节长度，直接使用1 6 进制数表示实际值，如：3 0 4 路表 示为0 x 0 1 3 0 ； 3 、车辆自编号使用3 个字节长度，直接使用1 6 进制数表示实际值，如：自编号 0 3 4 18 表示为0 x 0 0 0 d 5 a ； 4 、上传记录数使用1 个字节长度，即可以最多设置2 5 5 条记录数一起传送。 5 、金额采用两个字节，为浮点数格式。 6 、时间采用5 个字节，保证传送的确切时间，可以精确到秒。 、 7 、卡号采用的是3 个字节，如卡号：1 8 1 0 2 8 1 7 6 4 。实际已经预留了四位空间，以 便日后扩展。 一 8 、卡的种类和方向状态字用1 个字节，最高位为方向指示，1 为正向，0 为反向。 接下来的7 位可以用于表示卡的种类，有极大的预留空间，以便日后扩展。 9 、校验位。采用校验和的方式，即将前面所有的数据相加和取最低1 个字节。 2 4 2 中心( 或调度室) 向车载终端发信息 e ch 为调度室发出的车辆启动指令。 重庆邮电大学硕士论文 第三章公交一卡通计费管理系统需求分析 3 1 引言 第三章公交一卡通计费管理系统需求分析 目前，公交公司对公交i c 刷卡机数据的统计汇总是通过人工采集：即每天都 有专职工作人员到每辆公交车上，通过一个手动数据采集器采集而得，每天采集 一次，然后到计费后台将数据采集器采集到的数据读出来，进行汇总统计。据统 计，每个路队都有1 0 到3 0 辆公交车不等，每天如此派专职工作人员到每辆公交 车上去采集数据，既是人力、财力上的浪费，同时大大也降低了工作效率。因此， 能高效、自动的实现刷卡数据汇总统计已经成为了目前亟待解决的一大难题。 本章开始将重点介绍由本人独立开发的车载终端智能公交一卡通计费管理系 统，本系统属于系统软件平台的一个重要组成部分。本系统就能很好的解决以上 难题，其主要功能是实现公交公司智能化计费管理，提供有效查询，自动生成公 交公司需要的各类报表。本系统成功地解决了公交公司长期存在的数据不准确、 掺入大量人为因素和通过繁琐的手工操作进行营运生产管理效率低下的问题。一 卡通计费管理系统的开发前期我们在重庆市某公交公司进行了全面的调查研究， 本章将对调查结果进行需求分析。 ， 3 1 1 系统开发的必要性 智能公交管理系统的核心在于对公交企业实施科学、高效、可靠、实时的管 理。在短时期内，仅通过对道路设施进行大量的工程建设投资来改变城市交通现 状是不现实的，如何对公交企业进行科学管理才是当前我国改善交通状况首当其 冲的重任，因为通过科学管理公交部门可以调节和发挥已有设施的潜在能力，从 而有效的缓解城市交通面临的诸多问题。 车载终端智能公交一卡通计费管理系统正是基于对公交企业实施科学管理的 思想，从公交企业对公交车辆营运生产状况进行统计、查询、决策的需求出发而 设计的。公交一卡通计费管理系统将车载终端采集的准确、实时的数据进行分析 处理，由计算机自动生成各类营运生产报表和各类统计报表，不仅提高了工作效 率，更重要的是消除了在人为填写报表时存在的数据有误、信息掺假等问题。公 交企业管理层可以依靠准确可靠的营运报表对企业下一阶段的发展进行正确的决 策，此外，计费管理系统将各类数据及时备份至数据库中，便于企业日后查看， 1 2 重庆邮电大学硕士论文第三章公交一卡通计费管理系统需求分析 并保证在管理系统出现故障时能及时对数据进行恢复。 3 1 2 开发难度 智能公交一卡通计费管理系统在国内公交管理领域属于首创，自动生成报 表的功能在当前许多智能公交管理系统中并未实现，因此系统的设计没有现成产 品可以借鉴。 对公交企业的详细需求并不了解，各类报表的统计内容均需要从公交企业 大量冗繁并且不规范的报表中提炼和归纳。在系统需求分析阶段，对公交公司管 理层、计算中心、调度室、路队、驾驶员进行层层调研，从而获取主要的和具有 共性的需求。在产品初步成形后，需要公司工作人员进行试操作，对产品提出修 改意见，经过多次的交流和探讨最终形成功能较为完善的一卡通计费管理系统。 公交车辆传送至计算中心的数据频率很快，系统需要对数据进行实时处 理，系统必须稳定、可靠，生成报表的响应时间尽量短。 3 2 需求概述 3 2 1 产品功能 表3 1 智能公交一卡通计费管理系统产品功能表 登陆界面配置数据库 连接数据库用户身份验证 用户管理配置路队营运收益情况统计 车辆营运收益情况统计各类报表实现自动生成 3 2 2 用户特点 本系统直接用户为公交公司管理人员、调度人员和计算中心人员。软件的操作 人员教育水平普遍不高，部分人员对计算机操作不熟练。 3 2 3 基本约束 a 管理方针：由计算中心人员进行管理，开发人员定期维护 1 3 重庆邮电大学硕士论文 第三章公交一卡通计费管理系统需求分析 b 客户端：w i n d o w s2 0 0 0p r o f e s s i o n a l c 数据库服务器：w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r + m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 d 开发语言：v b n e t e 安全和保密方面的考虑：需要对用户身份进行验证，有权限的用户才能使 用本系统 f 控制功能：报表全部自动生成，不可人工修改，以便管理层对驾乘人员进 行公平公正的奖励和惩罚。 3 3 具体需求 3 3 1 系统功能需求 登录界面 a 引言 为合法用户提供公交一卡通计费管理系统的入口界面，用户可由此界面进入 数据库配置功能或用户身份验证功能的操作。 b 输入 c 加工 1 ) 完成数据库配置文件的创建和初始化。 2 ) 完成日志文件的创建。 d 输出 数据库配置界面或用户身份验证界面。 数据库配置 a 引言 为首次使用系统或需要更改数据库参数的用户提供配置数据库的操作界面。 b 输入 1 ) 数据库服务器名 2 ) 数据库名 3 ) 用户名 4 ) 密码 c 加工 1 4 重庆邮电大学硕士论文 第三章公交一卡通计费管理系统需求分析 1 ) 对用户输入进行合法性检查，不能含有英文单引号、英文双引号、英文等 号和英文分号。除了密码，其他输入不得为空。 2 ) 从c o n f i g t x t 文件中读取配置参数项显示在界面控件中，用户修改控件中的配 置参数，若合法则保存并替换原有配置。 3 ) 配置完成点击【确定 按钮检查数据库是否连接成功，如果失败则重新返回配 置界面，需要用户重新输入或直接取消配置。 d 输出 7 数据库配置界面或用户身份验证界面。 数据库连接 a 引言 用于读取数据库连接配置文件c o n f i g t x t ，利用s q ls e r v e r n e t 框架提供程 序连接数据库。 b 输入 1 ) 无人工输入数据。 2 ) 由系统登陆界面或数据库配置界面直接转入此功能模块。 ， c 加工 1 ) 创建数据库s q l c o n n e c t i o n 连接，连接字符串在c o n f i g t x t 文件中。 2 ) 打开数据库连接。 d 输出 用户身份验证模块或数据库配置模块。 用户身份验证 a 引言 为用户提供界面进行身份验证，通过验证的合法用户才能进入公交一卡通计 费管理系统进行操作。 b 输入 1 ) 用户名 2 ) 密码 c 加工 ， 1 ) 用户输入用户名和密码。 2 ) 进行输入合法性检查。 3 ) 查询数据库中的用户表，判断用户是否为合法用户。 1 5 、 重庆邮电大学硕士论文 第三章公交一卡通计费管理系统需求分析 d 输出 如果用户通过身份验证，则进入公交一卡通计费管理系统主界面，可进行统计 查询和生成报表等操作。 用户管理 a 引言 为合法用户提供管理，通过验证才能进入管理系统进行操作，可以对系统用 户进行管理，包括增加、删除用户以及修改密码等功能。 b 输入 1 ) 用户名 2 ) 密码 c 加工 1 ) 用户输入用户名和密码。 2 ) 进行输入合法性检查。 3 ) 查询数据库中的用户表，判断用户是否为合法用户。 d 输出 如果用户通过身份验证，则进入用户管理系统主界面，可进行包括增加、删除 用户以及修改密码等功能等操作。 快速查询 a 引言 本功能为用户提供简明的查询功能，可以直观、快速的掌握营运收益状况。 b 输入 1 ) 查询条件( 分为两种：路队查询、车辆查询) 2 ) 同时以日期为辅助查询条件 c 加工 1 ) 根据查询条件，从相应数据库中查找相应数据，统计出结果 2 ) 并为用户提供详情查询 d 输出 输出统计结果或详细情况相关数据 1 6 重庆邮电大学硕士论文第三章公交一卡通计费管理系统需求分析 各类报表自动生成 a 引言 一卡通计费管理系统为管理人员和计算中心人员等合法用户提供各类车辆运 营收益情况报表。 报表包括两类： 报表1 ：营运收益情况报表，根据选择的统计方式和输入的日期段统计，具体 包括路队营运收益报表、线路营运收益报表和车辆营运收益报表。 报表2 ：刷卡详情统计报表，根据卡的种类( 普通卡、免费卡) 进行详细情况 统计分析，以便于掌握各个类卡的使用及收益详情，掌握市场需求。 b 输入 1 ) 统计类型( 路队营运收益统计报表、线路营运收益统计报表或车辆营运收 益统计报表) 2 ) 报表类型( 日报表、旬报表、月报表、季报表、年报表) 3 ) 统计日期，用户可以直接输入或者选择系统提供的日期选项。 c 加工 1 ) 用户选择报表类型，输入统计条件。 2 ) 检查用户输入的报表条件是否完整。 3 ) 组合查询s q l 语句，执行查询并显示报表。 4 ) 在统计显示报表前，程序会检查数据库连接是否已经打开，如果未打开则 打开连接。 5 ) 在统计过程中，对于数据库的操作自动捕获异常并提示用户。 d 输出 1 ) 合法用户选择的各类报表。 2 ) 报表可根据用户需要实现打印、导出、缩放、搜索等功能，并且可以设置 打印格式和导出文件类型。 3 3 2 外部接口需求 用户接口 a 报表页面打印格式可自行设定 b 报表导出时提供m i c r o s o f tw o r d 和m i c r o s o f te x c e l 等类型可选 c 报表上能够显示当前打印时间和统计的时间 1 7 重庆邮电大学硕士论文第三章公交一卡通计费管理系统需求分析 d 用户输入统计时间时提供日历以供选择 软件接口 在安装使用本营运生产统计系统时必须先安装n e t 框架 a 名称：m i c r o s o f t n e tf r a m e w o r k b 版本号：1 1 或2 0 版本 c 来源：微软公司 3 3 3 性能需求 a 显示报表的响应时间尽量短。 b 用户进行操作时，系统应当稳定，数据处理正确可靠。 3 3 4 数据管理需求 根据对重庆市某公交公司的调研，3 0 4 线路( 南坪 弹子石) 共2 5 辆车， 每天5 ：5 0 发车，2 1 ：3 0 收车，每辆车每天计划行驶2 2 个来回。全公司共1 2 个 路队，每个路队拥有1 4 条线路，每条线路上行驶的车辆平均为2 5 辆。该公司 共7 0 0 余辆公交车，高峰期间行车比例为7 0 一9 0 ，正常情况下行车比例为4 0 - - 7 0 。 以3 0 4 线路行驶一天为例进行计算，所有车载终端上传至计算中心的数据在正 常情况下约为3 6 万条，在早高峰7 ：o o 一8 ：3 0 及晚高峰1 7 ：0 0