基于RFID的公交车辆运营安全保障系统研究与开发-技术报告

----------------------------基于RFID的公交车辆运营安全保障系统研究与开发技术报告研制单位：2013年7月精选资料----------------------------精品文档放心下载一、背景及目标）项目的背景谢谢阅读感谢阅读形象，也和每一位出行的市民息息相关。但是，我国大部分城市的公谢谢阅读精品文档放心下载务方式，造成管理混乱、行车困难与需求／供给时空上的不平衡。传谢谢阅读统的公共交通系统已经不能很好地适应行业自身的发展和公众对快谢谢阅读精品文档放心下载感谢阅读展的必然趋势。2）项目的研究目标随着城市经济的飞速发展以及城市规模不断扩大，机动车保有量感谢阅读精品文档放心下载感谢阅读感谢阅读感谢阅读RFID感谢阅读的交通信息，把握当前交通运行的实时状况以及预测未来的交通状感谢阅读况，运用数据挖掘等多种手段对各种交通信息、客流分布、车辆运行谢谢阅读感谢阅读精品文档放心下载分利用。二、项目进度精选资料----------------------------感谢阅读2011年4感谢阅读精品文档放心下载谢谢阅读感谢阅读感谢阅读坚实的基础。2011年7月，研发小组成员在嵌入式Linux平台上开发基于精品文档放心下载RFIDC谢谢阅读通过模块化编程，使系统变得更加稳定，增强系统的可维护性。感谢阅读2012年10月，基于RFID的公交车辆运营安全保障系统已经谢谢阅读感谢阅读感谢阅读功能要求。2013年1谢谢阅读经过一个月的集成测试，调试和完善，系统性能逐渐稳定下来，并基精品文档放心下载本实现了初期的预定目标。2013年4RFID的公交车辆运营安全谢谢阅读精品文档放心下载感谢阅读行性和有效性。三、技术方案RFID感谢阅读精选资料----------------------------精品文档放心下载精品文档放心下载谢谢阅读的数据进行收集，整理分析，作为日后公交调度、运营线路调整的依感谢阅读据。精品文档放心下载数据标准化处理，为建立车辆线路优化模型的建立打下良好的基础，谢谢阅读研究并提出实用的线路优化模型。通过建立模型，利用采集的数据模拟验证，调整模型参数，可以谢谢阅读控制研究达到相对满意的结果。四、项目技术框架本项目的技术框架主要分别从项目的硬件系统和软件系统来描感谢阅读述。在项目技术框架中，利用RFID技术，项目主要目的是要实现以精品文档放心下载下功能：1.公交信息采集公交系统的设计与优化要用到大量的OD感谢阅读公交信息的采集尤为重要。在本项目中公交信息采集功能实现的技术流程如下：①利用IC精品文档放心下载读卡器记录每位乘客的信息，如上车时间、站点、IC卡号等。②利精品文档放心下载用RFID无线读卡器和RFID标签卡，记录乘客的下车时间与站点。感谢阅读根据各个乘客的上下车时间与站点，可以推算出各个站点间的感谢阅读OD矩阵、公交客流分布、客流时间分布、乘客出行始发点分布等。精品文档放心下载2.公交车辆自动报站精选资料----------------------------谢谢阅读利用RFID无线读卡器和RFID精品文档放心下载出快要到达的公交站点，从而自动实现提前报站功能。3.公交站点考勤利用RFID无线读卡器和RFID感谢阅读谢谢阅读精品文档放心下载1）项目硬件系统精品文档放心下载OD感谢阅读对公交站点以及公交车辆、公交乘客进行监测的能力。但是，公交车感谢阅读辆、公交乘客都是移动的，要想对公交车辆进行实时监测，以及必要感谢阅读时对乘客（乘客随身携带的公交卡）进行定位识别，采用传统的物理谢谢阅读链路通信的方法必然行不通，只有通过无线通信技术是可行的。精品文档放心下载本项目利用RFID谢谢阅读行监测或者定位识别。RFID无线识别要用到两种装置：RFID无线精品文档放心下载读卡器和RFID标签卡。RFID无线识别的大致过程是：RFID无线谢谢阅读谢谢阅读RFID感谢阅读精品文档放心下载感谢阅读附近。项目对RFID无线识别设备的选材设立一个标准。在公交系统精品文档放心下载精选资料----------------------------感谢阅读上，RFID无线识别设备的选材主要考虑以下几个参数指标：精品文档放心下载①、工作频率：频率越高，信号越强，稳定性越好。②、通信距离：公交车辆要实现自动提前报站，RFID无线识别感谢阅读设备的通信距离为20~80米左右。3感谢阅读无源标签卡应用广泛、价格低廉，但属于近距离接触式识别类；有源感谢阅读精品文档放心下载无源标签卡的优缺点。表格-)电源）本项目采用的RFID无线识别装置是江苏木兰公司的精品文档放心下载ML-M2000谢谢阅读的规格参数如表1所示。其工作频率在2.4-2.45GHz，可以很好谢谢阅读地消除公共道RFID谢谢阅读靠性。该读卡器的通信距离最大达80米，符合公交系统的需求。标谢谢阅读签卡ML-T65是属于有源标签卡类型，具有远距离、高可靠的通信感谢阅读特性，符合本项目系统的要求。精品文档放心下载精选资料----------------------------谢谢阅读RFID无线读卡器部署在公交车辆上，而将多个RFID标签卡分别放谢谢阅读谢谢阅读交车辆上的RFID无线读卡器会识别出该站点的RFID感谢阅读该标签卡的ID号（每个标签卡的ID谢谢阅读精品文档放心下载公交车辆站点考勤以及自动报站的功能。图RFID公交系统要用到IC读卡器，其作用为当乘客上公交车刷卡时收谢谢阅读IC读卡器，谢谢阅读IC读卡器提供3色LED状态指示、开机时，感谢阅读自动侦测及启用已设定之参数、内置蜂鸣器提示。精品文档放心下载客IC卡等信息，所以本项目需要一个中心控制系统，利用该系统来谢谢阅读读取并记录RFID无线读卡器和IC读卡器的信息。本项目采用的中感谢阅读精选资料----------------------------谢谢阅读心控制系统是北京扬创科技公司的嵌入式系统，型号为：精品文档放心下载2谢谢阅读率为400MHz的精品文档放心下载64Mbytes的存储容量和支持WINCE/Linux操作系统为系统提供谢谢阅读了足够的存储空间以及文件处理条件。表格2谢谢阅读3个LCD屏7寸）支持的操作系统WINCE/Linux感谢阅读概括成如图2读卡器记录IC谢谢阅读取并保存IC读卡器的所记录下来的信息，然后将乘客信息显示到谢谢阅读LCD无线读卡器无线识别在公交站点上的RFID电子标感谢阅读签卡以及公交车上乘客的IC精品文档放心下载屏幕。IC卡IC读卡器音频输出模块嵌入式控制中心LCD屏RFID电子标签RFID无线读卡器图2）项目软件系统框架精选资料----------------------------感谢阅读本项目的操作系统平台采用开源的Linux系统。Linux开放源谢谢阅读代码的特性，使得用户可以容易的定制自己所需要的系统平台的功感谢阅读能。在Linux系统平台上，利用c语言开发了一套应用软件，该软谢谢阅读件主要通过轮询的方式读取并保存RFID无线读卡器和IC读卡器的谢谢阅读信息，实现了公交车辆与乘客的信息的采集、公交车辆自动报站、公精品文档放心下载交站点考勤等功能。该应用软件的工作流程如图3所示。精品文档放心下载感谢阅读谢谢阅读刷卡，系统记录司机刷卡时间。然后系统采用轮询的方式读写IC读感谢阅读卡器和RFID精品文档放心下载精选资料----------------------------谢谢阅读图3存储IC卡号等。谢谢阅读RFID无线读卡器的无线感应范围在≤80米，主要作用是当公交车谢谢阅读谢谢阅读出该站点，记录经过该站点的时间（站点考勤）并由中心控制系统自精品文档放心下载动报站。同时，RFID无线读卡器会识别出乘客携带的IC公交卡，谢谢阅读感谢阅读站点不一致就记录该乘客的下车站点和时间为当前站点。本系统的图形用户界面如图4谢谢阅读精选资料----------------------------感谢阅读感谢阅读站站点；乘客信息部分，主要显示了乘客姓名、IC卡卡号与余额；谢谢阅读MENU（设置菜单）部分，按下按钮K6会弹出设置菜单，可以对系谢谢阅读统参数进行设置。图4图5精选资料----------------------------精品文档放心下载本系统可以通过中心控制系统的K6按钮来设置以及操作硬件参谢谢阅读数与数据，如图5所示。具体如下：RFID读卡器的设感谢阅读备ID号，本系统可以同时连接多个RFID读卡器，通过设备的读头谢谢阅读地址来识别特定的RFID读卡器。这里实现读取读头地址的功能。谢谢阅读RFID读卡器的读头谢谢阅读地址，需要原地址号和新地址号。、RFID读卡器所检测的IC感谢阅读卡及RFID标签卡的信息。、cleandata：清除数据。清除RFID读卡器内部所缓存的信精品文档放心下载息数据。attenuation：读取衰减值。衰减值是RFID读卡器工作精品文档放心下载范围的一个衡量指标。衰减值越小，工作范围越大；衰减值越大，工谢谢阅读0精品文档放心下载读卡器工作范围最大为大约80米。、setattenuation：设置衰减值的大小。感谢阅读ICIC卡精品文档放心下载的信息。、exit：退出。本系统的创新点：现代智能公交系统的技术基础是能自动地掌握公交车辆的实时精品文档放心下载精选资料----------------------------精品文档放心下载精品文档放心下载些基础数据包括：客流流量，谢谢阅读客流OD矩阵；各乘客上下车站点、时间以及出行线路等。其中，感谢阅读数据精品文档放心下载性。在现有的研究中，对于乘客下车站点和时间，一般采用人工调查精品文档放心下载推算出数据精品文档放心下载谢谢阅读精品文档放心下载精品文档放心下载谢谢阅读谢谢阅读精品文档放心下载统的运营效率。精品文档放心下载文件里。所采集到的信息的格式如下图图6所感谢阅读示。图6谢谢阅读OD精品文档放心下载谢谢阅读谢谢阅读精选资料----------------------------感谢阅读辆运营密度，节约企业资源成本和劳动力成本，避免不必要的浪费；感谢阅读谢谢阅读济效益。五、利用数据挖掘技术建立公交线路优化模型数据挖掘在公交线路优化中的应用谢谢阅读公交数据进行有效的分析处理从而在这庞大的数据中发现人们出行精品文档放心下载的规律与特点是当前公交企业面临的一个挑战。数据挖掘是通过分析每个数据，从大量数据中寻找其规律的技感谢阅读谢谢阅读感谢阅读精品文档放心下载精品文档放心下载OD客流矩阵。精品文档放心下载用感谢阅读于公交运营决策的公交客流信息，包括总客流、单线路客流、站点客精品文档放心下载感谢阅读要有居民平均出行次数、出行始发点分布、平均换乘次数、出行耗时谢谢阅读等。建立公交线路优化模型公共汽车交通作为城市公共交通的主体，承载着城市主要的客精品文档放心下载精品文档放心下载市居民出行的时间具有很大的作用。城市公共交通线路网络的设计在公交系统建设的规划阶段根据精品文档放心下载谢谢阅读精选资料----------------------------感谢阅读谢谢阅读谢谢阅读交线路进行拆分，或者对两条公交线路进行归并等。感谢阅读下原则：（1）出行时间短：尽可能按最短路布线，使服务区乘客出行时精品文档放心下载间（或乘行距离）最短；（2）线路长短适中：为便于经营管理，应布设长度在一定范围精品文档放心下载内的公交线路；（3）客流尽量均衡：为充分发挥车辆运力，布线应优先选取客谢谢阅读流较大且稳定的线路；（4）线网效率高：优先布设客流密集的线路，以充分发挥路线感谢阅读及运载工具的运能。精品文档放心下载谢谢阅读量模型的思想是在满足线路网的布设原则的前提下某线路尽量能够感谢阅读满足各乘客一次乘坐就能达到目的地。为了阐述最大公交客流直达模型的思想，以图7为例，A、F为精品文档放心下载首末站，E为中间站，各个站点之间的OD矩阵如表3精品文档放心下载所示。CBAF

ED图7表格3：矩阵ABA0B0CC8EF精选资料----------------------------感谢阅读CDEF8090900感谢阅读分别是：表格3线路ADEFABEABCFF直达量111341269以线路ADEF为例子来分析如何计算线路直达量。谢谢阅读ZD(ADEF)=ZD(AD)+ZD(AE)+ZD(AF)+ZD(DE)+ZD(DF)+精品文档放心下载ZD(EF)=18+16+24+16+24+21=119。同理，可以计算出ABEF谢谢阅读的直达量为134，ABCF的直达量为126。我们可以发现在这三种路线中线路ABEF的线路直达量是最大谢谢阅读精品文档放心下载选为ABEF。感谢阅读感谢阅读精品文档放心下载站点的集合，Ａ为所有路段的集合。因此，所有候选的公交线路都是精品文档放心下载Ｓ谢谢阅读SOD是否通过(i,j)点对和是否通过(i,j)点间的路段。即：谢谢阅读x1,i,j(ij);(ij0,精选资料----------------------------精品文档放心下载根据最大客流直达模型的设计思想，建立最大客流直达模型：感谢阅读nnDZD(i,j)•x(i,j)(1)Lddmaxi1j1lQlATT公式(1)中的DZD公交线网直达乘客总量，n为线路始终点数，ZD(i,j)为起点i与终点j,即若起点i与终点j配对，x(i,j)=1，否则x(i,j)=0。感谢阅读公式(1.1)~L感谢阅读为公交线路的长度的上下限，谢谢阅读dmax为非直线系数和最大非直线系数；Ql，分别为路段l的谢谢阅读Qlmax断面客流量和断面允许通过的最大客流量；ATT，Tr为网络的换乘谢谢阅读系数与最大限值。感谢阅读制距离。感谢阅读实际长度与空间直线距离之比，线路的非直线系数应尽量小谢谢阅读一般不应大于1.4。线路的断面流量必须小于断面的谢谢阅读运载能力，否则线路只能运送部分客流量，超过运载能力的谢谢阅读部分将被滞留。1.5；中小城市不大于感谢阅读1.4。计算式如下：=次(1.5)精选资料----------------------------精品文档放心下载谢谢阅读谢谢阅读精品文档放心下载网络进行优化后，会大大的提高公交运营的效率。为了验证本项目提出的最大客流直达模型(MaximumDirect感谢阅读TravelersonShortest谢谢阅读构简单的公交线路网络对该模型与传统的最短路模型(Shortest谢谢阅读Path,SP)进行比较。图8显示了一个由18个节点和个路段组成的网络,路段上的感谢阅读米5为节点间OD需求矩阵。精品文档放心下载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图表格精选资料----------------------------感谢阅读分别以2种模型布设线路为例来比较各模型的优化结果。根据感谢阅读OD1234567891112151617181010714651013137181092120149101914179148310801517197131581278144760154166111391089514171506144101157781561111460141091587411139767202125140242027201712108619161002092021168610951413920051014777820101176410950141081612971114118200171320171114121713721170991313791091441781320097791614514810511167152013901810151410787161797180131687879126712119714015121791389871089141391315016182010612710141010120不同的目标，分别计算了各指标以及设计的最优线路，见表6。感谢阅读表格6：模型与人77精选资料----------------------------谢谢阅读7从表6中可以看到，最短路模型(SP)中的线路长度比最大客流精品文档放心下载感谢阅读低乘客的出行时间；但是公交线路、1-15的直达客流量在最大感谢阅读精品文档放心下载最大客流直达模型(MDTSP)能够跟好的满足大多数乘客的线路直达谢谢阅读需求，从而间接的提高了公交系统整体的运营效率。六、线路划分与归并感谢阅读也在不断的发生变化。这就需要对公交线路进行划分或者归并。精品文档放心下载感谢阅读精品文档放心下载交线路的划分与归并的优化效果。城市客流的特点在现代城市生活中，人们的居住，工作，娱乐等生活方式决定的精品文档放心下载城市公交客流的特性。城市公交客流量最大的几个地段位置主要是：谢谢阅读商业中心、市民居住小区、学校、火车站、飞机场等。而且在每周的感谢阅读工作日（周一到周五）中，城市公交客流具有明显的三个高峰期，分精品文档放心下载别为早上7:00~9:00、中午11:30~下午2:00、下午5:30~7:30。谢谢阅读在周末，由于上班人员不用上班，学生不用上课等因素，早上精品文档放心下载7:00~9:00的客流峰值不会很大，但由于周末出游的市民大大增多，精品文档放心下载中午和下午的公交客流会给公交系统带来很大的压力。精选资料----------------------------精品文档放心下载以上是公交客流的基本特点，但从公交线路的设计与优化的角度精品文档放心下载来看，城市公交客流还具有以下特点：i.乘客首选乘坐能够直达的公交线路；ii.乘客首选乘坐就近的公交站点；iii.如果一次出行需要换乘的次数大于2的话，乘客往往采用别精品文档放心下载的交通方式前往目的地。换乘条件在城市的公交网络中，公交换乘是乘客出行的一个重要问题。谢谢阅读谢谢阅读乘才可到达目的地。但是，公交换乘有以下条件：i.换乘后能够到达目的地。这是换乘的第一条件，也是最基本感谢阅读的条件。ii.换乘距离不能过长。如果距离长的话，会造成换乘的时间与谢谢阅读乘客出行的时间变长，对乘客带来很大的不便。iii.换乘的费用要合理。感谢阅读的合理性，从而提高乘客出行的效率。建立线路划分与归并线路划分当某公交线路的长度过长或者该线路上乘客在始终站点的客流精品文档放心下载精品文档放心下载加合理，方便乘客的出行。以图5为例，线路5-15的长度是所有线路中最长的，而且站点感谢阅读间的直达客流量不多，这样会造成不利于公交车的快谢谢阅读5-1555-15精品文档放心下载7谢谢阅读精选资料----------------------------谢谢阅读7在线路5-15的线路中心位置，所以将站点7作为线路5-15的划谢谢阅读分点，划分为5-7和7-15两条线路。根据最大客流直达模型，线路感谢阅读、7-15的途经线路可以选为5-4-8-7，7-11-4-15。感谢阅读线路归并公交线路中，往往会出现某些线路的沿途站点出现重叠的情况，谢谢阅读感谢阅读感谢阅读的不必要浪费。以图55-15划分为5-7和7-15，精品文档放心下载而线路5-7与线路1-5有至少三分之一的路途是一致的。线路1-5感谢阅读和5-71-5与线路5-7精品文档放心下载进行合并不对线路1-5谢谢阅读的时间。所以对线路1-5和5-7进行合并也可以达到节约公交资源精品文档放心下载的效果。七、知识产权状况本产品拥有自主知识产权。本项目研究人员在项目研发的过程中申请了类型为实用新型的感谢阅读RFID感谢阅读容为乘客上车刷卡时，中心控制系统会读取并存储IC读卡器记录每感谢阅读位乘客的信息，如上车时间、站点、IC卡号等。当公交车辆与行驶感谢阅读线路上的某个站点的距离在RFID无线读卡器的工作范围内时，精品文档放心下载RFID无线读卡器将会识别出该站点，并由中心控制系统自动报站。精品文档放心下载同时，RFID无线读卡器会识别出乘客携带的IC公交卡，如果在记感谢阅读感谢阅读致就记录该乘客的下车站点和时间为当前站点。精选资料----------------------------谢谢阅读感谢阅读OD精品文档放心下载谢谢阅读化的效果。七、经济社会效益分析和