文/孫璐陽(yáng) 王全秀

隨著物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，智能交通逐漸進(jìn)入公眾視野。智能公交調(diào)度系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放、智能、人性化的綜合交通系統(tǒng)，它使用公交車作為平臺(tái)，將傳感、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)與公交車上相關(guān)設(shè)備連接起來(lái)。為人們的出行提供一個(gè)更加的便利、安全和舒適的環(huán)境。

1 物聯(lián)網(wǎng)與Zigbee技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。感知層利用各種類型的傳感器采集外界數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)層利用無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、認(rèn)證和傳輸，形成協(xié)同感知的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能公交相結(jié)合，同時(shí)提出了各種解決方案。

ZigBee通信技術(shù)是一種新型無(wú)線通信技術(shù)，具有距離短、功耗低、復(fù)雜度低、延遲短、容量大、可靠性高等特點(diǎn)。基于ZigBee通信技術(shù)的智能公交調(diào)度系統(tǒng)由多個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)，路由器和協(xié)調(diào)器組成。所有網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)都使用ZigBee協(xié)議，通過(guò)協(xié)調(diào)器進(jìn)行通信，形成巨大的ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

2 智能公交調(diào)度系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

現(xiàn)在，人們的出行安全產(chǎn)品被更加廣泛地運(yùn)用于不同類型不同行業(yè)的車輛上。此智能公交調(diào)度系統(tǒng)就是為駕駛員在駕駛過(guò)程中提供輔助支持，隨時(shí)隨地監(jiān)控公交車內(nèi)部環(huán)境情況，幫助駕駛員培養(yǎng)健康的駕駛習(xí)慣，識(shí)別駕駛過(guò)程中的不安全因素，并改善安全駕駛。

2.1 總體功能分析

如圖1所示。

圖1

圖2

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種基于Zigbee通信協(xié)議的公共車輛輔助駕駛及智能調(diào)度系統(tǒng)，以期實(shí)現(xiàn)公交車的人員需求統(tǒng)計(jì)、輔助駕駛、智能調(diào)度、智能監(jiān)管。通過(guò)各種傳感器發(fā)送信息進(jìn)行通信，使駕駛員實(shí)時(shí)了解公交車以及周圍環(huán)境的狀態(tài)，如乘客人數(shù)、溫度、濕度、光照強(qiáng)度、實(shí)時(shí)路況等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)公交車內(nèi)的設(shè)施的智能操控；同時(shí)使指揮中心能夠智能調(diào)度指揮各個(gè)在崗的公交車，實(shí)現(xiàn)公交遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)度等。保證了公交車內(nèi)部環(huán)境時(shí)時(shí)處于舒適安全狀態(tài)，向乘客提供了最優(yōu)乘車環(huán)境。

2.2 各模塊功能描述

如圖2所示。

2.2.1 熱釋電紅外模塊

使用兩個(gè)熱釋電紅外模塊，用來(lái)監(jiān)測(cè)上下車的乘客人數(shù)，一個(gè)實(shí)現(xiàn)人數(shù)增加一個(gè)實(shí)現(xiàn)人數(shù)減少操作。對(duì)上下車的乘客進(jìn)行計(jì)數(shù)，并通過(guò)通信模塊將信息反饋到操作界面中顯示，并實(shí)時(shí)更新。

2.2.2 溫濕度光照模塊

負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)公交車內(nèi)的溫度、濕度和光照強(qiáng)度信息，并發(fā)送給客戶端，使駕駛員和調(diào)度中心能夠?qū)崟r(shí)了解車內(nèi)情況。另外當(dāng)光照強(qiáng)度過(guò)高時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)用電機(jī)模塊來(lái)調(diào)節(jié)窗簾。

2.2.3 電機(jī)模塊

實(shí)現(xiàn)對(duì)窗簾、車窗的控制，當(dāng)溫濕度光照模塊測(cè)得的數(shù)據(jù)顯示車內(nèi)溫度和濕度較高時(shí)控制車窗打開(kāi)，光照強(qiáng)度較高時(shí)展開(kāi)窗簾，較低時(shí)收起窗簾。

2.2.4 超聲波模塊

用來(lái)監(jiān)測(cè)與前后車輛的車間距，此模塊的消息發(fā)送頻率較高，當(dāng)前后車間距突然變小時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信息提醒駕駛員有緊急情況發(fā)生，以便駕駛員夠及時(shí)觀察處理緊急情況，避免發(fā)生追尾。

2.2.5 煙霧模塊

主要是作為公交車內(nèi)的安全監(jiān)測(cè)預(yù)警的裝置，公交車在行駛途中監(jiān)測(cè)到煙霧時(shí)說(shuō)明有乘客吸煙或者車輛發(fā)生故障著火，駕駛員應(yīng)該及時(shí)處理。

2.2.6 PWM調(diào)光模塊

主要作用是使駕駛員在夜間駕駛和陰雨天駕駛時(shí)能夠?qū)噧?nèi)燈光進(jìn)行調(diào)控，調(diào)整到合適的亮度。

3 詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程

3.1 ZigBee協(xié)議棧的修改

考慮到設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的需要，我們需要用到多個(gè)超聲波節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)熱釋電紅外節(jié)點(diǎn)，所以需要在協(xié)議棧中修改節(jié)點(diǎn)的ID用來(lái)區(qū)分同一類型的不同節(jié)點(diǎn)的返回消息，然后分別燒錄到不同的節(jié)點(diǎn)中，這樣才能保證同一類型的不同節(jié)點(diǎn)對(duì)服務(wù)器發(fā)來(lái)的消息能夠進(jìn)行區(qū)分。

在公交車上不需要頻繁的溫濕度光電信息采集，將溫濕度光電模塊的消息發(fā)送頻率修改為5000ms，但是超聲波和熱釋電紅外模塊相反，需要隨時(shí)采集信息，以便對(duì)危險(xiǎn)情況做出及時(shí)預(yù)警，所以調(diào)整了發(fā)送頻率，使其以較高的頻率的發(fā)送消息。

3.2 安卓客戶端

socket通信在客戶端和服務(wù)器端預(yù)先建立起一個(gè)穩(wěn)定的連接，之后在直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，在連接時(shí)不需要每次由客戶端向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，而是可以隨時(shí)隨地進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收操作。http使用的“請(qǐng)求—響應(yīng)方式”進(jìn)行連接，每次要發(fā)送消息都要新建通道。網(wǎng)絡(luò)通信都要寫(xiě)在子線程中，所以http通信也是通過(guò)new Thread()新建一個(gè)線程。

3.3 Java服務(wù)端設(shè)計(jì)

服務(wù)端配置文件用來(lái)配置項(xiàng)目的端口號(hào)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)以及映射文件，配置相關(guān)連接池和端口信息，加載mapper映射文件。服務(wù)端中的實(shí)體類用以儲(chǔ)存公交車內(nèi)外的感知信息。接收串口的消息并解析時(shí)處理串口返回的消息，獲取溫濕度光照，震動(dòng)，煙霧，紅外，超聲波等各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展和生產(chǎn)力的提高，使用物聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)公交車的智能調(diào)控已經(jīng)不再是天方夜譚。此公交車輔助駕駛及調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)對(duì)公交車內(nèi)部的自動(dòng)化調(diào)控功能，為乘客出行提供了一個(gè)更加便利舒適的環(huán)境。