物聯(lián)網在公交車智能監(jiān)摔調度系統(tǒng)中的應用研究

摘要：介紹了物聯(lián)網技術的概念、基本特征、發(fā)展現(xiàn)狀以及物聯(lián)網中的關鍵技術，提出了一種公交車智能監(jiān)控調度模型，并分析了該系統(tǒng)架構中各個模塊的功能，以便在一定程度上促進公交系統(tǒng)的發(fā)展，同時也促進物聯(lián)網的建設與發(fā)展。
關鍵詞：網聯(lián)網；RFID技術；M2M技術；智能監(jiān)控調度系統(tǒng)

0 引言
    物聯(lián)網(Internet of Things，IOT)代表了未來計算與通信技術發(fā)展的方向，被認為是繼計算機、Internet之后，信息產業(yè)領域的第三次發(fā)展浪潮。最初，IoT是指基于Internet利用射頻標簽(Radio Frequency Identification，RFID)技術、電子產品編碼(Electronic Product Code，EPC)標準在全球范同內實現(xiàn)的一種網絡化物品實時信息共享系統(tǒng)。后來，IoT逐漸演化成為一種融合了傳統(tǒng)網絡、傳感器、AdHoc無線網絡、普適計算等的ICT(Information and Communications Technology)技術，并正在形成一種新的信息產業(yè)。
    物聯(lián)網可將信息與通訊技術充分應用到各行各業(yè)，如將傳感器嵌入到汽車、家電、電網、橋梁、建筑等物體中，就可通過網絡實現(xiàn)智能物體的互聯(lián)與信息采集，再通過云計算平臺實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的高效處理，以有效共享設備、信息、服務等資源。未來的物聯(lián)網將最終實現(xiàn)物理網絡與社會網絡的融合，從而大幅提高人們生產、生活的智能化水平。
    隨著經濟的高速發(fā)展以及信息化工作的推進，人們對交通運輸能力要求越來越高。針對當前交通行業(yè)信息化應用水平低，行業(yè)應用解決方案有待進一步推廣應用的現(xiàn)狀，本文給出了一種基于物聯(lián)網的公交車智能監(jiān)控調度系統(tǒng)，該系統(tǒng)將優(yōu)化公交調度系統(tǒng)，提高公交服務水平，并對緩解城市交通壓力有一定幫助。

1 物聯(lián)網的概念和體系結構
1．1 物聯(lián)網的概念
    實際上，物聯(lián)網就是“物物相連的互聯(lián)網”。這里面有兩層意思：第一，物聯(lián)網的核心和基礎仍然是互聯(lián)網，是在互聯(lián)網基礎之上延伸和擴展的一種網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間的信息交換和通信。因此，物聯(lián)網的定義是通過射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網相連接起來進行信息交換和通信，以
實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。物聯(lián)網與其它網絡的關系如圖1所示。

    IBM公司提出的“智慧地球”的理念，是把新一代IT技術充分運用在各行各業(yè)之中，是把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，以形成所謂“物聯(lián)網”。并通過超級計算機和云計算將“物聯(lián)網”整合起來．實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，以使人類可以以更加精細和動態(tài)方式管理牛產和生活，從而達到“智慧”狀態(tài)。
    2009年8月7日，溫家寶總理在視察中科院無錫高新微納傳感網工程技術研發(fā)中心時，中心負責人向總理提出了發(fā)展傳感網的建議，溫家寶提出，至少三件事情可以盡快去做：一是把傳感系統(tǒng)和3G中的TD技術結合起來；二是在國家重大科技專項中，加快推進傳感網發(fā)展；三是盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫“感知中國”中心。感知中國概念由此提出。
    M2M是應用通信技術實現(xiàn)機器與機器、機器與人之間數(shù)據(jù)通信和交流的一系列技術及其組合的總稱，也是所有增強機器設備通信和網絡能力的技術總稱。M2M作為實現(xiàn)機器與機器之間的無線通信手段，為制造業(yè)的信息管理提供了一種新的解決思路。M2M業(yè)務是目前物聯(lián)網業(yè)務中發(fā)展最快的部分，是現(xiàn)階段物聯(lián)網普遍的應用形式。
1．2 物聯(lián)網的體系結構
    物聯(lián)網是由感知層、通信層和應用層構成的三層網絡體系。其具體結構如圖2所示。

    感知層主要通過智能卡、傳感器、工業(yè)自動化以及音頻、視頻等電子工具，對物體進行標識并采集相應的數(shù)據(jù)信息，使物體智能化，讓物體“活”起來。
    通信層一般由物聯(lián)網平臺層和網絡層組成。網絡層主要進行信息的傳送。網絡層包括接入網和核心網。接入網可為物聯(lián)網終端提供網絡接入功能、移動性管理等，接入網包括各種有線接入和無線接入。核心網是基于IP的統(tǒng)一、高性能、可擴展的網絡，可支持異構接入以及終端的移動性。核心網將會在很大程度上基于已有的電信網和互聯(lián)網。網絡層是物聯(lián)網信息的基礎承載網絡，現(xiàn)有各種通信網針對各自的客戶目標而設計，因而形成了目前多種異構網絡并存的局面。物聯(lián)網中有多種設備需要接入，因此，物聯(lián)網必須是異構泛在的。由于物體可能是移動的，因此物聯(lián)網的網絡層必須支持移動性，從而實現(xiàn)無縫透明的接入。
    應用層主要將采集的信息存儲在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，并進行數(shù)據(jù)處理，開發(fā)各種應用軟件，以便為不同的需求提供智能服務。

2 物聯(lián)網關鍵技術
2．1 RFID技術
    射頻識別技術(Radio Frequency Identification，RFID)俗稱電子標簽。射頻識別技術是一種利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)來實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。由于它是一種非接觸式的自動識別技術，因此，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。
2．2 傳感網絡技術
    傳感網絡技術是傳感器、大規(guī)模無線傳感網絡技術及其智能處理技術的結合。
    傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。在傳感網中，傳感器具有兩方面的功能：其一是數(shù)據(jù)的采集和處理；其二是數(shù)據(jù)的融合和路由，對本節(jié)點采集的數(shù)據(jù)和其他節(jié)點發(fā)送來的數(shù)據(jù)進行綜合，然后轉發(fā)路由到網關節(jié)點。網關節(jié)點在整個傳感網中能通過多種
方式與外界通信。
2．3 M2M技術
    M2M通過人與人(man to man)、人與機器(man to machine)、機器與機器(machine to machine)的通信，可以讓機器、設備、應用處理過程與后臺信息系統(tǒng)共享信息，并與操作者共享信息。它可以使設備實時地在系統(tǒng)之間、遠程設備之間或者機器和個人之間建立無線連接，以進行數(shù)據(jù)傳輸。
    M2M技術的應用幾乎涵蓋了各行各業(yè)，通過“讓機器開口說話”，使得機器設備不再是信息孤島，實現(xiàn)對設備和資產有效地監(jiān)控與管理，并可通過優(yōu)化成本配置、改善服務來推動社會向更加高效、安全、節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展。

3 公交車智能監(jiān)控調度系統(tǒng)中的物聯(lián)網模型
3．1 系統(tǒng)結構
    本系統(tǒng)采用一個數(shù)據(jù)中心和多個調度客戶端的架構模式，并采用二級調度(集中調度模式)或三級調度(線路調度模式)模式進行智能化調度。整個系統(tǒng)由公交車載GPS終端，電子站牌，公交車IC打卡器，公交車前、后、腰牌系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸網絡，公交車智能監(jiān)控調度平臺等組成。圖3所示是該公交車智能監(jiān)控調度系統(tǒng)結構圖。

    (1)公交車車載GPS終端
    車載GPS終端安裝于被監(jiān)控的車輛上，具有數(shù)據(jù)采集、信息交互、信息顯示、連接并控制其它設備的功能。
    (2)電子站牌
    公交車智能監(jiān)控調度系統(tǒng)可根據(jù)車載GPS終端上報的實時運行狀態(tài)，及時更新電子站牌上的公交車輛到站距離信息。
    (3)公交車IC打卡器
    公交車IC打卡器與車載GPS終端可通過標準接口(RS232／485、Can2．0、USB2．0)進行連接，打卡信息則可通過無線網絡上傳。
    (4)公交車前、后、腰牌系統(tǒng)公交車前、后、腰牌系統(tǒng)與車載GPS終端主要通過標準接口(RS232／485、Can2．0、USB2．0)進行連接，以實現(xiàn)遠程自動更新或切換公交車路線信息的功能。
    (5)數(shù)據(jù)傳輸網絡
    公交車智能監(jiān)控調度系統(tǒng)與車載終端之間采用移動公司2G、2．5G或3G移動通信網實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，可確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。
    (6)公交車智能監(jiān)控調度平臺
    平臺可對車載終端上報的數(shù)據(jù)進行分析處理，并連接GIS地理信息系統(tǒng)，以實現(xiàn)車輛監(jiān)控、數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計管理、車輛運營調度、自動排班管理、電子站牌信息更新等功能。并可通過互聯(lián)網隨時隨地訪問公交車智能監(jiān)控調度平臺。
3．2 系統(tǒng)功能
    (1)公交車輛排班
    系統(tǒng)通過對公交車輛忙／閑時段的統(tǒng)計分析，并結合公交人員管理信息，來自動生成運行計劃和排班計劃。
    (2)公交車輛的監(jiān)控和調度
    通過公交智能系統(tǒng)可實現(xiàn)區(qū)域調度，調度中心可同時對多條公交線路實施調度，并可實現(xiàn)營運車輛跨線路營運、線路間資源調配(人員調配、車輛調配)；也可以通過電子路單和自動報站等系統(tǒng)，對車輛運行實現(xiàn)過程監(jiān)控。
    (3)IC卡無線傳輸
    IC卡刷卡機可通過標準數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與車載GPS終端連接，以實時傳輸IC卡刷卡機的數(shù)據(jù)，實時更新IC卡刷卡機的黑名單，同步IC卡刷卡機的時間等。
    (4)公交線路自動切換
    公交車前、后、腰牌系統(tǒng)也可以通過標準數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與車載GPS終端連接，這樣，當公交車線路需要更換時，監(jiān)控調度中心就可以通過遠程操作來實現(xiàn)公交車前、后、腰牌，智能語音報站，電子工單考核的自動變更。

4 結語
    隨著物聯(lián)網的發(fā)展，其智能化與聯(lián)網化稃度將越來越高，并將在社會生活更多的領域巾得到廣泛應用，使我們的生活更舒適環(huán)保，人與自然更加和諧。本文提出的公交車智能監(jiān)控系統(tǒng)可使公交系統(tǒng)發(fā)展進入一個新的歷史階段，而物聯(lián)網的應用將成為這個階段的重要標志。另外，通過后期的研究，還可將該系統(tǒng)推廣到其它運輸領域。